2025高考物理總復(fù)習(xí)電磁振蕩與電磁波

第十三章交變電流電磁波傳感器第3課時電磁振蕩與電磁波目標要求1.了解LC振蕩電路中振蕩電流的產(chǎn)生過程及電磁振蕩過程中能量轉(zhuǎn)化情況。2.掌握電磁振蕩的周期公式和頻率公式。3.理解麥克斯韋電磁場理論，了解電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射、傳播和接收過程。內(nèi)容索引考點一

電磁振蕩考點二

電磁波的特點及應(yīng)用課時精練><考點一電磁振蕩1.振蕩電路：產(chǎn)生大小和方向都做

迅速變化的電流(即

)的電路。由電感線圈L和電容C組成最簡單的振蕩電路，稱為LC振蕩電路。2.電磁振蕩：在LC振蕩電路中，電容器不斷地充電和放電，就會使電容器極板上的電荷量q、電路中的

、電容器內(nèi)的電場強度E、線圈內(nèi)的

發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象就是電磁振蕩。周期性振蕩電流電流i磁感應(yīng)強度B3.電磁振蕩中的能量變化(1)放電過程中電容器儲存的

能逐漸轉(zhuǎn)化為線圈的

能。(2)充電過程中線圈中的

能逐漸轉(zhuǎn)化為電容器的

能。(3)在電磁振蕩過程中，電場能和磁場能會發(fā)生

的轉(zhuǎn)化。電場磁場磁場電場周期性4.電磁振蕩的周期和頻率(1)周期T＝_______。(2)頻率f＝________。思考如圖甲、乙、丙、丁、戊五個圖代表LC振蕩電路中的五個狀態(tài)。(1)甲圖qC最大，i＝

；乙圖i最大，qC＝

；丙圖qC最大，i＝

；丁圖i最大，qC＝

；戊圖qC最大，i＝

。00000(2)從甲→乙的過程中，i

，qC

；從乙→丙的過程中，i

，qC

；從丙→丁的過程中，i

，qC

；從丁→戊的過程中，i

，qC

。增大減小減小增大增大減小減小增大(3)畫出從甲開始計時一個周期內(nèi)i－t、qC－t圖像。答案1.LC振蕩電路中，電容器放電完畢時，回路中電流最小。(

)2.LC振蕩電路中，回路中的電流最大時回路中的磁場能最大。(

)3.電磁振蕩的固有周期與電流的變化快慢有關(guān)。(

)××√例1

(2023·江蘇南通市金沙中學(xué)校考)如圖所示，某瞬間回路中電流方向如箭頭所示，且此時電容器的極板A帶正電荷，則該瞬間A.電流i正在增大，線圈L中的磁場能也正在增大B.電容器兩極板間的電壓正在增大C.電容器帶電荷量正在減小D.線圈中電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度正在增強

√根據(jù)圖示電路知，該LC振蕩電路正在充電，電流在減小，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，磁場能減小，A項錯誤；由于電容器在充電，所以電容器的帶電荷量在增大，根據(jù)U＝

知電容器兩極板間的電壓正在增大，C項錯誤，B項正確；充電的過程，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，所以線圈中電流產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度正在減小，D項錯誤。例2

(2023·江蘇南京市六校調(diào)研)在LC振蕩電路中，某時刻電路中的電流方向如圖所示，且電流正在減小，則該時刻A.電容器上極板帶負電，下極板帶正電B.電容器兩極板間電壓正在減小C.電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化D.電流的變化率減小√根據(jù)電流正在減小可以判斷，此時電容器在充電，結(jié)合電流方向知電容器上極板帶負電，下極板帶正電，在振蕩電路中，當(dāng)電容器充電時，電流減小但電流變化得越來越快，即電流變化率增大；電容器上的電荷量增大，此時，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，故A正確，C、D錯誤；由Q＝CU可得，電容器電荷量增大，兩極板間的電壓也增大，故B錯誤。LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法根據(jù)電流流向判斷當(dāng)電流流向帶正電的極板時，電容器的電荷量增加，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，處于充電過程；反之，當(dāng)電流流出帶正電的極板時，電荷量減少，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，處于放電過程根據(jù)物理量的變化趨勢判斷當(dāng)電容器的帶電荷量q(電壓U、電場強度E)增大或電流i(磁感應(yīng)強度B)減小時，處于充電過程；反之，處于放電過程根據(jù)能量判斷電場能增加時充電，磁場能增加時放電例3

