2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設(shè)計》一輪總復(fù)習(xí)（提升版）第3講　電磁振蕩與電磁波

第3講電磁振蕩與電磁波考點一電磁振蕩1.振蕩電路：產(chǎn)生大小和方向都做周期性迅速變化的電流（即振蕩電流）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、電路中的電流i、電容器內(nèi)的電場強度E、線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強度B發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象就是電磁振蕩。3.電磁振蕩中的能量變化（1）放電過程中電容器儲存的電場能逐漸轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能。（2）充電過程中線圈中的磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電容器的電場能。（3）在電磁振蕩過程中，電場能和磁場能會發(fā)生周期性的轉(zhuǎn)化。4.電磁振蕩的周期和頻率（1）周期T＝2πLC。（2）頻率f＝12?判斷小題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)。 （×）1.振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖像2.LC振蕩電路中電容器充、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1.【LC振蕩電路的圖像】如圖所示，L為一電阻可忽略的線圈，R為一電阻，C為電容器，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，現(xiàn)突然斷開S，并開始計時，能正確反映LC回路中電流i（規(guī)定順時針方向為正）及電容器中電場強度E的變化（由a板指向b板為電場強度的正方向）隨時間變化的圖像是 （）解析：C因為L為一電阻可忽略的線圈，可知當(dāng)開關(guān)閉合時，電容器帶電荷量為零，通過線圈L的電流向下；斷開開關(guān)S后，電流在LC電路中開始振蕩，電容器開始充電，電流方向逆時針方向（負(fù)方向）且電流大小逐漸減小，b板帶正電荷且逐漸增加，即負(fù)方向的電場強度逐漸增加，則選項A、B、D錯誤，C正確。2.【振蕩電路的分析】圖甲為某一款金屬探測儀，探測儀內(nèi)部的線圈與電容器構(gòu)成LC振蕩電路，當(dāng)探測儀檢測到金屬物體時，探測儀線圈的自感系數(shù)發(fā)生變化，從而引起振蕩電路中的電流頻率發(fā)生變化，探測儀檢測到這個變化就會驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲響。在LC振蕩電路中，某時刻磁場方向如圖乙所示，且電容器上極板帶正電，下列說法正確的是 （）A.此時電容器中的電場能正在減小B.此時線圈中的自感電動勢正在減小C.此時電路中電流沿順時針方向且LC振蕩電路中電流減小D.若LC振蕩電路中的電感L變小，其振蕩頻率也變小解析：C如題圖所示時刻，電容器正在充電，電荷量在增大，電流減小，根據(jù)E＝LΔIΔt結(jié)合振蕩電流隨時間的變化圖像，可知線圈中的自感電動勢正在增大，電場能正在增大，故A、B錯誤，C正確；L減小，根據(jù)T＝2πLC，T減小，f增大，3.【振蕩電路的應(yīng)用】為了測量儲液罐中液體的液面高度，有人設(shè)計了如圖所示裝置。當(dāng)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)生振蕩電流而向外輻射電磁波，再使用調(diào)諧電路來接收甲振蕩電路中的電磁波，這樣就可通過測量乙中接收頻率而獲知甲中的發(fā)射頻率，進(jìn)而再獲知電容C的值（L值已知），從而測量儲液罐內(nèi)的液面高度。下列分析判斷正確的是 （）A.該裝置適用于測量任意種類液體的液面高度B.該裝置測得的振蕩頻率與所用電源的電動勢大小無關(guān)C.當(dāng)裝置使用過久，電源電動勢減小時，測量的液面高度比真實值偏小D.當(dāng)儲液罐內(nèi)的液面高度降低時，所測到的LC回路中電流的振蕩頻率變小解析：B該裝置適用于測量不導(dǎo)電液體的液面高度，A錯誤；該裝置測得的振蕩頻率與所用電源的電動勢大小無關(guān)，則當(dāng)裝置使用過久，電源電動勢減小時，振蕩電路的周期和頻率不變，則測量的液面高度和真實值相比不變，B正確，C錯誤；當(dāng)儲液罐內(nèi)的液面高度降低時，根據(jù)C＝εrS4πkd，εr減小，則C減小，根據(jù)f＝12π考點二電磁波的特點及應(yīng)用1.麥克斯韋電磁場理論變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。2.電磁波及其傳播（1）電磁場在空間由近及遠(yuǎn)的傳播，形成電磁波。電磁波是橫波。（2）電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中不同頻率的電磁波的傳播速度都等于光速。但在同一介質(zhì)中，不同頻率的電磁波的傳播速度是不同的，頻率越高，波速越小。（3）波速公式：v＝λf，f是電磁波的頻率。3.電磁波的發(fā)射與接收（1）發(fā)射電磁波需要開放的高頻振蕩電路，并對電磁波根據(jù)信號的強弱進(jìn)行調(diào)制（兩種方式：調(diào)幅、調(diào)頻）。（2）接收電磁波需要能夠產(chǎn)生電諧振的調(diào)諧電路，再把信號從高頻電流中解調(diào)出來。調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波。4.電磁波譜（1）按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列成的譜。按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。