2017年高中物理 第3章 电磁场与电磁波学案 沪科版选修3-4

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1、第3章电磁场与电磁波一、麦克斯韦的电磁场理论1．两个基本论点(1)变化的磁场产生电场，可从以下三个方面理解：①恒定的磁场不产生电场②均匀变化的磁场产生恒定的电场③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场(2)变化的电场产生磁场，也可从以下三个方面理解：①恒定的电场不产生磁场②均匀变化的电场产生恒定的磁场③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场2．感应电场方向的判定变化的磁场产生的感应电场的方向，与存在闭合回路时产生的感应电流的方向是相同的．例1　关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是(　　)A．稳定的电场产生稳定的磁场B

2、．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C．变化的电场产生的磁场一定是变化的D．振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的解析　麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确答案为D项．答案　D二、LC回路的电磁振荡规律1．两个过程电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充、放电过程，如图1所示．图1(1)充电当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程电

3、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)．2．两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Φ和磁场能E磁具有与之相同的变化规律．(2)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、电场强E、电场能E电、线圈的自感电动势E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

4、．例2　如图2所示的电路中，电容器的电容为C，电感线圈的自感为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，下列说法正确的是(　　)图2A．t＝0时刻，电容器的左板带负电，右板带正电B．t＝时刻，线圈L的感应电动势最大C．t＝π时刻，通过线圈L的电流最大，方向向左D．t＝π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

5、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＝π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＝π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　BD三、电磁波的传播特点及应用1．电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X射线)、γ射线等合起来，便构成了范围非常广阔的电磁波谱．2．各种不同的电磁波既有共性，又有个性(1)共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从

6、相同的规律，都满足公式v＝fλ，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间的区别并没有绝对的意义．(2)个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性．波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难．正是这些不同的特性决定了它们不同的用途．例3　下列有关电磁波的说法中正确的是(　　)A．电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波B．电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线C．频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播D．雷达用的是微波，因为微波传播的直线性好解析　波长越长，越容易发生衍射

7、现象，在电磁波中，无线电波波长最长，γ射线的波长最短，故选项A错误，B正确；波长越短，频率越大的电磁波，其衍射现象越不明显，传播的直线性越好，遇到障碍物反射性越好，故C、D正确．答案　BCD四、电磁波和机械波的比较电磁波和机械波都是波，但又各有自己的特点，如能正确比较电磁波和机械波的异同，就能全面、透彻理解这两个知识点．1．电磁波和机械波的共同点(1)二者都能产生干涉和衍射；(2)介质决定二者的传播速度；(3)二者在不同介质中传播时频率不变．2．电磁波和机械波的区别(1)二者本质不同电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播．(

8、2)传播机理不同电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用．(3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质．(4)电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震