4.1電磁振蕩學習目標學習目標課程標準物理素養1.知道什么是振蕩電流和振蕩電路.2.知道LC振蕩電路中振蕩電流的產生過程，知道電磁振蕩過程中的能量轉化情況.3.知道LC電路的周期和頻率公式，并會進行相關的計算．物理觀念：通過實驗，了解電磁振蕩。科學思維：經歷從機械振動到電磁振蕩的類比過程，體會類比推理的方法。經歷分析電磁振蕩周期與L、C關系的過程，體會定性分析推理的方法。科學探究：經歷實驗觀察電磁振蕩中各物理量的變化過程，體會實驗在物理觀念形成過程中的作用。科學態度與責任：從能量轉化的角度突出振蕩電路產生振蕩電流的實質。002思維導圖003知識梳理課前研讀課本，梳理基礎知識：一、電磁振蕩的產生及能量變化1．振蕩電流：大小和方向都做迅速變化的電流．2．振蕩電路：能產生的電路．最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路．3．LC振蕩電路電容器的放電、充電過程(1)電容器放電：由于線圈的作用，放電電流不會立刻達到最大值，而是由零逐漸增大，同時電容器極板上的電荷逐漸．放電完畢時，極板上沒有電荷，放電電流達到．該過程電容器的電場能全部轉化為線圈的磁場能．(2)電容器充電：電容器放電完畢時，由于線圈的作用，電流并不會立即減小為零，而要保持原來的方向繼續流動，并逐漸減小，電容器開始，極板上的電荷逐漸，電流減小到零時，充電結束，極板上的電荷最多．該過程中線圈的磁場能又全部轉化為電容器的電場能．4．電磁振蕩的實質在電磁振蕩過程中，電路中的電流i、電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強度E、線圈里的磁感應強度B，都在，電場能和磁場能也隨著發生周期性的．二、電磁振蕩的周期和頻率1．電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次需要的時間．2．電磁振蕩的頻率f：完成周期性變化的次數與所用時間之比，數值等于單位時間內完成的的次數．如果振蕩電路沒有能量損耗，也不受其他外界條件影響，這時的周期和頻率叫作振蕩電路的周期和頻率．3．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\r(LC)).其中：周期T、頻率f、電感L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．004題型精講【題型一】電磁振蕩的產生及能量變化1．各物理量隨時間的變化圖像：振蕩過程中電流i、極板上的電荷量q之間的對應關系．(如圖)2．相關量與電路狀態的對應情況電路狀態abcde時刻t0eq\f(T,4)eq\f(T,2)eq\f(3T,4)T電荷量q最多0最多0最多電場能EE最大0最大0最大電流i0正向最大0反向最大0磁場能EB0最大0最大03.(1)在LC振蕩電路發生電磁振蕩的過程中，與電容器有關的物理量：電荷量q、電場強度E、電場能EE是同步變化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．與線圈有關的物理量：振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能EB也是同步變化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．(2)在LC振蕩過程中，電容器上的三個物理量q、E、EE增大時，線圈中的三個物理量i、B、EB減小，即q、E、EE↑eq\o(→,\s\up7(異向變化))i、B、EB↓.【典型例題1】飛機失事后，為了分析事故的原因，必須尋找黑匣子，而黑匣子在30天內能以一定的頻率自動發出信號，人們就可利用探測儀查找黑匣子發出的電磁波信號來確定黑匣子的位置。如圖甲是黑匣子中電磁波發射電路中的LC電磁振蕩電路，圖乙為電容器的電荷量q隨時間t變化的圖像，t=0時刻電容器的M板帶正電。下列關于LC電磁振蕩電路的說法中正確的是（）A．若減小電容器的電容，則發射的電磁波波長變長B．0~t?時間內，線圈中的磁場方向向下C．時間內，線圈的磁場能不斷減小D．時間內，電容器N板帶正電，電容器正在充電【典型例題2】如圖甲所示，在LC振蕩電路中，通過P點的電流變化規律如圖乙所示，且把由P經L流向Q的方向規定為電流i的正方向，則（