(2023·江蘇淮安市統(tǒng)考)如圖甲所示，線圈L的直流電阻不計，閉合開關(guān)S，待電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后斷開開關(guān)S，LC回路中將產(chǎn)生電磁振蕩。從開關(guān)S斷開計時，線圈中的磁場能EB隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法中不正確的是A.LC電路振蕩周期為2×10－3sB.在1×10－3s時，電容器右極板帶正電C.電容器中最大的電場能為2.5×10－2JD.0～1×10－3s時間內(nèi)與1×10－3～2×10－3s時間內(nèi)回路中的電流方向相反√轉(zhuǎn)化為電場能，電容器所帶電荷量從零開始增加，當(dāng)線圈中的電流減為零時，電容器充滿電，所帶電荷量達到最大，振蕩電路經(jīng)歷

時，磁場能為零，電場能最大，電容器中最大的電場能為2.5×10－2J，隨后電容器放電，t＝0時刻斷開開關(guān)S，電感線圈與電容器構(gòu)成振蕩回路，電感線圈中的電流從某一最大值開始減小，產(chǎn)生自感電動勢對電容器充電，磁場能振蕩周期為4×10－3s，C項正確，不符合題意，A項錯誤，符合題意；所帶電荷量減小，電感線圈中的電流反向增加，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，形成振蕩電路，故LC電路所帶的電荷量為零，此時通過線圈的電流自左向右。當(dāng)斷開開關(guān)時，開始給電容器充電，電流逐漸減小，經(jīng)過

個周期，即t＝1×10－3s時，充電電流減小到最小，此時電容器所帶的電荷量最多(左極板帶負電，右極板帶正電)，線圈L的感應(yīng)電動勢最大，B項正確，不符合題意；沒斷開開關(guān)前，線圈與R串聯(lián)，由于線圈的電阻不計，所以線圈兩端的電壓為零，電容器兩極板相鄰的充、放電時間內(nèi)，電荷的運動方向相反，電流方向相反，D項正確，不符合題意。返回電磁波的特點及應(yīng)用><考點二1.麥克斯韋電磁場理論2.電磁波(1)電磁場在空間由近及遠地向周圍傳播，形成

。(2)電磁波的傳播

(填“需要”或“不需要”)介質(zhì)。在真空中不同頻率的電磁波傳播速度相同，都等于

。在同一介質(zhì)中不同頻率的電磁波傳播速度是

的，頻率越高，波速

。(3)v＝

，f是電磁波的頻率。電磁波不需要光速3×108m/s不同越小λf3.無線電波的發(fā)射(1)發(fā)射條件：

電路和

信號，所以要對傳輸信號進行調(diào)制。(2)調(diào)制方式①調(diào)幅：使高頻電磁波的

隨信號的強弱而改變。②調(diào)頻：使高頻電磁波的

隨信號的強弱而改變。開放高頻振蕩振幅頻率4.無線電波的接收(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟收到的無線電波的頻率

時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這就是電諧振現(xiàn)象。(2)使接收電路產(chǎn)生

的過程叫作調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫作______電路。(3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩信號中

的過程，叫作檢波。檢波是

的逆過程，也叫作

。相同電諧振調(diào)諧“檢”出調(diào)制信號調(diào)制解調(diào)5.(1)電磁波譜：按照電磁波的

大小或

高低的順序把它們排列成譜叫作電磁波譜。按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、

、紫外線、X射線、

。波長頻率可見光γ射線(2)電磁波譜分類及應(yīng)用電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波＜3×1011＞10－3波動性強，易發(fā)生衍射無線電技術(shù)波長越長，越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短，穿透能力越強。不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時，頻率越高，折射率越大，速度越小紅外線1011～101510－7～10－3熱效應(yīng)紅外遙感電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律可見光101510－7引起視覺照明、攝影波長越長，越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短，穿透能力越強。不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時，頻率越高，折射率越大，速度越小紫外線1015～101610－8～10－7化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、滅菌消毒醫(yī)用消毒、防偽電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律X射線1016～101910－11～10－8穿透本領(lǐng)強檢查、醫(yī)用透視波長越長，越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短，穿透能力越強。不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時，頻率越高，折射率越大，速度越小γ射線＞1019＜10－11穿透本領(lǐng)最強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療6.各種電磁波產(chǎn)生機理無線電波振蕩電路中電子周期性運動產(chǎn)生紅外線、可見光和紫外線原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生X射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生γ射線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生1.振蕩電路的頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。(

