2025年高考物理復習三十六：電磁振蕩 電磁波

PAGE三十六電磁振蕩電磁波(40分鐘66分)【基礎鞏固練】1.(6分)(2023·常州模擬)在電磁波發(fā)射技術(shù)中,使電磁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,圖乙是調(diào)頻波C.在電磁波的發(fā)射技術(shù)中,圖丙是調(diào)幅波D.通過電諧振可以把需要的電磁波接收下來2.(6分)(2023·漳州模擬)歷史上許多物理學家的科學研究推動了人類文明的進程。關(guān)于電磁波技術(shù)的應用,下列說法正確的是()A.醫(yī)學上常用X射線殺菌消毒B.電視機遙控器可用紅外遙控C.鐵路、民航等安檢口使用紫外線對行李內(nèi)物品進行檢測D.用烤箱烤面包時,烤箱中會有淡紅色的光,這是一種紅外線3.(6分)(科技前沿情境)2023年5月30日,中央電視臺對“神舟十六號”飛船與“天和”核心艙自主快速交會對接過程進行了直播,直播畫面通過電磁波傳送到千家萬戶。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 ()A.有些電磁波是橫波,有些電磁波是縱波B.直播過程中傳送的電磁波屬于電磁波譜中的無線電波C.發(fā)射電磁波進行信號傳遞時,只能采用調(diào)頻一種方式進行調(diào)制D.電磁波能夠傳遞信號,但是不能傳播能量4.(6分)(科技情境)圖一為某超聲波發(fā)生器中的核心元件——壓電陶瓷片。為使得壓電陶瓷片發(fā)生超聲振動,需要給它通入同頻率的高頻電信號。圖二為高頻電信號發(fā)生原理圖,已知某時刻電流i的方向指向A極板,且正在增大,下列說法正確的是 ()A.A極板帶負電B.線圈L兩端的電壓在增大C.磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能D.減小自感系數(shù)L,超聲振動的頻率不變5.(6分)(2023·連云港模擬)LC振蕩電路中,電容器兩極板上的帶電量q隨時間t變化的關(guān)系如圖所示,則 ()A.在t1時刻,電路中的電流為零B.t2時刻電路中只有電場能C.在t3時刻,電容器兩端電壓最大D.t3~t4時間內(nèi),電路中的電流不斷增大【加固訓練】LC振蕩電路中電容器極板上電量q隨時間t變化的圖線如圖所示,由圖可知()A.在t1時刻,電容器的電場能最小B.t1~t2時間內(nèi),電路中的電流不斷變小C.t2~t3時間內(nèi),磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化D.在t4時刻,電路中的電流最小6.(6分)(2023·洛陽模擬)在圖甲所示的LC振蕩電路中,電容器兩端的電壓隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示,則 ()A.在t2時刻,電路的磁場能最小B.在t3時刻,電路中的電流最大C.在t1~t2時間內(nèi),電路的電場能不斷減小D.在t3~t4時間內(nèi),電容器所帶的電荷量不斷增多【加固訓練】(多選)在LC電路中,電容器兩端的電壓u隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖所示,則 ()A.在t1時刻,電路中的電流最大B.在t2時刻,電路中的磁場能最大C.從t2至t3時刻,電路中的電場能不斷增大D.從t3至t4時刻,電容器的帶電荷量不斷增大7.(6分)某個智能玩具的聲響開關(guān)與LC電路中的電流有關(guān),如圖所示為玩具內(nèi)的LC振蕩電路部分。已知線圈自感系數(shù)L=5×10-3H,電容器電容C=8μF,在電容器開始放電時(取t=0),上極板帶正電,下極板帶負電,則()A.LC振蕩電路的周期T=2π×10-4sB.當t=π3×10-4C.當t=5π6×10-4s時,LCD.當t=π×10-4s時,電容器上極板帶負電【加固訓練】(多選)(2023·馬鞍山模擬)用電感線圈L和電容C組成如圖所示的電路,開關(guān)S斷開,電容器上帶有一定的電荷量。