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(chǎng)理論的基本思想，了解磁場(chǎng)的統(tǒng)一性與多樣性，體會(huì)物理學(xué)對(duì)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(shí)電磁波譜，知道各個(gè)波段的電磁波的名稱(chēng)、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(chǎng)理論的基本內(nèi)容．(4)能說(shuō)出電磁波發(fā)射、傳播和接收的過(guò)程．科學(xué)思維：(1)了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程，會(huì)求LC電路的周期與頻率．(2)知道各個(gè)波段的電磁波的名稱(chēng)、特征和典型應(yīng)用．考點(diǎn)一電磁振蕩過(guò)程分析【必備知識(shí)·自主落實(shí)】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(guò)程：包括充電過(guò)程和________過(guò)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(shí)間之比．振蕩電路里發(fā)生無(wú)阻尼振蕩時(shí)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(jìn)階】1．如圖所示是由線圈L和電容器C組成的最簡(jiǎn)單的LC振蕩電路．先給電容器充滿(mǎn)電．t＝0時(shí)如圖(a)所示，電容器兩板間的電勢(shì)差最大，電容器開(kāi)始放電．t＝0.005s時(shí)如圖(b)所示，LC回路中線圈上的電流第一次達(dá)到最大值，則()A.此LC振蕩電路的周期T＝0.01sB．t＝0.025s時(shí)，回路電流方向與圖(b)中所示電流方向相反C．t＝0.035s時(shí)，線圈中的磁場(chǎng)能最大D．t＝0.040s至t＝0.045s時(shí)，線圈中的電流逐漸減小2．圖甲為車(chē)輛智能道閘系統(tǒng)的簡(jiǎn)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(chē)輛靠近地感線圈時(shí)，線圈自感系數(shù)變大，使得振蕩電流頻率發(fā)生變化，檢測(cè)器將該信號(hào)發(fā)送至車(chē)牌識(shí)別器，從而向閘機(jī)發(fā)送起桿或落桿指令．某段時(shí)間振蕩電路中的電流如圖乙，則下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．t1時(shí)刻，電容器間的電場(chǎng)強(qiáng)度為最大值B．t1～t2時(shí)間內(nèi)，電容器處于放電過(guò)程C．汽車(chē)靠近線圈時(shí)，振蕩電流頻率變大D．從圖乙波形可判斷汽車(chē)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(shí)間的變化圖像2.LC振蕩電路充、放電過(guò)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(shí)，電容器的電荷量增加，磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于充電過(guò)程；反之，當(dāng)電流流出帶正電的極板時(shí)，電荷量減少，電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于放電過(guò)程．(2)根據(jù)物理量的變化趨勢(shì)判斷：當(dāng)電容器的帶電荷量q(電壓U、場(chǎng)強(qiáng)E)增大或電流i(磁場(chǎng)B)減小時(shí)，處于充電過(guò)程；反之，處于放電過(guò)程．(3)根據(jù)能量判斷：電場(chǎng)能增加時(shí)充電，磁場(chǎng)能增加時(shí)放電．考點(diǎn)二電磁波和電磁波譜【必備知識(shí)·自主落實(shí)】1．電磁場(chǎng)(1)________的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)．(2)________的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)．2．電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周?chē)鷤鞑?，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(diǎn)(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(hào)而改變的技術(shù)分類(lèi)調(diào)幅(AM)使高頻電磁波的________隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變的調(diào)制技術(shù)調(diào)頻(FM)使高頻電磁波的________隨信號(hào)的強(qiáng)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(guò)程中如果遇到導(dǎo)體，會(huì)使導(dǎo)體中產(chǎn)生________，因此，空中的導(dǎo)體可以用來(lái)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(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)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(zhǎng)由長(zhǎng)到短排列的電磁波譜：無(wú)線電波、紅外線、________、紫外線、X射線、γ射線等．【關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階】1．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)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(qiáng)．(2)利用解調(diào)把接收電路中的有用信號(hào)分離出來(lái)．(3)調(diào)諧和解調(diào)的區(qū)別：調(diào)諧就是一個(gè)選臺(tái)的過(guò)程，即選攜帶有用信號(hào)的高頻振蕩電流，在接收電路中產(chǎn)生最強(qiáng)的感應(yīng)電流的過(guò)程；解調(diào)是將高頻電流中攜帶的有用信號(hào)分離出來(lái)的過(guò)程．