2025高考物理步步高同步練習選修2第四章電磁振蕩含答案

2025高考物理步步高同步練習選修2第四章1電磁振蕩[學(xué)習目標]1.知道什么是振蕩電流和振蕩電路.2.知道LC振蕩電路中振蕩電流的產(chǎn)生過程，知道電磁振蕩過程中的能量轉(zhuǎn)化情況.3.知道LC電路的周期和頻率公式，并會進行相關(guān)的計算．一、電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化1．振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流．2．振蕩電路：能產(chǎn)生振蕩電流的電路．最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路．3．LC振蕩電路電容器的放電、充電過程(1)電容器放電：由于線圈的自感作用，放電電流不會立刻達到最大值，而是由零逐漸增大，同時電容器極板上的電荷逐漸減少．放電完畢時，極板上沒有電荷，放電電流達到最大值．該過程電容器的電場能全部轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能．(2)電容器充電：電容器放電完畢時，由于線圈的自感作用，電流并不會立即減小為零，而要保持原來的方向繼續(xù)流動，并逐漸減小，電容器開始充電，極板上的電荷逐漸增多，電流減小到零時，充電結(jié)束，極板上的電荷最多．該過程中線圈的磁場能又全部轉(zhuǎn)化為電容器的電場能．4．電磁振蕩的實質(zhì)在電磁振蕩過程中，電路中的電流i、電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強度E、線圈里的磁感應(yīng)強度B，都在周期性地變化著，電場能和磁場能也隨著做周期性的轉(zhuǎn)化．二、電磁振蕩的周期和頻率1．電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間．2．電磁振蕩的頻率f：完成周期性變化的次數(shù)與所用時間之比，數(shù)值等于單位時間內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)．如果振蕩電路沒有能量損耗，也不受其他外界條件影響，這時的周期和頻率叫作振蕩電路的固有周期和固有頻率．3．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).其中：周期T、頻率f、電感L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．判斷下列說法的正誤．(1)LC振蕩電路的電容器放電完畢時，回路中磁場能最小，電場能最大．(×)(2)LC振蕩電路的電容器極板上電荷量最多時，電場能最大．(√)(3)LC振蕩電路中電流增大時，電容器上的電荷一定減少．(√)(4)LC振蕩電路的電流為零時，線圈中的自感電動勢最大．(√)(5)LC振蕩電路中，電容器的某一極板，從帶最多的正電荷放電到這一極板帶最多的負電荷為止，這一段時間為一個周期．(×)一、電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，將開關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開關(guān)擲向2，圖1(1)電容器通過線圈放電過程中，線圈中的電流怎樣變化？電容器的電場能轉(zhuǎn)化為什么形式的能？(2)在電容器反向充電過程中，線圈中的電流如何變化？電容器和線圈中的能量是如何轉(zhuǎn)化的？(3)線圈中自感電動勢的作用是什么？答案(1)電容器放電過程中，線圈中的電流逐漸增大，電容器的電場能轉(zhuǎn)化為線圈中的磁場能．(2)在電容器反向充電過程中，線圈中的電流逐漸減小，線圈中的磁場能轉(zhuǎn)化為電容器的電場能．(3)線圈中電流變化時，產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的變化．知識深化1．各物理量隨時間的變化圖像：振蕩過程中電流i、極板上的電荷量q、電場能EE和磁場能EB之間的對應(yīng)關(guān)系．(如圖2)圖22．相關(guān)量與電路狀態(tài)的對應(yīng)情況電路狀態(tài)abcde時刻t0eq\f(T,4)eq\f(T,2)eq\f(3T,4)T電荷量q最多0最多0最多電場能EE最大0最大0最大電流i0正向最大0反向最大0磁場能EB0最大0最大03.(1)在LC振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過程中，與電容器有關(guān)的物理量：電荷量q、電場強度E、電場能EE是同步變化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．與振蕩線圈有關(guān)的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強度B、磁場能EB也是同步變化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．(2)在LC振蕩過程中，電容器上的三個物理量q、E、EE增大時，線圈中的三個物理量i、B、EB減小，即q、E、EE↑eq\o(→,\s\up7(異向變化))i、B、EB↓.(多選)圖3是LC振蕩電路某時刻的情況，以下說法正確的是()圖3A．電容器正在充電B．電感線圈中的磁場能正在增加C．電感線圈中的電流正在增大D．