第4章综合提升（原卷版）

选择性必修二学案第四章电磁振荡与电磁波综合提升专题1电磁振荡1．振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流。2．振荡电路：能够产生振荡电流的电路。3．LC振荡电路：由电感线圈L和电容器C组成的电路，是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。如图所示。4．电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量q，电路中的电流i，电容器里面的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。5．电磁振荡中的能量变化(1)能量转化：电容器放电过程中，电场能向磁场能转化。电容器充电过程中，磁场能向电场能转化。(2)无能量损失时，振荡电路做等幅振荡。(3)实际振荡电路中有能量损失，通过适时补充能量给振荡电路，可使振荡电路做等幅振荡。6.描述电磁振荡的物理量．（1）周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。（2）频率：周期的倒数，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数。如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率。LC电路的周期和频率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\r(LC))。其中周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。实际电路中的晶体振荡器：其工作原理与LC振荡电路的原理基本相同。7．振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像8．LC电路振荡过程中各物理量的对应关系带电荷量q电场强度E电压u电场能E电电流i磁感应强度B磁场能E磁0→eq\f(T,4)电容器放电减小减小减小减小增大增大增大t＝eq\f(T,4)时刻0000最大最大最大eq\f(T,4)→eq\f(T,2)反向充电增大增大增大增大减小减小减小t＝eq\f(T,2)时刻最大最大最大最大000eq\f(T,2)→eq\f(3T,4)反向放电减小减小减小减小增大增大增大t＝eq\f(3T,4)时刻0000最大最大最大eq\f(3T,4)→T电容器充电增大增大增大增大减小减小减小9.LC振荡电路充、放电过程的判断方法(1)根据电流流向判断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程。(2)根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q(电压U、场强E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程。(3)根据能量判断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电。10.对“LC振荡电路”固有周期和固有频率的理解(1)LC振荡电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)决定，与电容器极板上电荷量的多少、极板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关，所以称为LC振荡电路的固有周期和固有频率。(2)使用周期公式时，一定要注意单位，T、L、C、f的单位分别是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)、赫兹(Hz)。(3)电感L和电容C在LC振荡电路中既是能量的转换器，又决定着这种转换的快慢，L或C越大，能量转换时间也越长，故固有周期也越长。(4)电路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期等于LC电路的振荡周期，即T＝2πeq\r(LC)，在一个周期内上述各量方向改变两次；电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也等于振荡周期，即T＝2πeq\r(LC)，极板上电荷的电性在一个周期内改变两次；电场能、磁场能也在做周期性变化，但是它们的变化周期是振荡周期的一半，即T′＝eq\f(T,2)＝πeq\r(LC)。【典例】.（2020年1月浙江选考）如图所示，单刀双掷开关Sa端电容器充满电。t0Sb端，t0.02s时，LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则LC回路中的周期为LC回路中电流最大时电容器中电场能最大t时线圈中磁场能最大D．t时回路中的电流沿顺时针方向【针对训练】（2020年4月浙江稽阳联考）如图所示是由线圈L和电容器C组成的最简单的LC振荡电路。先把电容器充满电。t=0时如图(a)所示，电容器中的电场强度最大，电容器开始放电。t时如图(b)所示，LC回路中线圈上的电流第一次达到最大值，则IIIA．此LC振荡电路的周期TB．t时，回路电流方向与图(b)中所示电流方向相同C．t时，线圈中的磁场能最大D．t时，线圈中的电场能最大专题2麦克斯韦的电磁场理论和电磁波1．麦克斯韦总结了人们对电磁规律的研究成果，大胆预言了电磁场的存在，完整建立了电磁场理论．其理论的根本：变化的磁场(电场)产生电场(磁场)；均匀变化的磁场(电场)产生稳定的电场(磁场)；周期性变化的磁场(电场)产生周期性变化的电场(磁场)．赫兹的实验验证了麦克斯韦的电磁理论.2．周期性变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波．3．电磁波及其传播(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波。电磁波是eq\a\vs4\al(横)波。(2)电磁波的传播不需要介质，在真空中不同频率的电磁波传播速度都等于光速。但在同一介质中，不同频率的电磁波传播速度是不同的，频率越高，波速越小(可联系v＝eq\f(c,n)理解记忆)。(3)波速公式：v＝λf，f是电磁波的频率。3．电磁波的发射与接收(1)发射电磁波需要开放的高频振荡电路，并对电磁波根据信号的强弱进行调制(两种方式：调幅、调频)。(2)接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中解调出来。调幅波的解调也叫检波。【典例】(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是()[一语通关](1)变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场在周围空间产生磁场．(2)周期性变化的磁场在周围空间产生同频率变化的电场，周期性变化的电场在周围空间产生同频率变化的磁场．【针对训练】1．下列有关电磁场理论的说法中正确的是()A．任何磁场都能在空间产生电场B．变化的磁场一定能产生变化的电场C．非均匀变化的电场能产生变化的磁场D．在电磁场中，变化的电场和变化的磁场是分立的2.（2020高考江苏物理）国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队.“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一.在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为.已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求该月壤层的厚度d.3.（2022南京金陵中学4月模拟）麦克斯在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设:变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例:圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是（）A.电容器正在放电B.两平行板间的电场强度E在增大C.该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场D.两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值专题3电磁波谱在空间传播着的交变电磁场，即电磁波．它在真空中的传播速度为每秒30万千米．电磁波包括的范围很广．实验证明，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，它们的区别仅在于频率或波长有很大差别．光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波长比无线电波的波长短很多；而X射线和γ射线的频率则更高，波长则更短．为了对各种电磁波有个全面的了解，人们按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，这就是电磁波谱．随着科学技术的发展，各波段都已冲破界限与其他相邻波段重叠起来．目前在电磁波谱中除了波长极短的一端外，不再留有任何未知的空白了．在电磁波谱中各种电磁波由于频率或波长不同而表现出不同的特性．要求要了解它们的特点和应用．同时要明确电磁波是一种物质，它是客观存在的真实物质，是物质存在的另一种形式．电磁波具有能量，是以电磁场的形式存在的能量，也就是说电磁场的能量通过电磁波来传播．【典例】(多选)在下列说法中符合实际的是()A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒C．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是