閉合開關(guān)S形成LC振蕩電路,振蕩周期為T,記開關(guān)S閉合瞬間為t=0時刻,則 ()A.t=T4B.t=T2C.t=3TD.若增大電容器兩極板的間距,振蕩周期增大【綜合應用練】8.(6分)(2023·揚州模擬)如圖所示,為了測量儲罐中不導電液體的高度,將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容C置于儲罐中,電容C可通過單刀雙擲開關(guān)S與電感L或電源相連。當開關(guān)從a撥到b時,由電感L與電容C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.當儲罐內(nèi)的液面高度降低時,LC電路振蕩電流的頻率升高D.當開關(guān)從a撥到b時開始計時,經(jīng)過時間t,電感L上的電流第一次達到最大,則該LC電路中的振蕩周期為2t9.(6分)(2023·淮安模擬)如圖甲所示,電感線圈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電路中將產(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)電路中的電流方向相反10.(6分)(2023·眉山模擬)LC振蕩電路的振蕩周期為T,t=0時刻線圈中的磁場最強,方向如圖所示。LC振蕩電路中的電流為i,電容器極板a帶的電荷量為q,線圈中儲存的磁場能為E磁(與通過線圈的電流的平方成正比),極板間儲存的電場能為E電(與電容器所帶的電荷量的平方成正比),以a極板所帶的正電荷增加時的電流方向為正。下列圖像可能正確的是 ()【情境創(chuàng)新練】11.(6分)(2023·佛山模擬)某人設計了如圖所示的LC振蕩電路來測量微小物體所受的重力,電容器的上極板是一片彈性金屬薄膜,微小物體放置在金屬膜中央會使其下凹,測量時先把開關(guān)撥到a,電路穩(wěn)定后再把開關(guān)撥到b。通過電流傳感器測出電流的頻率就能測量出微小物體所受的重力。已知該電路振蕩電流的頻率滿足以下關(guān)系式f=12πLC,則下列說法正確的是 (A.物體質(zhì)量越大,開關(guān)撥向a時,電容器存儲的電量越小B.開關(guān)由a撥向b瞬間,流經(jīng)電流傳感器的電流最大C.開關(guān)由a撥向b后,該LC電路發(fā)生阻尼振蕩,但周期不變D.測量時,傳感器檢測到的電流頻率越大,表示物體質(zhì)量越大【加固訓練】圖甲為某種車輛智能道閘系統(tǒng)的簡化原理圖:預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)說法錯誤的是()A.t1時刻電容器間的電場強度為最小值B.t1~t2時間內(nèi),電容器處于充電過程C.汽車靠近線圈時,振蕩電流頻率變小D.從圖乙波形可判斷汽車正靠近地感線圈解析版1.(6分)(2023·常州模擬)在電磁波發(fā)射技術(shù)中,使電磁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,圖乙是調(diào)頻波C.在電磁波的發(fā)射技術(shù)中,圖丙是調(diào)幅波D.通過電諧振可以把需要的電磁波接收下來【解析】選D。圖甲低頻信號可直接發(fā)射,但發(fā)射效率低,選項A錯誤;在電磁波的發(fā)射技術(shù)中,圖乙是調(diào)幅波,選項B錯誤;在電磁波的發(fā)射技術(shù)中,圖丙是調(diào)頻波,選項C錯誤;電諧振是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)生的振蕩電流最強的現(xiàn)象,通過電諧振可以把需要的電磁波接收下來,選項D正確。2.(6分)(2023·漳州模擬)歷史上許多物理學家的科學研究推動了人類文明的進程。關(guān)于電磁波技術(shù)的應用,下列說法正確的是()A.醫(yī)學上常用X射線殺菌消毒B.電視機遙控器可用紅外遙控C.鐵路、民航等安檢口使用紫外線對行李內(nèi)物品進行檢測D.