此時刻自感電動勢正在阻礙電流增大答案BCD解析由題圖中磁感應(yīng)強度的方向和安培定則可知，此時電流向著電容器帶負電的極板流動，也就是電容器處于放電過程中，這時兩極板上的電荷量和電壓、電場能正在減少，而電流和線圈中的磁場能正在增加，由楞次定律可知，線圈中的自感電動勢正在阻礙電流的增大，故選B、C、D.1．判斷電容器是充電還是放電，一般依據(jù)電流的方向，電流由正極板流出為放電，向正極板流入為充電．2．判斷電場能和磁場能的轉(zhuǎn)化要依據(jù)電流的增減或極板上電荷量的增減．3．自感電動勢的作用是阻礙電流的增大還是阻礙電流的減小，可依據(jù)放電電流不斷增大，充電電流不斷減小來判斷．在如圖4甲所示的振蕩電路中，電容器極板間電壓隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定電路中振蕩電流逆時針方向為正方向，則電路中振蕩電流隨時間變化的圖像是()圖4答案D解析電容器極板間電壓U＝eq\f(Q,C)，隨電容器極板上電荷量的增大而增大，隨電荷量的減小而減?。畯念}圖乙可以看出，在0～eq\f(T,4)這段時間內(nèi)是充電過程，且UAB＞0，即φA＞φB，A板應(yīng)帶正電，只有順時針方向的電流才能使A板被充電后帶正電，同時考慮到t＝0時刻電壓為零，電容器極板上的電荷量為零，電流最大，即t＝0時刻，電流為負向最大，D正確．針對訓(xùn)練(2020·浙江高二期末)如圖5甲所示，在LC振蕩電路中，其電流變化規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定順時針方向為電流i的正方向，則()圖5A．0至0.5s時間內(nèi)，電容器C在放電B．0.5s至1s時間內(nèi)，電場能正在減小C．1s至1.5s時間內(nèi)，磁場能正在減小D．1.5s至2s時間內(nèi)，P點的電勢比Q點的電勢低答案A解析0至0.5s時間內(nèi)，電路中電流順時針變大，則電容器C在放電，選項A正確；0.5s至1s時間內(nèi)，電路中電流順時針減小，則電容器正在充電，電場能正在增加，選項B錯誤；1s至1.5s時間內(nèi)，電路中電流逆時針增加，則磁場能正在增加，選項C錯誤；1.5s至2s時間內(nèi)，電路中電流逆時針減小，電容器正在充電，此時電容器上極板帶正電，即P點的電勢比Q點的電勢高，選項D錯誤．二、電磁振蕩的周期和頻率導(dǎo)學(xué)探究如圖6所示的電路，(1)如果僅更換電感L更大的線圈，將開關(guān)S擲向1，先給電容器充電，再將開關(guān)擲向2，電容器通過線圈放電，線圈因自感現(xiàn)象產(chǎn)生的自感電動勢是否更大？“阻礙”作用是否也更大？由于延緩了振蕩電流的變化，振蕩周期T會怎樣變化？圖6(2)如果僅更換電容C更大的電容器，將開關(guān)S擲向1，先給電容器充電，電容器的帶電荷量是否增大？再將開關(guān)擲向2，電容器通過線圈放電，放電時間是否相應(yīng)地變長？振蕩周期T是否變長？答案(1)自感電動勢更大，“阻礙”作用更大，周期變長．(2)帶電荷量增大，放電時間變長，周期變長．知識深化1．LC電路的周期和頻率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).2．說明：(1)LC電路的周期、頻率都由電路本身的特性(L和C的值)決定，與電容器極板上電荷量的多少、板間電壓的高低、是否接入電路中等因素無關(guān)，所以稱為LC電路的固有周期和固有頻率．(2)電路中的電流i、線圈中的磁感應(yīng)強度B、電容器極板間的電場強度E的變化周期就是LC電路的振蕩周期T＝2πeq\r(LC)，在一個周期內(nèi)上述各量方向改變兩次；電容器極板上所帶的電荷量，其變化周期也是振蕩周期T＝2πeq\r(LC)；而電場能、磁場能變化周期是振蕩周期的一半，即T′＝eq\f(T,2)＝πeq\r(LC).要想增大LC振蕩電路中產(chǎn)生的振蕩電流的頻率，可采用的方法是()A．增大電容器兩極板的間距B．升高電容器的充電電壓C．增加線圈的匝數(shù)D．在線圈中插入鐵芯答案A解析LC振蕩電路中產(chǎn)生的振蕩電流的頻率f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))，要想增大頻率，應(yīng)該減小電容C或減小線圈的自感系數(shù)L，再根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，增大電容器兩極板的間距，電容減小，所以A正確；升高電容器的充電電壓，電容不變，B錯誤；增加線圈的匝數(shù)、在線圈中插入鐵芯，自感系數(shù)均增大，故C、D錯誤．1．(電磁振蕩的過程分析)(2020·四川三臺中學(xué)實驗學(xué)校高二月考)如圖7甲所示的LC振蕩電路中，t＝0時的電流方向如圖中箭頭所示，電容器上的電荷量隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，則()圖7A．0至0.5s時間內(nèi)，電容器在放電B．0.5s至1.0s時間內(nèi)，電容器的下極板的正電荷在減少C．1.0s至1.5s時間內(nèi)，Q點比P點電勢高D．1.5s至2.0s時間內(nèi)，磁場能正在轉(zhuǎn)變成電場能答案B解析0至0.5s時間內(nèi)，電容器帶電荷量增加，則電容器在充電，下極板帶正電，選項A錯誤；0.5s至1.0s時間內(nèi)，電容器放電，則下極板的正電荷在減少，選項B正確；1.0s至1.5s時間內(nèi)，電容器反向充電，上極板帶正電，電流方向與圖示方向相反，則此時Q點比P點電勢低，選項C錯誤；1.5s至2.0s時間內(nèi)，電容器反向放電，則電場能正在轉(zhuǎn)變成磁場能，選項D錯誤．2.