電磁振蕩 電磁場與電磁波必備知識·自主學(xué)習(xí)一、電磁振蕩產(chǎn)生和能量變化1.振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流。2.振蕩電路：能產(chǎn)生振蕩電流的電路。3.振蕩過程：如圖所示，將開關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開關(guān)S擲向2，從此時起，電容器要對線圈放電。（1）放電過程：由于線圈的自感作用，放電電流不能立刻達(dá)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減少。放電完畢時，極板上的電荷為零，放電電流達(dá)到最大。該過程電容器儲存的電場能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能。（2）充電過程：電容器放電完畢，由于線圈的自感作用，電流并不會立刻消失，而要保持原來的方向繼續(xù)流動，并逐漸減小，電容器開始充電，極板上的電荷逐漸增加，當(dāng)電流減小到零時，充電結(jié)束，極板上的電荷量達(dá)到最大。該過程線圈中的磁場能又轉(zhuǎn)化為電容器的電場能。此后電容器再放電、再充電，周而復(fù)始，于是電路中就有了周期性變化的振蕩電流。4.電磁振蕩的分類：（1）無阻尼振蕩：在LC振蕩電路中，如果能夠及時地把能量補(bǔ)充到振蕩電路中，以補(bǔ)償能量損耗，就可以得到振幅不變的等幅振蕩。（2）阻尼振蕩：在LC振蕩電路中，由于電路有電阻，電路中有一部分能量會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另外還有一部分能量以電磁波的形式輻射出去，使得振蕩的能量減小。（3）實際的LC振蕩是阻尼振蕩：電路中有電阻，振蕩電流通過時會有熱量產(chǎn)生，另外還會有一部分能量以電磁波的形式輻射出去。如果要實現(xiàn)等幅振蕩，必須有能量補(bǔ)充到電路中，實際電路中通常由電源通過電子器件為LC電路補(bǔ)充能量。二、電磁振蕩的周期與頻率1.周期和頻率：（1）周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間。（2）頻率：1 s內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)。（3）振蕩電路里在不受其他外界條件影響下發(fā)生無阻尼振蕩時的周期和頻率叫振蕩電路的固有周期和固有頻率，簡稱振蕩電路的周期和頻率。2.LC振蕩電路周期和頻率的表達(dá)式：（1）周期：T＝2π，單位：秒（s）。（2）頻率：f＝，單位：赫茲（Hz）。三、電磁場與電磁波1.變化的磁場產(chǎn)生電場：（1）實驗現(xiàn)象：如圖所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。（2）麥克斯韋的觀點：電路里有感應(yīng)電流產(chǎn)生，一定是變化的磁場產(chǎn)生了電場，閉合電路中的自由電荷在電場的作用下發(fā)生了定向移動。（3）結(jié)論：變化的磁場產(chǎn)生了電場。2.變化的電場產(chǎn)生磁場：麥克斯韋假設(shè)，既然變化的磁場能產(chǎn)生電場，那么變化的電場也會在空間產(chǎn)生磁場。3.電磁波的特點：（1）電磁波是橫波，電磁波在真空中傳播時，它的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，電磁波在空間傳播不需要介質(zhì)；（2）電磁波的波長、頻率、波速的關(guān)系：v＝λf，在真空中，電磁波的速度c＝3.0×108 m/s。 4.赫茲的實驗：（1）赫茲實驗原理圖（如圖所示）：（2）實驗現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)圈兩個金屬球間有火花跳過時，導(dǎo)線環(huán)兩個小球間也跳過了火花。（3）現(xiàn)象分析：火花在A、B間來回跳動時，在周圍空間建立了一個迅速變化的電磁場，這種電磁場以電磁波的形式在空間傳播。當(dāng)電磁波經(jīng)過接收線圈時，導(dǎo)致接收線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，使接收線圈兩球間隙處產(chǎn)生電壓，當(dāng)電壓足夠高時，兩球之間就會產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象。（4）實驗結(jié)論：赫茲實驗證實了電磁波的存在。（5）實驗意義：證明了麥克斯韋的預(yù)言，為麥克斯韋的電磁場理論奠定了堅實的實驗基礎(chǔ)。（6）赫茲的其他實驗成果：赫茲通過一系列實驗，觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象，并通過測量證明，電磁波在真空中具有與光相同的速度，證實了麥克斯韋的電磁場理論。?。?）LC振蕩電路的電容器放電完畢時，回路中磁場能最小。