第13章 第3讲 电磁振荡 电磁波(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

第3讲　电磁振荡　电磁波 ► 对应学生用书P231 【备考目标】 　1.了解LC振荡电路中振荡电流的产生过程及电磁振荡过程中能量转化的情况。2.掌握电磁振荡的周期公式和频率公式。3.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收过程。 考点一　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、电容器内电场强度E、线圈内的磁感应强度B发生周期性变化，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＝。 【正误判断·辨析】 (1)LC振荡电路中，电容器放电完毕时，回路中电流最小。(×) (2)LC振荡电路中，回路中的电流最大时回路中的磁场能最大。(√) (3)电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。(×) 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 1．金属探测仪被各考场广泛应用，从而营造了良好的考试公平环境。如图甲为某一款金属探测仪，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图乙所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是(　　) A．此时电容器中的电场能正在减小 B．此时线圈中的自感电动势正在减小 C．此时电路中电流沿顺时针方向且LC振荡电路中电流减小 D．若LC振荡电路中的电感变小，其振荡频率也变小 解析：选C。如图所示时刻，电容器正在充电，电荷量在增大，电流以正弦规律减小，根据E＝L，线圈中的自感电动势正在增大，电场能正在增大，故A、B错误，C正确；L减小，根据T＝2π，T减小，f增大，故D错误。 2．如图甲为电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图像，如图乙为LC振荡电路某一时刻的状态，则(　　) A．t1时刻线圈中自感电动势为零 B．t1～t2时间内回路内的电流为顺时针 C．t2～t3中某时刻与图乙状态相对应 D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小 解析：选C。在t1时刻，上极板电量q达到最大值，电流达到最小值，电流变化率达到最大，此时自感电动势达到最大，选项A错误；t1～t2时间内，上极板电量为正，且减小，回路内的电流为逆时针，选项B错误；t2～t3中，上极板电量为负，下极板电量为正，由于上极板负电量不断增大，线圈电流为逆时针，而电量增加的越来越慢，故电流减小，由右手螺旋定则可得磁场方向向上，选项C正确；图乙过程可以对应t2～t3过程，此过程电容器电荷量增大，极板间电场能逐渐增大。 3．如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间的变化规律如图乙所示，则电路中振荡电流随时间的变化图像是(振荡电流以电路中逆时针方向为正)(　　) 解析：选D。电容器极板间的电压U＝，随电容器带电荷量的增加而增大，随电容器带电荷量的减少而减少，从图乙可以看出，在0～这段时间内电容器充电，且UAB>0，即UA>UB，A板应带正电，只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电，同时考虑到t＝0时刻电压为零，电容器带电荷量为零，电流最大，可知t＝0时刻，电流为负向最大，D正确，A、B、C错误。 考点二　电磁波　电磁波谱 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。 【正误判断·辨析】 (1)振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。(√) (2)要将传递的声音信号向远距离发射，必须以高频电磁波作为载波。(√) (3)只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。(×) 1．电磁波谱的分析及应用 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× > 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 ～ ～ 热效应 红外遥感 可见光 1015 10－7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 ～ ～ 化学效应、荧光 效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 ～ ～ 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 2.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 1．某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波的无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。适当调整后，去户外使用，假设空间中存在波长分别为300 m、397 m、566 m的无线电波，下列说法正确的是(　　) A．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调 B．在电磁波发射技术中，只有调频这种调制方式 C．为更好接收波长为300 m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到1 MHz D．为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数 解析：选C。使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，故A错误；在电磁波发射技术中，有调频和调幅两种调制方式，故B错误；为更好接收波长为300 m的无线电波，根据f＝＝ Hz＝1×106 Hz＝1 MHz可知，应把收音机的调谐频率调到1 MHz，故C正确；为了能收到频率最高的中波电台，应增大调谐电路的固有频率，根据f＝可知，应减少线圈的匝数，故D错误。 2．(2024·浙江温州模拟)下列说法正确的是(　　) A.微波炉利用紫外线对食物进行加热 B．“彩超”利用多普勒效应的原理测定血管中血液的流速 C．如图所示，互感式钳式电流表可以测量恒定电流的大小 D．医院用“CT”检查身体是利用了γ射线穿透本领较强的特点 解析：选B。微波炉加热食物是利用微波进行加热的，不是利用紫外线，故A错误；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，利用的是多普勒效应原理，故B正确；“互感式”钳式电流表是利用电磁感应原理，需要磁通量发生变化，即电流发生变化，故不能用来测量恒定电流的大小，故C错误；医院用“CT”检查身体，利用了X射线穿透本领强的特性，故D错误。 3．以下关于电磁场和电磁波的说法中正确的是(　　) A.电场和磁场总是同时存在的，统称为电磁场 B．电磁波是机械波，传播需要介质 C．电磁波的传播速度是3×108 m/s D．电磁波是一种物质，可在真空中传播 解析：选D。变化的电场与变化的磁场相互联系，它们统称为电磁场，A错误；电磁波不是机械波，传播不需要介质，B错误；电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，C错误；电磁波是一种物质，可在真空中传播，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$