（2）電磁波譜分析及應(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)紅外線1011～101510－7～10－3熱效應(yīng)紅外遙感可見光101510－7引起視覺照明、攝影紫外線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X射線1016～101910－11～10－8穿透本領(lǐng)強檢查、醫(yī)用透視γ射線＞1019＜10－11穿透本領(lǐng)更強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療?判斷小題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(yuǎn)距離發(fā)射，必須以高頻電磁波作為載波。（√）3.只有接收電路發(fā)生電諧振時，接收電路中才有振蕩電流。 （×）4.解調(diào)是調(diào)制的逆過程。 （√）1.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2.對電磁波的兩點說明（1）不同電磁波的頻率或波長不同，表現(xiàn)出不同的特性，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。（2）同頻率的電磁波在不同介質(zhì)中傳播速度不同，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。1.【麥克斯韋電磁場理論】某電路中電場強度隨時間變化的關(guān)系圖像如圖所示，能產(chǎn)生電磁波的是 （）解析：D由麥克斯韋電磁場理論知，當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場時，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，會激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會在較遠(yuǎn)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，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。2.【電磁場和電磁波】以下關(guān)于電磁場和電磁波的說法中正確的是（）A.電場和磁場總是同時存在的，統(tǒng)稱為電磁場B.電磁波是機械波，傳播需要介質(zhì)C.電磁波的傳播速度是3×108m/sD.電磁波是一種物質(zhì)，可在真空中傳播解析：D變化的電場與變化的磁場相互聯(lián)系，它們統(tǒng)稱為電磁場，選項A錯誤；電磁波不是機械波，傳播不需要介質(zhì)，選項B錯誤；電磁波在真空中的傳播速度是3×108m/s，選項C錯誤；電磁波是一種物質(zhì)，可在真空中傳播，選項D正確。3.【電磁波的特性和應(yīng)用】（多選）有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用，下列說法正確的是 （）A.適量的紫外線照射有利于人體健康B.紅外線和X射線都有很強的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體C.電磁波是橫波，且可以在真空中傳播D.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失解析：AC適量的紫外線照射，會促進(jìn)人體對鈣的吸收，有利于人體健康，故A正確；X射線有很強的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體，紅外線的穿透能力較弱，不能用于透視人體，故B錯誤；電磁波是橫波，且可以在真空中傳播，故C正確；電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波還會繼續(xù)傳播，故D錯誤。跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.（多選）（2024·福建寧德模擬）以下關(guān)于機械波與電磁波的說法中，正確的是 （）A.機械波與電磁波本質(zhì)上是一致的B.機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波C.只有機械波中的聲波才會發(fā)生多普勒效應(yīng)D.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)，還與電磁波的頻率有關(guān)解析：BD機械波是機械振動在介質(zhì)中傳播，電磁波是變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，電場和磁場交替產(chǎn)生電磁波，故A錯誤；機械波可能是縱波，也可能是橫波，而電磁波只能是橫波，故B正確；多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象，故C錯誤；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)，還與電磁波的頻率有關(guān)，故D正確。2.（多選）關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收，下列說法中正確的是（）A.音頻電流的頻率比較低，不能直接用來發(fā)射電磁波B.為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，電路必須是閉合的C.當(dāng)接收電路的固有頻率與接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強D.