（×）（2）LC振蕩電路線圈的自感系數(shù)增大為原來的4倍，振蕩周期增大為原來的2倍。（√）（3）提高充電電壓，極板上帶更多的電荷時，能使振蕩周期變大。（×）（4）變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場。 （×）（5）只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波。（×）（6）電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播。（×）關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識點一　電磁振蕩1.電磁振蕩過程各物理量變化情況規(guī)律：時刻（時間）工作過程qEiB能量0→放電過程qm→0Em→00→im0→BmE電→E磁→充電過程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E電→放電過程qm→0Em→00→im0→BmE電→E磁→T充電過程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E電2.振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖像（如圖所示）：3.板間電壓u、電場能EE、磁場能EB隨時間變化的圖像（如圖所示）：u、EE規(guī)律與q-t圖像相對應(yīng)；EB規(guī)律與i-t圖像相對應(yīng)。4.變化規(guī)律及對應(yīng)關(guān)系：（1）同步同變關(guān)系：在LC回路發(fā)生電磁振蕩的過程中，電容器上的物理量：電量q、電場強(qiáng)度E、電場能EE是同步同向變化的，即：q↓—E↓—EE↓（或q↑—E↑—EE↑）。振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場能EB也是同步同向變化的，即：i↑—B↑—EB↑（或i↓—B↓—EB↓）。（2）同步異變關(guān)系：在LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，電容器上的三個物理量q、E、EE與線圈中的三個物理量i、B、EB是同步異向變化的，即q、E、EE↑i、B、EB↓。【典例】如圖所示，L是直流電阻可以忽略的電感線圈，LC振蕩電路工作時的周期為T，在t＝0時斷開開關(guān)K，則在0到這段時間內(nèi)，下列敘述正確的是（　　）A．電容器C放電，A板上正電荷逐漸減小，LC回路中電流逐漸增大，當(dāng)t＝時電流達(dá)到最大B．電容器C放電，A板上正電荷逐漸減少，LC回路中電流逐漸減小，t＝0時放電電流最大C．電容器C被充電，B板上正電荷逐漸增多，LC回路中電流逐漸減小，到t＝時電流為零D．電容器C被充電，A板上正電荷逐漸增多，LC回路中電流逐漸減小，到t＝時電流為零【解析】選C。開關(guān)閉合時，通過L的電流從上往下，電容器帶電荷量為零；在t＝0時斷開開關(guān)K，則在0到這段時間內(nèi)，則電容器C被充電，B板上正電荷逐漸增多，LC回路中電流逐漸減小，到t＝時電流為零，故選項C正確，A、B、D錯誤。　LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法（1）根據(jù)電流流向判斷，當(dāng)電流流向帶正電的極板時，處于充電過程；反之，處于放電過程。（2）根據(jù)物理量的變化趨勢判斷：當(dāng)電容器的帶電荷量q（U、E）增大時，處于充電過程；反之，處于放電過程。（3）根據(jù)能量判斷：電場能增加時，充電；磁場能增加時，放電。1.【母題追問】 在【典例】中，電容器C放電和電容器C被充電時能量如何變化？提示：電容器C放電時，電容器儲存的電場能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能；電容器C被充電時，線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為電容器的電場能。2.（多選）（2021·煙臺高二檢測）LC振蕩電路中，某時刻的磁場方向如圖所示，則（　　）A．若磁場正在減弱，則電容器正在充電，電流由b向aB．若磁場正在減弱，則電場能正在增大，電容器上板帶負(fù)電C．若磁場正在增強(qiáng)，則電場能正在減少，電容器上板帶正電D．若磁場正在增強(qiáng)，則電容器正在放電，電流方向由a向b【解析】選A、B、C。若磁場正在減弱，則電流在減小，是充電過程，根據(jù)安培定則可確定電流由b向a，電場能增大，上極板帶負(fù)電，故A、B正確；若磁場正在增強(qiáng)，則電流在增大，是放電過程，電場能正在減少，根據(jù)安培定則，可判斷電流由b向a，上極板帶正電，故C正確，D錯誤。