）A．0.5s至1s時間內，電容器C在放電B．0.5s至1s時間內，電容器C的下極板帶正電C．1s至1.5s時間內，Q點的電勢比P點的電勢低D．1s至1.5s時間內，磁場能正在轉化成電場能【對點訓練1】某時刻LC振蕩電路的自感線圈L中的電流產生的磁場的磁感應強度方向如圖所示。下列說法正確的是（）A．若電容器上極板帶正電，則電容器正在充電B．若電容器上極板帶負電，則線圈中的電流正在減小C．若磁場正在增強，則線圈中的電流正在減小D．若磁場正在減弱，則線圈的自感電動勢正在減小【對點訓練2】如圖所示，圖像表示LC振蕩電路的電流隨時間變化的圖像。在時刻，回路中電容器的上極板帶正電。在下面四段時間里，回路的磁場能在減小，而上極板仍帶正電的時間段是（）A． B． C． D．【題型二】電磁振蕩的周期和頻率 1．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\r(LC)).2．說明：(1)LC電路的周期、頻率都由電路本身的特性(L和C的值)決定，與電容器極板上電荷量的多少、板間電壓的高低、是否接入電路中等因素無關，所以稱為LC電路的固有周期和固有頻率．(2)電路中的電流i、線圈中的磁感應強度B、電容器極板間的電場強度E的變化周期就是LC電路的振蕩周期T＝2πeq\r(LC)，在一個周期內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＝2πeq\r(LC)；而電場能、磁場能變化周期是振蕩周期的一半，即T′＝eq\f(T,2)＝πeq\r(LC).【典型例題3】5G自動駕駛是基于5G通信技術實現網聯式全域感知、協同決策與智慧云控，5G網絡使用的無線電波通信頻率是3.0GHz以上的超高頻段和極高頻段，比4G（通信頻率在0.3GHz~3.0GHz間）擁有更大的帶寬，則下列說法正確的是（

）A．麥克斯韋通過自制的實驗裝置證實了電磁波的存在B．在真空中5G信號比4G信號傳播得更快C．發射5G信號的LC振蕩電路比發射4G信號的LC振蕩電路的電感自感系數更大D．5G信號相比于4G信號更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更加密集的基站【典型例題4】LC振蕩電路某時刻的工作狀態如圖所示，電流方向為順時針且電流正在增大，下列說法正確的是（

）A．該時刻電容器上極板帶正電荷B．電容器兩極板間電場強度正在變大C．該時刻線圈的自感電動勢正在增大D．若線圈的自感系數增大，振蕩電路的頻率增大【對點訓練3】如圖是電磁波發射電路中的LC電磁振蕩電路，某時刻電路中正形成如圖所示方向的電流，此時電容器的上極板帶負電，下極板帶正電。下列說法正確的是（）A．該時刻電容器處于放電狀態B．該時刻線圈中的磁場能正在增大C．若在線圈中插入鐵芯，則發射電磁波的頻率變小D．若增大電容器極板間的距離，則發射電磁波的頻率變小【對點訓練4】如圖甲所示，在LC振蕩電路實驗中，多次改變電容器的電容C并測得相應的振蕩電流的周期T；如圖乙所示，以C為橫坐標、為縱坐標，將測得的數據標示在坐標紙上并用直線擬合數據，由圖像可得線圈的自感系數約為（

）A．0.0375H B．0.375H C．2.67H D．26.7H00501強化訓練【基礎強化】1．如圖甲所示是LC振蕩電路，設順時針方向的電流為正方向，電路中的電流隨時間變化規律如圖乙所示。那么（

）A．在時間內，電容器C在充電B．在時間內，電容器C的上極板帶正電C．在時間內，磁場能轉化為電場能D．在線圈L中插入鐵芯，振蕩電流的周期將變小2．如圖所示的LC電路中，電容C為0.8uF，電感L為2mH。已充電的平行板電容器兩極板水平放置。開關S斷開時，極板間有一帶電灰塵恰好靜止，已知重力加速度為g。閉合開關S，灰塵在電容器內運動，從線圈中電流第一次達到最大時開始計時，經時，電容器內灰塵的加速度大小為（

