第13章 第3讲 电磁振荡与电磁波(基础落实课)（课件）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（福建专版）

电磁振荡与电磁波 (基础落实课) 第 3 讲 1 课前基础先行 2 逐点清(一)　电磁振荡过程分析 CONTENTS 目录 4 逐点清(三)　无线电波的发射和接收 5 逐点清(四)　电磁波谱 3 逐点清(二)　麦克斯韦电磁场理论的理解与应用 课前基础先行 一、电磁振荡 1.振荡电流：大小和方向都做________迅速变化的电流。 2.振荡电路：产生__________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_______振荡电路，如图所示。 周期性 振荡电流 LC 3.电磁振荡的周期和频率 (1)周期T=_________；(2)频率f=__________。 二、电磁场与电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的_______产生电场；(2)变化的电场产生_______。 2π 磁场 磁场 2.电磁波 (1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成________。 (2)电磁波的传播不需要_______，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_______)。 (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______。 (4)v=λf，f是电磁波的频率。 电磁波 介质 光速 小 3.电磁波的发射 (1)发射条件：______电路和___________信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频)。 (2)调制方式 ①调幅：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变。 ②调频：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变。 开放 高频振荡 振幅 频率 4.无线电波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率_______时，接收电路中产生的振荡电流_______，这就是电谐振现象。 (2)使接收电路产生电谐振的过程叫作_______，能够调谐的接收电路叫作______电路。 (3)从接收到的高频电流中还原出所携带的信号的过程，叫作________。解调是________的逆过程，调幅波的解调也叫_______。 相同 最强 调谐 调谐 解调 调制 检波 5.电磁波谱：按电磁波的______大小或________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、_______、紫外线、X射线、γ射线。 波长 频率 可见光 1.电磁波在真空中和介质中的传播速度相同。 ( ) 2.只要有电场和磁场，就能产生电磁波。 ( ) 3.变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线。 ( ) 4.LC振荡电路中，回路中的电流最大时回路中的磁场能最大。 ( ) 5.(鲁科选择性必修2P99T3·改编)固定电感L，增大电容C，能减小LC振荡电路的振荡周期。 ( ) 6.振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。 ( ) 微点判断 × × √ √ × √ 7.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。 ( ) 8.制作天线必须用导体。 ( ) 9.只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。 ( ) 10.解调是调制的逆过程。 ( ) 11.(鲁科选择性必修2P108T2·选摘)医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理。 ( ) 12.(鲁科选择性必修2P109T3·选摘)微波炉利用红外线的热效应快速加热 食物。 ( ) √ √ × √ × × 逐点清(一)　电磁振荡过程分析 课 堂 √ 题点全练 1.[对LC振荡电路的理解]无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是 (　　) A.电容器正在放电 B.振荡电流正在减小 C.电流流向沿a到b D.电场能正在向磁场能转化 解析：由题图可知，此时电容器正在充电，电路中电流正在减小，电路中的电流沿顺时针方向，磁场能正在向电场能转化，故B正确，A、C、D错误。 2.[周期公式的应用]“救命神器”——自动体外除颤器(AED)，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搏骤停患者的医疗设备。其结构如图所示，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，S1、S2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 √ 解析：脉冲电流作用于不同人体时，不同人体的导电性能不同，故电流大小不同，A错误；电容器放电过程中，随着带电量的减小，放电电流不是恒定的，B错误；振荡电路的振荡周期为T=2π，设电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为0，即t0==，电容器的电容C越小或线圈的自感系数L越小，电容器的放电时间均越短，故C错误，D正确。 3.[图像的分析](2025·泉州高三调研)如图甲所示为LC振荡电路，图乙的q⁃t图像表示LC振荡电路中电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是 (　　) A.0~t1时间内，线圈中磁场能在减少 B.t1、t3两时刻电路中电流最大 C.t3~t4时间内，电容器内的场强在增大 D.增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波 √ 解析：从q⁃t图像可知，0~t1时间内，电容器上极板的电荷量在增大，故电容器的电场能在增大，线圈中的磁场能在减少，故A正确；从q⁃t图像可知，t1、t3两时刻电容器上极板的电荷量最大，故电场能最大，磁场能最小，电路中的电流最小，故B错误；从q⁃t图像可知，t3~t4时间内，电容器上极板的电荷量在减少，电容器内的场强在减小，故C错误；根据电磁波发射的特点可知，要有效地发射电磁波，振荡电路必须要有足够高的振荡频率，需要减小电路的振荡周期，故D错误。 1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像 精要点拨 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、场强E)增大或电流i(磁场B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程 根据能量 变化判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电 逐点清(二)　麦克斯韦电磁场理论的理解与应用 课 堂 1.[对麦克斯韦电磁场理论的理解]如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场。下列说法正确的是 (　　) 题点全练 A.甲、乙两图一定能持续产生电磁波 B.对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动 C.闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路，空间也能产生电场 D.变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关 √ 解析：若甲、乙两图的磁场均匀变化，就会产生稳定不变的电场，稳定不变的电场不会产生磁场，就不会持续产生电磁波，故A错误；对甲图，从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B错误；变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，甲图的闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，乙图即使没有闭合电路，空间也能产生电场，故C正确；同理，变化的电场周围产生磁场也是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，D错误。 2.[电磁波的产生]某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能产生电磁波的是 (　　) √ 解析：由麦克斯韦电磁场理论知，当空间出现恒定的电场时(如题图A)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当空间出现均匀变化的电场时(如题图B、C)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如题图D)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此交替的产生磁场和电场，便会产生电磁波，故D正确。 3.[麦克斯韦电磁场理论的应用]将很多质量为m、带电荷量为+q、可视为质点的绝缘小球，均匀穿在由绝缘材料制成的半径为r的光滑圆轨道上并处于静止状态，轨道平面水平，空间内有分布均匀的磁场，磁场方向竖直向上，如图甲所示。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，其中B0是已知量。已知在磁感应强度增大或减小的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针或逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。关于绝缘小球的运动情况，下列说法正确的是 (　　) A.在t=0到t=T0时间内，绝缘小球均做匀速圆周运动 B.在t=T0到t=2T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动 C.在t=2T0到t=3T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做加速圆周运动 D.在t=3T0到t=5T0时间内，涡旋电场沿顺时针方向 √ 解析：在t=0到t=T0时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球保持静止，故A错误；在t=T0到t=2T0时间内，根据法拉第电磁感应定律可得沿轨道一周的感应电动势为ε=πr2=πr2，由于同一条电场线上各点的场强大小相等，所以E==，涡旋电场沿顺时针方向，根据牛顿第二定律可得，在t=T0到t=2T0时间内，小球沿切线 方向的加速度大小恒为a1=，所以绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动，故B正确；在t=2T0到t=3T0时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球均沿顺时针方向做匀速圆周运动，故C错误；根据楞次定律可知在t=3T0到t=5T0时间内，涡旋电场沿逆时针方向，故D错误。 4.[电磁波与机械波的比较]“中国天眼”位于贵州的大山深处，它通过接收来自宇宙深处的电磁波来探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是 (　　) A.机场安检是利用γ射线穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品 B.机械波在介质中的波速与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关 C.麦克斯韦电磁场理论告诉我们，变化的电场一定产生变化的磁场 D.所有物体都发射红外线，因此可利用红外线设计防伪措施 √ 解析：机场安检是利用X射线穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品，故A错误；机械波在介质中的波速由介质决定，与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关，故B正确；麦克斯韦电磁场理论告诉我们，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故C错误；所有物体都发射红外线，但红外线没有防伪功能，可利用紫外线的荧光效应设计防伪措施，故D错误。 精要点拨 电场 磁场 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 2.电磁波与机械波的比较 (1)电磁波和机械波都携带能量并传播能量，都遵循波长、波速、频率的关系公式 λ=，电磁波进入介质遵循公式n=。 (2)机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质。 (3)电磁波只能是横波，而机械波可以是横波，也可以是纵波。 逐点清(三)　无线电波的发射 和接收 课 堂 1.“小蜜蜂”是一种老师上课用的扩音设备，随着无线电技术的应用，很多老师用上了蓝牙“小蜜蜂”(蓝牙属于电磁波)，麦克风与扩音器不用导线连接，老师拿着麦克风在教室中间说话，放在讲台上的扩音器也能工作。下列说法正确的是 (　　) A.“小蜜蜂”只接收到了来自麦克风的信号 B.麦克风中只要有变化的电场，就一定能发出蓝牙信号 题点全练 C.“小蜜蜂”接收电磁波时，通过调制来使接收电路中出现电谐振现象 D.麦克风回路可通过减小发射电磁波的波长来提高LC振荡电路发射电磁波的本领 解析：因为蓝牙属于电磁波，周围空间存在其他电磁波信号，所以“小蜜蜂”不只接收到了来自麦克风的信号，故A错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能产生电磁波信号，故B错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制，使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，故C错误；减小发射电磁波的波长，则会提高频率，可以提高LC振荡电路发射电磁波的本领，故D正确。 √ 2.行车安全越来越被人们所重视，现在许多车企都在汽车上配置有主动刹车系统(AEB)。该系统主要分为控制模块、测距模块和制动模块，利用微波雷达、图像识别技术和红外摄像头，可以将道路的图像和路况实时传递给控制模块，在紧急情况下，由车载微处理器发出控制命令，自动采取制动措施，保证车辆安全。微波的波长范围在0.001~1 m，下列说法正确的是 (　　) A.产生微波的LC振荡电路中，要想增大振荡周期，可以增大电容器的电容C B.微波只能在空气中传播而不能在真空中传播 √ C.微波遇到障碍物时，只能发生反射现象而不能发生衍射现象 D.微波遇到障碍物时，只能发生衍射现象而不能发生反射现象 解析：产生微波的LC振荡电路中，根据T=2π，可知要想增大振荡周期，可以增大电容器的电容C，故A正确；微波的传播不需要传播介质，它既可以在空气中传播，也可以在真空中传播，故B项错误；微波遇到障碍物时，既可以发生衍射现象也可以发生反射现象，雷达就是利用微波遇到障碍物时能发生反射现象这一性质工作的，故C、D错误。 3.(双选)无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、乙、丙所示，LC振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就可以有效地把无线电波发射出去了。手机作为常用的通信工具需要用天线来接收和发射信号，早期的手机有长长的天线，现在已经内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的时，收发无线电波的能力最好。 曾经有人将手机外壳的金属边框设计成天线，既提升了收发信号的效果，又节省了手机的内部空间。随着5G时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列说法正确的是(　　) A.只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流 B.与4G相比，5G使用的电磁波传播速度更大 C.手机信号的频率与100 MHz的数量级相同 D.手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化 √ √ 解析：任何频率的无线电波均可以在天线上产生振荡电流，只不过特定频率的无线电波产生的振荡电流较大，其他频率的无线电波产生的振荡电流较小，故A错误；电磁波的传播速度与光速相同，与电磁波的频率无关，故B错误；手机外壳的金属边框长度为几十厘米，因此无线电波的波长应为几米，根据c=λf，可知手机信号的频率与100 MHz的数量级相同，故C正确；手机天线在发射信号时，天线上会形成LC振荡电路，因此会有电荷出现，且周期性变化，故D正确。 1.调幅和调频 (1)使高频电磁波的振幅随信号的强弱而 变的调制方式叫调幅，一般电台的中波、中 短波、短波广播以及电视中的图像信号采用 调幅波。如图所示是调幅的作用，其中甲为 声音信号的波形，乙为高频等幅振荡电流的波形，丙为经过调幅的高频振荡电流的波形。 精要点拨 (2)使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视中的伴音信号采用调频波。如图所示是调频的作用，其中甲为声音信号的波形，乙为高频等幅振荡电流的波形，丙为经过调频的高频振荡电流的波形。 2.调制和解调 声音、图像等信号频率相对较低，不能转化为电信号直接发射出去，而是要将这些低频信号加载到高频电磁波信号上再发射出去。将声音、图像信号加载到高频电磁波上的过程就是调制。而将声音、图像信号从高频信号中还原出来的过程就是解调。 逐点清(四)　电磁波谱 课 堂 1.电磁波谱分布情况 按电磁波的波长从长到短分布为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。 电磁波谱 真空中波长/m 产生机理 无线电波 >10-3 振荡电路中电子周期性运动产生 红外线 10-3~10-7 原子的外层电子受激发后产生 可见光 10-7 紫外线 10-7~10-9 X射线 10-8~10-11 原子的内层电子受激发后产生 γ射线 <10-11 原子核受激发后产生 2.电磁波谱的特性和应用 电磁波谱 特性 应用 递变规律 无线电波 波动性强，易发生明显衍射 无线电技术 频率变大 波长变小 红外线 热效应 红外线遥感 可见光 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 贯穿性强 检查、医用透视　   γ射线 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 续表 3.对电磁波谱的三点说明 (1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、明显衍射现象；波长较短的X射线、γ射线等，穿透能力较强； (2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠； (3)电磁波的能量随频率的增大而增大。 考法1　电磁波谱 1.(2025·武汉高三检测)(双选)下列关于电磁波谱的理解正确的是(　　) A.红外线的波长比紫外线的波长短 B.可见光不属于电磁波 C.无线电波的波长比γ射线的波长要长 D.微波属于电磁波 考法全训 √ √ 解析：红外线的波长比紫外线的波长长，故A错误；可见光属于电磁波，故B错误；无线电波的波长比γ射线的波长要长，故C正确；微波属于电磁波，故D正确。 考法2电磁波的特性 2.(2025·福州模拟)“磁星”拥有极强的磁场，通过磁场的衰减，使之能源源不绝地释放出以X射线及γ射线为主的高能量电磁辐射，下列说法正确的是(　　) A.X射线是高速电子流 B.X射线的波长大于γ射线的波长 C.γ射线主要具有热作用 D.γ射线是原子内层电子受激发而产生的 √ 解析：X射线是电磁波，不是高速电子流，故A错误；X射线的波长大于γ射线的波长，故B正确；红外线主要具有热作用，故C错误；γ射线是原子核发生衰变时，新核从高能态跃迁到低能态而发射出来的，故D错误。 考法3电磁波的应用 3.(双选)关于电磁波的应用，下列说法正确的是(　　) A.红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最短 B.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线 C.微波主要用于广播及其他信号的传输 D.X射线可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞 √ √ 解析：红外线、X射线、γ射线中红外线的频率最小，波长最长，A错误；银行的验钞机发出的光是紫外线，家用电器的遥控器发出的光是红外线，B错误；微波能传播信息，故可以用于通信、广播及其他信号传输，故C正确；X射线有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，γ射线有极强的穿透能力和很高的能量，可以摧毁病变的细胞，故D正确。 4.(2025·南平高三调研)量子雷达是隐身战机的克星，可以捕捉到普通雷达无法探测到的目标。有一类量子雷达仍采用发射经典态的电磁波，但在接收机处使用量子增强检测技术以提升雷达系统的性能。下列说法正确的是(　　) A.量子就是α粒子 B.隐身战机不向外辐射红外线 C.电磁波在真空中的传播速度与其频率无关 D.量子雷达是利用目标物体发射的电磁波工作的 √ 解析：量子是现代物理的重要概念，即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子，A错误；任何物体都会向外辐射红外线，B错误；任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光速，C正确；依据题意，量子雷达仍采用发射经典态的电磁波，不是利用目标物体发射的电磁波，D错误。 $$