故選A、B、C。【加固訓(xùn)練】　　　如圖所示，L是電阻不計的電感線圈，C是電容器，E為電源，在開關(guān)S閉合和斷開時，關(guān)于電容器的帶電情況，下列說法正確的是（　?。?/span>A.S閉合瞬間，A板帶正電，B板帶負(fù)電B．S保持閉合，A板帶正電，B板帶負(fù)電C．S斷開瞬間，A板帶正電，B板帶負(fù)電D．由于線圈L的電阻不計，電容器被短路，上述三種情況下電容器均不帶電　【解析】選A。S閉合瞬間，給電容器充電，且A板與電源的正極相連，故A板帶正電，B板帶負(fù)電，選項A正確；S保持閉合，電容器所在支路斷路，電容器兩端的電壓與并聯(lián)的支路電壓相同，均為零，故電容器不帶電，選項B錯誤；S斷開瞬間，由于線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流的方向與原電流方向相同，故A板帶負(fù)電，B板帶正電，選項C、D錯誤。知識點二　電磁振蕩的周期和頻率1.影響電磁振蕩周期（頻率）的因素：（1）由電磁振蕩的周期公式T＝2π知，要改變電磁振蕩的周期和頻率，必須改變線圈的自感系數(shù)L或者電容器電容C。（2）影響線圈自感系數(shù)L的是：線圈的匝數(shù)、有無鐵芯及線圈截面積和長度。匝數(shù)越多，自感系數(shù)L越大，有鐵芯的自感系數(shù)比無鐵芯的大。（3）影響電容器電容的是：兩極正對面積S，兩板間介電常數(shù)ε，以及兩板間距d，由C＝（平行板電容器電容），不難判斷ε、S、d變化時，電容C的變化。2.LC回路中各物理量的變化周期：LC回路中的電流i、線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電容器極板間的電場強(qiáng)度E的變化周期就是LC回路的振蕩周期T＝2π，在一個周期內(nèi)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＝2π，極板上電荷的電性在一個周期內(nèi)改變兩次；電場能、磁場能也在做周期性變化，但是它們是標(biāo)量沒有方向，所以變化周期T′是振蕩周期T的一半，即T′＝＝π。【典例】在LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)L＝2.5 mH，電容C＝4 μF。（1）該電路的？（2）設(shè)t＝0時，，通過線圈的電流是增大還是減小，這時電容器是處于充電過程還是放電過程？【審題關(guān)鍵】序號解題依據(jù)信息提取①電磁振蕩的周期的影響因素T＝2π②電磁振蕩的規(guī)律極板上電荷量最多，電路中電流值為零，LC回路中的電磁振蕩正在第二個的變化過程中【解析】（1）由電磁振蕩的周期公式可得T＝2π＝2×3.14× s＝6.28×10－4 s。（2）因為t＝9.0×10－3 s相當(dāng)于14.33個周期，而<0.33 T<，由電磁振蕩的周期性，當(dāng)t＝9.0×10－3 s時，LC回路中的電磁振蕩正在第二個的變化過程中。t＝0時，電容器上電壓最大，極板上電荷量最多，電路中電流值為零，回路中電流隨時間的變化規(guī)律如圖所示：第一個內(nèi)，電容器放電，電流由零增至最大；第二個內(nèi)，電容器被反向充電，電流由最大減小到零。顯然，在t＝9.0×10－3 s時，即在第二個內(nèi)，線圈中的電流在減小，電容器正處在反向充電過程中。答案：（1）6.28×10－4 s?。?）減小　充電過程1.（多選）要增大LC振蕩電路的頻率，下列方法正確的是（　?。?/span>A．將正對著的電容器的兩個極板錯開些B．增大電容器的充電電荷量C．減少自感線圈的匝數(shù)D．抽出自感線圈中的鐵芯【解析】選A、C、D。要使LC振蕩電路的頻率增大，根據(jù)公式T＝2π，可減小線圈的自感系數(shù)L或減小電容器的電容C；將正對著的電容器的兩個極板錯開些，正對面積減小，電容C減小，故選項A正確；增大電容器的充電電荷量，電容不變，故選項B錯誤；減少自感線圈的匝數(shù)，自感系數(shù)L減小，故選項C正確；抽出自感線圈中的鐵芯，自感系數(shù)L減小，故選項D正確。2.（多選）（2021·沈陽高二檢測）已知LC振蕩電路中的電容器的電容為C，線圈的電感為L，則正在振蕩的電路中（　　）A．電容器放電的時間取決于充電電壓的大小B．電容器放電的時間取決于L和C的數(shù)值C．電場和磁場相互轉(zhuǎn)化的周期為2πD．電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化的周期為2π【解析】選B、C。電容器放電的時間等于，由T＝2π知，放電時間僅與決定周期T的L和C有關(guān)，與充電電壓大小無關(guān)，A錯誤，B正確；電場和磁場都是有方向的，場強(qiáng)為矢量，所以電場和磁場的轉(zhuǎn)化周期為T＝2π，選項C正確；電場能和磁場能是標(biāo)量，只有大小沒有方向，所以電場能和磁場能的轉(zhuǎn)化周期T′＝＝π，D錯誤。