2026届高考物理一轮复习讲义：电磁振荡与电磁波

该高中物理讲义聚焦电磁振荡与电磁波高考核心考点，按“理论基础-规律应用-实际情境”逻辑架构，涵盖电磁振荡周期公式、电磁波谱特性等要点，通过考点梳理、方法指导（如LC电路充放电判断）、真题训练（含高考及模拟题），系统帮助学生突破难点。 讲义融合科学思维与物理观念，如用表格对比振荡过程各量变化培养模型建构能力，结合AED、蓝牙等实例强化应用，设置分层练习即时反馈，保障复习效果，提升学生应考能力，助力教师精准把控复习节奏。

第三讲 电磁振荡与电磁波 [选择性必修第二册] 1．阅读教材第四章第2节的全部内容，首先预言电磁波的存在、证实电磁波的存在的科学家分别是谁？麦克斯韦基本电磁场理论是什么？ 提示：麦克斯韦、赫兹。变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场交替产生并由近及远的向外传播形成电磁波。 2．阅读教材第四章第3节全部内容，知道无线电波的发射与接收的基本原理。 提示：发射需要开放电路及调制；接收需要调谐与检波。 3．阅读教材必修第三册第十三章第4节及选择性必修第二册第四章第4节全部内容，知道电磁波谱。 提示：电磁波谱就是电磁波按波长或频率大小的顺序把它们排列起来，如图所示。 4．请完成教材第四章第3节【练习与应用】T1。 提示：结构图如下。 调幅与调频的区别：调幅是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。调频是使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。 5．请完成教材第四章【复习与提高】B组T1和T5。 提示：T1．如图4－3所示。 T5． 汽车两次反射无线电波时离雷达的距离分别为：，，两次反射无线电波的时间间隔，汽车的位移，汽车车速。解得。 考点一　电磁振荡的理解及应用 1．电磁振荡 （1）振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流，振荡电流实际上就是交变电流，不过习惯上指频率很高的交变电流。 （2）振荡电路：产生振荡电流的电路，最基本的振荡电路为LC振荡电路。 LC振荡电路：由线圈和电容器组成的电路，是最简单的振荡电路。LC振荡电路产生的振荡电流按正弦规律变化。 （3）电磁振荡的周期和频率 ①周期T＝。②频率f＝。 2．电磁振荡中各物理量变化情况 时刻（时间） 0→ → → →T 工作过程 放电过程 充电过程 放电过程 充电过程 q qm→0 0→qm qm→0 0→qm u um→0 0→um um→0 0→um E Em→0 0→Em Em→0 0→Em i 0→im im→0 0→im im→0 B 0→Bm Bm→0 0→Bm Bm→0 能量 E电→E磁 E磁→E电 E电→E磁 E磁→E电 3．振荡电流、板载电荷量随时间的变化图像 4．麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。 如图所示是由线圈L和电容器C组成的最简单的LC振荡电路。先给电容器充满电。t＝0时如图（a）所示，电容器两板间的电势差最大，电容器开始放电。t＝0.005 s时如图（b）所示，LC回路中线圈上的电流第一次达到最大值，则（　　） A．此LC振荡电路的周期T＝0.01 s B．t＝0.025 s时，回路电流方向与图（b）中所示电流方向相反 C．t＝0.035 s时，线圈中的磁场能最大 D．t＝0.040 s至t＝0.045 s时，线圈中的电流逐渐减小 C 从开始放电到第一次放电完毕需要，可知此LC振荡电路的周期为T＝0.02 s，选项A错误；因为，所以回路电流方向与图（b）中所示电流方向相同，选项B错误；因为，此时电容器反向放电完毕，线圈中电流最大，磁场能也最大，选项C正确；t＝0.040 s至t＝0.045 s时，即2T～，电容器正向放电，线圈中的电流逐渐增大，选项D错误。 如图所示，LC振荡电路中电容器的电容为C，线圈的自感系数为L，电容器在图示时刻所带的电荷量为Q。若图示时刻电容器正在放电，至放电完毕所需时间为；若图示时刻电容器正在充电，则充电至电容器所带电荷量最大所需时间为（　　） A． B． C． D． C LC振荡电路在一个周期内电容器会充电两次、放电两次，每次充电或放电的时间均为。根据题意，电容器所带的电荷量由Q减小到零所需时间为，说明电容器所带的电荷量由最大放电到Q所需时间为，则电容器所带电荷量由Q充电至最大所需时间同样为，故C正确。 （多选）应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场（或磁场产生电场）的关系图像中（每个选项中的左图是表示变化的场，右图是表示变化的场产生的另外的场），正确的是（　　） BC 稳定的磁场不产生电场，故A错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，故B正确；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，二者相差四分之一个周期，故C正确，D错误。 LC振荡电路充、放电过程的判断方法 1．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。 2．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（磁感应强度B）减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 3．根据能量判断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电。 1．（2024·浙江省·模拟题）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线，如图乙为LC振荡电路的某一状态下磁感线的情况。则（ ） A．图乙状态一定发生在0～t1时间内 B．图乙状态一定发生在t3～t4时间内 C．t1～t2时间内电路中磁场能增强 D．t2～t3时间内自感电动势减小 C AB．0～t1时间内，电容器处于充电状态，上极板电荷量为正，并且不断增大，线圈中的为逆时针，而电荷的增加越来越慢，故电流减小，根据右手定则可知，线圈感应磁场方向向上；而t3～t4时间内，电容器处于放电状态，上极板电荷量为负，并且不断减小，线圈中的为逆时针，而电荷的减小的越来越大，故电流增大，根据右手定则可知，线圈感应磁场方向向上，则图乙状态发生在0～t1或t3～t4时间内均可，故AB错误； C．t1～t2时间内，上极板电荷量为正，且不断减小，回路中的电流方向为逆时针，而减小的幅度越来越大，说明电流越来越大，故磁场能越来越大，故C正确； D．LC振荡电路的能量转换图，i－t图、q－t图的关系如下图所示 其中t2～t3时间内类比上图中的（2）→（3）过程，电荷的增加越来越慢，电流减小的越来越快，则线圈自感电动势逐渐变大，故D错误。 2．（2024·广东省深圳市·模拟题）图甲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电容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，LC回路振荡电流的频率将变小 B．t1－t2内电容器放电 C．t2－t3内LC回路中电场能逐渐转化为磁场能 D．该振荡电流的有效值为 C A．根据电容决定式C＝可知当储罐内的液面高度降低时，εr变小，电容C变小，根据T＝可知振荡周期变小，即振荡电流的频率变大，A错误； B．