暑假作业13电磁振荡、电磁波、传感器-【暑假分层作业】2025年高二物理暑假培优练（人教版2019）

限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业13电磁振荡、电磁波、传感器 知识点一：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＝. 知识点二　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． 知识点三：　常见的传感器 一、传感器及其工作原理 1．传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出．通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断．把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制． 传感器应用的一般模式如图所示： 2．传感器的核心元件 (1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分． (2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分． (3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分． 3．传感器的分类 工作原理 举例 物理传感器 利用物质的物理特性或物理效应感知并检测出待测对象信息 力传感器、磁传感器、声传感器等 化学传感器 利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度转换为电信号 离子传感器、气体传感器等 生物传感器 利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质 酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等 知识点四、常见敏感元件 1．光敏电阻 (1)特点：光照越强，电阻越小． (2)原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好． (3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量． 2．热敏电阻和金属热电阻 (1)热敏电阻 热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线． (2)金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线． (3)作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量． 注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器． 3．电阻应变片 (1)电阻应变片的作用：电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量． (2)电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是应变片． (3)电子秤的工作原理 ⇒⇒⇒ 知识点五：霍尔元件的应用 霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件．一般用于电机中测定转子的转速，如录像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等． (1)霍尔元件的工作原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现电压(如图所示)． (2)霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡． (3)霍尔电压：UH＝k(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中UH与B成正比，所以霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量． 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1、 单选题 1．（23-24高二下·陕西宝鸡·期末）传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同。以下有关传感器的说法不正确的是（　　） A．非触摸式自动水龙头自动感应水龙头应用的传感器是压力传感器 B．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是光传感器的应用 C．空调在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，是温度传感器的应用 D．电熨斗够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断 2．（23-24高二下·广东广州·期末）如图所示，用光敏电阻R和继电器组成的一个简单照明自动控制电路，能够实现“日出路灯熄，日落路灯亮”，光线越强光敏电阻R的阻值越小。下列说法正确的是（　　） A．光线越弱，电路中的电流越小，继电器越容易吸引衔铁 B．为了使在更暗的光线下才亮灯，可以减小滑动变阻器的阻值 C．为节约能源，减少亮灯时间，可以减小继电器中线圈的匝数 D．只有电路中产生变化的电流，继电器才能产生磁场吸引衔铁 3．（24-25高二上·浙江杭州·期末）无人机因机动性能好，应用广泛。控制无人机的无线电信号产生来自于LC振荡电路。LC振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．电路中的电流在减少 B．电路中电流沿顺时针方向 C．电容器极板上的电荷量在减少 D．电路中磁场能正在向电场能转化 4．（24-25高二上·广东中山·期末）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波能传输电视信号 B．电磁波由恒定的电场和磁场组成 C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大 D．可见光不属于电磁波 5．（24-25高二上·河南许昌·期末）电磁波谱是指电磁波的频率和波长范围，包括了从无线电波到伽马射线的整个频谱范围。电磁波谱在现代科学技术中起着极其重要的作用，广泛应用于通信、医疗、能源、环境监测等各个领域。根据电磁波谱，下列选项中电磁波的波长顺序由短到长排列的是（　　） A．X射线、紫外线、可见光、红外线 B．X射线、紫外线、红外线、可见光 C．紫外线、红外线、可见光、X射线 D．可见光、红外线、X射线、紫外线 6．（23-24高二下·山东威海·期末）2023年12月，世界5G大会在河南郑州开幕，主题为“5G变革共绘未来”。产生5G信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A．电流在增大，磁场能在增大 B．电流在增大，磁场能在减小 C．电流在减小，磁场能在增大 D．电流在减小，磁场能在减小 7．（23-24高二下·广西河池·期末）如图所示，L为直流电阻可忽略的线圈，R为定值电阻，C为电容器，开关S处于闭合状态。现突然断开S，并开始计时，电路工作过程中，同时会向外辐射电磁波。下列选项中能正确反映LC回路中电流i（顺时针方向为正）、电容器中电场E（竖直向下为正）以及两极板间电势差Uab随时间变化的图像是（　　） A． B． B． C． D． 8．（23-24高二下·广东·期末）飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以一定的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。如图甲是黑匣子中电磁波发射电路中的LC 电磁振荡电路，图乙为电容器的电荷量q随时间t变化的图像，t=0时刻电容器的M板带正电。