第1节 电磁振荡-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

本高中物理讲义聚焦电磁振荡核心知识点，从情境实验引入振荡电流现象，系统梳理LC振荡电路的构成、电磁振荡中电场能与磁场能的转化过程，最终落实周期和频率公式的理解与应用。 资料通过情境实验激发科学探究兴趣，借助单摆与电磁振荡的类比建构能量转化模型，培养科学思维。配套例题及针对练习，课中辅助教师引导学生深化物理观念，课后帮助学生查漏补缺，强化知识应用能力。

第一节　电磁振荡 【素养目标】　1.知道什么是振荡电流和振荡电路。2.知道LC振荡电路中振荡电流的产生过程，知道电磁振荡过程中的能量转化情况。3.知道LC电路的周期和频率公式，并会进行相关的计算。 知识点一　振荡电流的产生　电磁振荡中能量的转化 【情境导入】　按如图所示电路图连接电路，将开关拨到 1，给电容器充电。然后把开关拨到 2，注意观察灵敏电流计指针，我们看到，灵敏电流计的指针左右摆动，摆幅逐渐减小，最后指针停在零点位置。你能从中得到什么结论？ 提示：电流计指针的来回摆动，表明电路中产生了大小和方向都周期性变化的电流。 【教材梳理】 (阅读教材P91—P94完成下列填空) 1．振荡电流：在线圈和电容器组成的实验电路中产生的大小和方向都做周期性变化的电流。 2．振荡电路：能产生振荡电流的电路。 3．LC振荡电路：由线圈和电容器组成的最简单的振荡电路。 4．电磁振荡：在振荡电路中，产生大小和方向呈周期性变化的振荡电流，线圈中对应的磁场和电容器里的电场也呈周期性变化，电场能和磁场能相互转化，这种现象称为电磁振荡。 【师生互动】　任务1.单摆的振动与电磁振荡本质不同，但是从能的转化角度来说，具有类似之处：在图a中，初始时，单摆的势能最大，动能为零，此后势能减小，动能增大，最后势能全部转化为动能。在图b中，单摆的势能最小(可视为零)，动能最大，此后动能减小，势能增大，最后动能全部转化为势能。 电场能类比重力势能，磁场能类比动能，根据能量相互转化，完成下列表格(以逆时针电流方向为正方向)。 电路状态 时刻t 0 T T 电荷量q ______ ______ ______ ______ ______ 电场能E电 ______ ______ ______ ______ ______ 电流i ______ ______ ______ ______ ______ 磁场能E磁 ______ ______ ______ ______ ______ 学生用书第103页 任务2.电荷量越大，电容器中的电场越强；电流越大，线圈中的磁场越强，试根据q -t、i -t图像画出电场强度和磁感应强度随时间的变化关系图像。 提示：任务1.最多　0　最多　0　最多　最大　0　最大　0　最大　0　正向最大　0　反向最大　0　0　最大　0　最大　0 任务2.电场强度 E与q的变化步调一致；磁感应强度B与i的变化步调一致。 (2024·江门市新会华侨中学校考)LC振荡电路中，某时刻电容器上、下极板的带电情况和线圈L中的磁场方向如图所示，则此时(　　) A．电容器两端的电压正在增加 B．线圈中的自感电动势在增加 C．磁场能正在转化为电场能 D．电容器正在放电 答案：D 解析：由安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向(从上向下看)，上极板是正极板，这时电容器在放电，电容器两端电压正在减小，A错误，D正确；电容器放电过程中，电流变化得越来越慢，则线圈中的自感电动势在减小，B错误；电容器在放电过程中电场能转化为磁场能，C错误。 1．判断电容器是充电还是放电，一般依据电流的方向，电流由正极板流出为放电，向正极板流入为充电。 2．判断电场能和磁场能的转化要依据电流的增减或极板上电荷量的增减。 3．自感电动势的作用是阻碍电流的增大还是阻碍电流的减小，可依据放电电流不断增大，充电电流不断减小来判断。　　 针对练1．在如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则此时(　　) A．A板带正电 B．线圈L两端电压在增大 C．电容器C正在充电 D．电场能正在转化为磁场能 答案：D 解析：已知电路中的电流正在增大，则电容器正在放电，由电流的方向知，B板带正电，A、C项错误；线圈L两端电压在减小，电场能正在转化为磁场能，B项错误，D项正确。 