）A．0 B．g C． D．2g3．如圖所示，是某LC振蕩電路中電流隨時間變化的關系曲線，如圖乙所示，規定順時針電流為正電流，則（）A．在時刻，a板帶正電，電荷量最大B．在時間內，線圈內磁場方向向上，且強度減弱C．在時刻，電感線圈自感電動勢最小D．在時間內，電容器正在充電4．如圖甲所示為振蕩電路，電流（以圖甲中電流方向為正）隨時間的變化規律為圖乙所示的正弦曲線，下列說法正確的是（）A．內，電容器正在充電B．內，電容器上極板帶正電C．內，線圈自感電動勢逐漸減小D．內，電場能轉化為磁場能5．LC振蕩電路某時刻線圈中的磁場正在增強，方向如圖所示，下列說法正確的是（

）A．電容器正在充電B．電容器a板帶負電C．電場能轉化為磁場能D．電容器所帶的電荷量正在增加6．LC振蕩器是利用電感和電容組合產生振蕩信號的電子振蕩器，廣泛應用于通信、音頻處理、頻率合成等領域。如圖所示的電路，線圈的電阻忽略不計，閉合開關S，待電路達到穩定狀態后斷開開關S，LC電路中將產生電磁振蕩，以斷開開關的時刻為計時起點，下列判斷正確的是（

）A．乙圖可表示振蕩電流隨時間變化的圖像B．時刻電容器右極板帶負電C．時間內電場能向磁場能轉化D．若增大電容器板間的距離，振蕩電流的頻率降低【素養提升】7．被譽為“救命神器”的自動體外除顫儀（AED），是一種用于搶救心臟驟停患者的便攜式醫療設備，其結構如圖所示。低壓直流電經高壓直流發生器后向儲能電容器C充電，除顫治療時，開關撥到2，利用電極將脈沖電流作用于心臟，使患者心臟恢復正常跳動。若無其他條件變化，下列說法正確的是（）A．放電過程中，脈沖電流大小不變B．放電脈沖電流的振蕩周期與電容C成正比C．放電脈沖電流的振蕩周期與自感系數L成正比D．脈沖電流作用于不同人體時，電流大小不同8．5G網絡正在加速賦能千行百業實現數字化生產。產生5G無線電波的LC振蕩電路，某時刻的工作狀態如圖所示，則該時刻（）A．線圈中磁場的方向向上B．電容器極板間電場正在增強C．線圈儲存的磁場能正在增加D．線圈中感應電流的方向與圖中電流方向相反9．（多選）石英晶體振蕩器的頻率穩定性極高，常被用作通信系統和無線電設備的參考頻率源，其工作原理與圖示的振蕩電路基本相同。若開始時開關斷開，電容器充有一定電荷量，閉合開關即形成振蕩電流，則下列說法正確的是（）A．閉合開關瞬間，電路中電流最大B．振蕩回路發出的電磁波頻率與振蕩頻率不同C．振蕩周期與電容器所帶電荷量無關D．電容器放電完畢瞬間，線圈中磁場能最大10．（多選）振蕩電路在測量、自動控制、無線電通訊及遙控等許多領域有廣泛應用。在LC振蕩電路中，某時刻線圈中的磁場如圖所示，在該時刻，下列說法正確的是（

）A．若電容器上極板帶正電，則磁場能正在增大B．若電容器上極板帶正電，則電容器上的電荷量正在增大C．若電容器下極板帶正電，則電路中的電流減小D．若只增大電容器的電容，則發射電磁波的本領變小11．（多選）回旋加速器兩個D形盒的半徑為R，處于與盒面垂直的勻強磁場中，磁感應強度的大小為B，用LC振蕩器作為帶電粒子加速的交流高頻電源，已知電感為L，電容為C。則下列正確的是（

）A．被加速粒子的比荷為B．被加速粒子最大速度與高頻電源電壓有關C．被加速粒子最大速度與D形盒的半徑R有關D．在磁感應強度不變的情況下，比荷不同的粒子，可以用同一LC振蕩器作為粒子的加速度電源12．（多選）如圖為LC振蕩電路示意圖，不計任何電阻與能量損失，周期為T，下列說法正確的是（

）A．每個周期內磁場能有兩次最大值 B．圖示時刻，電流正在減小C．減小兩極板距離，T將減小 D．再經時間，電容器將處于放電狀態【能力培優】13．（多選）如圖所示為測量儲罐中不導電液體高度的電路，與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構成的電容器C置于儲罐中，電容器C可通過開關S