)2.要將傳遞的聲音信號向遠距離發(fā)射，必須以高頻電磁波作為載波。(

)3.振蕩電路的電場和磁場必須集中到盡可能小的空間，這樣才能有效地把能量輻射出去。(

)4.只有接收電路發(fā)生電諧振時，接收電路中才有振蕩電流。(

)5.解調(diào)是調(diào)制的逆過程。(

)××√√√例4某電路中電場強度隨時間變化的關(guān)系圖像如圖所示，能發(fā)射電磁波的是√由麥克斯韋電磁場理論知，當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場時(如題圖A)，由于它不激發(fā)磁場，故無電磁波產(chǎn)生；當(dāng)出現(xiàn)均勻變化的電場時(如題圖B、C)，會激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會在較遠處激發(fā)出電場，故也不會產(chǎn)生電磁波；周期性變化的電場(如題圖D)，會激發(fā)出周期性變化的磁場，它又激發(fā)出周期性變化的電場…如此交替的產(chǎn)生磁場和電場，便會形成電磁波，故D正確。例5

(2023·江蘇常州市統(tǒng)考)在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使載波隨各種信號而改變的技術(shù)叫調(diào)制，調(diào)制分調(diào)幅和調(diào)頻兩種，如圖所示，甲是需要輸送的低頻信號，乙和丙是調(diào)制后的電磁波，則下列說法中正確的是A.圖甲低頻信號可直接發(fā)射，且發(fā)

射效率高B.在電磁波的發(fā)射技術(shù)中，圖中乙

是調(diào)頻波C.在電磁波的發(fā)射技術(shù)中，圖中丙是調(diào)幅波D.通過電諧振可以把需要的電磁波接收下來√題圖甲低頻信號可直接發(fā)射，但發(fā)射效率低，A項錯誤；在電磁波的發(fā)射技術(shù)中，題圖乙是調(diào)幅波，題圖丙是調(diào)頻波，B、C項錯誤；通過電諧振可以把需要的電磁波接收下來，D項正確。例6電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中，下列不屬于電磁波應(yīng)用的醫(yī)用器械有A.檢查血流情況的超聲波“彩超”機B.殺菌用的紫外燈C.拍胸片的X光機D.測量體溫的紅外線測溫槍√檢查血流情況的超聲波“彩超”機，是利用超聲波的多普勒效應(yīng)工作的，A不屬于電磁波應(yīng)用，符合題意；紫外線、X射線、紅外線都屬于電磁波，都是電磁波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，B、C、D不符合題意。例7

