第4章 第1、2节 电磁振荡 电磁场与电磁波（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）

本讲义聚焦高中物理“电磁振荡与电磁波”核心知识点，系统梳理LC振荡电路的产生原理、能量转化规律，衔接电磁振荡周期频率公式，延伸至麦克斯韦电磁场理论及电磁波特性，构建从电路到场与波的完整知识支架。 资料通过“多维度理解+全方位练明”设计，结合图像分析（i-t、q-t图像）、实验探究（电磁振荡规律）及生活实例（金属探测仪、电磁波屏蔽），培养学生物理观念（场与能量）、科学思维（图像推理）与科学探究能力。课中辅助教师引导概念建构，课后助力学生通过习题巩固知识，弥补薄弱环节。

第四章　电磁振荡与电磁波 第1、2节　电磁振荡　电磁场与电磁波(强基课——逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 1.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想,初步了解场的统一性与多样性,体会物理学的统一性追求。 2.通过实验,了解电磁振荡。 1.知道电磁振荡、电磁波的概念。 2.会应用麦克斯韦的电磁场理论判断感应电场和感应磁场。 3.通过实验探究电磁振荡的规律。 4.会解释日常生活中电磁波的产生与屏蔽现象。 逐点清(一)　电磁振荡的产生及能量变化 [多维度理解] 一、电磁振荡的产生 1.要产生持续变化的电流,可以通过线圈和电容器组成的电路实现。 2.振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流。 3.振荡电路:产生振荡电流的电路。 4.LC振荡电路:由电感线圈L和电容C组成的电路,就是最简单的振荡电路。 5.电磁振荡:在整个过程中,电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B,都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。 二、电磁振荡中的能量变化 1.能量变化过程 (1)电容器刚要放电时:电场最强,电场能最大。 (2)开始放电后:电场能磁场能。 (3)放电完毕:电场能为零,磁场能最大。 (4)反向充电:磁场能电场能。 (5)反向充电完毕:电场能最大。 2.等幅振荡 振荡电路中的能量会逐渐减小,适时地把能量补充到振荡电路中,以补偿能量损耗,就可以得到振幅不变的等幅振荡。 3.LC振荡电路及电流、电荷量的变化图像(如图所示) 4.板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图像(如图所示) u、EE规律与q⁃t图像相对应;EB规律与i⁃t图像相对应。 注意:自感电动势E的变化规律与q⁃t图像相对应。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)在LC振荡电路中,电流值最大时,磁场能最大。 (√) (2)在LC振荡电路中,电容器放电完毕时,回路中磁场能最小。 (×) (3)振荡电流的大小和方向均不断变化。 (√) 2.(2025·甘肃白银阶段练习)金属探测仪内部电路可简化为线圈与电容器构成的LC振荡电路。某时刻电流方向和电容器极板间电场方向如图所示,在该时刻,下列说法正确的是 (　　) A.电路中的电流正在减小 B.a点电势比b点电势低 C.电容器所带电荷量正在减小 D.电容器两极板间的电场能正在转化为线圈的磁场能 解析:选A　根据电路中电流方向和电容器极板间电场方向可知,该时刻电容器正在充电,电容器所带电荷量正在增大,电路中电流正在减小,线圈的磁场能正在转化为电容器两极板间的电场能,故A正确,C、D错误。根据电容器极板间电场方向可知,该时刻电容器上极板带正电,下极板带负电,上极板电势高于下极板电势,a点和b点分别与电容器上、下极板相连,所以a点电势比b点电势高,B错误。 3.(2025·四川攀枝花期末)如图所示是LC振荡电路和通过电路中P点的电流i随时间t变化的规律。若规定通过P点向左为电流的正方向,则下列说法中正确的是 (　　) A.在0~t1时间内,电容器C正在放电 B.在t1~t2时间内,电容器C上极板带负电 C.在t2~t3时间内,磁场能在向电场能转化 D.在t3~t4时间内,P点电势比Q点电势高 解析:选C　由题图乙可知,在0~t1时间内,电流正在减小,电容器C正在充电,故A错误;在t1~t2时间内,电流正在负向增大,电容器C正在放电,且电流方向为顺时针,所以电容器C上极板带正电,故B错误;在t2~t3时间内,电流正在减小,电容器C正在充电,磁场能在向电场能转化,故C正确;在t3~t4时间内,电流正在正向增大,电容器C正在放电,且电流方向为逆时针,电容器C下极板带正电,所以P点电势比Q点电势低,故D错误。 逐点清(二)　电磁振荡的周期和频率 [多维度理解] 1.周期:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。LC振荡电路的周期公式T=2π。 2.频率:电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比,数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数。