(電磁振蕩的過程分析)(2020·浙江月考)在LC振蕩電路中，某時刻電容器C中的電場方向和線圈L中的磁場方向如圖8所示，則此時()圖8A．電容器正在放電B．電容器兩端電壓正在增大C．電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能D．回路中的電流正在變大答案B解析根據(jù)右手螺旋定則可得，電路中的電流方向沿逆時針方向，電容器上板帶正電，可知電容器正在充電，兩端電壓正在增大，磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能，回路中的電流正在減小，故選B.3．(電磁振蕩的周期)(多選)一個LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)為L，電容器電容為C，從電容器上電壓達到最大值Um開始計時，則有()A．至少經(jīng)過πeq\r(LC)，磁場能達到最大B．至少經(jīng)過eq\f(π,2)eq\r(LC)，磁場能達到最大C．在eq\f(π,2)eq\r(LC)時間內(nèi)，電路中的平均電流是eq\f(2Um,π)eq\r(\f(C,L))D．在eq\f(π,2)eq\r(LC)時間內(nèi)，電容器放電電荷量為CUm答案BCD解析LC的振蕩電路周期T＝2πeq\r(LC)，電容器電壓最大時，開始放電，經(jīng)eq\f(1,2)πeq\r(LC)時間，放電結(jié)束，此時電容器電荷量為零，電路中電流最大，磁場最強，磁場能最大，故A錯誤，B正確．因為Q＝C·U，所以電容器放電電荷量Q＝CUm，由I＝eq\f(Q,t)，所以eq\x\to(I)＝eq\f(CUm,\f(1,2)π\(zhòng)r(LC))得eq\x\to(I)＝eq\f(2Um,π)eq\r(\f(C,L))，故C、D正確．4.(電磁振蕩的周期)如圖9所示為振蕩電路在某一時刻的電容器帶電情況和電感線圈中的磁感線方向情況．由圖可知，電感線圈中的電流正在________(填“增大”“減小”或“不變”)．如果電流的振蕩周期為T＝10－4s，電容C＝250μF，則線圈的電感L＝________H.圖9答案減小10－6解析根據(jù)磁感線方向，應(yīng)用安培定則可判斷出電流方向，從而可知電容器在充電，電流正在減?。鶕?jù)振蕩電流的周期公式T＝2πeq\r(LC)，得L＝eq\f(T2,4π2C)≈10－6H.考點一電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化1．(多選)在LC振蕩電路中，若某個時刻電容器極板上的電荷量正在減少，則()A．電路中的電流正在增大B．電路中的電場能正在增加C．電路中的電流正在減小D．電路中的電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化答案AD解析電荷量減少，則電容器放電，電場能減少，磁場能增大，電流也在增大，故選A、D.2．(多選)關(guān)于LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量，下列說法正確的是()A．電荷量最大時，線圈中振蕩電流最大B．電荷量為零時，線圈中振蕩電流最大C．電荷量增大的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能D．電荷量減少的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能答案BC解析電容器電荷量最大時，振蕩電流為零，A錯；電荷量為零時，放電結(jié)束，線圈中振蕩電流最大，B對；電荷量增大時，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，C對；同理可判斷D錯．3.(2020·四川三臺中學(xué)實驗學(xué)校高二期末)如圖1所示，LC振蕩電路的導(dǎo)線及自感線圈的電阻不計，在圖示狀態(tài)回路中電流方向如箭頭所示，且此時電容器C的極板A帶正電荷，則該狀態(tài)()圖1A．電流i正在增大B．電容器帶電荷量正在增加C．電容器兩極板間電壓正在減小D．線圈中電流產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度正在增大答案B解析根據(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，A錯誤．電路充電，電容器的帶電荷量在增大，根據(jù)U＝eq\f(Q,C)得出，電壓在增大，B正確，C錯誤．充電的過程，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，電流在減小，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錯誤．4.(多選)LC回路中電容器兩端的電壓u隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖2所示，則()圖2A．在t1時刻，電路中的電流最大B．在t2時刻，電路的磁場能最大C．從t2至t3時刻，電路的電場能不斷增大D．從t3至t4時刻，電容器的帶電荷量不斷增多答案BC解析在t1時刻電路中電容器兩端的電壓最大，故兩極板之間的電場最強，電場能最大，可知此時磁場能最小，故在t1時刻電路中的電流為0，故A錯誤；在t2時刻電路中電容器兩端的電壓為0，兩極板之間的電場強度為0，故電場能為0，可知此時磁場能最大，故B正確．從t2至t3時刻電容器兩端的電壓逐漸增大，故兩極板之間的電場逐漸增強，則電路的電場能不斷增大，故C正確；從t3至t4時刻，電容器兩端的電壓逐漸減小，根據(jù)Q＝CU可知電容器的帶電荷量不斷減小，故D錯誤．5.