第四章電磁振蕩與電磁波

L電磁振蕩

2.電磁場(chǎng)與電磁波

課程標(biāo)準(zhǔn)素養(yǎng)目標(biāo)

i.初步了解麥克斯b電磁場(chǎng)

的基本思想.初步了解場(chǎng)的1.理解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念,了解電磁振蕩的周期與頻率。（物理觀念）

統(tǒng)一性與多樣性.體會(huì)物理2.了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程,會(huì)求LC電路的周期與頻率.了解電磁波的基本特點(diǎn)及其

學(xué)對(duì)統(tǒng)一性的追求。發(fā)現(xiàn)過(guò)程,通過(guò)電磁波體會(huì)電磁場(chǎng)的物質(zhì)性。（科學(xué)思維）

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解電磁振3.了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)內(nèi)容以及在物理學(xué)發(fā)展史k的物理意義。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）

蕩。

V________________________________________________________________________________________________________________7

必備知識(shí)?自主學(xué)習(xí)

一、電磁振蕩產(chǎn)生和能量變化

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：能產(chǎn)生振蕩電流的電路。

3.振蕩過(guò)程：如圖所示，將開(kāi)關(guān)S擲向1,先給電容器充電，再將開(kāi)

關(guān)S擲向2,從此時(shí)起，電容器要對(duì)線圈放電。

（1）放電過(guò)程：由于線圈的目感作用，放電電流不能立刻達(dá)到最大

值，而是由零逐漸增大，同時(shí)電容器極板上的電荷逐漸減少。放電完

畢時(shí)，極板上的電荷為零，放電電流達(dá)到最大。該過(guò)程電容器儲(chǔ)存的

電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場(chǎng)能。

(2)充電過(guò)程：電容器放電完畢，由于線圈的自感作用，電流并不

會(huì)立刻消失，而要保持原來(lái)的方向繼續(xù)流動(dòng)，并逐漸減小，電容器開(kāi)

始充電,極板上的電荷逐漸增加,當(dāng)電流減小到零時(shí)，充電結(jié)束，極

板上的電荷量達(dá)到最大。該過(guò)程線圈中的磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電容器的電

場(chǎng)能。此后電容器再放電、再充電，周而復(fù)始，于是電路中就有了周

期性變化的振蕩電流。

4.電磁振蕩的分類(lèi)：

(1)無(wú)阻尼振蕩：在LC振蕩電路中，如果能夠及時(shí)地把能量補(bǔ)充

到振蕩電路中，以補(bǔ)償能量損耗，就可以得到振幅丕變的等幅振蕩。

(2)阻尼振蕩：在LC振蕩電路中，由于電路有電阻,電路中有一

部分能量會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另外還有一部分能量以曳磁波的形式輻射出

去,使得振蕩的能量減小。

(3)實(shí)際的LC振蕩是阻尼振蕩：電路中有電阻，振蕩電流通過(guò)時(shí)

會(huì)有熱量產(chǎn)生,另外還會(huì)有一部分能量以電邈皮的形式輻射出去。如

果要實(shí)現(xiàn)等幅振蕩，必須有能量補(bǔ)充到電路中，實(shí)際電路中通常由電

源通過(guò)電子器件為L(zhǎng)C電路補(bǔ)充能量。

二、電磁振蕩的周期與頻率

1.周期和頻率：

(1)周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間。

(2)頻率：1s內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)。

(3)振蕩電路里在不受其他外界條件影響下發(fā)生無(wú)阻尼振蕩時(shí)的周

期和頻率叫振蕩電路的固有周期和固有頻率，簡(jiǎn)稱(chēng)振蕩電路的周期和

頻率。

2.LC振蕩電路周期和頻率的表達(dá)式：

(1)周期：T=2局反，單位：秒(s)0

(2)頻率：f=樂(lè)次,單位：赫茲(HzX

三、電磁場(chǎng)與電磁波

1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)：

(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如圖所示，在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，電路

里就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。

(2)麥克斯韋的觀點(diǎn)：電路里有感應(yīng)電流產(chǎn)生，一定是變化的磁場(chǎng)

產(chǎn)生了電場(chǎng)，閉合電路中的自由電荷在電場(chǎng)的作用下發(fā)生了定向移

動(dòng)。

(3)結(jié)論：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)。

2.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)：

麥克斯韋假設(shè)，既然變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)也會(huì)在

空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。

3.電磁波的特點(diǎn)：

(1)電磁波是槿波,電磁波在真空中傳播時(shí)，它的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感

應(yīng)強(qiáng)度互相垂直,而且二者均與波的傳播方向垂直,電磁波在空間傳

播不需要介質(zhì)；

(2)電磁波的波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系：v=Xf,在真空中，電磁波

的速度c=3.0xl()8m/So

4.赫茲的實(shí)驗(yàn)：

(1)赫茲實(shí)驗(yàn)原理圖(如圖所示)：

(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過(guò)時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)

小球間也跳過(guò)了火花。

(3)現(xiàn)象分析：火花在A、B間來(lái)回跳動(dòng)時(shí)，在周?chē)臻g建立了一

個(gè)迅速變化的電磁場(chǎng)，這種電磁場(chǎng)以電邈的形式在空間傳播。當(dāng)電

磁波經(jīng)過(guò)接收線圈時(shí)，導(dǎo)致接收線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使接收線圈兩

球間隙處產(chǎn)生電壓，當(dāng)電壓足夠高時(shí)，兩球之間就會(huì)產(chǎn)生火花放電現(xiàn)

象。

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。

(5)實(shí)驗(yàn)意義：證明了麥克斯韋的預(yù)言,為麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論

奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

(6)赫茲的其他實(shí)驗(yàn)成果：赫茲通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，觀察到了電磁波

的反射、折射、干涉、化射和偏振等現(xiàn)象，并通過(guò)測(cè)量證明，電磁波

在真空中具有與光相同的速度，證實(shí)了麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論。

易錯(cuò)辨析

(l)LC振蕩電路的電容器放電完畢時(shí)，回路中磁場(chǎng)能最小。(x)

(2)LC振蕩電路線圈的自感系數(shù)增大為原來(lái)的4倍,振蕩周期增大

為原來(lái)的2倍、(d)

(3)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。

(x)

(4)變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。(x)

(5)只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波。(x)

(6)電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播。(x)

關(guān)鍵能力?合作學(xué)習(xí)

知識(shí)點(diǎn)一電磁振蕩

1.電磁振蕩過(guò)程各物理量變化情況規(guī)律：

時(shí)刻(時(shí)間)工作過(guò)程qEiB目匕里

T

f放電過(guò)程Qm->0Em一00—>im0一BmE電一E磁

TT

4―5充電過(guò)程0—>qm0—>Emim->0Bm一0E磁一E電

T3T

2一不放電過(guò)程qm->0Em->00—>im0—>BmE電一E磁

3T-

磁一電

彳一T充電過(guò)程0—>qm0—>Emim—^0Bm->0EE

2.振蕩電流、極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖像(如圖所示)：

(乙)圖中g(shù)為上面極板的電荷量

3.板間電壓u、電場(chǎng)能EE、磁場(chǎng)能EB隨時(shí)間變化的圖像(如圖所示):

u、EE規(guī)律與q-t圖像相對(duì)應(yīng)；EB規(guī)律與i-t圖像相對(duì)應(yīng)。

4.變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)關(guān)系：

(1)同步同變關(guān)系：

在LC回路發(fā)生電磁振蕩的過(guò)程中，電容器上的物理量：電量q、電

場(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)能EE是同步同向變化的，即：q[—E]—EE；(或

qf—Ef—EET)O

振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場(chǎng)能EB也是同

步同向變化的，即：it—B$—EBT(或i1—B[—EB]1

(2)同步異變關(guān)系：

在LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的過(guò)程中，電容器上的三個(gè)物理量q、E、

EE與線圈中的三個(gè)物理量i、B、EB是同步異向變化的，即q、E、

EET同步且駕化入B、EB]。

力典例示范..

【典例】如圖所示，L是直流電阻可以忽略的電感線圈，LC振蕩電

路工作時(shí)的周期為T(mén),在t=0時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K,則在0到；這段時(shí)間

內(nèi)，下列敘述正確的是()

A.電容器C放電，A板上正電荷逐漸減小，LC回路中電流逐漸增

T

大，當(dāng)t二;時(shí)電流達(dá)到最大

B.電容器C放電，A板上正電荷逐漸減少，:LC回路中電流逐漸減

小，t=0時(shí)放電電流最大

C.電容器C被充電，B板上正電荷逐漸增多，:LC回路中電流逐漸

減小，到t=點(diǎn)時(shí)電流為零

D.電容器C被充電，A板上正電荷逐漸增多，LC回路中電流逐漸

T

減小，至h=點(diǎn)時(shí)電流為零

選ce開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，通過(guò)L的電流從上往下，電容器帶電荷量為零；

在t=0時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K,則在0到9這段時(shí)間內(nèi)，則電容器C被充電,

B板上正電荷逐漸增多，LC回路中電流逐漸減小，到t=；時(shí)電流為

零，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。

謾振蕩電路充、放電過(guò)程的判斷方法

(1)根據(jù)電流流向判斷，當(dāng)電流流向帶正電的極板時(shí)，處于充電過(guò)

程；反之，處于放電過(guò)程。

（2）根據(jù)物理量的變化趨勢(shì)判斷：當(dāng)電容器的帶電荷量q（U、E）

增大時(shí)，處于充電過(guò)程；反之，處于放電過(guò)程。

（3）根據(jù)能量判斷：電場(chǎng)能增加時(shí)，充電；磁場(chǎng)能增加時(shí)，放電。

會(huì)素養(yǎng)訓(xùn)練：

1.【母題追問(wèn)】在【典例】中，電容器C放電和電容器C被充電時(shí)

能量如何變化？

提示：電容器C放電時(shí)，電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場(chǎng)能；

電容器C被充電時(shí)，線圈中的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能。

2.（多選）（2021.煙臺(tái)高二檢測(cè)）LC振蕩電路中，某時(shí)刻的磁場(chǎng)方向

如圖所示，則（）

A.若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器正在充電，電流由b向a

B.若磁場(chǎng)正在減弱，則電場(chǎng)能正在增大，電容器上板帶負(fù)電

C.若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電場(chǎng)能正在減少，電容器上板帶正電

D.若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電容器正在放電，電流方向由a向b

選A、B、Co若磁場(chǎng)正在減弱，則電流在減小，是充電過(guò)程，根據(jù)

安培定則可確定電流由b向a,電場(chǎng)能增大，上極板帶負(fù)電，故A、

B正確；若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電流在增大，是放電過(guò)程，電場(chǎng)能正在

減少，根據(jù)安培定則，可判斷電流由b向a,上極板帶正電，故C正

確，D錯(cuò)誤。故選A、B、Co

|教師|

【加固訓(xùn)練】

如圖所示,L是電阻不計(jì)的電感線圈，C是電容器，E為電源,

在開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)時(shí)，關(guān)于電容器的帶電情況，下列說(shuō)法正確的是

()

A.S閉合瞬間，A板帶正電，B板帶負(fù)電

B.S保持閉合，A板帶正電，B板帶負(fù)電

C.S斷開(kāi)瞬間，A板帶正電，B板帶負(fù)電

D.由于線圈L的電阻不計(jì)，電容器被短路，上述三種情況下電容器

均不帶電

選AoS閉合瞬間，給電容器充電，且A板與電源的正極相連，故

A板帶正電，B板帶負(fù)電，選項(xiàng)A正確；S保持閉合，電容器所在支

路斷路，電容器兩端的電壓與并聯(lián)的支路電壓相同，均為零，故電容

器不帶電，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；S斷開(kāi)瞬間，由于線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流

的方向與原電流方向相同，故A板帶負(fù)電，B板帶正電，選項(xiàng)C、D

錯(cuò)誤。

知識(shí)點(diǎn)二電磁振蕩的周期和頻率

1.影響電磁振蕩周期(頻率)的因素：

(1)由電磁振蕩的周期公式T=2局反知，要改變電磁振蕩的周期

和頻率，必須改變線圈的自感系數(shù)L或者電容器電容C。

(2)影響線圈自感系數(shù)L的是：線圈的匝數(shù)、有無(wú)鐵芯及線圈截面

積和長(zhǎng)度。匝數(shù)越多，自感系數(shù)L越大，有鐵芯的自感系數(shù)比無(wú)鐵芯

的大。

(3)影響電容器電容的是：兩極正對(duì)面積S,兩板間介電常數(shù)￡,以

pQ

及兩板間距d,由C=僦(平行板電容器電容)，不難判斷￡、S、

d變化時(shí)，電容C的變化。

2.LC回路中各物理量的變化周期：

LC回路中的電流i、線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電容器極板間的電場(chǎng)強(qiáng)

度E的變化周期就是LC回路的振蕩周期T=2兀低,在一個(gè)周期

內(nèi)上述各量方向改變兩次；電容器極板上所帶的電荷量，其變化周期

也是振蕩周期T=2周底,極板上電荷的電性在一個(gè)周期內(nèi)改變兩

次；電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能也在做周期性變化，但是它們是標(biāo)量沒(méi)有方向,

所以變化周期r是振蕩周期T的一半，即r=a=TIVLC0

下典例示范Z

【典例】在LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)L=2.5mH,電容C=4

gF0

(1)該電路的周期多大①？

(2)設(shè)t=0時(shí)，電容器上電壓最大,在1=9.0x10-3s時(shí)②,通過(guò)線

圈的電流是增大還是減小，這時(shí)電容器是處于充電過(guò)程還是放電過(guò)

程？

【審題關(guān)鍵】

序號(hào)解題依據(jù)信息提取

電磁振蕩的周期的影

①T=27iVLC

響因素

極板上電何量最多，電路中電流值為

電磁振蕩

②零，:LC回路中的電磁振溫正在第一個(gè)

的規(guī)律T

1的變化過(guò)程中

(1)由電磁振蕩的周期公式可得T=2周氏=

364

2x3.14x^2.5x10-x4xl0-s=6.28x10-se

(2)因?yàn)閠=9.0x10-3s相當(dāng)于14.33個(gè)周期，而；<0.33T<1,由

電磁振蕩的周期性，當(dāng)t=9.0x10-3s時(shí)，LC回路中的電磁振蕩正在

T

第二個(gè);的變化過(guò)程中。t=0時(shí)，電容器上電壓最大，極板上電荷量

最多，電路中電流值為零，回路中電流隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示：

第一杉內(nèi)，電容器放電，電流由零增至最大;第二個(gè)號(hào)內(nèi)，電容

器被反向充電，電流由最大減小到零。顯然，在t=9.0X10-3s時(shí)，

T

即在第二個(gè)w內(nèi)，線圈中的電流在減小，電容器正處在反向充電過(guò)程

中。

答案：（1）6.28x10-4s（2）減小充電過(guò)程

下素養(yǎng)訓(xùn)練“

1.（多選）要增大LC振蕩電路的頻率，下列方法正確的是（）

A.將正對(duì)著的電容器的兩個(gè)極板錯(cuò)開(kāi)些

B.增大電容器的充電電荷量

C.減少自感線圈的匝數(shù)

D.抽出自感線圈中的鐵芯

選A、C、Do要使LC振蕩電路的頻率增大，根據(jù)公式T=2局慶,

可減小線圈的自感系數(shù)L或減小電容器的電容C；將正對(duì)著的電容器

的兩個(gè)極板錯(cuò)開(kāi)些，正對(duì)面積減小，電容C減小，故選項(xiàng)A正確；

增大電容器的充電電荷量，電容不變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；減少自感線

圈的匝數(shù)，自感系數(shù)L減小，故選項(xiàng)C正確；抽出自感線圈中的鐵

芯，自感系數(shù)L減小，故選項(xiàng)D正確。

2.（多選）（2021.沈陽(yáng)高二檢測(cè)）已知LC振蕩電路中的電容器的電

容為C,線圈的電感為L(zhǎng),則正在振蕩的電路中（）

A.電容器放電的時(shí)間取決于充電電壓的大小

B.電容器放電的時(shí)間取決于L和C的數(shù)值

C.電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互轉(zhuǎn)化的周期為271^/LC

D.電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)化的周期為2周反

選B、C。電容器放電的時(shí)間等于4，由T=27iV反知，放電時(shí)間僅

與決定周期T的L和C有關(guān)，與充電電壓大小無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤，B正

確；電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是有方向的，場(chǎng)強(qiáng)為矢量，所以電場(chǎng)和磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)化

周期為T(mén)=27r<C,選項(xiàng)C正確；電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能是標(biāo)量，只有大

T__

小沒(méi)有方向，所以電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化周期T二周慶,D錯(cuò)

誤。故選B、Ce

教師

專(zhuān)用

電子鐘是利用LC振蕩電路來(lái)工作計(jì)時(shí)的，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子鐘每天要

慢30s,造成這一現(xiàn)象的原因可能是（）

A.電池用久了

B.振蕩電路中線圈的電感小了

C.振蕩電路中線圈的電感大了

D.振蕩電路中的電容器的電容小了

選Ce電子鐘變慢的原因是LC振蕩電路的振蕩周期變大了，而影響

周期的因素是振蕩電路中的L和C,這兩個(gè)物理量有一個(gè)或兩個(gè)變大

都會(huì)造成振蕩周期變大，故C正確。

知識(shí)點(diǎn)三電磁波的產(chǎn)生

L電磁場(chǎng)的產(chǎn)生：

如果在空間某處有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周

圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周?chē)臻g產(chǎn)生

變化的電場(chǎng)——變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的，形成不可

分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。

2.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解：

恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒XE的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)

均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生

恒定的磁場(chǎng)恒定的電場(chǎng)

不均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)不均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)

生變化的磁場(chǎng)生變化的電場(chǎng)

振溫電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振溫電場(chǎng)

問(wèn)題探究、

如圖所示，磁鐵相對(duì)閉合線圈上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合線圈中的自由電荷做

定向移動(dòng)，是受到什么力的作用？這能否說(shuō)明變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電

場(chǎng)？如果沒(méi)有導(dǎo)體，情況會(huì)怎樣？

導(dǎo)”中的電子

提示：磁鐵上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)，說(shuō)明電荷受到靜

電力作用，即導(dǎo)體處在電場(chǎng)中。磁鐵的上下運(yùn)動(dòng)使線圈處在變化的磁

場(chǎng)中，這表明變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生了電場(chǎng)。如果沒(méi)有導(dǎo)體，該處仍會(huì)

產(chǎn)生電場(chǎng)。

力典例示范入

【典例】（多選）關(guān)于電磁場(chǎng)的理論，下列說(shuō)法中正確的是（）

A.變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是變化的

B.變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)不一定是變化的

C.均勻變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生的電場(chǎng)也是均勻變化的

D.振蕩電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場(chǎng)

選B、Do變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)有兩層含義。①均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生

恒定的磁場(chǎng)。②非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生

同頻率的振蕩的磁場(chǎng)。均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，故B、D正

確，A、C錯(cuò)誤。

力素養(yǎng)訓(xùn)練

1.（2021.北京海淀高二檢測(cè)）手機(jī)無(wú)線充電是比較新穎的充電方式。

如圖所示電磁感應(yīng)式無(wú)線充電的原理與變壓器類(lèi)似，通過(guò)分別安裝在

充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場(chǎng)傳遞能量。當(dāng)充

電基座上的送電線圈（原線圈）兩端接上正弦式交變電壓后，就會(huì)在

鄰近的受電線圈（副線圈）中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，最終實(shí)現(xiàn)手機(jī)電池充

電。則關(guān)于受電線圈（副線圈）中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)情況，下列說(shuō)法

正確的是（）

B

受電線圈

二**^電線圈

A.受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變

B.受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)周期性變化

C.受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變、極性不斷變化

D.受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性不變、大小不斷變化

選Bo由于送電線圈中通入正弦式交變電流，根據(jù)麥克斯韋理論可知

送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)呈周期性變化，周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生周

期性變化的電場(chǎng)，所以受電線圈中感應(yīng)電流仍是正弦交流電，即受電

線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)周期性變化。故選Bo

2.（多選）如圖所示，有一水平放置、內(nèi)壁光滑、絕緣的真空?qǐng)A形管,

其半徑為R,有一帶正電的粒子靜止在管內(nèi)，整個(gè)裝置處于豎直向上

的磁場(chǎng)中。要使帶電粒子能沿管做圓周運(yùn)動(dòng)，所加的磁場(chǎng)可能是

()

A.勻強(qiáng)磁場(chǎng)

B.均勻增加的磁場(chǎng)

C.均勻減小的磁場(chǎng)

D.由于洛倫茲力不做功，不管加什么磁場(chǎng)都不能使帶電粒子沿管運(yùn)

動(dòng)

選B、Co磁場(chǎng)對(duì)靜止的電荷不產(chǎn)生力的作用，但當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)可產(chǎn)

生電場(chǎng)，電場(chǎng)對(duì)帶電粒子產(chǎn)生電場(chǎng)力的作用，帶電粒子在電場(chǎng)力作用

下可以產(chǎn)生加速度。

教師

專(zhuān)用【加固訓(xùn)練】

（多選）關(guān)于電磁場(chǎng)理論的敘述正確的是（）

A.變化的磁場(chǎng)周?chē)欢ù嬖谥妶?chǎng)，與是否有閉合電路無(wú)關(guān)

B.周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng)

C.變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)，即電磁

場(chǎng)

D.電場(chǎng)周?chē)灰欢ù嬖诖艌?chǎng)，磁場(chǎng)周?chē)灰欢ù嬖陔妶?chǎng)

選A、B、Do變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)中有閉合回路時(shí)，

回路中有電流，若無(wú)閉合回路電場(chǎng)仍然存在，A正確；若形成電磁場(chǎng)

必須有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，B正確，C錯(cuò)誤；電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）

周?chē)灰欢ù嬖诖艌?chǎng)（或電場(chǎng)），D正確。

知識(shí)點(diǎn)四電磁波與機(jī)械波的比較

電磁波機(jī)械波

研究對(duì)象電磁現(xiàn)象力學(xué)現(xiàn)象

電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B位移隨時(shí)間和空間做周期性

周期性

隨時(shí)間和空間做周期性變化變化

傳播無(wú)需介質(zhì)，在真空中波

速總等于光速c,在介質(zhì)中傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)

傳播情況

傳播時(shí)，波速與介質(zhì)及頻率有關(guān)，與頻率尢關(guān)

都有關(guān)

由電磁振蕩（周期性變化的

產(chǎn)生機(jī)理由（波源）質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)產(chǎn)生

電流）激發(fā)

是否橫波是可以是

是否縱波不可以是

干涉現(xiàn)象滿足干涉條件時(shí)均能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

衍射現(xiàn)象滿足衍射條件時(shí)均能發(fā)生明顯衍射

產(chǎn)典例示范二

【典例】（多選）關(guān)于機(jī)械波與電磁波，下列說(shuō)法正確的是（）

A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)

B.電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象

c.簡(jiǎn)諧機(jī)械波在給定的介質(zhì)中傳播時(shí)，振動(dòng)的頻率越高，則波傳播

速度越大

D.機(jī)械波不但能傳遞能量，而且能傳遞信息，其傳播方向就是能量

或信息傳遞的方向

選B、Do電磁波在真空中的傳播速度都等于光速，與電磁波的頻率

無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，而偏振現(xiàn)象是橫波特

有的現(xiàn)象，電磁波也是一種橫波，可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象，故

B正確；簡(jiǎn)諧機(jī)械波傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，則在同一種介質(zhì)中傳播時(shí),

簡(jiǎn)諧機(jī)械波的傳播速度相等，故C錯(cuò)誤；機(jī)械波不但能傳遞能量，

而且能傳遞信息，其傳播方向就是能量或信息傳遞的方向，如聲波,

故D正確。

力素養(yǎng)訓(xùn)練,

L（多選）關(guān)于電磁波與聲波的說(shuō)法，下列正確的是（）

A.電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播，聲波是聲源的振動(dòng)向

遠(yuǎn)處傳播

B.電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播有時(shí)也不需要介質(zhì)

C.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的傳播速度變小，聲波傳播速

度變大

D.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)不變，聲波的波長(zhǎng)變小

選A、Co由電磁波和聲波的概念可知A正確。因?yàn)殡姶挪梢栽谡?/p>

空中傳播，而聲波屬于機(jī)械波，它的傳播需要介質(zhì)，在真空中不能傳

播，故B錯(cuò)。電磁波在空氣中的傳播速度大于在水中的傳播速度，

在真空中的傳播速度最大；聲波在氣體、液體、固體中的傳播速度依

次增大，故C正確。無(wú)論是電磁波還是聲波，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一

種介質(zhì)頻率都不變，所以由波長(zhǎng)入=］及它們?cè)诓煌橘|(zhì)中的速度可

知，由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)變短，聲波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故D

錯(cuò)。

2.關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法正確的是（）

A.電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著的，統(tǒng)稱(chēng)為電磁場(chǎng)

B.電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播形成電磁波

C.電磁場(chǎng)是一種物質(zhì)，不能在真空中傳播

D.電磁波的傳播速度總是3.00x108mzs

選Bo變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)，所以變化的

電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著的，統(tǒng)稱(chēng)為電磁場(chǎng)，故A錯(cuò)誤；

電磁波是由變化的電磁場(chǎng)產(chǎn)生的，由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播形成電磁

波，故B正確；電磁場(chǎng)是一種物質(zhì)，所以傳播不依賴(lài)介質(zhì)，故C錯(cuò)

8

誤；電磁波在真空中的傳播速度是3xl0m/s,故D錯(cuò)誤；故選Bo

教師

專(zhuān)用

（多選）電磁波與機(jī)械波相比較，下列說(shuō)法正確的是（）

A.電磁波傳播不需介質(zhì)，機(jī)械波需要介質(zhì)

B.電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度都相同，機(jī)械波在同一介質(zhì)中傳播

速度相同

C.電磁波和機(jī)械波都不能產(chǎn)生干涉

D.電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射

選A、Do電磁波的傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，所

有電磁波的傳播速度只有在真空中才相同，但在其他某種介質(zhì)如玻璃

中則不同，而機(jī)械波的傳播速度只與介質(zhì)有關(guān)。電磁波和機(jī)械波有波

的特性，故能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，故A、D項(xiàng)正確。

教師

專(zhuān)用【拓展例題】考查內(nèi)容：電磁振蕩圖像的應(yīng)用

【典例】如圖所示是一個(gè)振蕩電路中的電流的變化圖線，根據(jù)圖線

可判斷（）

A.ti時(shí)刻電感線圈兩端電壓最大

B.t2時(shí)刻電容器兩極板間電壓為零

C.ti時(shí)刻電路中只有電場(chǎng)能

D.ti時(shí)刻電容器帶電荷量為零

選Do由圖像可知，計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí)，電容器兩極板帶電荷量最大，電流

