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第四章 电磁振荡 电磁波 学案
问题1．电磁振荡是怎么产生的？
(1)振荡电流和振荡电路
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：产生振荡电流的电路．最简单的振荡电路为LC振荡电路．
(2)电磁振荡的过程
①放电过程：电容器本身带电,与线圈形成回路,电容器放电过程,由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷逐渐减少，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能．
②充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行反向充电，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能.
此后，这样充电和放电的过程反复进行下去．
如图2所示:
图2
问题2．电磁振荡的周期和频率怎么计算？
(1)电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．
(2)电磁振荡的频率f：1 s内完成的周期性变化的次数．
(3)LC电路的周期T、频率f与自感系数L、电容C的关系是T＝2π.
深度思考 为什么LC回路放电完毕时，电流反而最大？
答案　开始放电时，由于线圈的自感作用，放电电流不是突然变大，而是逐步增大，随着线圈的阻碍作用减弱，放电电流逐渐增大．当放电完毕时，线圈的阻碍最小，电流达到最大．
练习1(多选)如图3所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯泡D正常发光.▲现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q(图中q为正值表示a极板带正电)及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化的图象是(　　)
图33
练习1解析　S断开前，电容器C短路，线圈中电流从上到下，电容器不带电；S断开时，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，此时LC回路中电流i沿顺时针方向(正向)最大,给电容器C充电，使b极板带正电,a极板带负电,带电量逐渐增大,符合B选项,电容器充电量最大时(a板带负电)，线圈L中电流减为零．符合C选项图像,此后，LC回路发生电磁振荡形成交变电流．综上所述，选项B、C正确．答案　BC
[总结]1．线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ、磁场能E磁与电流i的变化规律相同；电容器极板间的电压u、电场强度E、电场能E电、线圈自感电动势E线的变化规律与电荷量q的变化规律相同．
2．上述两组物理量，当其中一组物理量增大时，另一组物理量随之减小．
练习2:下列几种说法中，正确的是（　　）
A. 在电场周围空间一定存在磁场 B. 任何变化的电场一定在其周围空间产生变化的磁场
C. 均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 D. 振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场
练习2:答案A、解析：恒定电场不产生磁场，故A错误；
B、均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性变化的电场一定在其周围空间产生周期性变化的磁场，故B错；
C、均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，故C错误；
D、周期性变化的电场产生周期性变化的磁场；振荡电路产生的电场和磁场是周期性变化的，故称振荡电场与振荡磁场；故振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场，故D正确；故选D．
4.2、电磁波的发射和接收
问题1．电磁波的发射原理是什么呢？
(1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：
第一，要有足够高的振荡频率．频率越高，发射电磁波的本领越大．
第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去．
(2)调制
①定义：在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术．
②分类
问题2．电磁波是怎么接收的？
(1)原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，因此，空中的导体可以用来接收电磁波．
(2)电谐振与调谐
①电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这个现象叫做电谐振．
②调谐：使接收电路产生电谐振的过程．
(3)解调：使声音或图象信号从高频电流中还原出来的过程，它是调制的逆过程．调幅波的解调也叫检波．
(4)无线电波:技术上把波长大于1 mm的电磁波称做无线电波，并按波长把无线电波分为若干波段：长波、中波、中短波、短波、微波．
深度思考在我们周围弥漫着各种电台、电视台及无线电设备发出的电磁波，我们若想收听某一电台的广播时，需要调节收音机的旋钮选台，你知道“选台”的作用吗？
答案　“选台”是为了使想收听的某一电台发射的电磁波的频率与收音机的接收电路的固有频率相同．
例1　(多选)关于电磁波的发射过程，下列说法正确的是(　　)
A．必须对信号进行调制 B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上 D．必须使用开放回路
例1　解析　电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射．为了有效地向外发射电磁波，必须使用开放电路，A、C、D正确．而产生电谐振是在接收过程，B错误．答案　ACD
例2　如图1所示为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是(　　)
A．解调——放大——调谐——显示 B．调谐——放大——解调——显示
C．调谐——解调——放大——显示 D．放大——调谐——解调——显示
例2　答案　C
3．电磁波的发射和接收过程原理是什么 (如图2所示)
图1图2
4．对概念的理解
(1)“调幅”和“调频”都是调制过程，解调是调制的逆过程．
(2)电谐振就是机械振动中的“共振”．
(3)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程．
4.4、电磁波谱
1．各种电磁波有哪些特点及应用？
电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
频率(Hz) 由左向右，频率由小到大(填“大”或“小”)
真空中波长 由左向右，波长由长到短(填“长”或“短”)
特性 波动性强 热作用强 感光性强 化学作用，荧光效应 穿透力强 穿透力最强
用途 通讯、广播、导航 加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导 照明、照相等 日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等 检查、探测、透视、治疗 探测、治疗
2．电磁波的能量:各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，所有这些都表明电磁波能够传递能量．
3．太阳辐射:太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强．
例4　关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　)
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体 B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象 D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
例4解析　X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误．答案　D
第四章 电磁振荡 电磁波课后练习题
练习1(多选)如图3所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯泡D正常发光.▲现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q(图中q为正值表示a极板带正电)及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化的图象是(　　)
图33
练习2:下列几种说法中，正确的是（　　）
A. 在电场周围空间一定存在磁场 B. 任何变化的电场一定在其周围空间产生变化的磁场
C. 均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 D. 振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场
练习3　(多选)关于电磁波的发射过程，下列说法正确的是(　　)
A．必须对信号进行调制 B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上 D．必须使用开放回路
练习4　如图1所示为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是(　　)
A．解调——放大——调谐——显示 B．调谐——放大——解调——显示
C．调谐——解调——放大——显示 D．放大——调谐——解调——显示
练习5　关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　)
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体 B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象 D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
第四章 电磁振荡 电磁波答案
练习1解析　S断开前，电容器C短路，线圈中电流从上到下，电容器不带电；S断开时，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，此时LC回路中电流i沿顺时针方向(正向)最大,给电容器C充电，使b极板带正电,a极板带负电,带电量逐渐增大,符合B选项,电容器充电量最大时(a板带负电)，线圈L中电流减为零．符合C选项图像,此后，LC回路发生电磁振荡形成交变电流．综上所述，选项B、C正确．答案　BC
练习2:答案A、解析：恒定电场不产生磁场，故A错误；
B、均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性变化的电场一定在其周围空间产生周期性变化的磁场，故B错误；
C、均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，故C错误；
D、周期性变化的电场产生周期性变化的磁场；振荡电路产生的电场和磁场是周期性变化的，故称振荡电场与振荡磁场；故振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场，故D正确；故选D．
练习3　解析　电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射．为了有效地向外发射电磁波，必须使用开放电路，A、C、D正确．而产生电谐振是在接收过程，B错误．答案　ACD
练习4　答案　C
练习5解析　X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误．答案　D

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