下列关于 LC 电磁振荡电路的说法中正确的是（　　） A．若减小电容器的电容，则发射的电磁波波长变长 B．0~t₁时间内，线圈中的磁场方向向下 C．时间内，线圈的磁场能不断减小 D．时间内，电容器N板带正电，电容器正在充电 9．（24-25高二上·全国）光照传感器在辽宁大棚种植中得到了广泛的应用，技术人员通过光敏电阻设计了如图所示的光控电路，增加植物光照时间，有效地提高了作物的产量。电阻箱阻值调整为，闭合开关后，秋天傍晚6点时，灯泡L两端的电压达到一定值，恰好能发光。已知光敏电阻的阻值随光照的增强而减小，电流表、电压表均为理想电表，灯泡的光对光敏电阻的影响不计，不考虑灯泡电阻的变化。下列说法正确的是（　　） A．光照减弱的过程中电流表示数增大 B．光照减弱的过程中电压表和电流表示数比值不变 C．光照减弱的过程中电压表和电流表变化量绝对值的比值变大 D．若电阻箱阻值大于，则秋天傍晚6点之后L才可能发光 10．（2024·浙江宁波·一模）如图所示，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的边以角速度匀速转动，稳定后，电路中三个相同的灯泡均发光，且亮度相同，则（　　） A．若增大线圈角速度，则比亮 B．若增大电容器两极板间距，则变亮 C．若抽掉电感线圈内部的铁芯，则变暗 D．若增大照射在光敏电阻上的光强，则变暗 二、多选题 11．（23-24高二下·四川凉山·期末）下列说法正确的是（　　） A．红外线有很强的热效应，它的波长比长波还要长 B．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制 C．自动计数器中的光敏电阻可以将光学量转换为电学量 D．霍尔元件可以把电学量转换为磁学量 12．（23-24高三上·山东青岛·阶段练习）某种感温式火灾报警器的简化工作电路如图所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（　　） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变大 C．通过定值电阻R1的电流过大时，报警装置就会报警 D．若要调高预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值 13．（24-25高二上·河北邢台·期末）如图甲所示，在超声波悬浮仪中，由LC振荡电路产生高频电信号，通过压电陶瓷转换成同频率的超声波，利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若某时刻LC振荡电路线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）    A．此时电容器正在充电 B．此时电场能正向磁场能转化 C．此时线圈中的电流正在增大 D．在线圈中插入铁芯，LC振荡电路的周期增大 14．（24-25高二上·河南郑州·期末）如图为振荡电路，为电路上一点。某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图所示，则（　　） A．此时刻电容器内电场强度正在减小 B．此时刻通过点的电流方向由左向右 C．若只在线圈中插入铁芯，振荡电路的频率将增大 D．若只增大电容器极板间距离，振荡电路的频率将增大 15．（23-24高二下·广东汕尾·期末）随着科技的发展， 越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机， 手机与基站及耳机的通信如图所示。 若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波， 则以下说法正确的是（　　） A．甲、乙波的频率都比可见光的频率小 B．真空中， 甲波的传播速度比乙波的快 C．甲、乙波都是横波， 都能在真空中传播 D．甲波与乙波有可能发生干涉现象 16．（23-24高二下·广东广州·期末）广播电台的天线可以看成是开放电路，下图是无线电波发射的示意图，下列说法正确的是（　　） A．开关闭合瞬间，电路中的电流最大 B．无线电波是一种电磁波，可以在真空中传播 C．当线圈L中电流变为零时，磁场能开始转化为电场能 D．由于线圈L和互感作用，线圈上产生感应电动势 一、单选题 1．（23-24高二下·湖北·期末）如图甲所示是电饭锅的电路图，是一个限温开关，其内部结构如图乙所示，按下此开关按钮，两触点闭合，当感温磁体的温度达到居里点（103）时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，在弹簧和磁体重力的作用下，两触点断开。是一个自动温控开关，当温度低于70时会自动闭合，温度高于80时会自动断开，下列说法正确的是（　　） A．电饭锅的米饭煮熟后可以长时间保持的温度在70到80之间 B．若自动温控开关失效（开路），则电饭锅的煮饭功能也失效 C．是加热电阻，是限流电阻 D．和电水壶一样，用电饭锅烧水，当水沸腾后限温开关也会自动断开 2．（2024·浙江温州·一模）图甲为智能停车位，车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成LC振荡电路。当车辆靠近自感线圈L时，相当于在线圈中插入铁芯，使自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化，进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．时刻电容器C所带电量为零 B．过程，线圈L中磁场能在增大 C．过程，线圈L的自感电动势在增大 D．由图乙可判断汽车正驶离智能停车位 3．（23-24高二下·重庆长寿·期末）如图所示，是某LC振荡电路中电流随时间变化的关系曲线，如图乙所示，规定顺时针电流为正电流，则（　　） A．在时刻，a板带正电，电荷量最大 B．在时间内，线圈内磁场方向向上，且强度减弱 C．在时刻，电感线圈自感电动势最小 D．在时间内，电容器正在充电 4．（23-24高二下·四川广安·期末）如图甲所示是LC振荡电路，设顺时针方向的电流为正方向，电路中的电流随时间变化规律如图乙所示。那么（    ） A．在时间内，电容器C在充电 B．在时间内，电容器C的上极板带正电 C．在时间内，磁场能转化为电场能 D．在线圈L中插入铁芯，振荡电流的周期将变小 5．（23-24高二下·广东东莞·期末）如图甲所示为振荡电路，电流（以图甲中电流方向为正）随时间的变化规律为图乙所示的正弦曲线，下列说法正确的是（　　） A．内，电容器正在充电 B．内，电容器上极板带正电 C．内，线圈自感电动势逐渐减小 D．内，电场能转化为磁场能 6．（23-24高二下·安徽亳州·期末）LC振荡器是利用电感和电容组合产生振荡信号的电子振荡器，广泛应用于通信、音频处理、频率合成等领域。如图所示的电路，线圈的电阻忽略不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡，以断开开关的时刻为计时起点，下列判断正确的是（    ） A．乙图可表示振荡电流随时间变化的图像 B．时刻电容器右极板带负电 C．时间内电场能向磁场能转化 D．若增大电容器板间的距离，振荡电流的频率降低 二、多选题 7．（23-24高二下·上海·阶段练习）电磁波可应用与卫星通信，下列说法中正确的是（　　） A．当电磁波的频率和振荡电路的固有频率相同时，振荡电流的振幅最大，接收到的能量最大 B．电磁波的频率越高，越趋近于直线传播，衍射能力越差，在传播中的衰减也越大 C．为了有效地发射电磁波，可降低LC开放电路的振荡频率 D．卫星通信是利用卫星作为无线电波传播的中继站，补充能量后再发往下一站 8．（23-24高二下·重庆·期中）在学校饭堂就餐刷卡时，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。若某时刻线圈产生的磁场方向和电容器内的电场方向如图所示，下列说法正确的是（　　） A．若增大电容器两板距离，LC振荡频率增大 B．该时刻电容器正处于充电过程，电路中电流在减小 C．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据功能 D．