(2023·江蘇連云港市統(tǒng)考)我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的電磁波頻率約1561MHz，家用WiFi的電磁波頻率約5725MHz。則A.這兩種電磁波不會產(chǎn)生偏振現(xiàn)象B.北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的電磁波更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象C.家用WiFi的電磁波穿越墻壁進入另一個房間時頻率會減小D.家用WiFi與北斗導(dǎo)航的電磁波疊加時將會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象√電磁波是橫波，可以產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，這兩種電磁波都會產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，A項錯誤；北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的電磁波頻率約1561MHz，家用WiFi的電磁波頻率約5725MHz，根據(jù)c＝λf可知，家用WiFi的電磁波波長更短，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的電磁波更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，B項正確；電磁波頻率由波源決定，從一個房間穿越墻壁進入另一個房間時其頻率不變，C項錯誤；家用WiFi所使用的電磁波與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)所使用的電磁波頻率不同，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，D項錯誤。返回課時精練1.(2023·江蘇淮安市統(tǒng)考)關(guān)于電磁波的應(yīng)用，下列說法不正確的是A.雷達是利用無線電波來測定物體位置的無線電設(shè)備B.鐵路、民航等安檢口使用紅外線對行李內(nèi)物品進行檢測C.醫(yī)院里常用紫外線照射對病房和手術(shù)室進行消毒D.γ射線具有很強的穿透本領(lǐng)，可以用來治療某些癌癥√123456789101112雷達是利用無線電波來測定物體位置的無線電設(shè)備，A項正確，不符合題意；鐵路、民航等安檢口使用X光對行李內(nèi)物品進行檢測，B項錯誤，符合題意；醫(yī)院里常用紫外線照射對病房和手術(shù)室進行消毒，C項正確，不符合題意；γ射線具有很強的穿透本領(lǐng)，能破壞生命物質(zhì)，把這個特點應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上，可以摧毀病變的細胞，用來治療某些癌癥，D項正確，不符合題意。1234567891011122.5G是“第五代移動通信技術(shù)”的簡稱，其最顯著的特點之一為具有超高的數(shù)據(jù)傳播速率，5G信號一般采用3.3×109～6×109Hz頻段的無線電波，而第四代移動通信技術(shù)4G采用的是1.88×109～2.64×109Hz頻段的無線電波，則下列說法正確的是A.空間中的5G信號和4G信號相遇會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B.5G信號比4G信號所用的無線電波在真空中傳播得更快C.5G信號相比于4G信號更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更密

集的基站D.5G信號比4G信號波長長√1234567891011121234567891011空間中的5G信號和4G信號的頻率不同，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故A錯誤；5G信號與4G信號所用的無線電波在真空中傳播速度一樣，均等于光速，故B錯誤；根據(jù)c＝λf可知5G信號相比于4G信號的波長短，更不容易發(fā)生衍射，所以5G信號相比于4G信號更不容易繞過障礙物，5G通信需要搭建更密集的基站，故C正確，D錯誤。123.(2023·江蘇南京市期末)太赫茲(THz)波是指頻率在0.1～10THz(波長為

3000μm～30μm)范圍內(nèi)的電磁波，利用該頻段可以加深和拓展人類對物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、信息學(xué)和生命科學(xué)中一些基本科學(xué)問題的認識，通過和電磁波譜對比，下列說法正確的是A.太赫茲波比紅光更容易發(fā)生明顯衍射B.太赫茲波比紫外線的能量更大C.太赫茲波比短波頻率更小D.太赫茲波可以用于工業(yè)探傷√123456789101112發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物尺寸或者孔徑小于或等于波長，太赫茲波長比紅光大，更容易發(fā)生明顯衍射，A項正確；由c＝λf可知，波長越大，頻率越小，太赫茲波長比紫外線大，頻率低于紫外線，根據(jù)E＝hν可知太赫茲波比紫外線的能量更小，B項錯誤；太赫茲波長比短波小，頻率比短波大，C項錯誤；由于頻率越高，其穿透力越強，太赫茲波頻率遠低于X射線，其比X射線穿透能力更弱，不可以用于工業(yè)探傷，D項錯誤。1234567891011124.(2023·江蘇泰州市模擬)如圖所示的后車安裝了“預(yù)碰撞安全系統(tǒng)”，其配備的雷達會發(fā)射毫米級電磁波(毫米波)，并對前車反射的毫米波進行運算，則A.毫米波的頻率比可見光高B.毫米波遇到前車時會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象C.經(jīng)前車反射后毫米波的速度將比反射前大D.前車的金屬尾板遇到毫米波時會產(chǎn)生極其微弱的感應(yīng)電流√1234567891011121234567891011從電磁波譜的順序可知毫米波的頻率比可見光低，故A錯誤；毫米波的波長遠小于車的大小，所以遇到前車時不會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故B錯誤；電磁波在空中傳播的速度不會變化，故C錯誤；系統(tǒng)判斷有可能發(fā)生碰撞時會發(fā)出蜂鳴并顯示警示信號，說明前車的金屬尾板遇到毫米波時一定會產(chǎn)生極其微弱的感應(yīng)電流，故D正確。125.(2023·江蘇鹽城市三模)把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關(guān)按照圖示連成電路。把示波器的兩端連在電容器的兩個極板上。先把開關(guān)置于電源一側(cè)為電容器充電；稍后再把開關(guān)置于線圈一側(cè)，從此刻開始計時，電容器通過線圈放電。電路工作過程中，向外輻射電磁波，則電壓Uab隨時間t變化的波形是√1234567891011121234567891011先把開關(guān)置于電源一側(cè)為電容器充電，則當(dāng)斷開開關(guān)后，電容器兩端的電壓最大，而再把開關(guān)置于線圈一側(cè)后，電容器放電，兩極板間的電壓隨著電荷量的減少而降低，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能；當(dāng)電容器兩極板的電荷量減為零時，電容器兩極板間的電壓為零，此時線圈中的磁場能達到最大，緊接著磁場能又向電場能轉(zhuǎn)化，即線圈產(chǎn)生自感電動勢給電容器反向充電，但在電場能轉(zhuǎn)化為磁場能以及磁場能又再次轉(zhuǎn)化為電場能的過程中，電路向外輻射電磁波，電路中的能量在耗散，因此電容器兩極板間的電壓最大值越來越小，而電容器的充、放電有其自身的固有周期，即周期不變。故選C。126.在如圖所示的電路中，L是直流電阻可以忽略的電感線圈，閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后突然斷開開關(guān)S并開始計時，已知LC振蕩電路的振蕩周期為T，則在