4．電磁波的共性(1)它們?cè)诒举|(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(méi)有絕對(duì)的意義．(2)都遵守公式v＝λf，它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄＝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(jì)南模擬]關(guān)于電磁波譜，下列說(shuō)法正確的是()A．紅外體溫計(jì)的工作原理是人的體溫越高，發(fā)射的紅外線越強(qiáng)，有時(shí)物體溫度較低，不發(fā)射紅外線，導(dǎo)致無(wú)法使用B．紫外線的頻率比可見(jiàn)光低，醫(yī)學(xué)中常用于殺菌消毒，長(zhǎng)時(shí)間照射人體可能損害健康C．X射線、γ射線頻率越高，波動(dòng)性較強(qiáng)，粒子性較弱，較難使金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．手機(jī)通信使用的是無(wú)線電波，其波長(zhǎng)較長(zhǎng)，更容易觀察到衍射現(xiàn)象例2(多選)現(xiàn)在的手機(jī)是“數(shù)碼通信”，也就是我們講話的聲音(連續(xù)的類(lèi)比信號(hào))先由手機(jī)轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的0與1兩種數(shù)碼信號(hào)，再經(jīng)由數(shù)碼調(diào)變轉(zhuǎn)換成電磁波(類(lèi)比信號(hào)載著數(shù)碼信號(hào))，最后從天線傳送出去，原理如圖所示．下面的說(shuō)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(jī)在通話時(shí)發(fā)射出去的是電磁波C．?dāng)?shù)碼信號(hào)加載到高頻振動(dòng)信號(hào)上是解調(diào)D．基地臺(tái)接收到的電磁波頻率很高，穿透能力強(qiáng)例3(多選)[2024·廣東佛山模擬]隨著科技的進(jìn)步，越來(lái)越多的人使用藍(lán)牙耳機(jī)，手機(jī)與基站及耳機(jī)的通信如下圖所示．若基站與耳機(jī)、手機(jī)與耳機(jī)之間通信的電磁波分別為甲波和乙波，則下列說(shuō)法正確的是()A．甲、乙波的頻率都比可見(jiàn)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(guò)障礙物D．甲波與乙波有可能發(fā)生干涉考點(diǎn)三常見(jiàn)的傳感器【必備知識(shí)·自主落實(shí)】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(cè)________的部分．(2)轉(zhuǎn)換元件：能將敏感元件輸出的信號(hào)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(jiàn)敏感元件(1)光敏電阻①特點(diǎn)：光照越強(qiáng)，電阻________．②原因：光敏電阻的構(gòu)成物質(zhì)為半導(dǎo)體材料，無(wú)光照時(shí)，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(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)_______這個(gè)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(chēng)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(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)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(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)_______這個(gè)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(jìn)階】———●3．物理學(xué)中用照度描述光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度的單位為lx.某實(shí)驗(yàn)室采用光敏電阻制作光控開(kāi)關(guān)來(lái)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(gè)是定值電阻，另一個(gè)是光敏電阻，已知直流電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)阻不計(jì)，實(shí)驗(yàn)室某日的光照強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線如圖，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)兩端電壓U≥2V時(shí)，控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)．則下列說(shuō)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(kāi)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(shí)間越短4．(多選)傳感器的功能與人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等功能相似．不只在科研領(lǐng)域，在人們的日常生活中，也會(huì)用到傳感器以實(shí)現(xiàn)某種功能．關(guān)于圖中應(yīng)用傳感器的實(shí)際情景，下列說(shuō)法正確的是()A.甲圖傳感器用來(lái)測(cè)量位移的微小變化，是位移傳感器B.乙圖光電計(jì)數(shù)器用到了光敏電阻這個(gè)傳感元件，是光傳感器C.丙圖利用霍爾元件可以測(cè)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(gè)限溫開(kāi)關(guān)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖乙所示，按下此開(kāi)關(guān)按鈕，兩觸點(diǎn)閉合，當(dāng)溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103℃)時(shí)此開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)．