若读卡机发射电磁波偏离该特定频率，则IC卡内不会产生感应电流 9．（23-24高二下·吉林白山·期末）黑匣子是分析飞机事故的重要装置。如图甲所示为搜索黑匣子的原理图，黑匣子以一定的频率自动发出信号，搜索人员利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号就能确定黑匣子的位置。若某时刻黑匣子中电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路如图乙所示。则下列关于LC电磁振荡电路的说法中正确的是（    ） A．该时刻电容器的电荷量正在增加 B．该时刻线圈的自感电动势正在减少 C．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射电磁波的频率增大 D．若减小发射端线圈的自感系数L，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信号，则可在接收端减小可调电容器两极板间的距离 10．（23-24高二下·安徽·期末）如图为LC振荡电路示意图，不计任何电阻与能量损失，周期为T，下列说法正确的是（    ） A．每个周期内磁场能有两次最大值 B．图示时刻，电流正在减小 C．减小两极板距离，T将减小 D．再经时间，电容器将处于放电状态 11．（23-24高二下·四川广安·期末）如图所示，图甲为热敏电阻的阻值R随温度t的变化关系曲线，图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路。当线圈中的电流大于或等于某一电流时，继电器的衔铁被吸合。则（　　） A．恒温箱内的加热器接在P、Q之间 B．恒温箱内的加热器接在M、N之间 C．滑动变阻器的滑动触头向右移动，恒温箱内保持的温度越高 D．滑动变阻器的滑动触头向右移动，恒温箱内保持的温度越低 12．（23-24高二下·广东肇庆·期末）某种感温式火灾报警器如图甲所示，其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为滑动变阻器，为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测通过的电流触发报警。下列说法正确的是（    ） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变小 C．通过定值电阻的电流过大时，报警装置就会报警 D．若要调低预设的报警温度，可减小滑动变阻器连入电路的阻值 13．（22-23高二下·山西忻州·期中）电容式加速度传感器在安全气囊、手机移动设备等方面应用广泛，其工作原理简化为如图所示的示意图。质量块左侧连接轻质弹簧，右侧连接电介质。弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质移动以改变电容器的电容，则下列说法正确的是（　　）    A．电介质插入极板间越深，电容器的电容越大 B．若传感器以恒定加速度向左运动，则电路中有由a向b的电流 C．若传感器以恒定加速度向右运动，则电路中有由a向b的电流 D．若传感器运动时向右的加速度逐渐增大，则电路中有由a向b的电流 14．（23-24高二下·河南开封·期末）图中为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是（　　） A．储罐内的液面高度降低时电容器的电容减小 B．~时间内电容器放电 C．~时间内LC回路中磁场能逐渐转化为电场能 D．若电感线圈的自感系数变大，则LC回路振荡电流的频率将变小 15．（23-24高二下·山东菏泽·期末）振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场如图所示，在该时刻，下列说法正确的是（    ） A．若电容器上极板带正电，则磁场能正在增大 B．若电容器上极板带正电，则电容器上的电荷量正在增大 C．若电容器下极板带正电，则电路中的电流减小 D．若只增大电容器的电容，则发射电磁波的本领变小 16．（23-24高二下·河南周口·期末）回旋加速器两个D形盒的半径为R，处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，用LC振荡器作为带电粒子加速的交流高频电源，已知电感为L，电容为C。则下列正确的是（    ） A．被加速粒子的比荷为 B．被加速粒子最大速度与高频电源电压有关 C．被加速粒子最大速度与D形盒的半径R有关 D．在磁感应强度不变的情况下，比荷不同的粒子，可以用同一LC振荡器作为粒子的加速度电源 三、解答题 17．（23-24高二下·北京海淀·期末）电磁波在科学探索和现实生活中有着广泛的应用。取电磁波在真空中的速度。 （1）世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST坐落在我国贵州，被誉为“中国天眼”。当火星与地球之间的距离为时，若从火星向地球发射一电磁波信号，求FAST接收到信号所用时间。 （2）已知手机单端天线的长度为接收的电磁波波长的四分之一时，电磁波在天线中产生的感应电动势将达到最大值。如果某手机接收的电磁波频率为，为使感应电动势达到最大值，求该手机单端天线应设计的长度。 （3）某收音机中的LC电路由固定线圈和可调电容器组成，能够产生500kHz到1500kHz的电磁振荡。已知LC电路的周期T与电容C、电感L的关系为，求可调电容器的最大电容和最小电容之比。 1．（23-24高二下·吉林·期末）如图所示的电路中，电感的自感系数为，电容器的电容可调节，电源的电动势为，内阻为，定值电阻的阻值为，忽略电感线圈的直流电阻，闭合开关S，经过一段时间电路达到稳定状态，时刻将开关S断开。LC振荡电路的频率为，求： （1）电容器的电容； （2）断开开关S后，电流表的示数； （3）哪些时刻电容器的上极板开始带正电。 2（23-24高二下·上海虹口·期末）5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（比特率、比特/秒），是4G网络的50-100倍。 1．在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A．5G使用的电磁波是横波 B．5G使用的电磁波是纵波 C．5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的快 D．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象 2．关于5G网络使用的无线电波相比4G网络，下列说法正确的是（　　） A．在真空中的传播速度更快 B．在真空中的波长更长 C．衍射的本领更弱 D．频率更高，相同时间传递的信息量更大 3．产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A．线圈中磁场的方向向上 B．电容器两极板间电场强度正在变大 C．电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加 D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反 4．目前困扰5G发展的难题之一是供电，5G基站单系统功耗为4kW（基站用电器功率），信号覆盖半径约为100m，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1kW，信号覆盖半径约为2km，如图所示，某5G基站距离100kV主供电线路一定距离，线路电阻为，线路损耗功率占总功率的20%（变压器均视作理想变压器）。 （1）求输电回路的电流； （2）高压变压器原、副线圈的匝数比； （3）为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，试估算全市的5G基站运行一天将消耗约多少？（保留一位有效数字） / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业13电磁振荡、电磁波、传感器 知识点一：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＝. 知识点二　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． 知识点三：　常见的传感器 一、传感器及其工作原理 1．传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出．通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断．把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制． 传感器应用的一般模式如图所示： 2．传感器的核心元件 (1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分． (2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分． (3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分． 3．传感器的分类 工作原理 举例 物理传感器 利用物质的物理特性或物理效应感知并检测出待测对象信息 力传感器、磁传感器、声传感器等 化学传感器 利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度转换为电信号 离子传感器、气体传感器等 生物传感器 利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质 酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等 知识点四、常见敏感元件 1．光敏电阻 (1)特点：光照越强，电阻越小． (2)原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好． (3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量． 2．热敏电阻和金属热电阻 (1)热敏电阻 热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线． (2)金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线． (3)作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量． 注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器． 3．电阻应变片 (1)电阻应变片的作用：电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量． (2)电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是应变片． (3)电子秤的工作原理 ⇒⇒⇒ 知识点五：霍尔元件的应用 霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件．一般用于电机中测定转子的转速，如录像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等． (1)霍尔元件的工作原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现电压(如图所示)． (2)霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡． (3)霍尔电压：UH＝k(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中UH与B成正比，所以霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量． 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1、 单选题 1．（23-24高二下·陕西宝鸡·期末）传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同。以下有关传感器的说法不正确的是（　　） A．非触摸式自动水龙头自动感应水龙头应用的传感器是压力传感器 B．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是光传感器的应用 C．空调在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，是温度传感器的应用 D．电熨斗够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断 【答案】A 【详解】A．利用红外线的热效应可以制成多种开关，本题所涉及的水龙头和智能门就是这一应用的体现，是利用光传感器而制成的。故A错误，与题意相符； B．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，是由于人体会发出红外线，当传感器探测到人体发出的红外线后，门会自动打开，是光传感器的应用。故B正确，与题意不符； C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为空调机使用温度传感器。故C正确，与题意不符； D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断，原理是不同的金属膨胀系数不同。故D正确，与题意不符。 故选A。 2．（23-24高二下·广东广州·期末）如图所示，用光敏电阻R和继电器组成的一个简单照明自动控制电路，能够实现“日出路灯熄，日落路灯亮”，光线越强光敏电阻R的阻值越小。下列说法正确的是（　　） A．光线越弱，电路中的电流越小，继电器越容易吸引衔铁 B．为了使在更暗的光线下才亮灯，可以减小滑动变阻器的阻值 C．为节约能源，减少亮灯时间，可以减小继电器中线圈的匝数 D．只有电路中产生变化的电流，继电器才能产生磁场吸引衔铁 【答案】B 【详解】A．光线越弱，光线越强光敏电阻R的阻值越大，电路中的电流越小，继电器磁性越弱，越不容易吸引衔铁，故A错误； B．照度值变小，光敏电阻值变大，电磁继电器吸合电流不变，所以需把滑动变阻器变小，故B正确； C．为节约能源，减少亮灯时间，则需在光线较弱时衔铁仍可被吸引，光线越弱，光线越强光敏电阻R的阻值越大，电路中的电流越小，继电器磁性越弱，若保证电磁继电器的磁性仍可吸引衔铁，则需增大继电器中线圈的匝数，故C错误； D．继电器产生磁场吸引衔铁利用的电流的磁效应，无需变化的电流，故D错误。 故选B。 3．（24-25高二上·浙江杭州·期末）无人机因机动性能好，应用广泛。控制无人机的无线电信号产生来自于LC振荡电路。LC振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．电路中的电流在减少 B．电路中电流沿顺时针方向 C．电容器极板上的电荷量在减少 D．电路中磁场能正在向电场能转化 【答案】C 【详解】根据安培定则，可知回路中电流为逆时针方向，电容器上级板带正电，下极板带负电，故电容器正在放电，电荷量逐渐减小，电流增大，电场能正在向磁场能转化。 故选C。 4．（24-25高二上·广东中山·期末）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波能传输电视信号 B．电磁波由恒定的电场和磁场组成 C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大 D．可见光不属于电磁波 【答案】A 【详解】A．电磁波能传输电视信号，选项A正确； B．电磁波由周期性变化的电场和磁场组成，选项B错误； C．真空中红外线的传播速度与紫外线相等，选项C错误； D．可见光也属于电磁波，选项D错误。 故选A。 5．（24-25高二上·河南许昌·期末）电磁波谱是指电磁波的频率和波长范围，包括了从无线电波到伽马射线的整个频谱范围。电磁波谱在现代科学技术中起着极其重要的作用，广泛应用于通信、医疗、能源、环境监测等各个领域。根据电磁波谱，下列选项中电磁波的波长顺序由短到长排列的是（　　） A．X射线、紫外线、可见光、红外线 B．X射线、紫外线、红外线、可见光 C．紫外线、红外线、可见光、X射线 D．可见光、红外线、X射线、紫外线 【答案】A 【详解】电磁波的波长顺序由短到长排列的是：X射线、紫外线、可见光、红外线。 故选A。 6．（23-24高二下·山东威海·期末）2023年12月，世界5G大会在河南郑州开幕，主题为“5G变革共绘未来”。产生5G信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A．电流在增大，磁场能在增大 B．电流在增大，磁场能在减小 C．电流在减小，磁场能在增大 D．电流在减小，磁场能在减小 【答案】A 【详解】图中电流沿顺时针方向，且上极板带正电，可知此时电容器正在放电，电场能正在减小，则磁场能正在增大，电流正在增大。 故选A。 7．（23-24高二下·广西河池·期末）如图所示，L为直流电阻可忽略的线圈，R为定值电阻，C为电容器，开关S处于闭合状态。现突然断开S，并开始计时，电路工作过程中，同时会向外辐射电磁波。下列选项中能正确反映LC回路中电流i（顺时针方向为正）、电容器中电场E（竖直向下为正）以及两极板间电势差Uab随时间变化的图像是（　　） A． B． B． C． D． 【答案】A 【详解】ABC．断开S后，电容器开始充电，b板带正电荷且逐渐增加，即负方向的电场强度逐渐增加；则两极板间电势差逐渐增大，且为负方向，故A正确，BC错误； D．因为L为一电阻可忽略的线圈，可知当开关闭合时，电容器带电量为零，通过线圈L的电流向下；断开S后，电流在LC电路中开始振荡，电容器开始充电，电流方向沿逆时针方向（负方向）且电流大小逐渐减小，故D错误。 故选A。 8．（23-24高二下·广东·期末）飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以一定的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。如图甲是黑匣子中电磁波发射电路中的LC 电磁振荡电路，图乙为电容器的电荷量q随时间t变化的图像，t=0时刻电容器的M板带正电。下列关于 LC 电磁振荡电路的说法中正确的是（　　） A．若减小电容器的电容，则发射的电磁波波长变长 B．0~t₁时间内，线圈中的磁场方向向下 C．时间内，线圈的磁场能不断减小 D．时间内，电容器N板带正电，电容器正在充电 【答案】D 【详解】A．根据 可知若减小电容器的电容，则发射的电磁波频率变大，根据 可知波长变短，故A错误； B．0~t₁时间内，电容器的电荷量减少，电容器放电，电流由M极板流向N极板，根据右手定则可知线圈中的磁场方向向上，故B错误； C．图像的切线的斜率大小表示电流，时间内，由图像可知电流逐渐增大，线圈的磁场能不断增大，故C错误； D．时间内，线圈产生的感应电流对电容器反向充电，所以电容器N板带正电，电容器正在充电，故D正确。 故选D。 9．（24-25高二上·全国·阶段练习）光照传感器在辽宁大棚种植中得到了广泛的应用，技术人员通过光敏电阻设计了如图所示的光控电路，增加植物光照时间，有效地提高了作物的产量。电阻箱阻值调整为，闭合开关后，秋天傍晚6点时，灯泡L两端的电压达到一定值，恰好能发光。已知光敏电阻的阻值随光照的增强而减小，电流表、电压表均为理想电表，灯泡的光对光敏电阻的影响不计，不考虑灯泡电阻的变化。下列说法正确的是（　　） A．光照减弱的过程中电流表示数增大 B．光照减弱的过程中电压表和电流表示数比值不变 C．光照减弱的过程中电压表和电流表变化量绝对值的比值变大 D．若电阻箱阻值大于，则秋天傍晚6点之后L才可能发光 【答案】D 【详解】A．光照减弱的过程中，光敏电阻的阻值增大，整个回路的电阻增大，电流表示数减小，故A错误； B．电压表和电流表示数的比值为并联部分总电阻，光照减弱的过程中，电压表和电流表示数的比值增大，故B错误； C．根据闭合电路欧姆定律可知电压表和电流表变化量绝对值的比值为，恒定不变，故C错误； D．若电阻箱阻值大于，则当光敏电阻阻值大于傍晚6点时的阻值时，灯泡才可能发光，故D正确。 故选D。 10．（2024·浙江宁波·一模）如图所示，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的边以角速度匀速转动，稳定后，电路中三个相同的灯泡均发光，且亮度相同，则（　　） A．若增大线圈角速度，则比亮 B．若增大电容器两极板间距，则变亮 C．若抽掉电感线圈内部的铁芯，则变暗 D．若增大照射在光敏电阻上的光强，则变暗 【答案】A 【详解】A．若增大线圈转动角速度，根据 知交流电的频率增大，电容器容抗减小，电感器感抗增大，使得通过灯泡的电流将比的大，所以灯泡将比更亮，故A正确； B．若增大电容器C两极板间的距离，根据知，电容器的电容减小，容抗增大，使得通过灯泡的电流减小，所以灯泡L1变暗，故B错误； C．若抽掉电感线圈内部的铁芯，感抗减小，使得通过灯泡的电流增大，所以灯泡L2变亮，故C错误； D．若增大照射在光敏电阻上的光强，光敏电阻的阻值减小，通过的电流变大，变亮，故D错误。 故选A。 二、多选题 11．（23-24高二下·四川凉山·期末）下列说法正确的是（　　） A．红外线有很强的热效应，它的波长比长波还要长 B．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制 C．自动计数器中的光敏电阻可以将光学量转换为电学量 D．霍尔元件可以把电学量转换为磁学量 【答案】BC 【详解】A．红外线有很强的热效应，但短波红外线波长没有长波长，故A错误； B．在电磁波的发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，故B正确； C．自动计数器中的光敏电阻可以将光学量转换为电学量，故C正确； D．霍尔元件可以把磁学量转换为电学量，故D错误。 故选BC。 12．（23-24高三上·山东青岛·阶段练习）某种感温式火灾报警器的简化工作电路如图所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（　　） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变大 C．通过定值电阻R1的电流过大时，报警装置就会报警 D．若要调高预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值 【答案】BC 【详解】A．变压器中副线圈两端电压取决于原线圈电压与匝数比，即 由于原线圈两端电压与匝数比不变，则警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，故A错误； B．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，则副线圈中电流增大，根据 可知原线圈中电流增大，由可知，由于原线圈两端电压不变，所以原线圈输入功率 变大，故B正确； C．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，即通过定值电阻的电流过大，达到预设温度对应的电流值时，报警装置就会报警，故C正确； D．若要调高预设的报警温度，即热敏电阻阻值需要更小才能到达电流的触发值，则可增大滑动变阻器的阻值，故D错误。 故选BC。 13．（24-25高二上·河北邢台·期末）如图甲所示，在超声波悬浮仪中，由LC振荡电路产生高频电信号，通过压电陶瓷转换成同频率的超声波，利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若某时刻LC振荡电路线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）    A．此时电容器正在充电 B．此时电场能正向磁场能转化 C．此时线圈中的电流正在增大 D．在线圈中插入铁芯，LC振荡电路的周期增大 【答案】AD 【详解】ABC．根据右手螺旋定则可知此时回路电流由上极板流向下极板，由于上极板带负电，下极板带正电，则此时电容器正在充电，电场能正在增大，磁场能正向电场能转化，磁场能正在减小，线圈中的电流正在减小，故A正确，BC错误； D．根据 在线圈中插入铁芯，则增大，LC振荡电路的周期增大，故D正确。 故选AD。 14．（24-25高二上·河南郑州·期末）如图为振荡电路，为电路上一点。某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图所示，则（　　） A．此时刻电容器内电场强度正在减小 B．此时刻通过点的电流方向由左向右 C．若只在线圈中插入铁芯，振荡电路的频率将增大 D．若只增大电容器极板间距离，振荡电路的频率将增大 【答案】AD 【详解】AB．根据右手螺旋定则可知此时刻通过点的电流方向由右向左，故电容器正在放电，两极板上的电荷量正在减小，电容器内电场强度正在减小，故A正确，B错误； CD．根据可知，若只在线圈中插入铁芯，即增大，振荡电路的频率将减小，若只增大电容器极板间距离，根据可知减小，即振荡电路的频率将增大，故C错误，D正确。 故选AD。 15．（23-24高二下·广东汕尾·期末）随着科技的发展， 越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机， 手机与基站及耳机的通信如图所示。 若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波， 则以下说法正确的是（　　） A．甲、乙波的频率都比可见光的频率小 B．真空中， 甲波的传播速度比乙波的快 C．甲、乙波都是横波， 都能在真空中传播 D．甲波与乙波有可能发生干涉现象 【答案】AC 【详解】A．甲、乙波的波长比可见光大，根据 ，波长越大频率越小，所以甲、乙波的频率都比可见光的频率小，A正确； B．真空中， 甲波的传播速度等于乙波的传播速度，都等于3.0×108m/s，B错误； C．甲、乙波都是电磁波，电磁波都是横波， 都能在真空中传播，C正确； D．甲波与乙波的频率不相同，不能发生干涉现象，D错误。 故选AC。 16．（23-24高二下·广东广州·期末）广播电台的天线可以看成是开放电路，下图是无线电波发射的示意图，下列说法正确的是（　　） A．开关闭合瞬间，电路中的电流最大 B．无线电波是一种电磁波，可以在真空中传播 C．当线圈L中电流变为零时，磁场能开始转化为电场能 D．由于线圈L和互感作用，线圈上产生感应电动势 【答案】BD 【详解】A．开关闭合瞬间，电容器开始放电，此时电场能最大，线圈中的磁场能最小，则电路中的电流最小，故A错误； B．无线电波是一种电磁波，可以在真空中传播，故B正确； C．当线圈L中电流变为零时，此时磁场能为0，电场能开始转化为磁场能，故C错误； D．由于线圈L和互感作用，线圈上产生感应电动势，故D正确。 故选BD。 一、单选题 1．（23-24高二下·湖北·期末）如图甲所示是电饭锅的电路图，是一个限温开关，其内部结构如图乙所示，按下此开关按钮，两触点闭合，当感温磁体的温度达到居里点（103）时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，在弹簧和磁体重力的作用下，两触点断开。是一个自动温控开关，当温度低于70时会自动闭合，温度高于80时会自动断开，下列说法正确的是（　　） A．电饭锅的米饭煮熟后可以长时间保持的温度在70到80之间 B．若自动温控开关失效（开路），则电饭锅的煮饭功能也失效 C．是加热电阻，是限流电阻 D．和电水壶一样，用电饭锅烧水，当水沸腾后限温开关也会自动断开 【答案】A 【详解】A．电饭锅的米饭煮熟后，根据题意，当温度低于70时会自动闭合，温度高于80时会自动断开，因此锅内的温度可以长时间保持的温度在70到80之间，故A正确； B．若自动温控开关失效（开路），将闭合，电饭锅的煮饭功能不失效，故B错误； C．是加热电阻，是限流电阻，故C错误； D．用电饭锅烧水，水沸腾后水的温度会保持100不变，锅底温度不能达到居里点（103），因此限温开关不会自动断开，故D错误。 故选A。 2．（2024·浙江温州·一模）图甲为智能停车位，车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成LC振荡电路。当车辆靠近自感线圈L时，相当于在线圈中插入铁芯，使自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化，进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．时刻电容器C所带电量为零 B．过程，线圈L中磁场能在增大 C．过程，线圈L的自感电动势在增大 D．由图乙可判断汽车正驶离智能停车位 【答案】C 【详解】A．时刻电流为零，此时电容器C所带电量最大，故A错误； B．过程，电流逐渐减小，电容器充电，磁场能向电场能转化，线圈Ｌ中磁场能在减小，故B错误； C．过程，电流变化的速率越来越大，线圈L的自感电动势在增大，故C正确； D．由图乙可知，震荡电路的周期变大，根据可知线圈自感系数变大，则汽车正驶入智能停车位，故D错误。 故选C。 3．（23-24高二下·重庆长寿·期末）如图所示，是某LC振荡电路中电流随时间变化的关系曲线，如图乙所示，规定顺时针电流为正电流，则（　　） A．在时刻，a板带正电，电荷量最大 B．在时间内，线圈内磁场方向向上，且强度减弱 C．在时刻，电感线圈自感电动势最小 D．在时间内，电容器正在充电 【答案】D 【详解】A．在时刻，回路中的电流顺时针最大，则电容器放电完毕，此时a板不带电，故A错误； B．在时间内，回路中顺时针电流逐渐减小，则线圈内磁场方向向下，且强度减弱，故B错误； C．在时刻，电流为零，但是电流的变化率最大，此时电感线圈自感电动势最大，故C错误； D．在时间内，回路中顺时针电流逐渐减小，线圈的磁场能减小，电容器内电场能增加，即电容器正在充电，故D正确。 故选D。 4．（23-24高二下·四川广安·期末）如图甲所示是LC振荡电路，设顺时针方向的电流为正方向，电路中的电流随时间变化规律如图乙所示。那么（    ） A．在时间内，电容器C在充电 B．在时间内，电容器C的上极板带正电 C．在时间内，磁场能转化为电场能 D．在线圈L中插入铁芯，振荡电流的周期将变小 【答案】B 【详解】A．由乙图可知，在时间内，电流增大，电容器电荷量减小，电容器C在放电。故A错误； B．同理在时间内，电容器充电，上极板带正电。故B正确； C．同理在时间内，电容器放电，电场能转化为磁场能。故C错误； D．根据可知在线圈中插入铁芯，线圈的自感系数增大，振荡电流的周期将变大。故D错误。 故选B。 5．（23-24高二下·广东东莞·期末）如图甲所示为振荡电路，电流（以图甲中电流方向为正）随时间的变化规律为图乙所示的正弦曲线，下列说法正确的是（　　） A．内，电容器正在充电 B．内，电容器上极板带正电 C．内，线圈自感电动势逐渐减小 D．内，电场能转化为磁场能 【答案】C 【详解】A．内，电流逐渐增大，电容器C正在放电，故A错误； B．内，电流逐渐减小，电容器C正在充电，电流为正值，则电容器上极板带负电，下极板带正电，故B错误； C．内，电流随时间的变化率逐渐减小，线圈自感电动势逐渐减小，故C正确； D．内，电流逐渐减小，电容器C正在充电，磁场能转化为电场能，故D错误。 故选C。 6．（23-24高二下·安徽亳州·期末）LC振荡器是利用电感和电容组合产生振荡信号的电子振荡器，广泛应用于通信、音频处理、频率合成等领域。如图所示的电路，线圈的电阻忽略不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡，以断开开关的时刻为计时起点，下列判断正确的是（    ） A．乙图可表示振荡电流随时间变化的图像 B．时刻电容器右极板带负电 C．时间内电场能向磁场能转化 D．若增大电容器板间的距离，振荡电流的频率降低 【答案】C 【详解】A．因线圈电阻为零，电路稳定时，线圈两端电压为零，电容器不带电；断开开关后，时刻线圈中电流最大，故乙图可以表示电容器的电荷量随时间的变化规律，A错误； B．线圈中的电流由，给电容器充电，电容器右极板带正电，电容器放电，故时刻电容器右极板还是带正电，B错误； C．时间内电容器继续放电，电场能向磁场能转化，C正确； D．若增大电容器板间的距离，由 可知C减小，根据公式 可知，振荡电流的频率增大，D错误。 故选C。 二、多选题 7．（23-24高二下·上海·阶段练习）电磁波可应用与卫星通信，下列说法中正确的是（　　） A．当电磁波的频率和振荡电路的固有频率相同时，振荡电流的振幅最大，接收到的能量最大 B．电磁波的频率越高，越趋近于直线传播，衍射能力越差，在传播中的衰减也越大 C．为了有效地发射电磁波，可降低LC开放电路的振荡频率 D．卫星通信是利用卫星作为无线电波传播的中继站，补充能量后再发往下一站 【答案】ABD 【详解】A．当电磁波的频率和振荡电路的固有频率相同时，会产生电谐振，振荡电流的振幅最大，接收到的能量最大，故A正确； B．电磁波的频率越高，波长越小，越趋近于直线传播，衍射能力越差，在传播中的衰减也越大，故B正确。 C．为了有效地发射电磁波，可增大LC开放电路的振荡频率，故C错误； D．卫星通信是利用卫星作为无线电波传播的中继站，补充能量后再发往下一站，故D正确。 故选ABD。 8．（23-24高二下·重庆·期中）在学校饭堂就餐刷卡时，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。若某时刻线圈产生的磁场方向和电容器内的电场方向如图所示，下列说法正确的是（　　） A．若增大电容器两板距离，LC振荡频率增大 B．该时刻电容器正处于充电过程，电路中电流在减小 C．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据功能 D．若读卡机发射电磁波偏离该特定频率，则IC卡内不会产生感应电流 【答案】ABC 【详解】A．由电磁振荡周期公式可知，距离增加，电容C减小，周期减小，频率变大，A正确； B．根据线圈L中磁感线的方向和电容器中电场方向，可知该时刻线圈充当电源，正在给电容器充电，电路中的电流在减小，B正确； C．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据功能，C正确； D．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则IC卡内仍会产生感应电流，只不过不能产生电谐振，从而不能产生较大的感应电流，D错误。 故选ABC。 9．（23-24高二下·吉林白山·期末）黑匣子是分析飞机事故的重要装置。如图甲所示为搜索黑匣子的原理图，黑匣子以一定的频率自动发出信号，搜索人员利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号就能确定黑匣子的位置。若某时刻黑匣子中电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路如图乙所示。则下列关于LC电磁振荡电路的说法中正确的是（    ） A．该时刻电容器的电荷量正在增加 B．该时刻线圈的自感电动势正在减少 C．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射电磁波的频率增大 D．若减小发射端线圈的自感系数L，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信号，则可在接收端减小可调电容器两极板间的距离 【答案】AC 【详解】AB．由图示磁场及安培定则可知，电路电流沿逆时针方向，电容器下板带正电，上板带负电，电容器正处在充电状态，电荷量正在增加，自感电动势正在增加，故A正确，B错误； C．若减小发射端线圈的自感系数L，由则发射的电磁波频率变大，故C正确； D．若减小发射端线圈的自感系数L，则发射的电磁波频率变大，为了更好的接收到黑匣子发出的电磁波信号，接收端频率变大，可调电容器使电容减小，由可知应增大可调电容器两极板间的距离，故D错误。 故选AC。 10．（23-24高二下·安徽·期末）如图为LC振荡电路示意图，不计任何电阻与能量损失，周期为T，下列说法正确的是（    ） A．每个周期内磁场能有两次最大值 B．图示时刻，电流正在减小 C．减小两极板距离，T将减小 D．再经时间，电容器将处于放电状态 【答案】AB 【详解】A．LC振荡电路一个周期内，电容器经历两次充放电，线圈电流也经历两次最大值，所以每个周期内磁场能、电场能均有两次最大值，A正确； B．根据图示极板电性和电流方向可知，电容器处于充电状态，结合下图可知，此时q增大，i减小，B正确； C．减小两极板间距，电容增大，根据可知，周期增大，C错误； D．结合上图可知，再经时间，电容器极性与电流方向均发生变化，仍处于充电状态，D错误。 故选AB。 11．（23-24高二下·四川广安·期末）如图所示，图甲为热敏电阻的阻值R随温度t的变化关系曲线，图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路。当线圈中的电流大于或等于某一电流时，继电器的衔铁被吸合。则（　　） A．恒温箱内的加热器接在P、Q之间 B．恒温箱内的加热器接在M、N之间 C．滑动变阻器的滑动触头向右移动，恒温箱内保持的温度越高 D．滑动变阻器的滑动触头向右移动，恒温箱内保持的温度越低 【答案】AC 【详解】AB．当温度较低时，热敏电阻阻值较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与P、Q端连接，现在需要加热的，恒温箱内的加热器需要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在P、Q端，故A正确，B错误； CD．当温度达到一定值时，加热电路要断开，此时继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要达到一定电流，设继电器线圈的电阻为，根据闭合电路欧姆定律可得 由以上分析可知，若使恒温箱内的温度保持在更高的数值，则电流值一定时R变小，不变，故可变电阻R′的值应增大，即向右移动从而实现目标，故C正确，D错误。 故选AC。 12．（23-24高二下·广东肇庆·期末）某种感温式火灾报警器如图甲所示，其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为滑动变阻器，为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测通过的电流触发报警。下列说法正确的是（    ） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变小 C．通过定值电阻的电流过大时，报警装置就会报警 D．若要调低预设的报警温度，可减小滑动变阻器连入电路的阻值 【答案】AD 【详解】A．由 可知，在、、不变的情况下线圈两端电压不变。故A正确； B．出现火情时，热敏电阻阻值减小，副线圈两端电压不变，可知副线圈电路的电流变大，消耗功率变大。由 可知，原线圈输入功率变大。故B错误； C．发生火情时流过的电流增大，报警器报警。故C正确； D．调低预设报警温度，此时热敏电阻阻值比调整之前大，为了保证电流达到与调整前一样的报警电流，可将连入电路的阻值调小。故D正确。 故选AD。 13．（22-23高二下·山西忻州·期中）电容式加速度传感器在安全气囊、手机移动设备等方面应用广泛，其工作原理简化为如图所示的示意图。质量块左侧连接轻质弹簧，右侧连接电介质。弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质移动以改变电容器的电容，则下列说法正确的是（　　）    A．电介质插入极板间越深，电容器的电容越大 B．若传感器以恒定加速度向左运动，则电路中有由a向b的电流 C．若传感器以恒定加速度向右运动，则电路中有由a向b的电流 D．若传感器运动时向右的加速度逐渐增大，则电路中有由a向b的电流 【答案】AD 【详解】A．电介质插入极板间越深，根据电容的决定式可知此时介电常数越大，故电容器的电容越大，故A正确； BC．若传感器以恒定加速度向左运动或者向右运动，可知此时弹簧长度保持不变，电容器中电介质的长度不变，电容器电容不变，带电量不变，故电路中无电流，故BC错误； D．若传感器运动时向右的加速度逐渐增大，此时弹簧长度逐渐变短，电容器中电介质的长度变短，故电容器的电容越来越小，电容器两端的电压不变等于电源电动势，根据可知电容器的带电量在减小，电容器在放电，电路中有由a向b的电流，故D正确。 故选AD。 14．（23-24高二下·河南开封·期末）图中为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是（　　） A．储罐内的液面高度降低时电容器的电容减小 B．~时间内电容器放电 C．~时间内LC回路中磁场能逐渐转化为电场能 D．若电感线圈的自感系数变大，则LC回路振荡电流的频率将变小 【答案】AD 【详解】A．根据 ，储罐内的液面高度降低时ε减小，电容器的电容C减小，A正确； B．~时间内，电流减小，磁场减弱，磁场能减小，电场能增大，电容器充电，B错误； C．~时间内，电流增大，磁场增强，磁场能增大，电场能减小，LC回路中电场能逐渐转化为磁场能，C错误； D．根据，若电感线圈的自感系数L变大，则LC回路振荡电流的频率f将变小，D正确。 故选AD。 15．（23-24高二下·山东菏泽·期末）振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场如图所示，在该时刻，下列说法正确的是（    ） A．若电容器上极板带正电，则磁场能正在增大 B．若电容器上极板带正电，则电容器上的电荷量正在增大 C．若电容器下极板带正电，则电路中的电流减小 D．若只增大电容器的电容，则发射电磁波的本领变小 【答案】BD 【详解】AB．根据线圈中磁场的方向可判断线圈中电流方向由下到上，若电容器上极板带正电，则此时电容器极板上的电荷量正在增大，电容器正在充电，电流正在减小，感应电动势正在增加，磁场能正在向电场能转化，磁场能正在减小，故A错误，B正确； C．若电容器下极板带正电，则此时电容器极板上的电荷量正在减小，电容器正在放电，电流正在增加，故C错误； D．增大电容器的电容，由 可知，LC回路中的频率减小，所以发射电磁波的本领变小，故D正确。 故选BD。 16．（23-24高二下·河南周口·期末）回旋加速器两个D形盒的半径为R，处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，用LC振荡器作为带电粒子加速的交流高频电源，已知电感为L，电容为C。则下列正确的是（    ） A．被加速粒子的比荷为 B．被加速粒子最大速度与高频电源电压有关 C．被加速粒子最大速度与D形盒的半径R有关 D．在磁感应强度不变的情况下，比荷不同的粒子，可以用同一LC振荡器作为粒子的加速度电源 【答案】AC 【详解】A．被加速粒子在磁场中的运动周期等于LC振荡电路的周期，即 解得粒子的比荷为 选项A正确； BC．粒子被加速到速度最大时 解得最大速度 可知被加速粒子最大速度与高频电源电压无关，与D形盒的半径R有关，选项B错误，C正确； D．根据上述结论 在磁感应强度不变的情况下，比荷不同的粒子，不可以用同一LC振荡器作为粒子的加速度电源，选项D错误。 故选AC。 三、解答题 17．（23-24高二下·北京海淀·期末）电磁波在科学探索和现实生活中有着广泛的应用。取电磁波在真空中的速度。 （1）世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST坐落在我国贵州，被誉为“中国天眼”。当火星与地球之间的距离为时，若从火星向地球发射一电磁波信号，求FAST接收到信号所用时间。 （2）已知手机单端天线的长度为接收的电磁波波长的四分之一时，电磁波在天线中产生的感应电动势将达到最大值。如果某手机接收的电磁波频率为，为使感应电动势达到最大值，求该手机单端天线应设计的长度。 （3）某收音机中的LC电路由固定线圈和可调电容器组成，能够产生500kHz到1500kHz的电磁振荡。已知LC电路的周期T与电容C、电感L的关系为，求可调电容器的最大电容和最小电容之比。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）设火星与地球之间距离为x，所用时间为t，根据 得 （2）设天线长度为L，接受的电磁波频率为v、波长为，根据 可得 由题意，可得 （3）根据和，可得 当时，C最大，设为；时，C最小，设为，可得 1．（23-24高二下·吉林·期末）如图所示的电路中，电感的自感系数为，电容器的电容可调节，电源的电动势为，内阻为，定值电阻的阻值为，忽略电感线圈的直流电阻，闭合开关S，经过一段时间电路达到稳定状态，时刻将开关S断开。LC振荡电路的频率为，求： （1）电容器的电容； （2）断开开关S后，电流表的示数； （3）哪些时刻电容器的上极板开始带正电。 【答案】（1）；（2）1A；（3） 【详解】（1）根据 解得 （2）断开开关S前，由闭合电路欧姆定律可得 断开开关S后，电流表的示数 联立，解得 （3）LC振荡电路的周期为 时刻开始，LC振荡电路开始工作，在一个振荡周期内，电容器充电，下极板为正极板，电容器反向充电，上极板开始带正电。由此可知电容器的上极板开始带正电的时刻为 2（23-24高二下·上海虹口·期末）5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（比特率、比特/秒），是4G网络的50-100倍。 1．在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A．5G使用的电磁波是横波 B．5G使用的电磁波是纵波 C．5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的快 D．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象 2．关于5G网络使用的无线电波相比4G网络，下列说法正确的是（　　） A．在真空中的传播速度更快 B．在真空中的波长更长 C．衍射的本领更弱 D．频率更高，相同时间传递的信息量更大 3．产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A．线圈中磁场的方向向上 B．电容器两极板间电场强度正在变大 C．电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加 D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反 4．目前困扰5G发展的难题之一是供电，5G基站单系统功耗为4kW（基站用电器功率），信号覆盖半径约为100m，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1kW，信号覆盖半径约为2km，如图所示，某5G基站距离100kV主供电线路一定距离，线路电阻为，线路损耗功率占总功率的20%（变压器均视作理想变压器）。 （1）求输电回路的电流； （2）高压变压器原、副线圈的匝数比； （3）为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，试估算全市的5G基站运行一天将消耗约多少？（保留一位有效数字） 【答案】1．A 2．CD 3．B 4．（1）5A；（2）100:1；（3） 【解析】1．AB.5G使用的电磁波是横波，故A正确，B错误； C.5G使用的电磁波频率更高，所以5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的慢，故C错误； D.5G使用的电磁波频率更高，与4G信号相遇不会产生干涉现象，故D错误。 故选A。 2．A.无线电波（电磁波）在真空的传播速度与光速相同，保持不变，其速度与频率没有关系，故A错误； BC.由公式 可知频率变大，波长变短，衍射本领变弱，故B错误，C正确； D.无线电波（电磁波）频率越高，周期越小，相同时间内可承载的信息量越大，故D正确。 故选CD。 3．A.根据线圈中电流方向，应用右手螺旋定则判断出线圈中磁场方向向下，故A错误； B.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，板间电场强度在变大，故B正确； CD.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，电路中电流在减小，线圈储存的磁场能正在减小，逐渐转化成电场能，根据“增反减同”可知，线圈中感应电流的方向与线路中原电流方向相同，故CD错误。 故选B。 4．（1）由题意可知，总功率为 线路损耗功率为 由 得 （2）高压变压器副线圈两端的电压为 由 得 （3）需要的基电站个数 每个基电站一天的耗电量为 总耗电量为 / 学科网（北京）股份有限公司 $$