要使電視機的屏幕上有圖像，必須要有解調(diào)過程解析：ACD音頻電流的頻率比較低，需放大后搭載到高頻電磁波上，故A正確；為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，必須是開放電路，故B錯誤；當(dāng)接收電路的固有頻率與接收到的電磁波的頻率相同時，產(chǎn)生電諧振，所以接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強，故C正確；解調(diào)就是從調(diào)頻或調(diào)幅的高頻信號中把音頻、視頻等調(diào)制信號分離出來的過程，要使電視機的屏幕上有圖像，必須要有解調(diào)過程，故D正確。3.（多選）（2024·福建寧德模擬）許多光學(xué)現(xiàn)象在科學(xué)技術(shù)上得到了應(yīng)用，以下對一些應(yīng)用的解釋，正確的是 （）A.紫外驗鈔機利用的是紫外線的化學(xué)作用B.X光透視利用的是光的穿透作用C.工業(yè)上的金屬探傷利用的是γ射線具有極強的穿透能力D.紅外遙感技術(shù)利用了一切物體都在不停地輻射紅外線的特點解析：BCD紫外驗鈔機是利用紫外線照射印刷在鈔票上的熒光文字，發(fā)出可見光，使這些文字能被肉眼看到，利用了紫外線的熒光效應(yīng)，故A錯誤；X射線具有較強的穿透能力，在醫(yī)學(xué)上用它來透視人體，檢查病變和骨折情況，故B正確；γ射線具有極強的穿透能力，工業(yè)上的金屬探傷就是利用這個原理，故C正確；一切物體都在不停地輻射紅外線，紅外遙感技術(shù)就是利用這個原理，故D正確。4.（多選）關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是 （）A.在真空中各種電磁波的傳播速度都相同B.γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高C.紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射D.在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線解析：AB電磁波在真空中的傳播速度都為3.0×108m/s，故A正確；γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，故B正確；在電磁波譜中從無線電波到γ射線，波長逐漸變短，頻率逐漸升高，而波長越長，波動性越強，越容易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，因此紫光比紫外線更容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，電磁波譜中無線電波最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故C、D錯誤。5.（多選）（2024·天津市模擬）下列說法正確的是 （）A.LC電路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，回路電流值最小時刻，磁場能最小B.變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場C.無線電波發(fā)射接收過程中，使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧D.空調(diào)遙控器是利用發(fā)射紫外線來控制空調(diào)的解析：ACLC電路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，回路電流值最小時刻，磁場能最小，而電容器所帶電荷量最大，故A正確；均勻變化的電場產(chǎn)生的是穩(wěn)定的磁場，故B錯誤；無線電波發(fā)射接收過程中，使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧，故C正確；空調(diào)遙控器是利用發(fā)射紅外線來控制空調(diào)的，故D錯誤。6.（多選）下列關(guān)于無線電波的敘述中，正確的是（）A.無線電波是波長從幾十千米到一毫米的電磁波B.無線電波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0×108m/sC.無線電波不能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象D.無線電波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時，波長變短解析：AD無線電波中長波波長有幾十千米，微波中的毫米波只有幾毫米，A正確；無線電波在介質(zhì)中的傳播速度小于在真空中的傳播速度3.0×108m/s，B錯誤；無線電波也能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，C錯誤；無線電波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時，傳播速度減小，由λ＝vf可知波長變短，D7.（2024·浙江溫州模擬）無線話筒就是LC振蕩電路在實際中應(yīng)用的典型實例，某LC振蕩電路某時刻磁場方向如圖所示，則（）A.取出線圈中的鐵芯，振蕩電路的頻率將變小B.若磁場正在增強，根據(jù)楞次定律，回路中電流方向為逆時針C.若剛放電時電容器所帶電荷量越多，則一個周期內(nèi)平均電流越大D.電流減小時，電容器儲存的電場能一定增大解析：D根據(jù)f＝12πLC可知取出線圈中的鐵芯，振蕩電路的頻率將變大，故A錯誤；若磁場正在增強，說明電容器在放電，根據(jù)安培定則，回路中電流方向為順時針，故B錯誤；一個周期內(nèi)LC振蕩電路平均電流為零，與剛放電時電容器所帶電荷量無關(guān)，故C錯誤；電流減小時，線圈磁場能減弱，根據(jù)能量守恒定律可知電容器儲存的電場能一定增大，8.（2024·河北張家口模擬）如圖所示為某時刻LC振蕩電路所處的狀態(tài)，則該時刻 （）A.振蕩電流i在增大B.電容器上的電荷量增多C.磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化D.電流的變化率