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1、2电磁振荡知识内容电磁振荡考试要求必考加试c课时要求1.知道振荡电路、振荡电流及LC振荡电路的概念了解LC振荡电路的振荡周期(频率)与电感、电容的关系.2.了解振荡过程中能量转化及损失情况，电容器极板上电荷量、电路中的电流、电压的变化情况.3.会用LC振荡电路的周期、频率公式进行简单计算.一、电磁振荡的产生导学探究如图1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，电容器通过线圈放电，线圈中是否会产生自感电动势？自感电动势产生什么效果？线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？当线圈中的电流减小时，是否会对电容器充电？此时线圈中的磁场能转化为什么形式的能？图1答
2、案线圈中的电流发生变化时，线圈中会产生自感电动势，阻碍线圈中电流的变化，电流逐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能；线圈中电流减小时，对电容器充电，线圈中的磁场能转化为电容器的电场能知识梳理电磁振荡的产生及振荡过程各物理量的变化规律1振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫做振荡电流振荡电路：产生振荡电流的电路2LC振荡电路的放电、充电过程(1)电容器放电：线圈有自感作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，极板上的电荷逐渐减少放电完毕时，极板上的电荷量为零，放电电流达到最大值该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能(2)电容器充电：电容器放电完毕时，线圈有自感作用，电流并不会
3、立刻减小为零，而会保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始反向充电，极板上的电荷逐渐增多，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到最大值该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能3振荡电流i(磁感应强度B、磁通量、磁场能E磁、极板带电荷量q、板间电压U、电场强度E、电场能E电)随时间的变化图象，如图2所示：图2即学即用判断下列说法的正误(1)LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路中磁场能最小()(2)LC振荡电路的电容器极板上电荷量最多时，电场能最大()(3)LC振荡电路中电流增大时，电容器上的电荷一定减少()(4)LC振荡电路的电流为零时，线圈中的自感电动势最大()二、电磁振荡的
4、周期和频率导学探究如图3所示的电路， (1)如果仅更换自感系数L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？图3(2) 如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是否增大？再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？答案(1)自感电动势更大，阻碍作用更大，周期变长(2)带电荷量增大，放电时间变长，周期变长知识梳理电磁振荡的周期和频率1周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间频
5、率：1 s内完成的周期性变化的次数如果没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率分别叫做振荡电路的固有周期和固有频率2LC振荡电路的周期和频率公式：T2，f .即学即用判断下列说法的正误(1)LC振荡电路中，电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期()(2)LC振荡电路中电容器的电容增加一倍，振荡周期增加一倍()(3)LC振荡电路线圈的自感系数增大为原来的4倍，振荡周期增大为原来的2倍()(4)提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大()一、电磁振荡的产生1振荡电路中各物理量变化情况一览表项目过程电荷量q电场强度E电势差U电场能电
6、流i磁感应强度B磁场能0电容器放电减少减小减小减少增大增大增加t时刻0000最大最大最大反向充电增加增大增大增加减小减小减少t时刻最大最大最大最大000反向放电减少减小减小减少增大增大增加t时刻0000最大最大最大T电容器充电增加增大增大增加减小减小减少2.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
7、时，处于充电过程；反之，处于放电过程例1(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图4所示，则()图4A若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向aB若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电C若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电D若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b答案ABC解析若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误针对训练(多选)在如图5(a)所
