物理选修3-4第十四章电磁波第二节电磁振荡课件

第二节 法拉第电磁感应定律练习

1．(单选)关于感应电动势的大小，下列说法正确的是( )

A．穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大

B．穿过闭合回路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零

C．穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零

D．穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零

解析：磁通量大小与感应电动势大小不存在内在的联系，故A、B错误；当磁通量由不为零变为零时，闭合回路的磁通量一定改变，一定有感应电流产生，有感应电流就一定有感应电动势，故C错D对．

答案：D

2．(多选)穿过一个10匝线圈的磁通量每秒均匀地减少2 Wb，则该线圈中的感应电动势( )

A．大小不变 B．随时间均匀变化

C．减少了20 V D．等于20 V

解析：由感应电动势的表达式E＝nΔΦΔt可计算出多匝线圈的电动势的大小．磁通量均匀变化意味着变化率恒定．

答案：AD

3．(单选)穿过一个电阻为1 Ω的单匝线圈的磁通量发生变化：在Δt1时间内是每秒均匀地减小2 Wb，在Δt2时间内是每秒均匀地增大2 Wb.则( )

A．线圈中产生的感应电动势在Δt2时间内比在Δt1时间内大2 V

B．线圈中产生的感应电动势在Δt1时间内和在Δt2时间内一定都大于2 V

C．线圈中产生的感应电动势一直是2 V

D．线圈中产生的感应电流的大小前后两段时间不相等

解析：根据法拉第电磁感应定律E＝ΔΦΔt＝2 V，则I＝ER＝2 A．故本题只选C.

答案：C

4．(单选)闭合圆形金属环放在匀强磁场中，金属环所在平面与磁场垂直．当磁感应强度均匀增加时，产生的感应电动势为E1，若用同样的材料制成半径为前者2倍的圆形金属环，同样放在该磁场中，则感应电动势为( )

A．2E1 B．E1

C．4E1 D.2E1

解析：由法拉第电磁感应定律E＝ΔΦΔt可知，当环的半径变成2倍时，面积变成4倍，ΔΦ就是同种情况下的4倍，所以E变成4倍，即C正确．

1 2 电磁振荡

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知识梳理

1.几个基本概念：大小和方向都随时间做____________的电流叫振荡电流，能够产生振荡电流的电器叫____________.在LC回路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷、通过线圈的电流以及跟电荷和电流相联系的电场和电磁场都发生周期性变化的现象叫__________.

2.LC回路中产生的电磁振荡：（1）LC回路中的振荡电流是由于电容器通过自感线圈（可产生自感电动势，阻碍通过线圈的电流的变化）不断充、放电产生的，按__________规律做周期性变化.（2）在LC回路产生振荡电流的过程中，磁场能（由通过线圈中的电流产生）和电场能（由电容器极板上的电荷产生）之间不断地相互转化着.电容器放电阶段，__________能转化为__________能.放电完毕瞬间，电场能为__________，振荡电流及磁场能达到__________.然后电容器被反向充电，在此阶段，__________能转化为__________.充电完毕瞬间，磁场能为零，电容器极板上的电荷量及电场能达__________.

3.LC振荡电路的周期只取决于__________和__________，即由LC回路本身的性质决定，和电容器所带电荷量q，极板间的电压u，线圈中的电流i均无关.

知识导学

学习本节内容，首先要明确一些相关的基本概念，掌握振荡电流的产生和电磁振荡的过程，LC振荡电路的周期和频率，及影响周期和频率的因素，学会公式T=2πLC,f=LC21的应用，一定要注意理论与实践相结合，由于电磁振荡是本节，也是本章内容的重点，在电磁波的应用方面有着举足轻重的作用，所以我们必须理解和掌握电磁振荡的产生原理，尤其是LC振荡电路.

疑难突破

电磁振荡的产生过程

剖析：电磁振荡过程中电流及电容器上电荷量随时间的变化关系如图14-2-1所示.

图14-2-1

振荡过程中的电流，极板上的电荷量、电压、电场能和磁场能的对应关系如下表所示.

第一节 电磁振荡

1．(2分)关于振动与波的关系，下列说法正确的是( )

A．有振动必有波，有波必有振动

B．振源的振动速度与波速是相同的

C．如果波源的振动停止，在介质中的波就停止

D．质点振动的方向与波传播的方向可能平行

【解析】 A中应明确波产生的条件：振动在介质中的传播，则A错误；B中振动速度是变化的，而波速在同种介质中传播速度恒定，则B错误；当振动停止时，在介质中传播的波还要继续传播一段距离，则C错误；D正确．

【答案】 D

2．(2分)下列关于机械波的说法正确的是( )

A．要产生机械波，必须同时具有波源和传播振动的介质

B．波动的过程是振源质点由近及远移动的过程

C．波是振动形式的传播，介质本身没有沿波的传播方向迁移

D．介质的质点每完成一次全振动(即一个周期)，波就向前传播一个波长的距离

【解析】 波的产生条件：波源和介质，A对；质点不随波移动，B错误；C正确；D正确．

【答案】 ACD

3．(3分)一列波由波源处向周围扩展开去，由此可知( )

A．介质中各质点由近及远地传播开去

B．介质中质点的振动形式由近及远地传播开去

C．介质中质点振动的能量由近及远地传播开去

D．介质中质点只是振动而没有迁移

【解析】 波动过程是振动形式和振动能量的传递过程，介质中质点并不随波迁移．

【答案】 BCD

4．(3分)关于机械波，下列说法中正确的是( )

A．质点振动的方向总是垂直于波的传播的方向

B．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等

C．任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长

D．相隔一个周期的两时刻，简谐波的图象相同

【解析】 波有纵波和横波之分，对横波，质点振动的方向与波的传播方向垂直；对纵波，质点振动的方向与波传播的方向沿同一直线．认为质点振动的方向总是垂直于波的传播方向的看法是错误的，故选项A错误．当简谐波沿长绳传播时，从任一时刻的波形图上都可以看出，相距为半个波长的任意两质点离开平衡位置的距离即振动位移的大小都相同，但位移的方向相反，故选项B是正确的．

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第十四章 2 电磁振荡

要产生持续的电磁波，需要变化的电磁场；要产生变化的电磁场，需要变化的电流。

演示

把线圈、电容器、电流表、电源和单刀双掷开关照图14.2-1连成电路。

先把开关置于电源一边，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一边，使电容器通过线圈放电。观察电流表指针的变化。

电磁振荡的产生

大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫做振荡电流（oscillating current），产生振荡电流的电路叫做振荡电路（oscillating circuit）。图14.2-1中，当开关置于线圈一侧时，由线圈L和电容器C组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。

振荡电流实际上就是交变电流，不过习惯上指频率很高的交变电流。

当开关掷向线圈的一瞬间（图14.2-2甲a），也就是电容器刚要放电的瞬间，电路里没有电流，电容器两极板上的电荷最多。从场的观点来看，此时电容器里的电场最强，电路里的能量全部储存在电容器的电场中。 图14.2-1 产生电磁振荡的电路 2 / 4

电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值（图14.2-2甲b）。在这个过程中，电容器垦的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能。在放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能。

电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。由于电流在继续流动，电容器在与原来相反的方向重新充电，电容器两极板带上相反的电荷，并且电荷逐渐增多。到反方向充电完毕的瞬间，电流减小为零，电容器极板上的电荷量达到最大值（图14.2-2甲c）。在这个过程中，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能。到反方向充电完毕的瞬间，磁场能全部转化为电场能。