针对练2．(多选)(2024·辽宁葫芦岛高二期末)振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在如图甲所示LC振荡电路中，电容器C极板上的电量随时间变化的图线如图乙所示，则在1×10-6 s～2×10-6 s内，下列说法正确的是(　　) A．电容器C正在放电 B．电容器C正在充电 C．电场能正在向磁场能转化 D．回路中振荡电流正在逐渐减小 答案：BD 解析：由图像可知，在1×10-6 s～2×10-6 s内，极板上电量正在增大，说明LC振荡电路正在充电，回路中振荡电流正在减小，故A错误，B、D正确；极板上电量正在增大，说明磁场能正在向电场能转化，故C错误。 针对练3．(多选)如图为LC振荡电路中电流i随时间t变化的图像，可知(　　) A．在t1时刻，电路中的电场能最大 B．在t1到t2时间内，电容器极板上的电量逐渐减少 C．从t2到t3时间内，电容器放电 D．在t2时刻，线圈中磁场能最小 答案：CD 解析：在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，所以电路中电流最大，则磁场能最大，故A错误；在t1到t2时间内，电路中的i减小，说明正在充电，电容器极板上的带电量不断增加，故B错误；从t2到t3时间内，电路中的电流增大，说明正在放电，故C正确；在t2时刻电路中的电流为0，则磁场能最小，故D正确。 知识点二　电磁振荡的周期和频率 【情境导入】　如图所示的电路：(1)如果仅更换电感L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？ (2)如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是否增大？ 再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否变长？振荡周期是否变长？ 提示：(1)自感电动势更大，“阻碍”作用更大，振荡周期变长。 (2)带电荷量增大，放电时间变长，振荡周期变长。 学生用书第104页 【教材梳理】 (阅读教材P94完成下列填空) 1．周期：电磁振荡完成一次周期性变化所用的时间。 2．频率：电磁振荡在一段时间内做周期性变化的次数与所用时间之比称为电磁振荡的频率。 3．LC振荡电路的周期和频率公式：T＝2π，f＝。式中T、L、C和f的单位分别是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)和赫兹(Hz)。 注意：LC振荡电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)决定，与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关。 【师生互动】　LC振荡电路的振荡周期T＝2π，则线圈中磁感应强度、电容器间电场的变化周期分别为多少？线圈中磁场能和电场能的变化周期呢？ 提示：线圈中磁感应强度、电容器间电场的变化周期也是振荡周期T＝2π；而电场能、磁场能变化周期是振荡周期的一半，即T′＝＝π。 如图所示，LC振荡电路中，电容C为0.4 μF，电感L为1 mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时，灰尘开始在电容器内运动(设灰尘未与极板相碰)，此时开始计时，在一个振荡周期内，下列说法正确的是(　　) A．π×10-5 s时，回路中电流变化最快 B．π×10-5 s时，灰尘的速度最大 C．2π×10-5 s时，灰尘的加速度最大 D．2π×10-5 s时，线圈中磁场能最大 答案：C 解析：开关S断开时，极板间带电灰尘处于静止状态，则有mg＝q，式中m为灰尘质量，Q为电容器所带的电量，d为板间距离，由T＝2π得T＝2π s＝4π×10-5 s，开关S闭合时t＝0，当t＝π×10-5 s＝时，电容器放电完毕，回路中电流最大，回路中电流变化最慢，故A错误；当t＝π×10-5 s＝时，电容器放电完毕，此时灰尘仅受重力，之后电容器反方向充电，带电灰尘所受电场力方向向下，带电灰尘会继续加速，故B错误；当t＝2π×10-5 s＝时，振荡电路中电流为零，电容器极板间场强方向跟t＝0时刻方向相反，此时灰尘所受的合外力为F合＝mg＋q＝2mg，又因为F合＝ma，此时灰尘的加速度a＝2g，方向竖直向下，之后电容器再次反向放电和充电，极板间场强方向又跟t＝0时刻方向相同，带电灰尘受电场力方向向上，所以2π×10-5 s时，灰尘的加速度最大且为2g，故C正确；当t＝2π×10-5 s＝时，振荡电路中电流为零，线圈中磁场能最小，故D错误。 