2025版高考物理全程一輪復(fù)習(xí)第十三章交變電流電磁振蕩與電磁波傳感器第3講電磁振蕩電磁波學(xué)案

第3講電磁振蕩電磁波課程標(biāo)準(zhǔn)素養(yǎng)目標(biāo)1.初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想，了解磁場的統(tǒng)一性與多樣性，體會物理學(xué)對統(tǒng)一性的追求．2.了解電磁振蕩，知道電磁波的發(fā)射、傳播和接收．3.認(rèn)識電磁波譜，知道各個波段的電磁波的名稱、特征和典型應(yīng)用．物理觀念：(1)理解振蕩電流、振蕩電路及LC電路、調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)等概念．(2)了解電磁振蕩的周期與頻率．(3)了解麥克斯韋電磁場理論的基本內(nèi)容．(4)能說出電磁波發(fā)射、傳播和接收的過程．科學(xué)思維：(1)了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過程，會求LC電路的周期與頻率．(2)知道各個波段的電磁波的名稱、特征和典型應(yīng)用．考點一電磁振蕩過程分析【必備知識·自主落實】1．振蕩電流：大小和方向都做______迅速變化的電流．2．振蕩電路：能產(chǎn)生________的電路．3．振蕩過程：包括充電過程和________過程．如圖所示：4．電磁振蕩的周期與頻率(1)周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的________．(2)頻率：電磁振蕩完成周期性變化的________與所用時間之比．振蕩電路里發(fā)生無阻尼振蕩時的周期和頻率分別叫作________周期、________頻率．(3)周期和頻率公式：T＝________，f＝________．【關(guān)鍵能力·思維進階】1．如圖所示是由線圈L和電容器C組成的最簡單的LC振蕩電路．先給電容器充滿電．t＝0時如圖(a)所示，電容器兩板間的電勢差最大，電容器開始放電．t＝0.005s時如圖(b)所示，LC回路中線圈上的電流第一次達到最大值，則()A.此LC振蕩電路的周期T＝0.01sB．t＝0.025s時，回路電流方向與圖(b)中所示電流方向相反C．t＝0.035s時，線圈中的磁場能最大D．t＝0.040s至t＝0.045s時，線圈中的電流逐漸減小2．圖甲為車輛智能道閘系統(tǒng)的簡化原理圖：預(yù)埋在地面下的地感線圈L和電容器C構(gòu)成LC振蕩電路，當(dāng)車輛靠近地感線圈時，線圈自感系數(shù)變大，使得振蕩電流頻率發(fā)生變化，檢測器將該信號發(fā)送至車牌識別器，從而向閘機發(fā)送起桿或落桿指令．某段時間振蕩電路中的電流如圖乙，則下列有關(guān)說法正確的是()A．t1時刻，電容器間的電場強度為最大值B．t1～t2時間內(nèi)，電容器處于放電過程C．汽車靠近線圈時，振蕩電流頻率變大D．從圖乙波形可判斷汽車正遠(yuǎn)離地感線圈思維提升1.振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖像2.LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法(1)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．(2)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、場強E)增大或電流i(磁場B)減小時，處于充電過程；反之，處于放電過程．(3)根據(jù)能量判斷：電場能增加時充電，磁場能增加時放電．考點二電磁波和電磁波譜【必備知識·自主落實】1．電磁場(1)________的磁場產(chǎn)生電場．(2)________的電場產(chǎn)生磁場．2．電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成________．電磁波傳播不需要介質(zhì)(2)電磁波是橫波．(3)真空中，電磁波的速度等于________．3．電磁波的發(fā)射(1)發(fā)射電磁波的振蕩電路的特點(2)電磁波的調(diào)制調(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)分類調(diào)幅(AM)使高頻電磁波的________隨信號的強弱而變的調(diào)制技術(shù)調(diào)頻(FM)使高頻電磁波的________隨信號的強弱而變的調(diào)制技術(shù)4.電磁波的接收(1)原理：電磁波在傳播過程中如果遇到導(dǎo)體，會使導(dǎo)體中產(chǎn)生________，因此，空中的導(dǎo)體可以用來接收電磁波．(2)電諧振與調(diào)諧電諧振：當(dāng)接收電路的________跟收到的電磁波的________相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強的現(xiàn)象．5．電磁波譜(1)按照電磁波的________或________大小的順序把它們排列成譜叫作電磁波譜．(2)按波長由長到短排列的電磁波譜：無線電波、紅外線、________、紫外線、X射線、γ射線等．【關(guān)鍵能力·思維進階】1．對麥克斯韋電磁場理論的理解2．電磁波的發(fā)射示意圖(如圖所示)3．