第四章 电磁振荡与电磁波【速记清单】2024-2025学年高二物理单元速记·巧练（人教版2019选择性必修第二册）

第四章 电磁振荡与电磁波 01 思维导图 02 考点速记 考点一、电场振荡的产生及能量变化 1．振荡电流：大小和方向都做 迅速变化的电流 2．振荡电路：能产生 的电路。最简单的振荡电路为LC振荡电路 3．LC振荡电路的放电、充电过程 (1)电容器放电：由于线圈的 作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐 。放电完毕时，极板上的电荷量为零，放电电流达到 。该过程电容器的电场能全部转化为线圈的 。 (2)电容器充电：电容器放电完毕时，由于线圈的 作用，电流并不会立刻减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始 ，极板上的电荷逐渐 ，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多．该过程中线圈的 又全部转化为电容器的 。 4．电磁振荡的实质 在电磁振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在 ，电场能和磁场能也随着做周期性的 考点二、电磁振荡的周期和频率 1．电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周 需要的时间 2．电磁振荡的频率f：周期的倒数，数值等于单位时间内完成的 的次数 如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率分别叫作振荡电路的 周期和 频率 3．LC电路的周期和频率公式：T＝2π，f＝ 其中：周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F) 考点三、电磁场 1．变化的磁场产生电场 (1)实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。 (2)麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动． (3)实质：变化的磁场产生了电场． 2．变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场． 对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场产生电场 ①均匀变化的磁场产生恒定的电场． ②非均匀变化的磁场产生变化的电场． ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场． (2)变化的电场产生磁场 ①均匀变化的电场产生恒定的磁场． ②非均匀变化的电场产生变化的磁场． ③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场． 考点四、电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波． 2．电磁波的特点： (1)电磁波在空间传播不需要介质； (2)电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波． (3)电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝λf，在真空中，电磁波的速度c＝3.0×108 m/s. (4)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象． 3．电磁波具有能量 电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换，电磁波的发射过程是辐射能量的过程，传播过程是能量传播的过程． 电磁波与机械波的比较 名称 项目　 机械波 电磁波 研究对象 力学现象 电磁现象 周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化 传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关 产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发 波的特点 横波或纵波 横波 干涉和衍射 可以发生干涉和衍射 考点五、无线电波的发射 1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点： (1)要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大 (2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用开放电路 2．实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连 3．电磁波的调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术．调制分为调幅和调频． (1)调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制方法 (2)调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方法 有效发射电磁波的条件 要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点： (1)要有足够高的振荡频率．频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去． (2)采用开放电路．采用开放电路可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图 2．调制 (1)概念：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种信号而改变 (2)调制的分类 ①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示 ②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术，如图4所示 考点六、无线电波的接收 1．接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是接收天线 2．电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振 (1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程 (2)解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程．调幅波的解调也叫检波 考点七、 1．电视广播信号是一种无线电信号，实际传播中需要通过载波将信号调制成高频信号再进行传播 2．高频电视信号的三种传播方式：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输 3．电视信号的接收：电视机接收到的高频电磁波信号经过解调将得到的信号转变为图像信号和伴音信号 考点八、电磁波谱，电磁波的特性及应用 1．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成谱，叫作电磁波谱． 2．按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，具有不同的特性 电磁波的特性及应用 1．无线电波：波长大于1 mm(频率低于300 GHz)的电磁波称作无线电波，主要用于通信、广播及其他信号传输 雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射，以此来测定物体位置的无线电设备，其利用的是波长较短的微波 2．红外线 (1)红外线是一种光波，波长比无线电波短，比可见光长 (2)所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强． (3)红外线的应用主要有红外遥感和红外体温计 3．可见光：可见光的波长在400～760 nm之间 4．紫外线 (1)波长范围在5～370_nm之间，不能引起人的视觉 (2)具有较高的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光． 5．X射线和γ射线 (1)X射线波长比紫外线短，有很强的穿透本领，用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官 (2)γ射线波长比X射线更短，具有很高的能量，穿透力更强，医学上用来治疗某些癌症，工业上也可用于探测金属构件内部是否有缺陷 不同电磁波的特性及应用 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率 由左向右，频率变化为由低到高 真空中的波长 由左向右，波长变化为由长到短 特性 波动性强 热效应强 感光性强 化学作用、荧光效应强 穿透力强 穿透力最强 用途 通信、广播、天体物理研究 遥控、遥测、遥测、加热、红外摄像、红外制导 照明、照相等 杀菌、防伪、治疗皮肤病等 检查、探测、透视 探测、治疗 03 素养提升 模拟基础练 1．振荡电路如图所示，时刻，线圈中磁场的方向如图所示，且磁场正在减弱。M、N分别为电容器的上、下极板，、为回路中的两个点。已知振荡电路的周期为，下列说法正确的是（　　） A．此时回路中的电流由流向 B．时刻，N板带负电，电容器储存的电场能正在增加 C．此时两板间的电场强度正在减小 D．若将N板下移，则该振荡电路激发的电磁波波长变长 2．图为手机信号屏蔽器.该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由信道的低端频率向高端扫描.该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，达到屏蔽信号的目的，下列说法正确的是（    ） A．手机信号必须在介质中才能传播 B．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了 C．手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的 D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章 电磁振荡与电磁波 01 思维导图 02 考点速记 考点一、电场振荡的产生及能量变化 1．振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流 2．振荡电路：能产生振荡电流的电路。最简单的振荡电路为LC振荡电路 3．LC振荡电路的放电、充电过程 (1)电容器放电：由于线圈的自感作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少。放电完毕时，极板上的电荷量为零，放电电流达到最大值。该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能。 (2)电容器充电：电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立刻减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始反向充电，极板上的电荷逐渐增多，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多．该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能。 4．电磁振荡的实质 在电磁振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着，电场能和磁场能也随着做周期性的转化． 考点二、电磁振荡的周期和频率 1．电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间 2．电磁振荡的频率f：周期的倒数，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数 如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率分别叫作振荡电路的固有周期和固有频率 3．LC电路的周期和频率公式：T＝2π，f＝ 其中：周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F) 考点三、电磁场 1．变化的磁场产生电场 (1)实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。 (2)麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动． (3)实质：变化的磁场产生了电场． 2．变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场． 对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场产生电场 ①均匀变化的磁场产生恒定的电场． ②非均匀变化的磁场产生变化的电场． ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场． (2)变化的电场产生磁场 ①均匀变化的电场产生恒定的磁场． ②非均匀变化的电场产生变化的磁场． ③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场． 考点四、电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波． 2．电磁波的特点： (1)电磁波在空间传播不需要介质； (2)电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波． (3)电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝λf，在真空中，电磁波的速度c＝3.0×108 m/s. (4)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象． 3．电磁波具有能量 电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换，电磁波的发射过程是辐射能量的过程，传播过程是能量传播的过程． 电磁波与机械波的比较 名称 项目　 机械波 电磁波 研究对象 力学现象 电磁现象 周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化 传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关 产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发 波的特点 横波或纵波 横波 干涉和衍射 可以发生干涉和衍射 考点五、无线电波的发射 1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点： (1)要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大 (2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用开放电路 2．实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连 3．电磁波的调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术．调制分为调幅和调频． (1)调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制方法 (2)调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方法 有效发射电磁波的条件 要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点： (1)要有足够高的振荡频率．频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去． (2)采用开放电路．采用开放电路可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图 2．调制 (1)概念：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种信号而改变 (2)调制的分类 ①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示 ②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术，如图4所示 考点六、无线电波的接收 1．接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是接收天线 2．电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振 (1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程 (2)解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程．调幅波的解调也叫检波 考点七、 1．电视广播信号是一种无线电信号，实际传播中需要通过载波将信号调制成高频信号再进行传播 2．高频电视信号的三种传播方式：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输 3．电视信号的接收：电视机接收到的高频电磁波信号经过解调将得到的信号转变为图像信号和伴音信号 考点八、电磁波谱，电磁波的特性及应用 1．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成谱，叫作电磁波谱． 2．按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，具有不同的特性 电磁波的特性及应用 1．无线电波：波长大于1 mm(频率低于300 GHz)的电磁波称作无线电波，主要用于通信、广播及其他信号传输 雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射，以此来测定物体位置的无线电设备，其利用的是波长较短的微波 2．红外线 (1)红外线是一种光波，波长比无线电波短，比可见光长 (2)所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强． (3)红外线的应用主要有红外遥感和红外体温计 3．可见光：可见光的波长在400～760 nm之间 4．紫外线 (1)波长范围在5～370_nm之间，不能引起人的视觉 (2)具有较高的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光． 5．X射线和γ射线 (1)X射线波长比紫外线短，有很强的穿透本领，用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官 (2)γ射线波长比X射线更短，具有很高的能量，穿透力更强，医学上用来治疗某些癌症，工业上也可用于探测金属构件内部是否有缺陷 不同电磁波的特性及应用 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率 由左向右，频率变化为由低到高 真空中的波长 由左向右，波长变化为由长到短 特性 波动性强 热效应强 感光性强 化学作用、荧光效应强 穿透力强 穿透力最强 用途 通信、广播、天体物理研究 遥控、遥测、遥测、加热、红外摄像、红外制导 照明、照相等 杀菌、防伪、治疗皮肤病等 检查、探测、透视 探测、治疗 03 素养提升 模拟基础练 1．振荡电路如图所示，时刻，线圈中磁场的方向如图所示，且磁场正在减弱。M、N分别为电容器的上、下极板，、为回路中的两个点。已知振荡电路的周期为，下列说法正确的是（　　） A．此时回路中的电流由流向 B．时刻，N板带负电，电容器储存的电场能正在增加 C．此时两板间的电场强度正在减小 D．若将N板下移，则该振荡电路激发的电磁波波长变长 【答案】B 【详解】A．时刻磁场正在减弱，由右手螺旋定则可知，电流由流向，故A错误； B．时刻磁场正在减弱，故电容器正在充电，则时刻，电容器也正在反向充电，故M板带正电，N板带负电，电荷量正在增大，电场能正在增加，故B正确； C．时刻电容器正在充电，电荷量正在增大，则M、N板间的电压正在增大，两板间的电场强度正在增大，故C错误； D．若将N板下移，电容器极板间距增大，根据可知电容器的电容减小， 由可知振荡电路的频率增大，电磁波频率增大， 由可知，振荡电路激发的电磁波波长变短，故D错误。 故选B。 2．图为手机信号屏蔽器.该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由信道的低端频率向高端扫描.该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，达到屏蔽信号的目的，下列说法正确的是（    ） A．手机信号必须在介质中才能传播 B．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了 C．手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的 D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的 【答案】D 【详解】A．手机信号是电磁波，电磁波可以不借助于介质传播，故A错误； BCD．由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由前向信道的低端频率向高端扫描，形成电磁波干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故BC错，D正确。 故选D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$