LC振荡电路的频率公式f=。式中周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。 [典例]　(多选)如图所示的电路中,自感线圈的自感系数为L,电容器的电容为C,电源电动势为E,现将开关S由1扳到2,从这一时刻起 (　　) A.经历时间时,回路中的磁场能达到最大值 B.经历时间π时,回路中的磁场能达到最大值 C.在0~周期的时间内,电容器放电的电荷量为CE D.在0~周期的时间内,电容器放电的平均电流为 　　[解析]　开关由1扳到2,电容器开始放电,该电路的振荡周期T=2π,经历时间t==时,回路中电流最大,磁场能最大,A正确;经历时间t'=π=时,回路中电流为零,磁场能为零,B错误;放电瞬间,电容器带电荷量q=CE,经过周期的时间放电结束,电荷量全部放出,C正确;电容器放电的平均电流===,D正确。 　　[答案]　ACD [全方位练明] 1.为了增大LC振荡电路的固有频率,下列办法可采取的是 (　　) A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯 B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数 C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯 D.减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数 解析:选D　LC振荡电路的频率公式f=,由此公式可知增大固有频率f的方法是减小L或减小C或同时减小L和C。由电容器电容公式C=可知,若电容器两极板的正对面积增大,则C增大,正对面积减小,则C减小;若电容器两极板间的距离减小,则C增大,距离增大,则C减小。在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数,则L增大;减小线圈的匝数,则L减小。综上分析可知只有D正确。 2.在LC振荡电路中,电容器上的带电荷量从最大值变化到0所需的最短时间是 (　　) A. 　B. 　C.π 　D.2π 解析:选B　LC振荡电路的周期T=2π ,其电容器上的带电荷量从最大值变化到0的最短时间t=,故t= ,故B正确。 逐点清(三)　电磁场与电磁波 [多维度理解] 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场。 (2)变化的电场产生磁场。 (3)电磁场:变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一体。 2.电磁波 (1)定义:变化的电场和磁场由近及远地向周围传播,形成电磁波。 (2)特点: ①电磁波可以在真空中传播。 ②电磁波在真空中的传播速度等于光速c。电磁波波速c、波长λ及频率f之间的关系为:c=λf。 ③光是一种电磁波。 ④电磁波是横波,其电场方向与磁场方向相互垂直,且二者均与传播方向垂直。 (3)赫兹用实验证实了电磁波的存在,并观察到电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)我们看到的电视直播节目,声音和画面基本同步,表明声波和光波传播速度十分接近。 (×) (2)电磁波在任何介质中传播速度都相同,机械波的速度大小取决于介质。 (×) (3)电磁波中的电场和磁场互相垂直,电磁波沿与二者垂直的方向传播。 (√) 2.根据麦克斯韦电磁场理论,以下说法中正确的是 (　　) A.电场一定能产生磁场,磁场一定能产生电场 B.稳定的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场产生稳定的电场 C.周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场产生周期性变化的电场 D.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场产生均匀变化的电场 解析:选C　稳定的电场不能产生磁场,稳定的磁场不能产生电场,A、B错误;根据麦克斯韦电磁场理论可知,周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场,均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场,C正确,D错误。 3.(多选)下列关于电磁波的说法正确的是 (　　) A.变化的磁场能够在空间产生电场 B.电磁波在真空和介质中传播的速度相同 C.电磁波既可能是横波,也可能是纵波 D.电磁波的波长、波速、周期的关系为v= 解析:选AD　变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,这是麦克斯韦电磁场理论的两大支柱,A正确;电磁波在真空和介质中传播的速度不相同,在真空中传播的速度最大,B错误;电磁波在传播时,电场强度与磁感应强度互相垂直,而且二者均与波的传播方向垂直,电磁波是横波,C错误;电磁波的波长、波速、周期的关系为v=,D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $