【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修2：4.1 电磁振荡课件

第四章电磁振荡与电磁波1．电磁振荡课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建课堂小结目标体系构建1．通过实验，了解电磁振荡。2．体会LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程及其相关物理量的变化情况。3．了解LC振荡电路固有周期和固有频率的公式，了解实际生产生活中调节振荡电路频率的基本方法。1．物理观念：理解电场能、磁场能在相互转化过程中的能量守恒观，体会i与磁场、q与电场的因果观。2．科学探究：探究电磁振荡中q、i、E、B、电场能、磁场能之间的关系。3．科学思维：用类比的思想对电磁振荡与机械振动进行对比，通过揭示相关量深入理解电磁振荡。4．科学态度与责任：培养学生实事求是的科学态度。课前预习反馈

电磁振荡的产生

知识点

11．振荡电流大小和方向都做_________迅速变化的电流，叫作振荡电流。2．振荡电路能产生振荡电流的电路叫作___________。3．振荡过程如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器要对线圈放电：周期性振荡电路(1)放电过程：由于线圈的_______作用放电电流不能立刻达到最大值，由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷________。放电完毕时，极板上的电荷为零，放电电流达到_______。(2)充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的_______作用，电流并不会立刻消失，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始___________，极板上的电荷逐渐_______，当电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到_______。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化的振荡电流。自感减少最大自感反向充电增加最大『判一判』(1)LC振荡电路是最简单的振荡电路。()(2)LC振荡回路中的振荡电流，按正弦规律变化，即是正弦交流电。()√√电磁振荡中的能量变化

知识点

21．电容器放电过程中从能量的观点来看，电容器刚要放电时，电路里的能量全部储存在电容器的_________，电容器放电的过程，就是_________逐渐转化为_________的过程。2．电容器充电过程中从能量的观点来看：在充电的过程中，_________逐渐转化为_________。3．在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生_________的转化。如果没有能量损失，振荡可以永远持续下去，振荡电流的_______保持不变。电场中电场能磁场能磁场能电场能周期性振幅『判一判』(3)在LC振荡电路里，随着电容器的充放电，电场能与磁场能不断地转化。()(4)实际的LC振荡是阻尼振荡，如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。()√√『选一选』在LC振荡电路中，当电容器的电荷量最大时()A．电场能正在向磁场能转化B．电场能开始向磁场能转化C．电场能向磁场能转化完毕D．磁场能正在向电场能转化解析：LC振荡电路中，电容器的电荷量最大时，电场能最大，磁场能最小为零，电场能开始向磁场能转化，B正确。B『想一想』课本演示实验中得到的电压如图所示，该电流是振荡电流吗？解析：是，演示实验中电压、电流都做周期性变化是振荡电流，只是由于电路中能量损耗，振幅在变小是阻尼振荡。电磁振荡的周期和频率

知识点

31．周期电磁振荡完成一次_____________需要的时间叫作周期。2．频率单位时间内完成的_________变化的次数叫作频率。3．固有周期和固有频率如果振荡电路没有能量损失，也不受外界影响，这时的周期和频率分别叫作_______周期和_______频率。4．周期和频率公式周期性变化周期性固有固有『判一判』(5)改变振荡电路中电容器的电容或线圈的电感，就可以改变振荡电路的周期。()√课内互动探究探究

电磁振荡的产生及能量变化音叉的振动产生声音，但是要形成持续的声音，则需要不断地打击音叉。手机接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？提示：要产生持续变化的电流，可以通过线圈和电容器组成的振荡电路实现。情|境|导|入振荡过程各物理量的变化规律1．各物理量变化情况一览表要|点|提|炼2．振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(如图所示)3．板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图像(如图所示)u、EE规律与q－t图像相对应；EB规律与i－t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是同步变化的，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也是同步变化的，即：i↓→B↓→EB↓。(或i↑→B↑→EB↑)(2023·北京房山高二期中)如图所示，i－t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电，下列说法中正确的是()A．O～a阶段，电容器正在充电，电场能正在向磁场能转化B．a～b阶段，电容器正在放电，磁场能正在向电场能转化C．b～c阶段，电容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向D．c～d阶段，电容器正在充电，回路中电流沿逆时针方向典例1典|例|剖|析C解析：O～a阶段，电容器正在放电，电流不断增加，电场能正在向磁场能转化，选项A错误；a～b阶段，电容器正在充电，电流逐渐减小，磁场能正在向电场能转化，选项B错误；b～c阶段，电容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向，选项C正确；c～d阶段，电容器正在充电，回路中电流沿顺时针方向，选项D错误。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：当电容器的电荷量q(电压U、场强E、电场能EE)增大或电流i(磁感应强度B、磁场能EB)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。

如图甲为电容器上极板电荷量q随时间t在一个周期内的变化图像，如图乙为LC振荡电路的某一状态，则()A．t1时刻线圈中自感电动势为零B．t1～t2时间内回路内的电流为顺时针C．t2～t3中某时刻与图乙状态相对应D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小对点训练❶C解析：在t1时刻，上极板电荷量q达到最大值，电流达到最小值，电流变化率达到最大，此时自感电动势达到最大，A错误。t1～t2时间内，上极板电性为正，且电荷量减小，回路内的电流为逆时针，B错误；t2～t3时间内，上极板电性为负，下极板电性为正，由于上极板电荷量不断增大，线圈电流为逆时针，而电荷量增加得越来越慢，故电流减小，由安培定则可得磁场方向向上，C正确。图乙过程可以对应t2－t3过程，此过程电容器电荷量增大，极板间电场能逐渐增大，D错误。

如图所示，L是不计电阻的电感器，C是电容器，闭合开关K，待电路达到稳定状态后，再断开开关K，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定电感L中的电流方向从a到b为正，断开开关K的时刻为t＝0，那么下列四个图中能够正确表示电感中的电流随时间变化规律的是()对点训练❷B解析：在没有断开开关时，电流是从a流向b，当断开开关后，电流要减小，而线圈的感应电动势阻碍电流减小，则电流方向不变，大小在慢慢减小，当电容器充电完毕时，电流为零，接着电容器放电，电流方向与之前相反，大小在不断增大，故选B。探究

电磁振荡的周期和频率电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天都要慢一些，可能是什么原因造成的这一结果？情|境|导|入磁振荡的周期和频率(1)决定因素要|点|提|炼(1)LC回路的周期、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、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关，所以称为LC电路的固有周期或固有频率。(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(H)、法(F)、赫(Hz)。(多选)用一平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路，要增大该振荡电路的频率，可采用的做法是()A．增大两极板间的距离B．减小两极板间的距离C．在电容器两极板间插入电介质D．将线圈中的铁芯取出典例2典|例|剖|析AD(多选)如图所示的电路中，自感线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，电源电动势为E，今将开关S由1扳到2，从这一时刻起()对点训练❸ACD课堂小结课堂达标检测一、电磁振荡的产生1．(2023·湖北十堰高二阶段练习)如图所示，a图表示LC振荡电路某时刻的情况，图(b)表示电流变化过程，t＝0时C上板带正电荷，以下说法正确的是()A．此时电容器中的电场能正在减小B．电容器正在充电C．电感线圈中的磁场能正在减小D．电感线圈中的电流正在减小A解析：由题意可知上极板带正电，电流顺时针方向，可知电容器在放电，此时电容器中的电场能正在减小，A正确，B错误；电容器在放电，电感线圈中的电流增大，电感线圈中的磁场能正在增大，C、D错误。故选A。2．(多选)如图为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图线，由图可知()A．在t1时刻，电路中的磁场能最小B．从t1到t2这段时间电路中电流逐渐减小C．从t2到t3这段时间电容器处于充电过程D．在t4时刻，电容器的电场能最小ACD解析：由q－t图线可以看出，在t1时刻电容器极板上的电荷量q最大，电容器中的电场最强，此时电路中的电场能最大，电路中的磁场能最小，为零，A正确。从t1到t2，电容器极板上的电荷量q不断减小，可知电容器处于放电过程，电路中电流逐渐增大，B错误。从t2到t3，电容器极板上的电荷量q不断增大，电容器处于充电过程，C正确。t4时刻电容器极板上的电荷量q等于零，此时电容器中的电场能为零，即为最小，D正确。二、电磁振荡中的能量变化3．如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在减小，则此时()A．电容器上极板带负电，下极板带正电B．振荡电路中能量正在从磁场能转化为电场能C．电容器两极板间的电场强度正在减小D．线圈中的磁通量变化率正在变小B解析：电路中电流减小，磁场能向电场能转化，即电容器处于充电状态，B正确。由线圈中磁场方向可知，回路中电流方向为顺时针方向，所以电容器上极板带正电，A错误。电容器充电过程中，极板间电场强度正在增大，C错误。线圈中电流减小，磁通量减小，磁通量变化率增大，D错误。三、电磁振荡的周期和频率4．(多选)如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用单摆的周期性运动计时的，电子钟