電磁波接收的方法(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．4．電磁波的共性(1)它們在本質(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒有絕對的意義．(2)都遵守公式v＝λf，它們在真空中的傳播速度都是c＝3.0×108m/s.(3)它們的傳播都不需要介質(zhì)．(4)它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．例1[2024·濟南模擬]關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是()A．紅外體溫計的工作原理是人的體溫越高，發(fā)射的紅外線越強，有時物體溫度較低，不發(fā)射紅外線，導(dǎo)致無法使用B．紫外線的頻率比可見光低，醫(yī)學(xué)中常用于殺菌消毒，長時間照射人體可能損害健康C．X射線、γ射線頻率越高，波動性較強，粒子性較弱，較難使金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．手機通信使用的是無線電波，其波長較長，更容易觀察到衍射現(xiàn)象例2(多選)現(xiàn)在的手機是“數(shù)碼通信”，也就是我們講話的聲音(連續(xù)的類比信號)先由手機轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的0與1兩種數(shù)碼信號，再經(jīng)由數(shù)碼調(diào)變轉(zhuǎn)換成電磁波(類比信號載著數(shù)碼信號)，最后從天線傳送出去，原理如圖所示．下面的說法中正確的是()A．電磁波可以傳遞信息，聲波也能傳遞信息B．手機在通話時發(fā)射出去的是電磁波C．?dāng)?shù)碼信號加載到高頻振動信號上是解調(diào)D．基地臺接收到的電磁波頻率很高，穿透能力強例3(多選)[2024·廣東佛山模擬]隨著科技的進步，越來越多的人使用藍(lán)牙耳機，手機與基站及耳機的通信如下圖所示．若基站與耳機、手機與耳機之間通信的電磁波分別為甲波和乙波，則下列說法正確的是()A．甲、乙波的頻率都比可見光的頻率小B．真空中甲波的傳播速度比乙波慢C．真空中甲波比乙波更容易繞過障礙物D．甲波與乙波有可能發(fā)生干涉考點三常見的傳感器【必備知識·自主落實】1．傳感器的組成(1)敏感元件：能直接感受或響應(yīng)外界被測________的部分．(2)轉(zhuǎn)換元件：能將敏感元件輸出的信號直接轉(zhuǎn)換成________的部分．2．傳感器的應(yīng)用模式一般模式可以用如下方框圖表示．3．常見敏感元件(1)光敏電阻①特點：光照越強，電阻________．②原因：光敏電阻的構(gòu)成物質(zhì)為半導(dǎo)體材料，無光照時，載流子極少，導(dǎo)電性能________；隨著光照的________，載流子增多，導(dǎo)電性________．③作用：把________這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為________這個電學(xué)量．(2)熱敏電阻和金屬熱電阻①熱敏電阻：熱敏電阻一般由半導(dǎo)體材料制成，其電阻隨溫度的變化明顯，溫度升高電阻________，如圖甲所示為某一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性曲線．②金屬熱電阻：有些金屬的電阻率隨溫度的升高而________，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻，如圖乙所示為某金屬導(dǎo)線電阻的溫度特性曲線．③作用：熱敏電阻和金屬熱電阻都能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量．(3)電阻應(yīng)變片①電阻應(yīng)變片的作用：電阻應(yīng)變片能夠把物體________這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為________這個電學(xué)量．②電子秤的組成及敏感元件：由________和電阻________組成，敏感元件是________．③電子秤的工作原理●———【關(guān)鍵能力·思維進階】———●3．物理學(xué)中用照度描述光的強弱，光越強照度越大，照度的單位為lx.某實驗室采用光敏電阻制作光控開關(guān)來控制照明系統(tǒng)，光敏電阻在不同照度下的阻值如下表．控制電路原理如圖所示，電路中的電阻R1和R2，其中一個是定值電阻，另一個是光敏電阻，已知直流電源電動勢E＝3V，內(nèi)阻不計，實驗室某日的光照強度隨時間變化曲線如圖，當(dāng)控制開關(guān)兩端電壓U≥2V時，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)．則下列說法正確的是()照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ754024201815A.R1為定值電阻，R2為光敏電阻B.照度越大，該電路控制開關(guān)兩端的電壓越大C.若將定值電阻的阻值變?yōu)?0kΩ，該天6：00后照明系統(tǒng)即可工作D.該電路中定值電阻阻值越大，該天的照明系統(tǒng)工作的時間越短4．(多選)傳感器的功能與人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等功能相似．