用烤箱烤面包時,烤箱中會有淡紅色的光,這是一種紅外線【解析】選B。醫(yī)學上常用紫外線殺菌消毒,選項A錯誤;紅外線可以用于遙控器,遙控器發(fā)出紅外線,電視機接收紅外線,實現(xiàn)無線控制,選項B正確;鐵路、民航等安檢口使用X射線對行李內(nèi)物品進行檢測,選項C錯誤;用烤箱烤面包時,烤箱中會有淡紅色的光,這是一種可見光,紅外線是不可見的,選項D錯誤。3.(6分)(科技前沿情境)2023年5月30日,中央電視臺對“神舟十六號”飛船與“天和”核心艙自主快速交會對接過程進行了直播,直播畫面通過電磁波傳送到千家萬戶。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 ()A.有些電磁波是橫波,有些電磁波是縱波B.直播過程中傳送的電磁波屬于電磁波譜中的無線電波C.發(fā)射電磁波進行信號傳遞時,只能采用調(diào)頻一種方式進行調(diào)制D.電磁波能夠傳遞信號,但是不能傳播能量【解析】選B。電磁波都是橫波,選項A錯誤;直播過程中傳送的電磁波屬于電磁波譜中的無線電波,選項B正確;發(fā)射電磁波進行信號傳遞時,可以采用調(diào)頻、調(diào)幅兩種方式進行調(diào)制,選項C錯誤;電磁波既能夠傳遞信號,也能傳播能量,選項D錯誤。4.(6分)(科技情境)圖一為某超聲波發(fā)生器中的核心元件——壓電陶瓷片。為使得壓電陶瓷片發(fā)生超聲振動,需要給它通入同頻率的高頻電信號。圖二為高頻電信號發(fā)生原理圖,已知某時刻電流i的方向指向A極板,且正在增大,下列說法正確的是 ()A.A極板帶負電B.線圈L兩端的電壓在增大C.磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能D.減小自感系數(shù)L,超聲振動的頻率不變【解析】選A。電流方向指向A極板且增大說明電容器在放電,所以B極板帶正電,A極板帶負電,選項A正確;電容器放電的過程電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,電容器兩極板間的電勢差減小,線圈L兩端的電壓減小,選項B、C錯誤;減小自感系數(shù),由電磁振蕩的頻率公式f=12π5.(6分)(2023·連云港模擬)LC振蕩電路中,電容器兩極板上的帶電量q隨時間t變化的關(guān)系如圖所示,則 ()A.在t1時刻,電路中的電流為零B.t2時刻電路中只有電場能C.在t3時刻,電容器兩端電壓最大D.t3~t4時間內(nèi),電路中的電流不斷增大【解題指導】解答本題可按以下思路進行:(1)在LC振蕩電路中,當電容器在放電過程,電場能在減少,磁場能在增加,回路中電流在增加,電容器上的電量在減少。(2)電容器在充電過程,電場能在增加,磁場能在減小,回路中電流在減小,電容器上的電量在增加?！窘馕觥窟xB。由題圖可知,在t1時刻,電容器極板上的電荷量是零,由電磁振蕩的特點可知,t1時刻為電容器放電結(jié)束時刻,電路中的電流最大,選項A錯誤;由題圖可知,t2時刻電容器極板上的電荷量最大,電路中只有電場能,選項B正確;由題圖可知,在t3時刻,電容器極板上的電荷量是零,是電容器放電結(jié)束時刻,電容器兩端電壓最小,選項C錯誤;由題圖可知,t3~t4時間內(nèi),電容器極板上的電荷量不斷增大,對電容器充電,電路中的電流不斷減小,選項D錯誤?！炯庸逃柧殹縇C振蕩電路中電容器極板上電量q隨時間t變化的圖線如圖所示,由圖可知()A.在t1時刻,電容器的電場能最小B.t1~t2時間內(nèi),電路中的電流不斷變小C.t2~t3時間內(nèi),磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化D.在t4時刻,電路中的電流最小【解析】選C。在t1時刻電容器極板上的電量q最大,說明電容器充電完畢還未放電,電容器的電場能最大,選項A錯誤;t1~t2時間內(nèi),電容器極板上的電量q不斷變小,說明電容器在放電,電路中的電流不斷變大,選項B錯誤;t2~t3時間內(nèi),電容器極板上的電量q不斷增加,即電容器不斷充電,磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化,選項C正確;在t4時刻電容器極板上的電量q是零,即電容器放電完畢,電路中的電流最大,選項D錯誤。