專 題 十 六 電 磁 波 相 對 論高 考 物 理 知 識 清 單 方法一 LC電路中振蕩電流的產生過程的分析1.電容器充電完成而未開始放電時,電容器兩端電壓U最大,電場E最強,電場能最大,電路電流i=0。2.電容器開始放電后,由于自感L的作用,電流逐漸增大,磁場能增強,電容器中的電荷量減少,電場能減少。在放電完畢瞬間,U=0,E=0,i最大,電場能為零,磁場能最大。3.電容器放完電后,由于自感作用,電流i保持原方向并逐漸減小,對電容器反向充電。隨電流減小,電容器兩端電壓升高,磁場能減小而電場能增大,到電流為零的瞬間,U最大,E最大,i=0,電場能最大,磁場能為零。4.電容器開始放電后,產生反向放電電流,磁場能增大,電場能減小。到放電完畢時,U=0,E=0,i最大,電場能為零,磁場能最大。上述過程反復循環(huán),電路產生振蕩電流。突 破 方 法 例1在LC振蕩電路中,當電容器放電完畢瞬間,以下說法正確的是()A.電容器極板間的電壓等于零,磁場能開始向電場能轉化B.電流達到最大值,線圈產生的磁場達到最大值C.如果沒有能量輻射損耗,這時線圈的磁場能等于電容器開始放電時電容器的電場能D.線圈中產生的自感電動勢最大解題思路LC電路中,電容器放電完畢瞬間,U=0,E=0,i最大,電場能為零,磁場能最大,以后T/4內磁場能向電場能轉化,i減小,U增大。 解析電容器放電完畢的瞬間,還有以下幾種說法:電場能向磁場能轉化完畢;磁場能開始向電場能轉化;電容器開始反方向充電。電容器放電完畢的瞬間有如下特點:電容器電荷量Q=0,板間電壓U=0,板間場強E=0,線圈電流i最大,磁感應強度B最大,電路磁場能最大,電場能為零。線圈自感電動勢E自=/t,電容器放電完畢瞬間,雖然最大,但/t為零,所以E自等于零。如果沒有考慮能量的輻射,能量守恒,在這一瞬間電場能E 電=0,磁場能E磁最大,而電容器開始放電時,電場能E電最大,磁場能E磁=0,則E磁=E電,所以選項A、B、C正確。答案 ABC 方法二麥克斯韋電磁場理論的應用1.變化的磁場在周圍空間產生電場實驗基礎:法拉第電磁感應現象。如圖甲所示帶有小燈泡的導體環(huán),放在通有交流電的線圈附近,小燈泡會發(fā)光。這是由于穿過導體環(huán)的變化磁場,在環(huán)中產生了電場從而驅使電荷運動,形成電流。 變化的磁場產生電場(磁場增強時) 麥克斯韋的推廣:沒有導體環(huán),變化的磁場在其周圍空間同樣會產生電場(圖乙)。導體環(huán)的作用僅是用來顯示電場的存在而已。(1)均勻變化的磁場產生恒定的電場;(2)非均勻變化的磁場產生變化的電場;(3)振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場。說明 判斷變化的磁場所產生的感應電場的方向可以利用楞次定律。2.變化的電場在周圍空間產生磁場實驗基礎:電容器充放電現象板上電荷量變化,板間場強變化。麥克斯韋的假設:根據電現象與磁現象的相似性和變化磁場能產生電場的觀點,認為變化的電場也會在周圍空間產生磁場(如圖)。 電容器充電時,變化的電場產生磁場(1)均勻變化的電場產生恒定的磁場;(2)非均勻變化的電場產生變化的磁場;(3)振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場。例2關于電磁場的理論,下列說法中正確的是()A.變化的電場周圍產生的磁場一定是變化的B.變化的電場周圍產生的磁場不一定是變化的C.均勻變化的磁場周圍產生的電場也是均勻變化的D.振蕩電場在周圍空間產生同樣頻率的振蕩磁場解析變化的電場產生磁場有兩層含義。均勻變化的電場產生恒定的磁場。非均勻變化 的電場產生變化的磁場。振蕩的電場產生同頻率的振蕩的磁場。均勻變化的磁場產生恒定的電場,故B、D正確,A、C錯。答案 BD 2-1下列關于電磁場的說法中正確的是()A.只要空間某處有變化的電場或磁場,就會在其周圍產生電磁場,從而形成電磁波B.任何變化的電場周圍一定有磁場C.振蕩電場和振蕩磁場交替產生,相互依存,形成不可分離的統一體,即電磁場D.電磁波的理論在先,實驗證明在后答案BCD解析根據麥克斯韋的電磁場理論可知,若電場或磁場的變化是均勻的,則不能形成電磁波,A錯誤。若電場的變化是均勻的,則只能形成穩(wěn)定的磁場;若電場的變化是非均勻的,則可形成變化的磁場,B項正確。由電磁場的定義可知C正確。英國物理學家麥克斯韋從理論上預測了電磁波的存在,并指出電磁波的特點。多年后由德國物理學家赫茲用實驗證實電磁波是存在的,所以 D正確。