(多選)(2020·山西應(yīng)縣一中高三開學(xué)考試)如圖3所示為LC回路中電流i隨時間t變化的圖像，可知()圖3A．在t1時刻，電路中的電場能最大B．從t1到t2，電容器極板上的電荷逐漸減少C．從t2到t3，電容器放電D．在t2時刻，線圈中的磁場能最小答案CD解析在t1時刻，電路中的i最大，說明放電結(jié)束，此時電路中的電場能為0，磁場能最大，故A錯誤；從t1到t2，電路中的i減小，說明電容器正在充電，極板上的帶電荷量不斷增加，故B錯誤；從t2到t3，電路中的電流增大，說明電容器正在放電，故C正確；在t2時刻電路中電流為0，說明充電結(jié)束，則磁場能最小，故D正確．考點二電磁振蕩的周期和頻率6.(2020·河南南陽中學(xué)高二期末)如圖4所示的LC振蕩電路中，已知某時刻電流i的方向指向A板，則()圖4A．若i正在減小，線圈兩端電壓在增大B．若i正在增大，此時A板帶正電C．若僅增大線圈的自感系數(shù)，振蕩頻率增大D．若僅增大電容器的電容，振蕩頻率增大答案A解析若i正在減小，說明磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，則線圈兩端電壓在增大，故A正確；若電流正在增大，則線圈中的電流從下到上，表明電容器正在放電，所以B板帶正電，A板帶負電，故B錯誤；LC振蕩電路的周期公式為T＝2πeq\r(LC)，若僅增大線圈的自感系數(shù)，周期增大，振蕩頻率減?。蝗魞H增大電容器的電容，周期增大，振蕩頻率減小，故C、D錯誤．7．(多選)電子鐘是利用LC振蕩電路來工作計時的，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子鐘每天要慢30s，造成這一現(xiàn)象的原因可能是()A．電池用久了B．振蕩電路中電容器的電容大了C．振蕩電路中線圈的電感大了D．振蕩電路中電容器的電容小了答案BC解析電子鐘變慢，說明LC電路的振蕩周期變大，根據(jù)公式T＝2πeq\r(LC)可知，振蕩電路中電容器的電容變大或線圈的電感變大都會導(dǎo)致振蕩電路的周期變大，故選B、C.8.(多選)要增大如圖5所示振蕩電路的頻率，下列說法正確的是()圖5A．減少電容器所帶電荷量B．將開關(guān)S從“1”位置撥到“2”位置C．在線圈中插入鐵芯D．將電容器的動片旋出些答案BD解析根據(jù)公式f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))可知要增大f，必須減小L和C二者之積．C跟電容器所帶電荷量無關(guān)，減小兩極板的正對面積、增大兩極板間的距離、從兩極板間抽出電介質(zhì)都可減小電容C，故選項A錯誤，D正確；線圈匝數(shù)越少或抽出鐵芯，L越小，故選項B正確，C錯誤．9.在如圖6所示的電路中，L是電阻不計的電感器，C是電容器，閉合開關(guān)S，待電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后，再斷開開關(guān)S，LC電路中將產(chǎn)生電磁振蕩，如果規(guī)定電感器L中的電流方向從a到b為正，斷開開關(guān)的時刻為t＝0，那么下列選項圖中能正確表示電感器中的電流i隨時間t變化規(guī)律的是()圖6答案C解析S斷開前，電流從b→a，電容器不帶電；S斷開時，L中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流減小，給電容器C充電，此時電流負向最大；給電容器充電過程，電容器電荷量最大時，電流減為零；此后，LC回路發(fā)生電磁振蕩形成交變電流．綜上所述，選項C正確．10．(2020·湖北期末)如圖7甲所示為LC振蕩電路，不計回路電阻及電磁輻射，從0時刻開始，電容器極板間電壓Uab與時間t的圖像如圖乙所示，已知線圈的自感系數(shù)L＝10－5H，取π2＝10，下列說法正確的是()圖7A．1×10－8～2×10－8s，電路中的電場能轉(zhuǎn)化為磁場能B．電容器的電容為4×10－12FC．2×10－8s時刻穿過線圈的磁通量最大D．3×10－8s時刻穿過線圈的磁通量變化率最大答案B解析由題圖乙知1×10－8～2×10－8s，電容器兩極間的電壓增大，是充電過程，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化成電場能，故A錯誤；由T＝2πeq\r(LC)可得，電容C＝eq\f(T2,4π2L)＝eq\f(4×10－82,4×π2×10－5)F＝4×10－12F，故B正確；2×10－8s時，電容器兩極板間的電壓最大，是充電剛結(jié)束的時刻，此時電流為零，穿過線圈的磁通量為零，故C錯誤；3×10－8s時，電容器兩極板間的電壓為零，是放電剛結(jié)束的時刻，此時電流最大，此時磁通量最大，穿過線圈的磁通量的變化率最小，故D錯誤．2電磁場與電磁波3無線電波的發(fā)射和接收[學(xué)習目標]1.知道電磁場的概念及產(chǎn)生.2.知道有效發(fā)射電磁波的兩個條件.3.了解無線電波的特點及傳播規(guī)律.4.了解調(diào)制(調(diào)幅、調(diào)頻)、電諧振、調(diào)諧、解調(diào)在電磁波發(fā)射、接收過程中的作用．一、電磁場1．變化的磁場產(chǎn)生電場(1)實驗基礎(chǔ)：如圖1所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產(chǎn)生感應(yīng)電流．圖1(2)麥克斯韋的見解：電路里能產(chǎn)生感應(yīng)電流，是因為變化的磁場產(chǎn)生了電場，電場促使導(dǎo)體中的自由電荷做定向運動．(3)實質(zhì)：變化的磁場產(chǎn)生了電場．2．