6.(6分)(2023·洛陽模擬)在圖甲所示的LC振蕩電路中,電容器兩端的電壓隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示,則 ()A.在t2時刻,電路的磁場能最小B.在t3時刻,電路中的電流最大C.在t1~t2時間內(nèi),電路的電場能不斷減小D.在t3~t4時間內(nèi),電容器所帶的電荷量不斷增多【解析】選C。在t2時刻,電容器兩端的電壓是零,是放電完畢時刻,電流最大,電路中的磁場能最大,選項A錯誤;在t3時刻,電容器兩端的電壓最大,是充電完畢時刻,電流最小,選項B錯誤;在t1~t2時間內(nèi),電容器兩端的電壓減小,是電容器開始放電到放電完畢時刻,電容器電荷量減小,是電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,電路的電場能不斷減小,選項C正確;在t3~t4時間內(nèi),電容器兩端的電壓減小,是電容器開始放電到放電完畢時刻,電容器電荷量減小,選項D錯誤?！炯庸逃柧殹?多選)在LC電路中,電容器兩端的電壓u隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖所示,則 ()A.在t1時刻,電路中的電流最大B.在t2時刻,電路中的磁場能最大C.從t2至t3時刻,電路中的電場能不斷增大D.從t3至t4時刻,電容器的帶電荷量不斷增大【解析】選A、D。在t1時刻,電容器兩端的電壓u為0,則電容器所帶電荷量為0,電路中的電場能最小,磁場能最大,此時電路中的電流最大,選項A正確;在t2時刻,電容器兩端的電壓u最大,則電容器所帶電荷量最大,電路中的電場能最大,磁場能最小,選項B錯誤;從t2至t3時刻,電容器兩端的電壓u逐漸減小,則電容器所帶電荷量逐漸減小,電路中的電場能不斷減小,選項C錯誤;從t3至t4時刻,電容器兩端的電壓u逐漸增大,則電容器的帶電荷量不斷增大,選項D正確。7.(6分)某個智能玩具的聲響開關(guān)與LC電路中的電流有關(guān),如圖所示為玩具內(nèi)的LC振蕩電路部分。已知線圈自感系數(shù)L=5×10-3H,電容器電容C=8μF,在電容器開始放電時(取t=0),上極板帶正電,下極板帶負電,則()A.LC振蕩電路的周期T=2π×10-4sB.當t=π3×10-4C.當t=5π6×10-4s時,LCD.當t=π×10-4s時,電容器上極板帶負電【解析】選B。根據(jù)T=2πLC,代入數(shù)據(jù)有T=4π×10-4s,選項A錯誤;當t=π3×10-4s<T4時,電容器放電,線圈中產(chǎn)生的自感電動勢正在減小,選項B正確;當t=5π6×10-4s<T4時,電容器放電,LC電路中的電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,選項C錯誤;當t=π×10-4【加固訓練】(多選)(2023·馬鞍山模擬)用電感線圈L和電容C組成如圖所示的電路,開關(guān)S斷開,電容器上帶有一定的電荷量。閉合開關(guān)S形成LC振蕩電路,振蕩周期為T,記開關(guān)S閉合瞬間為t=0時刻,則 ()A.t=T4B.t=T2C.t=3TD.若增大電容器兩極板的間距,振蕩周期增大【解析】選A、B。根據(jù)題意可知,開關(guān)S閉合瞬間為t=0時刻,電容器開始放電,電流增大,電流與時間呈現(xiàn)正弦式變化,當t=T4時,回路中放電電流達到最大值,選項A正確;t=T4時刻電容器處于反向充電狀態(tài),電流減小,由于電流與時間呈現(xiàn)正弦式變化,圖像斜率的絕對值表示感應電動勢的大小,在t=T2時,電流為0,電流—時間圖像的斜率的絕對值達到最大值,可知t=T2時,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢最大,選項B正確;根據(jù)上述可知,t=T2時,充電結(jié)束,電容器又開始放電,電流反向增大,t=3T4時,電容器放電結(jié)束,電流達到最大,電容器極板所帶電荷量最小,電容器兩極板間的電場強度最小,選項C錯誤;根據(jù)T【綜合應用練】8.