為零，電容器放電開(kāi)始，根據(jù)電流隨時(shí)間變化規(guī)律，可以在圖中畫(huà)出

q-t圖（如圖虛線表示），由圖像分析可知：ti時(shí)刻，電容器上電荷量

為零，電勢(shì)差為零，電場(chǎng)能為零，故D對(duì)，A、C錯(cuò)；t2時(shí)刻電容器

電荷量最大，兩板間電勢(shì)差最大，B錯(cuò)。故選Do

情境?模型?素養(yǎng)

生活情境\

水平放置的平行板電容器，其電容c=lgF0在兩板帶有一定電荷時(shí),

發(fā)現(xiàn)一粉塵恰好靜止在兩板間。手頭上還有一個(gè)自感系數(shù)L=0.1mH

的電感器，現(xiàn)連成如圖所示電路。

探究:

(1)從S閉合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)兀xio-55時(shí)，電容器內(nèi)粉塵的加速

度大小是多少？

(2)當(dāng)粉塵的加速度為多大時(shí)，線圈中電流最大？

(1)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電容器內(nèi)帶電粉塵恰好靜止，說(shuō)明電場(chǎng)力方向向

上，且F電二mg,閉合S后，L、C構(gòu)成LC振蕩電路。T=2TI<C=

,T,

271X10-5S，經(jīng)1=610-5$時(shí)，電容器間的場(chǎng)強(qiáng)反向，電場(chǎng)力的大

F電+mg

小不變，方向豎直向下，由牛頓第二定律得：a=———=2g

(2)線圈中電流最大時(shí)，電容器兩極間的場(chǎng)強(qiáng)為零，由牛頓第二定

律可得：a=詈=g,方向豎直向下。

答案：(l)2g(2)g

實(shí)驗(yàn)情境、

如圖所示，赫茲實(shí)驗(yàn)所用的感應(yīng)圈是一種利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生數(shù)千伏

高電壓的實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)電火花在感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間跳動(dòng)時(shí),旁邊導(dǎo)

線環(huán)兩個(gè)小球間也有電火花跳動(dòng)。

探究：

請(qǐng)你解釋這種現(xiàn)象。

當(dāng)電火花在感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間跳動(dòng)時(shí),必定建立一個(gè)快速變化的電

磁場(chǎng)。這種變化的電磁場(chǎng)以電磁波的形式在空間快速傳播，當(dāng)電磁波

經(jīng)過(guò)導(dǎo)線環(huán)時(shí)，迅速變化的電磁場(chǎng)在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使

得導(dǎo)線環(huán)的兩個(gè)小球間也產(chǎn)生了電火花。

答案：見(jiàn)解+析

課堂檢測(cè)?素養(yǎng)達(dá)標(biāo)

1.最先提出經(jīng)典電磁場(chǎng)理論的科學(xué)家和最早捕捉到電磁波的科學(xué)家

分別是（）

A.法拉第安培B.麥克斯韋法拉第

C?奧斯特赫茲D.麥克斯韋赫茲

選Do最先提出經(jīng)典電磁場(chǎng)理論的科學(xué)家是麥克斯韋，最早捕捉到電

磁波的科學(xué)家是赫茲。因此選D。

2.（多選）LC振蕩電路中，某時(shí)刻磁場(chǎng)方向如圖所示，則下列說(shuō)法

正確的是（）

A.若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器上極板帶正電

B.若電容器正在充電，則電容器下極板帶正電

C.若電容器上極板帶正電，則線圈中電流正在增大

D.若電容器正在放電，則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大

選B、C