變化的電場產(chǎn)生磁場麥克斯韋假設(shè)，既然變化的磁場能產(chǎn)生電場，那么變化的電場也會在空間產(chǎn)生磁場．二、電磁波1．電磁波的產(chǎn)生：變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播，形成電磁波．2．電磁波的特點(1)電磁波在空間傳播不需要介質(zhì)．(2)電磁波是橫波：電磁波中的電場強度與磁感應(yīng)強度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直．(3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象．3．電磁波具有能量電磁場的轉(zhuǎn)換就是電場能量與磁場能量的轉(zhuǎn)換，電磁波的發(fā)射過程是輻射能量的過程，傳播過程是能量傳播的過程．三、無線電波的發(fā)射1．要有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：(1)要有足夠高的振蕩頻率，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大．(2)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，因此采用開放電路．2．實際應(yīng)用中的開放電路，線圈的一端用導(dǎo)線與大地相連，這條導(dǎo)線叫作地線；線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連．3．電磁波的調(diào)制：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)．調(diào)制分為調(diào)幅和調(diào)頻．(1)調(diào)幅(AM)：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變的調(diào)制方法．(2)調(diào)頻(FM)：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變的調(diào)制方法．四、無線電波的接收1．接收原理：電磁波在傳播時如果遇到導(dǎo)體，會使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，空中的導(dǎo)體可以用來接收電磁波，這個導(dǎo)體就是接收天線．2．電諧振：當接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這種現(xiàn)象叫作電諧振，相當于機械振動中的共振．(1)調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程．(2)解調(diào)：把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來的過程．調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波．五、電視廣播的發(fā)射和接收1．電視廣播信號是一種無線電信號，實際傳播中需要通過載波將信號調(diào)制成高頻信號再進行傳播．2．高頻電視信號的三種傳播方式：地面無線電傳輸、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及衛(wèi)星傳輸．3．電視信號的接收：電視機接收到的高頻電磁波信號經(jīng)過解調(diào)將得到的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信號和伴音信號．判斷下列說法的正誤．(1)在變化的磁場周圍一定會產(chǎn)生變化的電場．(×)(2)電磁波不能在真空中傳播．(×)(3)電磁波是橫波．(√)(4)各種頻率的電磁振蕩都能輻射電磁波，振蕩周期越大，越容易輻射電磁波．(×)(5)為了有效地向外輻射電磁波，振蕩電路必須采用開放電路，同時提高振蕩頻率．(√)(6)當處于電諧振時，只有被接收的電磁波才能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流．(×)(7)調(diào)幅就是使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變．(√)(8)解調(diào)就是把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來．(√)一、電磁場對麥克斯韋電磁場理論的理解(1)變化的磁場產(chǎn)生電場①均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場．②非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場．③周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場．(2)變化的電場產(chǎn)生磁場①均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場．②非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場．③周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場．