S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，溫度高于80℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，R1是限流電阻，R2是加熱電阻．下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)感溫磁體的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103℃)時(shí)，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(diǎn)斷開(kāi)B.開(kāi)始煮飯時(shí)，若不按下限溫開(kāi)關(guān)S1一樣可以把飯煮熟C.電飯鍋的飯煮熟后可以長(zhǎng)時(shí)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(kāi)關(guān)S1也會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)第3講電磁振蕩電磁波考點(diǎn)一必備知識(shí)·自主落實(shí)1．周期性2．振蕩電流3．放電4．（1）時(shí)間（2）次數(shù)固有固有（3）2πLC關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階1．解析：從開(kāi)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(mén)＝0.02s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)?.0250.02T＝114T，所以t＝0.025s時(shí)，回路電流方向與圖(b)中所示電流方向相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)?.0350.02T＝134T，此時(shí)電容器反向放電完畢，線圈中電流最大，磁場(chǎng)能也最大，選項(xiàng)C正確；t＝0.040s至t＝0.045s時(shí)，即2答案：C2．解析：t1時(shí)刻電流最大，磁場(chǎng)能最大，電容器間的電場(chǎng)強(qiáng)度為最小值，故A錯(cuò)誤；t1～t2時(shí)間內(nèi)，電流減小，電容器處于充電過(guò)程，故B錯(cuò)誤；當(dāng)車(chē)輛靠近地感線圈時(shí)，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(cuò)誤；從題圖乙波形可知頻率越來(lái)越大，汽車(chē)正遠(yuǎn)離地感線圈，故D正確．答案：D考點(diǎn)二必備知識(shí)·自主落實(shí)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(zhǎng)頻率（2）可見(jiàn)光關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階例1解析：一切物體都會(huì)發(fā)射紅外線，A錯(cuò)誤；紫外線的頻率比可見(jiàn)光高，醫(yī)學(xué)中常用于殺菌消毒，長(zhǎng)時(shí)間照射人體可能損害健康，B錯(cuò)誤；X射線、γ射線頻率較高，波動(dòng)性較弱，粒子性較強(qiáng)，較易使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤；手機(jī)通信使用的是無(wú)線電波，其波長(zhǎng)較長(zhǎng)，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(hào)；聲波也可以傳遞信息，如人說(shuō)話，故A正確；手機(jī)用電磁波傳遞信息，故B正確；數(shù)碼信號(hào)加載到高頻振動(dòng)信號(hào)上是調(diào)制，故C錯(cuò)誤；手機(jī)通信利用的電磁波是無(wú)線電波，無(wú)線電流的穿透能力很差，D錯(cuò)誤．答案：AB例3解析：由圖示可知，甲、乙波的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光，根據(jù)波長(zhǎng)與頻率成反比可知，甲、乙波的頻率都比可見(jiàn)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(cuò)誤；由于甲波的波長(zhǎng)大于乙，所以真空中甲波比乙波更容易繞過(guò)障礙物，C正確；由于甲乙兩波波長(zhǎng)不同，不能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉，D錯(cuò)誤．答案：AC考點(diǎn)三必備知識(shí)·自主落實(shí)1．（1）非電學(xué)量（2）電信號(hào)3．（1）①越小②差增強(qiáng)變好③光照強(qiáng)弱電阻（2）①減?、谠龃螅?）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(jìn)階3．解析：當(dāng)控制開(kāi)關(guān)兩端電壓U≥2V時(shí)，控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，可知光照小時(shí)，控制開(kāi)關(guān)兩端電壓大；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知光照強(qiáng)度小時(shí)，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(kāi)關(guān)兩端的電壓越小，故A、B錯(cuò)誤；若將定值電阻的阻值變?yōu)?0kΩ，則控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)光敏電阻為40kΩ，此時(shí)對(duì)應(yīng)照度為0.4lx，根據(jù)圖乙可知該天系統(tǒng)工作時(shí)間段為0～6：00、18：00～24：00，故C錯(cuò)誤；該電路中定值電阻阻值越大，控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)光敏電阻越大，此時(shí)對(duì)應(yīng)照度越小，該天的照明系統(tǒng)工作的時(shí)間越短，故D正確．故選D.答案：D4．解析：甲圖中，當(dāng)被測(cè)物體在左、右方向發(fā)生位移時(shí)，電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動(dòng)．如果測(cè)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(hào)的