对周期公式T＝2π的理解 1．T取决于L和C，与极板所带电荷量、两板间电压无关。 2．L一般由线圈的长度、横截面积、单位长度上的匝数及有无铁芯决定；由公式C＝可知，电容C与电介质的相对介电常数εr、极板正对面积S及板间距离d有关。　　 针对练．(2024·东莞市高二期中)如图是一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用单摆的周期性运动计时，电子钟是利用LC振荡电路来计时，有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1 min(周期变小)。造成这种现象的可能原因是(　　) A．L不变，C变小了　　　 B．L不变，C变大了 C．L变大了、C不变　　　 D．L、C均变大了 答案：A 解析：电子钟变快了，说明周期变小了，根据T＝2π，可知肯定是LC乘积减小了，可能是L不变，C变小了，故A正确，B、C、D错误。 1．(多选)无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是(　　) A．电容器正在放电 B．振荡电流正在减小 C．电路中电流沿逆时针方向 D．磁场能正在向电场能转化 答案：BD 解析：根据安培定则，可知回路中电流为顺时针方向，电容器上极板带正电，下极板带负电，故电容器正在充电，电流减小，磁场减弱，电场增强，磁场能正在向电场能转化，故A、C错误，B、D正确。 2．(粤教版选择性必修第二册P96T4改编)如图甲所示的LC振荡电路中，电容器上极板的电荷量随时间的变化规律如图乙所示，t＝0.3 s时的电流方向如图甲中所示，则(　　) 学生用书第105页 A．0至0.5 s时间内，电容器在放电 B．在t＝1.3 s时，P点比Q点电势低 C．0.5 s至1.0 s时间内，磁场能正在转变成电场能 D．1.5 s至2.0 s时间内，电容器上极板的正电荷在减少 答案：B 解析：0至0.5 s时间内，电容器上极板的电荷量增加，所以电容器在充电，故A错误；因为1.0 s到1.5 s时间内，电容器反向充电，下极板带正电，电流方向与题图所示方向相反，即此时P点比Q点电势低，故B正确；0.5 s至1.0 s时间内，电容器放电，则电场能正在转变成磁场能，故C错误；1.5 s至2.0 s时间内，电容器放电，则电容器下极板的正电荷在减少，故D错误。 3．(多选)要增大LC振荡电路的频率，下列方法正确的是(　　) A．将正对着的电容器的两个极板错开些 B．增大电容器的充电电荷量 C．减少自感线圈的匝数 D．抽出自感线圈中的铁芯 答案：ACD 解析：要使LC振荡电路的频率增大，根据公式f＝可知，可减小线圈的自感系数L或减小电容器的电容C。将正对着的电容器的两个极板错开些，正对面积减小，电容C减小，故A正确；增大电容器的充电电荷量，电容不变，故B错误；减少自感线圈的匝数，自感系数L减小，故C正确；抽出自感线圈中的铁芯，自感系数L减小，故D正确。 4. 某个智能玩具的声响开关与LC振荡电路中的电流有关，如图为玩具内的LC振荡电路部分。已知线圈自感系数L＝2.5×10-3 H，电容器电容C＝4 μF，在电容器开始放电时(取t＝0)，上极板带正电，下极板带负电，则(　　) A．LC振荡电路的周期T＝π×10-4 s B．当t＝π×10-4 s时，电容器上极板带正电 C．当t＝×10-4 s时，电路中电流的方向为顺时针 D．当t＝×10-4 s时，电场能正转化为磁场能 答案：C 解析：LC振荡电路的周期T＝2π＝2π× s＝2π×10-4 s，选项A错误；当t＝π×10-4 s＝时，电容器反向充满电，所以电容器上极板带负电，选项B错误；当t＝×10-4 s时，即0<t<，电容器正在放电，电路中电流方向为顺时针方向，选项C正确；当t＝×10-4 s时，即<t<，电容器处于充电过程，磁场能正在转化为电场能，选项D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $