考点06 电磁振荡与电磁波-2024年新高考物理一轮专题复习方略

14 交变电流 [-考点-06-] 电磁振荡与电磁波 一、电磁振荡 1．振荡电路：产生大小和方向都做周期性迅速变化的电流(即振荡电流)的电路．由电感线圈L和电容C组成最简单的振荡电路，称为LC振荡电路． 2．电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器不断地充电和放电，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡． 3．电磁振荡中的能量变化 (1)放电过程中电容器储存的电场能逐渐转化为线圈的磁场能． (2)充电过程中线圈中的磁场能逐渐转化为电容器的电场能． (3)在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化． 4．电磁振荡的周期和频率 (1)周期T＝2π. (2)频率f＝. 二、电磁波的特点及应用 1．麦克斯韦电磁场理论 2．电磁波 (1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成电磁波． (2)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)． (3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小． (4)v＝λf，f是电磁波的频率． 3．电磁波的发射 (1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制． (2)调制方式 ①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变． ②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变． 4．无线电波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟收到的无线电波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这就是电谐振现象． (2)使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路． (3)从经过调制的高频振荡信号中“检”出调制信号的过程，叫作检波．检波是调制的逆过程，也叫作解调． 5．电磁波谱：按照电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱． 按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线． 1．振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像 2．LC振荡电路充、放电过程的判断方法 根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程 根据物理量的变化趋势判断 当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程 根据能量判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电 3．电磁波谱分析及应用 电磁波谱 频率/ Hz 真空中波 长/m 特性 应用 递变规律 无线电波 ＜3×1011 ＞10－3 波动性强，易发生衍射 无线电技术 衍射能力减弱，直线传播能力增强 红外线 1011～1015 10－7～10－3 热效应 红外遥感 可见光 1015 10－7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015～1016 10－8～10－7 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 1016～1019 10－11～10－8 穿透本领强 检查、医用透视 γ射线 ＞1019 ＜10－11 穿透本领更强 工业探伤、医用治疗 4.各种电磁波产生机理 无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生 红外线、可见光和紫外线 原子的外层电子受激发后产生 X射线 原子的内层电子受激发后产生 γ射线 原子核受激发后产生 5.对电磁波的两点说明 (1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长，越容易产生干涉、衍射现象，波长越短，穿透能力越强． (2)同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越高，折射率越大，速度越小． 典例1(电磁振荡)如图甲所示，“救命神器”——自动体外除颤仪(AED)现在已经走入了每个校园，它是一种便携式的医疗设备，可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备．其结构如图乙所示，低压直流经高压直流发生器后向储能电容器C充电．除颤治疗时，开关拨到2，将脉冲电流作用于心脏，使患者心脏恢复正常跳动，其他条件不变时，下列说法正确的是(　　) A．脉冲电流作用于不同人体时，电流大小相同 B．放电过程中，电流大小不变 C．电容C越小，电容器的放电时间越长 D．自感系数L越小，电容器的放电时间越短 典例2(电磁波的特点及应用)(2023·辽宁锦州市模拟)5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特点之一为具有超高速的数据传播速率，5G信号一般采用3.3×109～6×109 Hz频段的无线电波，