新教材2025版高中物理第四章电磁振荡与电磁波1.电磁振荡学生用书教科版选择性必修第二册

1.电磁振荡课标要求1．理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念．2．了解LC回路中振荡电流的产生过程．3．了解无阻尼振荡和阻尼振荡．4．会计算LC电路的周期与频率．思维导图必备学问·自主学习——突出基础性素养夯基一、LC振荡电路和振荡电流1．振荡电流：大小和方向都随时间做________快速变更的电流．2．振荡电路：能够产生________的电路．3．振荡过程：如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关S掷向2，从今时起，电容器要对线圈放电．(1)放电过程：由于线圈的________作用，放电电流不能马上达到最大值，而是由零渐渐增大，线圈产生的________渐渐增加，电容器里的________渐渐减弱，放电完毕时，________全部转化为________．(2)充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的________作用，电流并不马上消逝，仍保持原来的方向接着流淌，电容器被反向________，极板上带上相反的电荷，充电结束，极板上的电荷最多，________又转化为电容器的________．此后电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变更的振荡电流．(3)电磁振荡：电场和磁场周期性的相互转变的过程也就是________和________周期性相互转化的过程．二、无阻尼振荡和阻尼振荡1．阻尼振荡：振荡电路中的能量渐渐损耗，振荡电流的________渐渐减小，直到停止振荡．2．无阻尼振荡：没有能量损失，振荡电流的________恒久保持不变的振荡．3．实际的LC振荡是阻尼振荡：任何电路中都有电阻，电路中总会有一部分能量会转化为________．另外，还会有一部分能量以________的形式辐射出去．假如要实现等幅振荡，必需有能量补充到电路中．三、电磁振荡的周期和频率1．周期：电磁振荡完成一次周期性变更须要的________．2．频率：1s内完成周期性变更的________．3．固有周期和固有频率：振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率叫作________周期、________频率，简称振荡电路的周期和频率．4．周期和频率公式：T＝________，f＝________．[导学1](1)在电容器放电过程中，电容器带电荷量削减，两极间电压减小，板间电场强度减弱；线圈中的电流增大，磁场增加，自感电动势的作用是阻碍电流增大．(2)充电过程中，电容器带电荷量增加，两极间电压增大，板间电场强度增大；线圈中的电流减小，磁场减弱，自感电动势的作用是阻碍电流减小．[导学2]电容器放电过程中，电场能向磁场能转化，充电过程中磁场能向电场能转化．[导学3]电场能与磁场能转化的周期等于振荡电流周期的一半．关键实力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一振荡电流的产生过程导学探究如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从今时起，电容器通过线圈放电，线圈中是否会产生自感电动势？自感电动势产生什么效果？线圈中的电流怎样变更？电容器的电场能转化为什么形式的能？当线圈中的电流减小时，是否会对电容器充电？此时线圈中的磁场能转化为什么形式的能？归纳总结1.各物理量变更状况一览表时刻(时间)工作过程qEiB能量0→T放电过程qm→0Em→00→im0→BmE电→E磁T充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E电T放电过程qm→0Em→00→im0→BmE电→E磁3T4→充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E电2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变更图像(如图所示)3．板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变更的图像(如图所示)u、EE规律与q­t图像相对应；EB规律与i­t图像相对应．4．分类分析(1)同步关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变更的，即：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变更的，即：i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．(2)同步异变关系在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE与线圈中的三个物理量i、B、EB是同步异向变更的，即q、E、EE同时减小时，i、B、EB同时增大，且它们的变更是同步的．留意：自感电动势E的变更规律与q­t图像相对应．典例示范例1如图所示，L是直流电阻可以忽视的电感线圈，LC振荡电路工作时的周期为T，在t＝0时断开电键K，则在0到T4这段时间内，下列叙述正确的是A．电容器C放电，A板上正电荷渐渐减小，LC回路中电流渐渐增大，当t＝T4B．电容器C放电，A板上正电荷渐渐削减，LC回路中电流渐渐减小，t＝0时放电电流最大C．电容器C被充电，B板上正电荷渐渐增多，LC回路中电流渐渐减小，到t＝T4D．电容器C被充电，A板上正电荷渐渐增多，LC回路中电流渐渐减小，到t＝T4名师点拨LC振荡电路充、放电过程的推断方法(1)依据电流流向推断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程．(2)依据物理量的变更趋势推断：当电容器的带电荷量q(U、E)增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程．(3)依据能量推断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电．素养训练1(多选)如图所示，LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则()A．B板带正电B．A、B两板间的电压在减小C．电容器C正在充电D．电场能正在转化为磁场能素养训练2(多选)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探究点二电磁振荡的周期和频率导学探究如图所示的电路，假如仅更换自感系数L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变更，振荡周期T会怎样变更？归纳总结1.固有周期和频率：若振荡过程中无能量损失，也不受其他影响，此时的周期和频率叫作固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率．2．公式：T＝2πLC，f＝123．影响电磁振荡的周期和频率的因素由电磁振荡的周期公式T＝2πLC知，要变更电磁振荡的周期和频率，必需变更线圈的自感系数L或电容器的电容C.影响线圈自感系数L的是：线圈的匝数、有无铁芯及线圈的横截面积和长度．匝数越多，自感系数L越大，有铁芯的自感系数比无铁芯的大．影响电容器电容C的是：两极板正对面积S、两极板间介电常数εr以及两极板间距d，由C＝εrS4πkd(平行板电容器电容)，不难推断εr、S典例示范例2(多选)要增大LC振荡电路的频率，下列方法正确的是()A．将正对着的电容器的两个极板错开些B．增大电容器的充电电荷量C．削减自感线圈的匝数D．抽出自感线圈中的铁芯素养训练3电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发觉电子钟每天要慢30s，造成这一现象的缘由可能是()A．电池用久了B．振荡电路中电容器的电感小了C．振荡电路中线圈的电感大了D．振荡电路中的电容器的电容小了素养训练4在LC振荡电路中，电容器放电时间的长短确定于()A．充电电压的大小B．电容器带电荷量的多少C．放电电流的大小D．电容C和电感L的数值随堂演练·自主检测——突出创新性素养达标1.如图所示，某瞬间回路中电流方向如箭头所示，且此时电容器的极板A带正电荷，则该瞬间()A．电流i正在增大，线圈L中的磁场能也正在增大B．电容器两极板间的电压正在增大C．电容器带电荷量正在减小D．线圈中电流产生的磁感应强度正在增加2.(多选)LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是()A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大3.(多选)如图所示为LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量q随时间t变更的图线，由图可知()A．在t1时刻，电路中的磁场能最小B．t1到t2电路中的电流值不断变小C．从t2到t3电容器不断充电D．在t4时刻，电容器的电场能最小4．假如收音机调谐电路是采纳变更电容器电容的方式来变更回路固有频率的，则当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时，电容器的最大电容与最小电容之比为()A．3∶1B．9∶1C．3∶1D．33∶11．电磁振荡必备学问·自主学习一、1．周期性2．振荡电流3．(1)自感磁场电场电场能磁场能(2)自感充电磁场能电场能(3)电场能磁场能二、1．振幅2．振幅3．内能电磁波三、1．时间2．次数3．固有固有4．2πLC关键实力·合作探究探究点一【导学探究】提示：线圈中的电流发生变更时，线圈中会产生自感电动势，阻碍线圈中电流的变更，电流渐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能；线圈中电流减小时，对电容器充电，线圈中的磁场能转化为电容器的电场能．【典例示范】例1解析：开关闭合时，通过L的电流从上往下，电容器带电荷量为零；在t＝0时断开电键K，则在0到T4这段时间内，则电容器C被充电，B板上正电荷渐渐增多，LC回路中电流渐渐减小，到t＝T答案：C素养训练1解析：电流i正在增大，磁场能增大，电容器在放电，电场能减小，电场能转化为磁场能，C错误，D正确；由题图中i方向可知B板带正电，A正确；由于电容器放电，电荷量削减，两板间的电压在减小，B正确．答案：ABD素养训练2解析：由图中上极板带正电荷、下极板带负电荷及电流的方向可推断出电容器正在充电．电容器充电的过程中电流减小，磁场能向电场能转化，正确选项为A、D.答案：AD探究点二【导学探究】提示：自感电动势更大，“阻碍”作用更大，周期变长．【典例示范】例2解析：要使LC振荡电路的频率增大，依据公式f＝1T＝12πLC，可减小线圈的自感系数L或减小电容器的电容C；将正对着的电容器的两个极板错开些，正对面积减小，电容C减小，A正确；增大电容器的充电电荷量，电容不变，B错误；削减自感线圈的匝数，自感系数答案：ACD素养训练3解析：电子钟变慢的缘由是LC振荡电路的振荡周期变大了，而影响周期的因素是振荡电路中的L和C，这两个物理量有一个或两个变大都会造成振荡周期变大，故C正确．答案：C素养训练4解析：电容器放电一次经验四分之一个周期，而周期T＝2πLC，周期T是由振荡电路的电容C和电感L确定的，与充电电压、带电荷量、放电电流等无关．综上所述，D正确．答案：D随堂演练·自主检测1．解析：依据电流方向可知电容器正处于充电状态，电容器充电过程中，回路中电流减小，磁场能减小，电场能增大，电容器带电荷量正在增大，电压正在增大，线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱，故只有B正确．答案：B2．解析：由电流的磁场方向和安培定则可推断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板带电状况，可分两种状况探讨：①若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电状态，电流正在增大，则C正确，A错误；②若