电磁场和电磁波的知识点及练习题

2021-02-11 试题

　　电磁场、电磁波及其应用

　　一. 本周教学内容：

　　三. 要点：

　　1. 振荡电流和振荡电路

　　大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流，能产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC电路是最简单的振荡电路。

　　2. 电磁振荡及周期、频率

　　（1）电磁振荡的产生

　　（2）振荡原理：利用电容器的充放电和线圈的自感作用产生振荡电流，形成电场能与磁场能的相互转化。

　　（3）振荡过程：电容器放电时，电容器所带电量和电场能均减少，直到零，电路中电流和磁场均增大，直到最大值。

　　给电容器反向充电时，情况相反，电容器正反方向充放电一次，便完成一次振荡的全过程。

　　（4）振荡周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所用时间叫电磁振荡的周期，一秒内完成电磁振荡的次数叫电磁振荡的频率。对于LC振荡电路，

　　（5）电磁场：变化的电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，就是电磁场。

　　3. 电磁波

　　（1）电磁波：电磁场由近及远的传播形成电磁波

　　（2）电磁波在空间传播不需要介质，电磁波是横波，电磁波传递电磁场的能量。

　　（3）电磁波的波速、波长和频率的关系，。

　　4. 电磁波的发射，传播和接收

　　（1）发射

　　将电磁波发射出去，首先要有开放电路，其次，发射出去的电磁波要携带有信号，因而必须把要传递的电信号“加”别高频等幅振荡电流上去。

　　我们把将电信号加到高频等幅振荡电流上去的过程叫调制。

　　（2）传播

　　电磁波传播方式一般有三种：地波、天波、直线传播

　　地波：沿地球表面空间向外传播，适于长波、中波和中短波，传播距离为几百公里。

　　天波：依靠电离层的反射来传播，适于传播短波，传播距离为几千公里。

　　直线传播：在短距离内（几十公里）依靠波的`直进，直接在空间传播多用于传播微波，需有中继站“接力”才能传远。

　　（3）接收

　　① 电谐振、调谐

　　② 检波

　　四. 规律技巧

　　电磁波的波速问题

　　真空中电磁波的波速与光速相同，

　　1. 同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变（频率电波源决定）、波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小。

　　2. 不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同，频率越高，波速越小，频率越低波速越大。

　　3. 在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度相同

　　4. 电磁波和声波的特点不同，声波在介质中传播的速度与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关。

　　【典型例题

　　[例1] 下列关于电磁波的叙述中，正确的是（）

　　A. 电磁波是电磁场由发生区域向远处传播

　　B. 电磁波在任何介质中的传播速度均是C. 电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短

　　D. 电磁波不能产生干涉、衍射现象

　　分析与解答：

　　该题为1994上海题，电磁波只有在真空中的传播速度才是。

　　电磁波与其他波同样具有波的基本特征，即能产生干涉和衍射现象，当电磁波由真空进入介质传播时，，f定，由∴ 正确答案AC

　　[例2] 某发电站用燃烧煤来发电，每1kg煤放出500J热能，热能发电为0.8，发电站通过升压器、输电线和降压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率是100kW，输出电压是250V，升压器原副线圈的匝数之比为1:25，输电线上功率损失为4%，用户需要电压为220V，则（1）输电线的电阻和降压器的匝数比为多少？（2）若有60kW分配给生产用电，其余电能用来照明，那么可装25W的电灯多少盏？

　　分析与解答：

　　（1）远距离输电电路如下图，升压器副线圈两端电压

　　副线圈中的电流

　　输电线电阻R上损失的功率∴

　　降压器原线圈电压

　　降压器原副线圈匝数比

　　（2）由能量守恒： ∴ ∴

　　[例3] 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的，如下图所示电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为O点，半径为r，当不加磁场时，电子束将通过O点，而打到屏幕的中心M点，为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转?D已知角

　　分析与解答：

　　电子在磁场中沿圆弧运动，设电子在磁场中做圆周运动的半径为R。

　　则又 ∵ ∴

　　[例4] 质谱仪，如下图所示是一种质谱仪的示意图，其中MN板的左方是带电粒子速度选择器，选择器内有正交的匀强电场E和匀强磁场B。