高中物理：第3章电磁振荡与电磁波 学案粤教版选修3-4

1、电磁振荡和电磁波能力素质【例1】如图1915甲所示LC振荡电路与电源E和灯泡D相连，当开关S合上后灯D正常发光现从断开S开始计时，电容器a极板上电量q随时间t的变化规律如图1915乙若以通过LC回路顺时针方向电流为正，作出LC回路中电流随时间的变化图象(线圈L的直流电阻为零)解析：本题中LC回路的初始状态为：电感L中电流为最大，而电容器C上电压为零当S断开后，开始对C充电，而a板上的电量增加且为正电荷，此过程中LC回路电流为逆时针，又知LC回路电流是按正弦(或余弦)规律变化的，故作出LC回路中的电流随时间变化图象如图1915丙点拨：求解本题的关键在于分析清楚电路的连接方式，并明确回路的初始状态

2、点击思维【例2】如图1916所示的电路中，电容器的电容C1F，线圈的自感系数L0.1mH，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关拨至b，经过t3.14×10-5s，油滴加速度是多少？当油滴加速度a为何值时，LC回路中振荡电流有最大值(3.14，研究过程中油滴未与极板接触)解析：S在a时油滴静止，此时油滴受电场力向上，有F电mg当S拨至b后，在t3.14×10-5sT/2时刻，电容器被反向充电完毕，此时油滴受电场力方向向下，F合F电mg2mg，故此时油滴的加速度为2g当回路中振荡电流最大时，电容器上的电量为零，此时油滴仅受重力作用，故当油滴加速度a

3、g时，LC回路中振荡电流有最大值点拨：这是一道力学、电学和电磁振荡结合的综合题，对思维能力要求较高，要分析研究对象的受力情况、振荡回路的状态，结合牛顿定律才能回答本题学科渗透【例3】家用微波炉是利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成，接通电源后，220V交流电经一变压器，一方面在次级产生3.4V交流对磁控管加热，同时在次级产生2000V高压经整流加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生的频率为2450MHz的微波，微波输送至金属制成的加热器(炉腔)，被来回反射，微波的电磁作用使食物内分子高频地振动而同时迅速变热，并能

4、最大限度地保存食物中的维生素(每个光子能量Ehf，其中h为普朗克常量，其值为6.63×10-34J·s，f为频率)(1)试计算微波输出功率为700W的磁控管每秒内产生的光子数(2)试计算变压器的高压变压比解析：(1)每个光子能量为Ehf6.63×10-34×2450×1061.62×10-24J则磁控管每秒钟产生的光子数为nP/E700÷(1.62×10-24)4.3×1026个(2)由变压器的变压比公式：U1/U2n1/n2可得高压变压比为：n1/n2U1/U2220÷200011/100【例

5、41917所示电路中，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后再打开开关S，LC电路中将产生电磁振荡，如果规定电感L中的电流方向从a到b为正，打开开关的时刻为t0，那么下列四个图中能正确表示电感中的电流i随时间t变化规律的是解析：S闭合时电容器两端电压为零，S断开后，LC构成闭合回路，开始给电容器充电，因此电路中的电流随时间变化的规律应按余弦规律变化，故选B【例5】 根据麦克斯韦电磁场理论，下列叙述中正确的是（ ）A. 在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C. 均匀变化的电场周围一定产生

6、均匀变化的磁场D. 周期性、非线性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场答案：D解：变化的磁场产生感应电场，若磁场的变化率恒定，产生的感应电场就是恒定的。只有磁场的变化率不恒定，产生的电场才是变化的。同理，变化的电场产生磁场，电场的变化率恒定，产生的磁场才恒定。电场的变化率改变，产生的磁场才是变化的。A、B、C选项错误。【例6】 按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0.5Wm2。若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1W，那么在距离该通信装置 m以外是符合规定的安全区域。（已知球面面积为S4R2）解：设以半径为R的圆心外是安全区，则，所以，

7、R0.4m。 【例7】 下列关于电磁波的叙述中，正确的是（ ）A. 电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B. 电磁波在任何介质中传播速度均为3×108m/sC. 电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短 D. 电磁波不能产生干涉、衍射现象答案：A、C【例8】 某收音机调谐电路中，线圈的电感是固定的，可变电容器的电容为360pF，接收到波长为600m的电台信号，如果要接收波长为200m的电台信号，应将可变电容器的电容调整为多大?解：因自感系数L为定值，由LC回路频率公式可知，收音机先后两次接收电台信号的频率之比为：。又根据关系式，v光速c，可得先后两次接收的电台信号的波长之比：， 联列以上两式得 C2=40pF。【例9】如图1所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×104s雷达天线朝东方时，屏上的波形如图1（a）；雷达的天线朝西方时，屏上的波形如图1（b）。问雷达在何方发现了目标?目标与雷达相距多远?图1解：雷达向东方发射电磁波时，没有反射回来的信号；向西方发射时，有反射回来的信号，所以目标在西方，从发射到接收到信号的时间差为t10×2×104s2