8、示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图(b)所示，若把通过P点向右的电流规定为i的正方向，则()图5A0至0.5 ms内，电容器C正在充电B0.5 ms至1 ms内，电容器上极板带正电C1 ms至1.5 ms内，Q点比P点电势高D1.5 ms至2 ms内，磁场能在减少答案CD解析由题图(b)知0至0.5 ms内i在增大，应为放电过程，A错误.0.5 ms至1 ms内，电流在减小，应为充电过程，电流方向不变，电容器上极板带负电，B错误在1 ms至1.5 ms内，为放电过程，电流方向改变，Q点比P点电势高，C正确.1.5 ms至2 ms内为充电过程，磁场能在减少，D正确二、电磁振荡
9、的周期和频率解电磁振荡周期相关题目的方法(1)明确T2，即T取决于L、C，与极板所带电荷量、两板间电压无关(2)明确电感线圈的自感系数L及电容C由哪些因素决定L一般由线圈的长度、横截面积、单位长度上的匝数及有无铁芯决定，电容C由公式C可知，与电介质的介电常数r、极板正对面积S及板间距离d有关例2为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法中可采取的是()A增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯B减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数C减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯D减小电容器两极板的正对面积并减小线圈的匝数答案D解析本题考查LC振荡电路的频率公式f .由此式可知增大固有频率f的办法
10、是减小L或减小C或同时减小L和C.增大电容器两极板的正对面积或减小电容器两极板的距离，则C增大，减小正对面积或增大电容器两极板的距离，则C减小在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数则L增大，减小线圈的匝数则L减小，故选项D正确例3如图6所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况由图可知，电感线圈中的电流正在_(填“增大”“减小”或“不变”)如果电流的振荡周期为T104 s，电容C250 F，则线圈的自感系数L_H.图6答案减小106解析根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小根据振荡电流的周期公式T2，得L H106 H.1(多选)
11、在LC振荡电路中，若某个时刻电容器的极板上的电荷量正在增加，则()A电路中的电流正在增大B电路中的电场能正在增加C电路中的电流正在减小D电路中的电场能正在向磁场能转化答案BC解析电荷量增加，电容器充电，电场能增加，磁场能减少，电流减小2(多选)在LC振荡电路中()A电容器充、放电一次，所用时间是半个周期B电容器两板间电压最大时，电流为零C电路中电流减小时，电容器处于放电状态D电容器放电完毕时电流为零答案AB解析LC振荡电路中，一个周期内，电容器充、放电两次，故A正确；放电过程中，电流增大，充电过程中电流减小，故B正确，C、D错误3在LC振荡电路中，电容器放电时间的长短决定于()A充电电压的大小
12、B电容器带电荷量的多少C放电电流的大小D电容C和电感L的数值答案D解析电容器放电一次经历四分之一个周期，而周期T2，T是由振荡电路的电容C和电感L决定的，与电荷量、放电电流等无关4.如图7所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器，开关S接1，待电路稳定后，将开关S改接2，则() 图7A电容器开始放电，放电过程中电感线圈的磁场能减小B电容器开始放电，放电过程中电感线圈阻碍电流增大C若增大电容器极板间距，电容器充放电时间变长D若去掉线圈中的铁芯，电容器充放电频率会减小答案B解析开关S接1时，电容器充电，稳定后，则充电完毕，所以当开关改接2时，电容器即开始放电，电场能转化为磁场能，所以A错误
13、；电感线圈由于自感作用，要阻碍电流的增大，B正确；增大电容器极板间距，则电容减小，由T2可知周期变短，C错误；去掉铁芯，线圈自感系数减小，周期减小，频率增大，D错误一、选择题1(多选)关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是()A电荷量最大时，线圈中振荡电流也最大B电荷量为零时，线圈中振荡电流最大C电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能D电荷量减小的过程中，电路中的磁场能转化为电场能答案BC解析电容器电荷量最大时，振荡电流为零，A错；电荷量为零时，放电结束，振荡电流最大，B对；电荷量增大时，磁场能转化为电场能，C对，D错2在LC振荡电路中，当发生电磁振荡时，下面说法中
14、正确的是()A振荡周期与电容器充电电荷量的多少有关B电容器放电时电流越来越大，当放电完毕时电流达到最大值C自感系数L越大，周期越小D电容C越小，振荡频率越小答案B解析在LC振荡电路中，当发生电磁振荡时，振荡周期只与线圈的自感系数L和电容器的电容C有关与电容器的充电电荷量的多少无关，A错误电容器放电时电流越来越大，当放电完毕时电流达到最大值，B正确由T2可知，电容C一定时，自感系数L越大，周期T越大，C错误由f可知在自感系数L一定时，电容C越小，频率f越大，D错误3.(多选)LC回路电容器两端的电压U随时间t变化的关系如图1所示，则()图1A在时刻t1，电路中的电流最大B在时刻t2，电路中的磁场能最多C在t2至t3的过程中，电路的电场能不断增加D在t3至t4的过程中，电容器带的电荷量不断增加答案BC解析t1时刻电容器两端电压最高时，电路中振荡电流为零，t2时刻电容器两端电压为零，电路中振荡电流最大，磁场能最多，故选项A错误，B正确在t2至t3的过程中，由