時間內(nèi)A.電容器在充電B.磁場能轉(zhuǎn)化為電場能C.A板所帶的負電荷減少D.L產(chǎn)生的自感電動勢減小√1234567891011121234567891011此過程中電流在不斷增大，而電流的變化率減小，L產(chǎn)生的自感電動勢減小，D項正確。127.(2023·江蘇揚州市揚州中學(xué)模擬)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)成的電容器置于儲罐中，電容器可通過單刀雙擲開關(guān)S與電感線圈或電源相連。當(dāng)開關(guān)從a撥到b時，由電感線圈與電容器構(gòu)成的回路中產(chǎn)生振蕩電流。在該LC振蕩電路中，某一時刻的磁場方向、電場方向如圖所示，則下列說法正確的是A.此時電容器正在充電B.振蕩電流正在減小C.當(dāng)儲罐內(nèi)的液面高度降低時，LC回路振蕩電流的頻率變大D.當(dāng)開關(guān)從a撥到b時開始計時，經(jīng)過時間t，電感線圈L上的

電流第一次達到最大，則該LC回路中的振蕩周期為2t√1234567891011121234567891011根據(jù)圖中電場方向可知此時電容器右極板帶正電，左極板帶負電，由磁場方向可知電流方向由正極板流向負極板，故此時電容器正在放電，振蕩電流正在增大，故A、B錯誤；121234567891011128.(2023·江蘇無錫市期末)某通信工具單端天線長度為載波波長的

時，其感應(yīng)電動勢在天線中將達到最大值。如果其需接收信號的載波頻率為900MHz，這種工具的天線設(shè)計的長度約為A.8cm

B.33cm

C.75cm

D.2.25m1234567891011√129.在LC振蕩電路中，電容器上的帶電荷量從最大值變化到零所需的最短時間是1234567891011√1210.(2023·江蘇揚州市統(tǒng)考)振蕩電路在測量、自動控制、無線電通訊及遙控等許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。在LC振蕩電路中，某時刻線圈中的磁場及電容器中的電場如圖所示，下列說法正確的是A.線圈中的磁場能正在減少B.電容器極板上的電荷量正在減小C.電路中的電流正在增大D.僅減小電容器的電容，LC振蕩電路的頻率f減小1234567891011√121234567891011根據(jù)線圈中磁場的方向可判斷回路中電流為逆時針方向，根據(jù)電容器中電場線可知上極板帶正電，下級板帶負電，可知此時電容器處于充電狀態(tài)，所以電容器極板上的電荷量正在增大，電場能增加，磁場能減小，電路中電流正在減小，磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化，A項正確，B、C項錯誤；根據(jù)LC振蕩電路的頻率f＝

可知減小電容器的電容，LC振蕩電路的頻率f增加，D項錯誤。12123456789101111.(2023·江蘇宿遷市一中?？?圖甲為L