《浙江省2018-2019版高中物理 第十四章 電磁波 第1課時(shí) 電磁波的發(fā)現(xiàn) 電磁振蕩學(xué)案 新人教版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《浙江省2018-2019版高中物理 第十四章 電磁波 第1課時(shí) 電磁波的發(fā)現(xiàn) 電磁振蕩學(xué)案 新人教版選修3-4（12頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第1課時(shí)　電磁波的發(fā)現(xiàn)　電磁振蕩 [研究選考·把握考情] 知識(shí)內(nèi)容 電磁波的發(fā)現(xiàn) 考試要求 加試a 教學(xué)要求 1.知道麥克斯韋預(yù)言了電磁波，說出麥克斯韋電磁理論的兩個(gè)基本假設(shè) 2.知道電磁波的傳播不需要介質(zhì) 3.知道電磁波是橫波，傳播的速度等于光速，光是一種電磁波 4.知道赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 5.了解麥克斯韋、赫茲對電磁學(xué)發(fā)展所做的巨大貢獻(xiàn) 6.認(rèn)識(shí)電磁波的物質(zhì)性 7.了解電磁波和機(jī)械波的區(qū)別 8.知道變化的電場與變化的磁場相互激發(fā)產(chǎn)生了電磁波 9.體會(huì)電磁波研究過程中的科學(xué)思想方法 說明 不要求理解“變化的電場相當(dāng)于一種電流” 知識(shí)內(nèi)容 電

2、磁振蕩 考試要求 加試c 教學(xué)要求 1.知道LC振蕩電路的組成，知道振蕩電流是一種交變電流。 2.知道振蕩過程中電感線圈和電容器的作用。 3.了解LC振蕩電路的振蕩周期(頻率)與電感 、電容的關(guān)系。 4.會(huì)用傳感器觀察振蕩電流隨時(shí)間變化的規(guī)律。 5.了解振蕩過程中的能量轉(zhuǎn)化及損失情況。 6.了解電容器極板上電荷量、電路中電流、電壓的變化情況。 7.會(huì)用LC振蕩電路的周期、頻率公式進(jìn)行簡單的計(jì)算。 說明 不要求知道等幅振蕩的概念及等幅振蕩電路補(bǔ)充能量的方法。 知識(shí)點(diǎn)一　電磁波的發(fā)現(xiàn) [基 礎(chǔ) 梳 理] 1.偉大的預(yù)言 (1)麥克斯韋電磁場理論的基本觀點(diǎn)：變

3、化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。 (2)如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場，那么它就在空間引起周期性變化的磁場；這個(gè)變化的磁場又引起新的變化的電場……于是，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，形成了電磁波。 2.電磁波 (1)根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波在真空中傳播時(shí)，它的電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。 (2)電磁波在真空中傳播的速度等于光速c，麥克斯韋指出了光的電磁本質(zhì)。 3.赫茲的電火花 赫茲做了一系列的實(shí)驗(yàn)，觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象。并通過測量證明，電磁波在真空中具有與光相同的

4、速度。這樣，赫茲證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，赫茲在人類歷史上首先捕捉到了電磁波。 [即 學(xué) 即 練] 1.關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是(　　) A.在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場 B.在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場 C.均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場 D.周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場 解析　根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，非均勻變化的電場才產(chǎn)生變化的磁場。 答案　D 2.下列關(guān)于電磁波的說法，正確的是(　　) A.電磁波只能在真空中傳播 B

5、.電場隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波 C.做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波 D.麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 解析　電磁波是電磁場這種物質(zhì)在空間的傳播，它既可在真空中傳播，也可在介質(zhì)中傳播，A錯(cuò)誤；當(dāng)電場隨時(shí)間均勻變化時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，穩(wěn)定的磁場不能再產(chǎn)生電場，故也就不能形成電磁波，B錯(cuò)誤；做變速運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場在其周圍空間產(chǎn)生變化的電場……電場、磁場交替產(chǎn)生，向外傳播的過程就形成了電磁波，C正確；麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，D錯(cuò)誤。 答案　C 知識(shí)點(diǎn)二　電磁振蕩 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1.電磁振蕩的產(chǎn)生 (1)

6、振蕩電流和振蕩電路 ①振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流。 ②振蕩電路：產(chǎn)生振蕩電流的電路。最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路。 (2)電磁振蕩的過程 放電過程：由于線圈的自感作用，放電電流由零逐漸增大，電容器極板上的電荷逐漸減少，電容器里的電場逐漸減弱，線圈的磁場逐漸增強(qiáng)，電場能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場能，振蕩電流逐漸增大，放電完畢，電流達(dá)到最大，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能。 充電過程：電容器放電完畢后，由于線圈的自感作用，電流保持原來的方向逐漸減小，電容器將進(jìn)行反向充電，線圈的磁場逐漸減弱，電容器里的電場逐漸增強(qiáng)，磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能，振蕩電流逐漸減小，充電完畢，電流減小為零，磁場能全

7、部轉(zhuǎn)化為電場能。 此后，這樣充電和放電的過程反復(fù)進(jìn)行下去。 2.電磁振蕩的周期和頻率 (1)電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間。 (2)電磁振蕩的頻率f：1 s內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)。 (3)LC電路的周期T、頻率f與自感系數(shù)L、電容C的關(guān)系是T＝2π、f＝。 [要 點(diǎn) 精 講] 要點(diǎn)1　電磁波與機(jī)械波的比較 1.電磁波和機(jī)械波的共同點(diǎn) (1)二者都能產(chǎn)生干涉和衍射。 (2)二者在不同介質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變。 (3)二者都滿足波的公式v＝＝λf。 2.電磁波和機(jī)械波的區(qū)別 (1)二者本質(zhì)不同 電磁波是電磁場的傳播，機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)的傳播。

8、(2)傳播機(jī)理不同 電磁波的傳播機(jī)理是電磁場交替感應(yīng)，機(jī)械波的傳播機(jī)理是質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用。 (3)電磁波傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波傳播需要介質(zhì)。 (4)電磁波是橫波，機(jī)械波既有橫波又有縱波，甚至有的機(jī)械波同時(shí)有橫波和縱波，例如地震波。 【例1】 以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法中，正確的是(　　) A.機(jī)械波和電磁波，本質(zhì)上是一致的 B.機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān) C.機(jī)械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波 D.它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象 解析　機(jī)械波由振動(dòng)產(chǎn)生；電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生，機(jī)械波是能

9、量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)決定，電磁波是物質(zhì)波，波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定；機(jī)械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象，故選項(xiàng)B、C、D正確。 答案　BCD 要點(diǎn)2　電磁振蕩中各物理量的變化情況 如圖1所示 圖1 【例2】 某時(shí)刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖2所示，則此時(shí)刻(　　) 圖2 A.振蕩電流i在減小 B.振蕩電流i在增大 C.電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化 D.磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化 解析　題圖中電容器上極板帶正電荷，圖中給出的振蕩電流方向，說明負(fù)電荷向下極板聚集，所以電容器正在充電， 電容器充電的過程中，電流減

10、小，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，所以選項(xiàng)A、D正確。 答案　AD 名師點(diǎn)睛　在電磁振蕩中各物理量變化是有規(guī)律的，我們要熟悉各物理量變化的特點(diǎn)，特別抓住關(guān)鍵的電量和電流的變化。電量變大、電場強(qiáng)度、電場能變大；電流則變小，磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場能變小。判斷出充、放電情況是解決問題的關(guān)鍵。 1.下列說法中正確的是(　　) A.任何變化的磁場都要在周圍空間產(chǎn)生變化的電場，振蕩磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩電場 B.任何電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場，振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場 C.任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場，振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場 D.電場和磁場總是相互聯(lián)系著，形成一

11、個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場 解析　根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，如果電場(磁場)的變化是均勻的，產(chǎn)生的磁場(電場)是穩(wěn)定的；如果電場(磁場)的變化是不均勻的，產(chǎn)生的磁場(電場)是變化的；振蕩電場(磁場)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(電場)；周期性變化的電場和周期性變化的磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場。故選項(xiàng)C正確。 答案　C 2.用麥克斯韋的電磁場理論判斷，圖中表示電場(或磁場)產(chǎn)生磁場(或電場)的正確圖象是(　　) 解析　A圖中的左圖磁場是穩(wěn)定的，由麥克斯韋的電磁場理論可知，其周圍空間不會(huì)產(chǎn)生電場，A圖錯(cuò)誤；B圖中的左圖是均勻變化的電場，應(yīng)該產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，

12、右圖的磁場應(yīng)是穩(wěn)定的，所以B圖錯(cuò)誤；C圖中的左圖是振蕩的磁 場，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，且相位相差，C圖正確，D圖錯(cuò)誤。 答案　C 3.手機(jī)A的號(hào)碼為12345670002，手機(jī)B的號(hào)碼為12345670008，用手機(jī)A撥打手機(jī)B時(shí)，手機(jī)B發(fā)出響聲并且顯示屏上顯示手機(jī)A的號(hào)碼為12345670002。若將手機(jī)A置于一透明真空罩中，用手機(jī)B撥打手機(jī)A，則手機(jī)A(　　) A.發(fā)出響聲，并顯示B的號(hào)碼為12345670008 B.不發(fā)出響聲，但顯示B的號(hào)碼為12345670008 C.不發(fā)出響聲，但顯示B的號(hào)碼為12345670002 D.既不發(fā)出響聲，也不顯示號(hào)碼 解析　電磁波可

13、以在真空中傳播，而聲波的傳播則需要介質(zhì)，當(dāng)手機(jī)B撥打手機(jī)A時(shí)(A置于一透明真空罩中)，A能顯示B的號(hào)碼，不能發(fā)出響聲，即選項(xiàng)B正確。 答案　B 4.在LC回路中，電容器兩端的電壓隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖3所示，則(　　) 圖3 A.在時(shí)刻t1，電路中的電流最大 B.在時(shí)刻t2，電路中的磁場能最大 C.從時(shí)刻t2至t3，電路的電場能不斷增大 D.從時(shí)刻t3至t4，電容器的帶電荷量不斷增大 解析　電磁振蕩中的物理量可分為兩組：①電容器帶電量q，極板間電壓u，電場強(qiáng)度E及電場能為一組；②自感線圈中的電流i，磁感應(yīng)強(qiáng)度B及磁場能為一組。同組量的大小變化規(guī)律一致，同增同減同為最大或?yàn)榱?/p>

14、。異組量的大小變化規(guī)律相反，若q、E、u等量按正弦規(guī)律變化，則i、B等量必按余弦規(guī)律變化。根據(jù)上述分析由題圖可以看出，選項(xiàng)A、D正確。 答案 AD　 選擇題(在每小題給出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的。) 1.建立了完整的電磁場理論并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是(　　) A.法拉第 B.奧斯特 C.赫茲 D.麥克斯韋 解析　麥克斯韋建立了電磁場理論并且預(yù)言了電磁波的存在，選項(xiàng)D正確。 答案　D 2.按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法正確的是(　　) A.恒定的電場周圍一定產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍一定產(chǎn)生恒定的電場 B.變化的電場周圍一定產(chǎn)生

15、變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場 C.均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場 D.正弦規(guī)律變化的電場周圍產(chǎn)生余弦規(guī)律變化的磁場，正弦規(guī)律變化的磁場周圍產(chǎn)生余弦規(guī)律變化的電場 答案　D 3.下列說法中正確的是(　　) A.電磁波只能在真空中傳播 B.麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 C.電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波 D.頻率為750 kHz的電磁波在真空中傳播時(shí)，其波長為400 m 解析　電磁波不僅可以在真空中傳播，還可以在介質(zhì)中傳播，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，選項(xiàng)

16、B錯(cuò)誤；電磁場的傳播就是電磁波，選項(xiàng)C正確；頻率為750 kHz的電磁波的波長為λ＝＝ m＝400 m，選項(xiàng)D正確。 答案　CD 4.當(dāng)電磁波的頻率減小時(shí)，它在真空中的波長將(　　) A.不變 B.增大 C.減小 D.無法確定 解析　電磁波的波長為λ＝，頻率減小，波長增大，選項(xiàng)B正確。 答案　B 5.有關(guān)電磁波和聲波，下列說法正確的是(　　) A.電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì) B.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大 C.電磁波是橫波，聲波也是橫波 D.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的波長變短，聲波的波長變長 解析　

17、電磁波本身就是一種物質(zhì)，它的傳播不需要介質(zhì)，而聲波的傳播需要介質(zhì)，故選項(xiàng)A正確；電磁波由空氣進(jìn)入水中時(shí)，傳播速度變小，但聲波在水中的傳播速度比其在空氣中大，故選項(xiàng)B正確；電磁波的傳播方向與E、B的方向都垂直，是橫波，而聲波是縱波，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電磁波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，波速變小，波長變短，而聲波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，波速變大，波長變長，故選項(xiàng)D正確。 答案　ABD 6.關(guān)于LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量，下列說法正確的是(　　) A.電荷量最大時(shí)，線圈中振蕩電流也最大 B.電荷量為零時(shí)，線圈中振蕩電流最大 C.電荷量增大的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能 D.電荷量減少的

18、過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能 解析　電容器電荷量最大時(shí)，振蕩電流為零，A錯(cuò)誤；電荷量為零時(shí)，放電結(jié)束，振蕩電流最大，B正確；電荷量增大時(shí)，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，C正確；同理可判斷D錯(cuò)誤。 答案　BC 7.如圖1所示的LC振蕩電路中，已知某時(shí)刻電流i的方向指向A板，且正在增大，則此時(shí)(　　) 圖1 A.A板帶正電 B.線圈L兩端電壓在增大 C.電容器C正在充電 D.電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能 解析　電路中的電流正在增大，說明電容器正在放電，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電容器放電時(shí)，電流從帶正電的極板流向帶負(fù)電的極板，則A板帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電容器放電，電容器兩板間的電壓減小，線圈兩端的電