不只在科研領(lǐng)域，在人們的日常生活中，也會用到傳感器以實現(xiàn)某種功能．關(guān)于圖中應(yīng)用傳感器的實際情景，下列說法正確的是()A.甲圖傳感器用來測量位移的微小變化，是位移傳感器B.乙圖光電計數(shù)器用到了光敏電阻這個傳感元件，是光傳感器C.丙圖利用霍爾元件可以測量微小位移，是位移傳感器D.丁圖干簧管是利用電磁感應(yīng)的原理控制電路的通斷的5.如圖甲所示是電飯鍋的電路圖，S1是一個限溫開關(guān)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖乙所示，按下此開關(guān)按鈕，兩觸點閉合，當(dāng)溫度達到居里點(103℃)時此開關(guān)會自動斷開．S2是一個自動溫控開關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時會自動閉合，溫度高于80℃時會自動斷開，R1是限流電阻，R2是加熱電阻．下列說法正確的是()A.當(dāng)感溫磁體的溫度達到居里點(103℃)時，由于感溫磁體失去了磁性，不能被永磁體吸引，在彈簧和磁體重力的作用下，兩觸點斷開B.開始煮飯時，若不按下限溫開關(guān)S1一樣可以把飯煮熟C.電飯鍋的飯煮熟后可以長時間保持米飯的溫度在70℃到103℃之間D.用電飯鍋燒水，當(dāng)水沸騰后限溫開關(guān)S1也會自動斷開第3講電磁振蕩電磁波考點一必備知識·自主落實1．周期性2．振蕩電流3．放電4．（1）時間（2）次數(shù)固有固有（3）2πLC關(guān)鍵能力·思維進階1．解析：從開始放電到第一次放電完畢需要14T，可知此LC振蕩電路的周期為T＝0.02s，選項A錯誤；因為0.0250.02T＝114T，所以t＝0.025s時，回路電流方向與圖(b)中所示電流方向相同，選項B錯誤；因為0.0350.02T＝134T，此時電容器反向放電完畢，線圈中電流最大，磁場能也最大，選項C正確；t＝0.040s至t＝0.045s時，即2答案：C2．解析：t1時刻電流最大，磁場能最大，電容器間的電場強度為最小值，故A錯誤；t1～t2時間內(nèi)，電流減小，電容器處于充電過程，故B錯誤；當(dāng)車輛靠近地感線圈時，線圈自感系數(shù)變大，根據(jù)T＝2πLC，周期增大，頻率減小，故C錯誤；從題圖乙波形可知頻率越來越大，汽車正遠(yuǎn)離地感線圈，故D正確．答案：D考點二必備知識·自主落實1．（1）變化（2）變化2．（1）電磁波（3）光速3．（2）振幅頻率4．（1）感應(yīng)電流（2）固有頻率頻率5．（1）波長頻率（2）可見光關(guān)鍵能力·思維進階例1解析：一切物體都會發(fā)射紅外線，A錯誤；紫外線的頻率比可見光高，醫(yī)學(xué)中常用于殺菌消毒，長時間照射人體可能損害健康，B錯誤；X射線、γ射線頻率較高，波動性較弱，粒子性較強，較易使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，C錯誤；手機通信使用的是無線電波，其波長較長，更容易觀察到衍射現(xiàn)象，D正確．答案：D例2解析：電磁波可以傳遞信息，如電視信號；聲波也可以傳遞信息，如人說話，故A正確；手機用電磁波傳遞信息，故B正確；數(shù)碼信號加載到高頻振動信號上是調(diào)制，故C錯誤；手機通信利用的電磁波是無線電波，無線電流的穿透能力很差，D錯誤．答案：AB例3解析：由圖示可知，甲、乙波的波長大于可見光，根據(jù)波長與頻率成反比可知，甲、乙波的頻率都比可見光的頻率小，A正確；真空中所有電磁波的傳播速度都是光速，B錯誤；由于甲波的波長大于乙，所以真空中甲波比乙波更容易繞過障礙物，C正確；由于甲乙兩波波長不同，不能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉，D錯誤．答案：AC考點三必備知識·自主落實1．（1）非電學(xué)量（2）電信號3．（1）①越?、诓钤鰪娮兒芒酃庹諒娙蹼娮瑁?）①減小②增大（3）①形變電阻②金屬梁應(yīng)變片應(yīng)變片關(guān)鍵能力·思維進階3．解析：當(dāng)控制開關(guān)兩端電壓U≥2V時，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)，可知光照小時，控制開關(guān)兩端電壓大；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知光照強度小時，光敏電阻阻值大，則R1為光敏電阻，R2為定值電阻；照度越大，光敏電阻R1阻值越小，該電路控制開關(guān)兩端的電壓越小，故A、B錯誤；若將定值電阻的阻值變?yōu)?0kΩ，則控制開關(guān)自動啟動時光敏電阻為40kΩ，此時對應(yīng)照度為0.4lx，根據(jù)圖乙可知該天系統(tǒng)工作時間段為0～6：00、18：00～24：00，故C錯誤；該電路中定值電阻阻值越大，控制開關(guān)自動啟動時光敏電阻越大，此時對應(yīng)照度越小，該天的照明系統(tǒng)工作的時間越短，故D正確．故選D.答案：D4．解析：甲圖中，當(dāng)被測物體在左、右方向發(fā)生位移時，電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動．如果測出了電容的變化，就能知道物體位置的變化，所以甲圖傳感器是位移傳感器，A正確；乙圖中，A是發(fā)光儀器，B是接收光信號的