(6分)(2023·揚州模擬)如圖所示,為了測量儲罐中不導電液體的高度,將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容C置于儲罐中,電容C可通過單刀雙擲開關(guān)S與電感L或電源相連。當開關(guān)從a撥到b時,由電感L與電容C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.當儲罐內(nèi)的液面高度降低時,LC電路振蕩電流的頻率升高D.當開關(guān)從a撥到b時開始計時,經(jīng)過時間t,電感L上的電流第一次達到最大,則該LC電路中的振蕩周期為2t【解析】選C。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,選項A、B錯誤;根據(jù)電容的決定式C=εrS4πkd,當儲罐內(nèi)的液面高度降低時,可知此時εr減小,電容變小,由T=2πLC,可得此時振蕩周期減小,頻率變大,選項C正確;開關(guān)從a撥到b時,此時電容器開始放電,當電感L上的電流第一次達到最大時,此時經(jīng)過14T9.(6分)(2023·淮安模擬)如圖甲所示,電感線圈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電路中將產(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)電路中的電流方向相反【解題指導】解答本題應注意以下三點:(1)t=0時刻磁場能最大,然后逐漸減小,說明磁場能向電場能轉(zhuǎn)化,電容器正在充電。(2)磁場能的周期是振蕩電路中振蕩電流、電容器所帶電量或電壓周期的一半。(3)根據(jù)能量守恒,最大磁場能等于電場能?！窘馕觥窟xA。t=0時刻斷開開關(guān)S,電感線圈與電容器構(gòu)成振蕩電路,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,磁場能轉(zhuǎn)化為電場能。電容器所帶電荷量從零開始增加,當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)過14T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,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電路振蕩周期為4×10-3s,選項C正確,A錯誤;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,電容器兩極板所帶的電荷量為零,此時通過線圈的電流自左向右。當斷開開關(guān)時,線圈開始給電容器充電,電流逐漸減小,經(jīng)過14個周期(t=π210.(6分)(2023·眉山模擬)LC振蕩電路的振蕩周期為T,t=0時刻線圈中的磁場最強,方向如圖所示。LC振蕩電路中的電流為i,電容器極板a帶的電荷量為q,線圈中儲存的磁場能為E磁(與通過線圈的電流的平方成正比),極板間儲存的電場能為E電(與電容器所帶的電荷量的平方成正比),以a極板所帶的正電荷增加時的電流方向為正。下列圖像可能正確的是 ()【解析】選C。由題意可知t=0時刻線圈中的磁場最強,電路中電流最大,此時電容器電場能最小,電容器所帶電荷量最小,根據(jù)安培定則可知,此時電流方向流向b板,電容器正在充電,電流為負方向,選項A、B錯誤;t=0時刻電容器所帶電荷量為零,之后磁場能轉(zhuǎn)化為電場能,由于能量是標量,因此線圈中磁場能、電場能均在橫軸上方,且圖像是平滑的,選項C正確,D錯誤?！厩榫硠?chuàng)新練】11.(6分)(2023·佛山模擬)某人設計了如圖所示的LC振蕩電路來測量微小物