關(guān)于麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是()A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場答案D解析根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，周期性變化的電場周圍產(chǎn)生周期性變化的磁場．針對訓(xùn)練1用麥克斯韋電磁場理論判斷如圖所示的四組電場產(chǎn)生的磁場(或磁場產(chǎn)生的電場)隨時間t的變化規(guī)律，其中錯誤的是()答案C解析恒定的電場不產(chǎn)生磁場，選項A正確；均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，選項B正確；周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場，產(chǎn)生的電場的電場強度與磁場的磁感應(yīng)強度的變化率成正比，對于正弦曲線，t＝0時，磁場的磁感應(yīng)強度的變化率最大，故產(chǎn)生的電場的電場強度最大，選項C錯誤，D正確．二、電磁波導(dǎo)學(xué)探究如圖2所示的實驗裝置，當接在高壓感應(yīng)圈上的兩金屬球間有電火花時，導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會產(chǎn)生電火花，這是為什么？這個實驗證實了什么問題？圖2答案當A、B兩金屬球間產(chǎn)生電火花時就會產(chǎn)生變化的電磁場，這種變化的電磁場傳播到導(dǎo)線環(huán)時，在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，使導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也產(chǎn)生電火花．這個實驗證實了電磁波的存在．知識深化電磁波的特點(1)電磁波是橫波，在傳播方向上的任一點，E和B彼此垂直且均與傳播方向垂直．如圖3所示．圖3(2)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中電磁波的傳播速度跟光速相同，即v真空＝c＝3.0×108m/s.(3)電磁波具有波的共性，能產(chǎn)生干涉、衍射、反射、折射和偏振等現(xiàn)象，電磁波也是傳播能量的一種形式．(4)電磁波波速c、波長λ及頻率f之間的關(guān)系為c＝λf.(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是()A．電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3×108m/sC．電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，波長變短D．電磁波具有波的一切特征答案ACD解析由電磁波的定義可知A項正確；電磁波只有在真空中傳播時，其速度為3×108m/s，故B項錯誤；電磁波在傳播過程中其頻率f不變，由波速公式v＝λf知，由于電磁波在介質(zhì)中的傳播速度比在真空中的傳播速度小，所以可得此時波長變短，故C正確；電磁波是一種波，具有波的一切特性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象，故D項正確．針對訓(xùn)練2(2020·湖北十堰期末)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A．均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場B．電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C．只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波D．電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播答案A解析均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故A正確；電磁波在真空中以光速c傳播，而在介質(zhì)的傳播速度小于光速，故B錯誤；恒定的電場不能產(chǎn)生磁場，恒定的磁場不能產(chǎn)生電場，所以有電場和磁場不一定能產(chǎn)生電磁波，故C錯誤；電磁波在同一均勻介質(zhì)中沿直線勻速傳播，當介質(zhì)不均勻時可以發(fā)生折射和反射，故傳播方向可以改變，故D錯誤．三、無線電波的發(fā)射1．有效發(fā)射電磁波的條件要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：(1)要有足夠高的振蕩頻率．頻率越高，振蕩電路發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大，如果是低頻信號，要用高頻信號運載才能將其更有效地發(fā)射出去．(2)采用開放電路．采用開放電路可以使振蕩電路的電磁場分散到盡可能大的空間，如圖4.圖42．調(diào)制(1)概念：把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使載波隨各種信號而改變.(2)調(diào)制的分類①調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變的調(diào)制技術(shù)，如圖5所示．圖5②調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變的調(diào)制技術(shù)，如圖6所示．圖6為了增大無線電臺向空間發(fā)射無線電波的能力，對LC振蕩電路的結(jié)構(gòu)可采用下列哪些措施()A．增大電容器極板的正對面積B．增大電容器極板的間距C．增大自感線圈的匝數(shù)D．提高供電電壓答案B解析要增大無線電波向空間發(fā)射電磁波的能力，必須提高其振蕩頻率，即減小L或減小C.要減小L，可通過減小線圈匝數(shù)、向外抽鐵芯的方法；要減小C，可采用增大板間距、減小極板正對面積、減小介電常數(shù)的辦法，故B正確．實際發(fā)射無線電波的過程如圖7甲所示，高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩如圖乙所示，人對著話筒說話時產(chǎn)生低頻信號如圖丙所示．則發(fā)射出去的電磁波圖像應(yīng)是()圖7答案B解析使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)，叫作調(diào)制．調(diào)制共有兩種方式：一種是調(diào)幅，即通過改變電磁波的振幅來實現(xiàn)信號加載；另一種是調(diào)頻，即通過改變頻率來實現(xiàn)信號加載，由各選項的圖形可知，該調(diào)制波為調(diào)幅波，即發(fā)射信號的振幅隨聲音信號振幅的變化而變化．故選B.四、無線電波的接收1．無線電波的接收原理利用電磁感應(yīng)在接收電路產(chǎn)生和電磁波同頻率的電流．2．方法(1)利用調(diào)諧產(chǎn)生電諧振，使接收電路的感應(yīng)電流最強．(2)利用解調(diào)把接收電路中的有用信號分離出來．(3)調(diào)諧和解調(diào)的區(qū)別：調(diào)諧就是一個選臺的過程，即選攜帶有用信號的高頻振蕩電流，在接收電路中產(chǎn)生最強的感應(yīng)電流的過程；解調(diào)是將高頻電流中攜帶的有用信號分離出來的過程．調(diào)節(jié)收音機的調(diào)諧回路時，可變電容器的動片從全部旋入到完全旋出仍接收不到某較高頻率的電臺信號，為接收到該電臺信號，則應(yīng)()A．加大電源電壓B．減小電源電壓C．增加諧振線圈的圈數(shù)D．減少諧振線圈的圈數(shù)答案D解析由于f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))，C越小、L越小，f越大．動片旋出，正對面積S減小，C減小，S調(diào)到最小，即C最小時，f還未達到高頻率f0，則必須調(diào)節(jié)L減小，即減少諧振線圈的圈數(shù)，選項C錯誤，D正確；頻率f與電源電壓無關(guān)，選項A、B錯誤．調(diào)諧電路的調(diào)節(jié)，要特別注意以下問題1．調(diào)節(jié)方向：由題中情景準確判斷出電路的固有頻率應(yīng)該調(diào)大還是調(diào)小．2．頻率公式f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))，根據(jù)(1)中的調(diào)節(jié)方向，可進一步準確判定電容C和電感L是該調(diào)大還是調(diào)?。槍τ?xùn)練3在如圖8所示的電路中，C1＝200pF，L1＝40μH，L2＝160μH，怎樣才能使回路2與回路1發(fā)生電諧振？發(fā)生電諧振的頻率是多少？圖8答案改變可變電容器C2的電容，使得C2為50pF1．78MHz解析發(fā)生電諧振時兩電路的固有頻率相同．為使回路發(fā)生電諧振，可以改變可變電容器C2，使f2＝f1，即eq\f(1,2π\(zhòng)r(L2C2))＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(L1C1))C2＝eq\f(L1C1,L2)＝eq\f(40×200,160)pF＝50pF.發(fā)生電諧振時的頻率f1＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(L1C1))≈1.78×106Hz＝1.78MHz.1．(電磁場)下列說法中正確的是()A．任何變化的磁場都要在周圍空間產(chǎn)生變化的電場，振蕩磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩電場B．任何電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場，振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場C．任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場，振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場D．電場和磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場答案C解析根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，如果電場(磁場)的變化是均勻的，產(chǎn)生的磁場(電場)是恒定的；如果電場(磁場)的變化是不均勻的，產(chǎn)生的磁場(電場)是變化的；振蕩電場(磁場)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(電場)；周期性變化的電場和周期性變化的磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場，故選C.2．(電磁波)(多選)下列關(guān)于機械波與電磁波的說法中，正確的是()A．機械波和電磁波本質(zhì)上是一致的B．機械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān)C．機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波D．它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象答案BCD解析機械波由振動產(chǎn)生，電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生；機械波是能量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)決定；電磁波是物質(zhì)波，波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定；機械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象，故選項A錯誤，B、C、D正確．3．(無線電波的發(fā)射)(多選)關(guān)于調(diào)制的作用，下列說法正確的是()A．調(diào)制的作用是把低頻信號的信息加載到高頻電磁波上去B．調(diào)幅的作用是把低頻信號的信息加載到高頻電磁波的振幅上去C．調(diào)頻的作用是把低頻信號的信息加載到高頻電磁波的頻率上去D．調(diào)頻的作用是將低頻信號變成高頻信號，再放大后直接發(fā)射出去答案ABC4.(無線電波的接收)在如圖9所示的LC振蕩電路中，已知線圈的電感不變，電容器為可調(diào)電容器，開始時電容器的電容為C0，要發(fā)生電諧振應(yīng)使振蕩電路的固有頻率加倍．則電容器的電容應(yīng)變?yōu)?)圖9A．4C0 B．2C0C.eq\f(1,2)C0 D.eq\f(1,4)C0答案D解析由題意，固有頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，即周期變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，由T＝2πeq\r(LC)知，L不變，只有C＝eq\f(1,4)C0時符合要求，D正確.考點一電磁場1．在下圖所示的四種磁場情況中能產(chǎn)生恒定的電場的是()答案C解析A中磁場不變，則不會產(chǎn)生電場，故A錯誤；B中磁場方向變化，而大小不變，則不會產(chǎn)生恒定的電場，故B錯誤；C中磁場隨時間均勻變化，則會產(chǎn)生恒定的電場，故C正確；D中磁場隨時間做非均勻變化，則會產(chǎn)生非均勻變化的電場，故D錯誤．2.如圖1所示是空間磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化圖像，在它周圍空間產(chǎn)生的電場中的某一點場強E應(yīng)()圖1A．逐漸增強B．逐漸減弱C．不變D．無法確定答案C解析由題圖可知，磁場均勻增強，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故場強E不變，選項C對．考點二電磁波3．下列關(guān)于電磁波的說法，正確的是()A．只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波B．電場隨時間變化時，一定產(chǎn)生電磁波C．做非勻變速運動的電荷可以產(chǎn)生電磁波D．麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在答案C解析只有周期性變化的電場和磁場，才能激發(fā)電磁波，而穩(wěn)定的電場和磁場不能產(chǎn)生電磁波，A錯誤；均勻變化的電場，產(chǎn)生恒定的磁場，但是恒定的磁場不能產(chǎn)生電場，故不能產(chǎn)生電磁波，B錯誤；做非勻變速運動的電荷可以在空間產(chǎn)生變化的電磁場，形成電磁波，C正確；赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在，D錯誤．4．(多選)下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是()A．只要電場或磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波B．電磁波傳播需要介質(zhì)C．赫茲用實驗證實了電磁波的存在D．電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨有能量向外傳遞的答案CD解析如果電場(或磁場)是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場(或電場)是穩(wěn)定的，就不能再產(chǎn)生新的電場(或磁場)，也就不能產(chǎn)生電磁波；電磁波不同于機械波，它的傳播不需要介質(zhì)；赫茲用實驗證實了電磁波的存在；電磁波具有能量，它的傳播是伴隨有能量傳遞的．故選C、D.考點三無線電波的發(fā)射5．(多選)為了有效地把能量以電磁波形式發(fā)射到盡可能大的空間，除了使用開放電路，還可以()A．增大電容器極板間的距離B．減小電容器極板的正對面積C．減少線圈的匝數(shù)D．采用低頻振蕩電流答案ABC解析實行開放電路和提高發(fā)射頻率是提高電磁波發(fā)射能力的兩種有效方法；由f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))、C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，選項A、B、C正確，D錯誤．6．電臺將播音員的聲音轉(zhuǎn)換成如圖2甲所示的電信號，再加載到如圖乙所示的高頻載波上，