高三物理优质考场-13-3(刘树安)

1、.英才苑网站 会员交流资料 高三物理优质考场-13-3(刘树安)13-3 电磁场和电磁波知识梳理电磁振荡1振荡电路定义：能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。常见的振荡电路是由一个电感线圈和一个电容组成的，简称LC回路。2电磁振荡定义：在振荡电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，以及与电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象，叫电磁振荡。3振荡电流定义：大小和方向随时间作周期性变化的电流叫振荡电流。说明：振荡电流是一种交变电流。无线电技术中需要的振荡电流频率比照明用的交变电流频率要高得多。通常在几十千赫几十万兆赫。振荡电流是由于电容器通过自感线圈不断的充、放电产生

2、的，按正弦（或余弦）规律作周期性的变化。在LC回路产生振荡电流的过程中，磁场能和电场能之间不断的相互转化着，电容器放电时，电场能转化为磁场能，放电完毕的瞬间，电场能为零，振荡电流及磁场能达到最大值；接着电容器被反向充电，这时磁场能转化为电场能，在振荡电流减小为零的瞬间，磁场能为零，电容器极板上的电荷及电场能达到最大。4电磁振荡的周期和频率LC回路的固有周期和频率只取决于线圈的自感系数L及电容器的电容C，与电容器的带电荷量，极板间电压及回路中电流都无关。周期的决定式频率的决定式电磁场和电磁波1麦克斯韦的电磁场理论（1）变化的磁场（电场）能够在周围空间产生电场（磁场）；（2）均匀变化的磁场（电场）

3、能够在周围空间产生稳定的电场（磁场）；（3）振荡的磁场（电场）能够在周围空间产生同频率的振荡电场（磁场）。2电磁场和电磁波：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，即为电磁场，电磁场由近及远的传播就形成电磁波。3电磁波的波速公式：v=f复习时注意以下的几个方面：麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验成功的证实了电磁波的存在。在电磁波中，电场强度和磁感应强度是互相垂直的，且都和电磁波的传播方向垂直，所以电磁波为横波。电磁波的传播过程，也是电磁能的传播过程。电磁波的传播不需要介质。无线电波的发射1调制：在无线电应用技术中，首先将声音、图像等信息通过声电转换、光电转换等方式

4、转为电信号，这种电信号频率很低，不能用来趋势发射电磁波，把要传播的低频率电信号“加”到高频电磁波上，使电磁波随各种信号而改变叫调制。2调幅和调频：使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅，使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。3无线电波的发射：由振荡器产生高频振荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去。无线电波的接收1电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。2调谐：调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变，将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同，即接收

5、电路产生电谐振的过程叫做调谐。3检波：从接收到的高频振荡中分离出所携带的信号的过程叫做检波，检波是调制的逆过程，也叫解调。4无线电的接收：天线接收到所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经检波取出携带的信号，放大后再还原成声音或图像的过程。5电视的基本原理电视系统主要由摄像机和接收机组成，把图像各个部分分成一系列小点，称为像素，每幅图像至少要有向十万个像素，摄像机将画面上各个部分的光点根据明暗情况逐点逐行逐帧地变为强弱不同的信号电流，随电磁波发射出去。电视机接收到电磁波，经调谐、检波得到电信号，按原来的次序在显像管的荧光屏上汇成图像。中国电视广播标准采用每秒钟传送25帧画面，每帧由625

6、条线组成。雷达的基本原理1雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置（显示器）、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。2雷达的四个特点（1）雷达毁是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端；（2）雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段；（3）雷达发射的是不连续的无线电波，每次发射时间约为百万分之一秒，两次发射的时间间隔约为万分之一秒；（4）障碍物的距离等情况都由显示器趋势显示出来。典例精析例1 关于LC回路发生的电磁振荡，下列说法正确的是 （ ）A在电容器极板电荷为零的瞬间，电路中的振荡电流也为零B自感线圈两端的

7、电压最大时，电路中的电流最大C电容器被振荡电流充电时，电路中的磁场能逐渐转化为电场能D当自感线圈两端电压最小时，电路的磁场能最大解析 电容器极板电荷为零的瞬间，两板间电压为零，电场能为零，磁场能最大，电路中电流最大，所以A项不对。线圈两端电压最大时，即电容器两板间电压最大，电场能最大，磁场能为零，电路中电流为零，故B项也不对。电容器充电时，极板上的电量增加，电路中电流减小，磁场能逐渐转化为电场能。线圈两端电压最小时，电容器放电完毕，电场能为零，磁场能量大。故选项C、D正确。例2 有一LC振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短些的电磁波，可采取的措施为 （ ）A增加线圈匝数B在线

8、圈中插入铁芯C减小电容器极板正对面积D减小电容器极板间距离解析 由电磁波波速、波长、频率关系c=f=恒量知，知使减小，只有增大f；由LC回路固有频率公式可知；欲增大f，应减小L或C；由影响L、C大小因素知选项C正确。点评 LC回路的周期和频率与电容器的电量Q、电容器两极之间的电压U、回路中的电流I无关，而只取决于电路本身的特征（线圈的自感系数L和电容器的电容C）。因此LC回路的周期和频率又称为固有周期和固有频率。例3 按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是 （ ）A恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场B变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场C均匀变化的电场周

9、围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D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路解析 麦克斯韦电磁场理论的核心内容是：变化的电场产生磁场；变化的磁场产生电场。对此理论应全面正确理解为：不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场可以产生变化的磁场，也可产生不变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。由变化的磁场产生电场的规律与上相同。故此题正确选项是B、D。例4 某时刻LC振荡电路的状态如图所示，则此时刻 （ ）A振荡电流i在减小B振荡电流i在增大C电场能正在向磁场能转化D磁场能正在向电场能转化解析 由图中电容器上极板带正电荷、下极板带负电荷，图中给出的振

10、荡电流方向，说明正电荷正向上极板聚集，所以电容器正在充电。电容器充电的过程中，电流减小，磁场能向电场能转化。所以A、D选项正确。点评 解决本题的关键是识图。不能只单纯看电流方向，还要看电容器极板上电荷的正负。若图中电流方向不变，而把电容器上极板画为带负电而下极板带正电，则是电容器放电（正负电荷中和）的过程。例5 如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，半径为R。有一带正电的粒子静止在管内。整个装置处于竖直向上的磁场中，要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加的磁场可能是 （ ）A匀强磁场B均匀增加的磁场C均匀减小的磁场D由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子绕管运动解析 本题是考查麦克斯韦电磁场理论和牛顿运动定律应用能力。磁场对静止的电荷不产生力的作用，但当磁场变化时可产生电场，电场对带电粒子产生电场力作用。带电粒子在电场力作用下可以产生加速度。选项BC正确。例6 某雷达工作时，发射电磁波的波长=20cm，每秒脉冲数n=5000，每个脉冲持续时间t=0.02s，问电磁波的振荡频率为多少？雷达最大的侦察距离是多少？解析 电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光带c，由波速、波长和频率三者间的关系可求得