故選B、C。【加固訓(xùn)練】　　電子鐘是利用LC振蕩電路來工作計時的，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子鐘每天要慢30 s，造成這一現(xiàn)象的原因可能是（　?。?/span>A．電池用久了B．振蕩電路中線圈的電感小了C．振蕩電路中線圈的電感大了D．振蕩電路中的電容器的電容小了【解析】選C。電子鐘變慢的原因是LC振蕩電路的振蕩周期變大了，而影響周期的因素是振蕩電路中的L和C，這兩個物理量有一個或兩個變大都會造成振蕩周期變大，故C正確。知識點三　電磁波的產(chǎn)生1.電磁場的產(chǎn)生：如果在空間某處有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生變化的電場——變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場。2.對麥克斯韋電磁場理論的理解：恒定的電場不產(chǎn)生磁場恒定的磁場不產(chǎn)生電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場如圖所示，磁鐵相對閉合線圈上下運(yùn)動時，閉合線圈中的自由電荷做定向移動，是受到什么力的作用？這能否說明變化的磁場產(chǎn)生了電場？如果沒有導(dǎo)體，情況會怎樣？提示：磁鐵上下運(yùn)動時，導(dǎo)體中自由電荷定向移動，說明電荷受到靜電力作用，即導(dǎo)體處在電場中。磁鐵的上下運(yùn)動使線圈處在變化的磁場中，這表明變化的磁場周圍產(chǎn)生了電場。如果沒有導(dǎo)體，該處仍會產(chǎn)生電場。【典例】（多選）關(guān)于電磁場的理論，下列說法中正確的是（　?。?/span>A．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的B．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的C．均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的D．振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場【解析】選B、D。變化的電場產(chǎn)生磁場有兩層含義。①均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場。②非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場。振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩的磁場。均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故B、D正確，A、C錯誤。1.（2021·北京海淀高二檢測）手機(jī)無線充電是比較新穎的充電方式。如圖所示電磁感應(yīng)式無線充電的原理與變壓器類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。當(dāng)充電基座上的送電線圈（原線圈）兩端接上正弦式交變電壓后，就會在鄰近的受電線圈（副線圈）中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，最終實現(xiàn)手機(jī)電池充電。則關(guān)于受電線圈（副線圈）中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢情況，下列說法正確的是（　　）A.受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動勢恒定不變B．受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動勢周期性變化C．受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動勢大小不變、極性不斷變化D．受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動勢極性不變、大小不斷變化【解析】選B。由于送電線圈中通入正弦式交變電流，根據(jù)麥克斯韋理論可知送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場呈周期性變化，周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，所以受電線圈中感應(yīng)電流仍是正弦交流電，即受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動勢周期性變化。故選B。2.（多選）如圖所示，有一水平放置、內(nèi)壁光滑、絕緣的真空圓形管，其半徑為R，有一帶正電的粒子靜止在管內(nèi)，整個裝置處于豎直向上的磁場中。要使帶電粒子能沿管做圓周運(yùn)動，所加的磁場可能是（　　）A．勻強(qiáng)磁場B．均勻增加的磁場C．均勻減小的磁場D．由于洛倫茲力不做功，不管加什么磁場都不能使帶電粒子沿管運(yùn)動【解析】選B、C。磁場對靜止的電荷不產(chǎn)生力的作用，但當(dāng)磁場變化時可產(chǎn)生電場，電場對帶電粒子產(chǎn)生電場力的作用，帶電粒子在電場力作用下可以產(chǎn)生加速度。【加固訓(xùn)練】　　　（多選）關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是（　?。?/span>A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān)B.周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場C．變化的電場和變化的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場D．電場周圍不一定存在磁場，磁場周圍不一定存在電場【解析】選A、B、D。變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，當(dāng)電場中有閉合回路時，回路中有電流，若無閉合回路電場仍然存在，A正確；若形成電磁場必須有周期性變化的電場和磁場，B正確，C錯誤；電場（或磁場）周圍不一定存在磁場（或電場），D正確。知識點四　電磁波與機(jī)械波的比較 電磁波機(jī)械波研究對象電磁現(xiàn)象力學(xué)現(xiàn)象周期性電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間和空間做周期性變化位移隨時間和空間做周期性變化傳播情況傳播無需介質(zhì)，在真空中波速總等于光速c，在介質(zhì)中傳播時，波速與介質(zhì)及頻率都有關(guān)傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)產(chǎn)生機(jī)理由電磁振蕩（周期性變化的電流）激發(fā)由（波源）質(zhì)點的振動產(chǎn)生是否橫波是可以是是否縱波否可以是干涉現(xiàn)象滿足干涉條件時均能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象衍射現(xiàn)象滿足衍射條件時均能發(fā)生明顯衍射【典例】（多選）關(guān)于機(jī)械波與電磁波，下列說法正確的是（　　）A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象C．簡諧機(jī)械波在給定的介質(zhì)中傳播時，振動的頻率越高，則波傳播速度越大D．機(jī)械波不但能傳遞能量，而且能傳遞信息，其傳播方向就是能量或信息傳遞的方向【解析】選B、D。電磁波在真空中的傳播速度都等于光速，與電磁波的頻率無關(guān)，故A錯誤；衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，而偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象，電磁波也是一種橫波，可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象，故B正確；簡諧機(jī)械波傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，則在同一種介質(zhì)中傳播時，簡諧機(jī)械波的傳播速度相等，故C錯誤；機(jī)械波不但能傳遞能量，而且能傳遞信息，其傳播方向就是能量或信息傳遞的方向，如聲波，故D正確。1.（多選）關(guān)于電磁波與聲波的說法，下列正確的是（　?。?/span>A．電磁波是電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播，聲波是聲源的振動向遠(yuǎn)處傳播B．電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播有時也不需要介質(zhì)C．由空氣進(jìn)入水中傳播時， 電磁波的傳播速度變小，聲波傳播速度變大D．由空氣進(jìn)入水中傳播時，電磁波的波長不變，聲波的波長變小【解析】選A、C。由電磁波和聲波的概念可知A正確。因為電磁波可以在真空中傳播，而聲波屬于機(jī)械波，它的傳播需要介質(zhì)，在真空中不能傳播，故B錯。電磁波在空氣中的傳播速度大于在水中的傳播速度，在真空中的傳播速度最大；聲波在氣體、液體、固體中的傳播速度依次增大，故C正確。