在t1～t2内，回路中的电流减小，磁场能减少，电场能增多，可知电容器C在充电，B错误； 由题图中电场方向可知，此时电容器右极板带正电，左极板带负电，由磁场方向可知电流方向由负极板流向正极板，可知此时电容器正在充电，磁场能减小，电场能增大，振荡电流正在减小，A正确，B错误； C．在t2－t3内，回路中的电流增大，磁场能增大，电场能减小，即LC回路中电场能逐渐转化为磁场能，故C正确； D．由图像可知该振荡电流的有效值为，故D错误。 故选C。 3．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 D 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，开始时电流较小，随着带电荷量的减小，放电电流逐渐变大，不是恒定的，B错误；振荡电路的振荡周期为T＝，电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为0，即t0＝，则线圈的自感系数L越小，电容器的放电时间越短；电容器的电容C越大，电容器的放电时间越长，C错误，D正确。 考点二　电磁波 1．电磁波 （1）电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 （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。 2．电磁波的发射示意图（如图所示） 3．电磁波接收的方法 （1）利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强。 （2）利用解调把接收电路中的有用信号分离出来。 （3）调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程。 4．电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小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。 5．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 6．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 7．电磁波的两点说明 （1）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，频率越大折射率越大，速度越小。 （多选）关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是（　　） A．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波 B．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的 C．当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强 D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程 ACD 音频电流的频率比较低，需放大后搭载到高频电磁波上，故A正确；为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是开放电路，故B错误；当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强，故C正确；解调就是从调频或调幅的高频信号中把音频、视频等调制信号分离出来的过程，要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程，故D正确。 （2023·上海市模拟）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 D 变化的电场与变化的磁场相互联系，它们统称为电磁场，选项A错误；电磁波不是机械波，传播不需要介质，选项B错误；电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，选项C错误；电磁波是一种物质，可在真空中传播，选项D正确。 电磁波谱就是电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱，如图所示，由电磁波谱可知（　　） A．微波是不可见光 B．红外线可以灭菌消毒 C．紫外线的波长比红外线长 D．X射线能在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行人体透视 A 微波是不可见光，选项A正确；红外线有热效应，紫外线可以灭菌消毒，选项B错误；紫外线的波长比红外线短，选项C错误；X射线是电磁波，不带电，在磁场中不偏转，选项D错误。 电磁波与机械波的比较 — 电磁波 机械波 产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点（波源）的振动产生 波的特点 横波 纵波或横波 波速 在真空中等于光速（很大），c＝3×108 m/s 在空气中不大（如声波波速在空气中一般为340 m/s） 是否需要介质 不需要介质（在真空中仍可传播） 必须有介质（真空中不能传播） 能量传播 电磁能 机械能 1．“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备，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”直接接收到了来自麦克风的声波信号 B．为了将信号发射出去，先要进行解调 C．“小蜜蜂”接收电磁波时，要使接收电路中出现电谐振现象，称为调谐 D．载波频率越高，经调制后发射出来的电磁波传播的越快 C 无线麦克风含有一个无线电发射装置，可以把声音信号转化成电磁波信号再发射出去，故A错误；为了将信号发射出去，需要把声音信号加到高频电磁波中，这个过程叫作调制，故B错误；“小蜜蜂”接收电磁波时，需要使接收电磁波的LC振荡电路的固有频率与电磁波的频率相同，从而发生电谐振，这个过程叫作调谐，故C正确；真空中任何频率电磁波的速度都等于光速，故D错误。 2．（多选）（2022·天津高考考前模拟三）在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。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播 D．X射线胶片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞 CD 红外线、X射线、γ射线中红外线的频率最小，波长最长，故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，故B错误；微波不但能加热物体，而且能传播信息，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。 3．（多选）（2020·江苏卷）电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有（　　） A．杀菌用的紫外灯 B．拍胸片的X光机 C．治疗咽喉炎的超声波雾化器 D．检查血流情况的“彩超”机 AB 治疗咽喉炎的超声波雾化器、检查血流情况的“彩超”机属于机械波的应用。故选AB。 学科网（北京）股份有限公司 $$