19、壓減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電容器放電，電場能減少，電流增大，磁場能增大，電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能，選項(xiàng)D正確。 答案　D 8.在LC回路中發(fā)生電磁振蕩時(shí)，以下說法正確的是(　　) A.電容器的某一極板，從帶最多的正電荷放電到這一極板充滿負(fù)電荷為止，這一段時(shí)間為一個(gè)周期 B.當(dāng)電容器放電完畢瞬間，回路中的電流為零 C.提高充電電壓，極板上帶更多的電荷時(shí)，能使振蕩周期變大 D.要提高振蕩頻率，可減小電容器極板間的正對面積 解析　電容器某一極板從帶最多的正電荷到帶最多的負(fù)電荷這段時(shí)間，電容器完成了放電和反向充電過程，時(shí)間為半個(gè)周期，A錯(cuò)誤；電容器放電完畢瞬間，電路中電場能最小，磁場能最大，故電

20、路中的電流最大，B錯(cuò)誤；振蕩周期僅由電路本身決定，與充電電壓等無關(guān)，C錯(cuò)誤；提高振蕩頻率，就是減小振蕩周期，可通過減小電容器極板正對面積減小電容C，達(dá)到增大振蕩頻率的目的，D正確。 答案　D 9.在LC振蕩電路中，用以下的哪種方法可以使振蕩頻率增大一倍(　　) A.自感L和電容C都增大一倍 B.自感L增大一倍，電容C減小一半 C.自感L減小一半，電容C增大一倍 D.自感L和電容C都減小一半 解析　據(jù)LC振蕩電路頻率公式f＝，當(dāng)L、C都減小一半時(shí)，f增大一倍，故選項(xiàng)D正確。 答案　D 10.LC振蕩電路中，某時(shí)刻的磁場方向如圖2所示，則(　　) 圖2 A.若磁場正在減弱

21、，則電容器正在充電，電流由b向a B.若磁場正在減弱，則電場能正在增大，電容器上極板帶負(fù)電 C.若磁場正在增強(qiáng)，則電場能正在減少，電容器上極板帶正電 D.若磁場正在增強(qiáng)，則電容器正在充電，電流方向由a向b 解析　若磁場正在減弱，則電流在減小，是充電過程，根據(jù)安培定則可確定電流由b向a，電場能增大，上極板帶負(fù)電，故選項(xiàng)A、B正確；若磁場正在增強(qiáng)，則電流在增大，是放電過程，電場能正在減小，根據(jù)安培定則，可判斷電流由b向a，上極板帶正電，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案　ABC 11.如圖3所示為一個(gè)LC振蕩電路中電流變化的圖線，根據(jù)圖線可判斷(　　) 圖3 A.t1時(shí)刻電感線圈兩端

22、電壓最大 B.t2時(shí)刻電容器兩板間電壓為零 C.t1時(shí)刻電路中只有電場能 D.t1時(shí)刻電容器帶電荷量為零 答案　D 12.如圖4所示，LC電路的L不變，C可調(diào)，要使振蕩的頻率從700 Hz變?yōu)? 400 Hz，則可以采用的辦法有(　　) 圖4 A.把電容增大到原來的4倍 B.把電容增大到原來的2倍 C.把電容減小到原來的 D.把電容減小到原來的 解析　由題意，頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，則周期就變?yōu)樵瓉淼?，由T＝2π知，L不變，當(dāng)C＝C0時(shí)符合要求。 答案　D 13.如圖5所示，在內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓管內(nèi)，有一直徑略小于管內(nèi)徑的帶正電的小球，正以速度v0沿逆時(shí)針方向

23、勻速運(yùn)動(dòng)(俯視)。若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比例增加的變化磁場，設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小球的帶電荷量不變，那么(　　) 圖5 A.小球?qū)ΣＡЧ艿膲毫Σ粩嘣龃? B.小球受到的磁場力不斷增大 C.小球先沿逆時(shí)針方向做減速運(yùn)動(dòng)，過一段時(shí)間后，沿順時(shí)針方向做加速運(yùn)動(dòng) D.磁場力對小球一直不做功 解析　因?yàn)椴ＡA管所在處有均勻變化的磁場，在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的渦旋電場，對帶正電的小球做功。由楞次定律，判斷電場方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(俯視)。在電場力作用下，小球先沿逆時(shí)針方向做減速運(yùn)動(dòng)，后沿順時(shí)針方向做加速運(yùn)動(dòng)。小球在水平面內(nèi)沿軌跡半徑方向受兩個(gè)力作用；管內(nèi)壁的彈力FN和磁場的洛倫茲力F＝Bqv，而且兩個(gè)力的矢量和時(shí)刻等于小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力?？紤]到小球速度大小的變化和方向的變化以及磁場強(qiáng)弱的變化，彈力FN和洛倫茲力F不一定始終在增大。磁場力始終與圓周運(yùn)動(dòng)的線速度方向垂直，所以磁場力對小球不做功。 答案　CD 12