無論是電磁波還是聲波，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)頻率都不變，所以由波長λ＝及它們在不同介質(zhì)中的速度可知，由空氣進(jìn)入水中時，電磁波的波長變短，聲波的波長變長，故D錯。2.關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是（　?。?/span>A．電場和磁場總是相互聯(lián)系著的，統(tǒng)稱為電磁場B．電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播形成電磁波C．電磁場是一種物質(zhì)，不能在真空中傳播D．電磁波的傳播速度總是3.00×108 m/s【解析】選B。變化的電場能產(chǎn)生磁場，變化的磁場能產(chǎn)生電場，所以變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系著的，統(tǒng)稱為電磁場，故A錯誤；電磁波是由變化的電磁場產(chǎn)生的，由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播形成電磁波，故B正確；電磁場是一種物質(zhì)，所以傳播不依賴介質(zhì)，故C錯誤；電磁波在真空中的傳播速度是3×108 m/s，故D錯誤；故選B。【加固訓(xùn)練】　?。ǘ噙x）電磁波與機(jī)械波相比較，下列說法正確的是（　　）A．電磁波傳播不需介質(zhì)，機(jī)械波需要介質(zhì)B．電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度都相同，機(jī)械波在同一介質(zhì)中傳播速度相同C．電磁波和機(jī)械波都不能產(chǎn)生干涉D．電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射【解析】選A、D。電磁波的傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，所有電磁波的傳播速度只有在真空中才相同，但在其他某種介質(zhì)如玻璃中則不同，而機(jī)械波的傳播速度只與介質(zhì)有關(guān)。電磁波和機(jī)械波有波的特性，故能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，故A、D項正確。【拓展例題】考查內(nèi)容：電磁振蕩圖像的應(yīng)用 【典例】如圖所示是一個振蕩電路中的電流的變化圖線，根據(jù)圖線可判斷（　?。?/span>A．t1時刻電感線圈兩端電壓最大B．t2時刻電容器兩極板間電壓為零C．t1時刻電路中只有電場能D．t1時刻電容器帶電荷量為零【解析】選D。由圖像可知，計時開始時，電容器兩極板帶電荷量最大，電流為零，電容器放電開始，根據(jù)電流隨時間變化規(guī)律，可以在圖中畫出q-t圖（如圖虛線表示），由圖像分析可知：t1時刻，電容器上電荷量為零，電勢差為零，電場能為零，故D對，A、C錯；t2時刻電容器電荷量最大，兩板間電勢差最大，B錯。故選D。情境·模型·素養(yǎng)水平放置的平行板電容器，其電容C＝1 μF。在兩板帶有一定電荷時，發(fā)現(xiàn)一粉塵恰好靜止在兩板間。手頭上還有一個自感系數(shù)L＝0.1 mH的電感器，現(xiàn)連成如圖所示電路。探究：（1）從S閉合時開始計時，經(jīng)過π×10－5 s時，電容器內(nèi)粉塵的加速度大小是多少？（2）當(dāng)粉塵的加速度為多大時，線圈中電流最大？【解析】（1）開關(guān)斷開時，電容器內(nèi)帶電粉塵恰好靜止，說明電場力方向向上，且F電＝mg，閉合S后，L、C構(gòu)成LC振蕩電路。T＝2π＝2π×10－5 s，經(jīng)＝π×10－5 s時，電容器間的場強(qiáng)反向，電場力的大小不變，方向豎直向下，由牛頓第二定律得：a＝＝2g（2）線圈中電流最大時，電容器兩極間的場強(qiáng)為零，由牛頓第二定律可得：a＝＝g，方向豎直向下。答案：（1）2g?。?）g　如圖所示，赫茲實驗所用的感應(yīng)圈是一種利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生數(shù)千伏高電壓的實驗裝置，當(dāng)電火花在感應(yīng)圈兩個金屬球間跳動時，旁邊導(dǎo)線環(huán)兩個小球間也有電火花跳動。探究：請你解釋這種現(xiàn)象。【解析】當(dāng)電火花在感應(yīng)圈兩個金屬球間跳動時，必定建立一個快速變化的電磁場。這種變化的電磁場以電磁波的形式在空間快速傳播，當(dāng)電磁波經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時，迅速變化的電磁場在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，使得導(dǎo)線環(huán)的兩個小球間也產(chǎn)生了電火花。答案：見解析課堂檢測·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.最先提出經(jīng)典電磁場理論的科學(xué)家和最早捕捉到電磁波的科學(xué)家分別是（　?。?/span>A．法拉第　安培　　　　　 B．麥克斯韋　法拉第C．奧斯特　赫茲       D．麥克斯韋　赫茲【解析】選D。最先提出經(jīng)典電磁場理論的科學(xué)家是麥克斯韋，最早捕捉到電磁波的科學(xué)家是赫茲。因此選D。2.（多選）LC振蕩電路中，某時刻磁場方向如圖所示，則下列說法正確的是（　?。?/span>A．若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電B．若電容器正在充電，則電容器下極板帶正電C．若電容器上極板帶正電，則線圈中電流正在增大D．若電容器正在放電，則自感電動勢正在阻礙電流增大【解析】選B、C、D。由電流的磁場方向和安培定則可判斷振蕩電流方向，由于題目中未標(biāo)明電容器兩極板帶電情況，可分兩種情況討論：①若該時刻電容器上極板帶正電，則可知電容器處于放電狀態(tài)，電流正在增大，則C正確，A錯誤；②若該時刻電容器下極板帶正電，可知電容器處于充電狀態(tài)，電流正在減小，則B正確；由楞次定律可判定D正確。3.（多選）（2020·江蘇高考）電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中。下列屬于電磁波應(yīng)用的醫(yī)用器械有（　?。?/span>A．殺菌用的紫外燈B．拍胸片的X光機(jī)C．治療咽喉炎的超聲波霧化器D．檢查血流情況的“彩超”機(jī)【解析】選A、B。紫外燈的頻率高，能量強(qiáng)，所以用于殺菌，屬于電磁波的應(yīng)用，A正確；X光的穿透能力較強(qiáng)，所以用于拍胸片，屬于電磁波的應(yīng)用，B正確；超聲波霧化器是超聲波的應(yīng)用，與電磁波無關(guān)，C錯誤；“彩超”機(jī)屬于超聲波的應(yīng)用，與電磁波無關(guān)，D錯誤。4.如圖所示，為了測量儲罐中不導(dǎo)電液體的高度，將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲罐中，電容器可通過開關(guān)S與電源或線圈L相連。當(dāng)S從a撥到b之后，由L與C構(gòu)成的電路中產(chǎn)生振蕩電流，則（　　）A．若罐中的液面下降，振蕩電流的頻率變小B．若罐中的液面上升，振蕩電流的周期變小C．當(dāng)S從a撥到b之后的半個周期內(nèi)，L的自感電動勢先變小后變大D．當(dāng)S從a撥到b之后的半個周期內(nèi)，線圈里的磁感應(yīng)強(qiáng)度先變小后變大【解析】選C。兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C的中間的液體就是一種電介質(zhì)，當(dāng)液體的液面下降時，相當(dāng)于插入的電介質(zhì)越小，電容越??；根據(jù)T＝2π可知，電容C減小，振蕩電路的周期T減小，LC回路的振蕩頻率f增大，同理可得，若罐中的液面上升，振蕩電流的周期變大，故A、B錯誤；當(dāng)S從a撥到b之后的半個周期內(nèi)，回路中的電流先增大（增大得越來越慢）后減?。p小得越來越快），則L的自感電動勢先變小后變大，故C正確；當(dāng)S從a撥到b之后的半個周期內(nèi)，回路中的電流先增大后減小，則線圈里的磁感應(yīng)強(qiáng)度先變大后變小，故D錯誤。故選C。【加固訓(xùn)練】　　（多選）關(guān)于LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量，下列說法正確的是（　?。?/span>A．電荷量最大時，線圈中振蕩電流也最大B．電荷量為零時，線圈中振蕩電流最大C．電荷量增大的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能D．電荷量減少的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能【解析】選B、C。電磁振蕩過程中，電容器電荷量最大時，振蕩電流為零，A錯；電荷量為零時，放電結(jié)束，振蕩電流最大，B正確；電荷量增大的過程，即是電容器的充電過程，磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能，故C正確；同理分析，D錯誤。5.如圖所示，電源電動勢為E，電容器的電容為C，線圈的電感為L。將開關(guān)S從a撥向b，經(jīng)過一段時間后電容器放電完畢。求電容器的放電時間和放電電流的平均值是多少？【解析】電容器放電時間為T，與電源電動勢無關(guān)，即t＝×2π＝π。在T內(nèi)電流平均值為＝＝＝。答案：π　

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