高中物理 第三章 电磁振荡 电磁波 小专题研究（四）电磁振荡中的三个“两”教学案 教科版选修3-4

小专题研究(四) 电磁振荡中的三个“两”1两类物理量一类是与电场有关的物理量，一类是与磁场有关的物理量。(1)电荷量q，它决定了电场能的大小。电容器两极板间的电压U、场强E、电场能E电、线圈的自感电动势E的变化规律与q的相同。(2)电流i，它决定了磁场能的大小。振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量和磁场能E磁具有与之相同的变化规律。注意：电流i和电荷量q的变化不同步，规律如图1所示。图12两个过程电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充电过程和放电过程。(1)充电：当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程电路中的电流减小。(2)放电：当电容器的电荷量减小时为放电过程，这个过程电路中的电流增加。注意：在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大值)。3两类初始条件图2中的电路甲和乙，表示了电磁振荡两类不同的初始条件。图2(1)图甲中开关S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始放电。(2)图乙中开关S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始充电。学习中应注意区分这两类初始条件，否则会得出相反的结论。例证如图3所示电路中，电容器的电容为C，电感线圈的电感为L，线圈的电阻忽略不计，原来开关S闭合，现从开关S断开的瞬间开始计时，以下说法正确的是()图3At0时刻，电容器的左板带负电，右板带正电Bt时刻，线圈L的感应电动势最大Ct时刻，通过线圈L的电流最大，方向向左Dt时刻，电容器C两极板间电压最大解析没断开开关前，线圈与R串联，由于线圈的电阻不计，所以线圈两端的电压为零，电容器两极板上电荷量为零。此时通过线圈的电流自右向左，当断开开关时，开始给电容器充电，电流逐渐减小，经过个周期(t时刻)，充电电流减小到最小，此时电容器上电荷量最多(左板带正电，右板带负电)，线圈L的感应电动势最大。故选项A错，B正确。随后电容器放电，再经过T(即t时刻)放电完毕，电流达到最大，从左向右通过线圈，故选项C错误。随后再充电，经过T(即t时刻)，充电完毕，此时电容器上电荷量最多，两极板间电压最大，故选项D正确。答案BD1.如图4所示，LC回路中，振荡周期为2 s，通过P点的电流按正弦规律变化，且把通过P点向右流动的电流方向规定为正方向。从电容器上极板带正电且电荷量最大开始计时，则()图4A0.5 s到1 s内，电容器C在放电B0.5 s到1 s内，C上极板带正电荷C1 s到1.5 s内，Q点比P点电势高D1 s至1.5 s内，磁场能正转化为电场能解析：选Ct10.5 s，t21 s，t31.5 sT。从电容器上极板带正电且电量最大开始计时，在0到内，电容器放电，在时放电电流最大，开始给电容器充电，从到，是充电过程，电容器下极板带正电，故A、B都不对；在时，电容器下板带正电且电荷量最大，从到T，开始反向放电，Q点电势比P点高，C正确；这段时间内，电场能转化为磁场能，D错误。2如图5所示电路，S先接通a触点，让电容器充电后再接通b触点，设这时可变电容器的电容为C556 pF，电感L1 mH。图5(1)经过多长时间电容C上的电荷第一次释放完？(2)这段时间内电流如何变化？线圈两端电压如何变化？解析：(1)根据T2，该电路的振荡周期为T223.14 s4.68106 s电容器极板上所带电荷量由最大变为零，经过的时间为t1.17106 s；(2)电流逐渐增大，线圈两端的电压逐渐减小。答案：(1)1.17106 s(2)电流逐渐增大电压逐渐减小非