第四章 电磁振荡与电磁波 第五章 传感器 期中复习素养提升讲义-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

高中物理人教版选择性必修二期中复习素养提升 第4章 电磁振荡与电磁波 第五章 传感器 【知识解读】 1.电磁振荡 2. 电磁场和电磁波 3. 电磁波的发射与接收 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.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.如图所示. 5. 传感器 　传感器能够感受诸如力、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。 根据与学科有关分类 (1)利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。 (2)利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器。 (3)利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。 根据被测量的不同分类 可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器。 根据具体工作原理的不同分类 可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。 传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成 敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。 传感器应用的一般模式 【核心考点】 考点一　电磁振荡 1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像 2.各物理量变化情况(电容器电荷量最大时开始计时) 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 电荷量q 变小 变大 变小 变大 电压u 变小 变大 变小 变大 电场强度E 变小 变大 变小 变大 电流i 变大 变小 变大 变小 磁感应 强度B 变大 变小 变大 变小 能量转化 E电→E磁 E磁→E电 E电→E磁 E磁→E电 方法技巧　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、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 例1. 某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示。下列说法正确的是(　　) A.若电容器上极板带正电，则电容器正在充电 B.若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在减小 C.若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在减小 D.若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小 例2.(2025·陕西省教育联盟模拟)为了保证考试的公平，大型考试中广泛使用了金属探测器，图甲就是一款常用的金属探测器，其内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，结构原理如图乙所示，线圈靠近金属时，线圈的自感系数增大。若某时刻电路中的电流方向如图所示，电容器A极板带正电，则下列说法正确的是(　　) A.电路中的电流正在增大 B.电容器两板的电压在减小 C.线圈中的自感电动势在增大 D.线圈靠近金属时，LC振荡电路的周期减小 例3.(2024·浙江金华市东阳模拟)在图甲的LC振荡演示电路中，开关先拨到位置“1”，电容器充满电后，在t＝0时刻开关拨到位置“2”。若电流从电流传感器的“＋”极流入，电流显示为正，图乙为振荡电流随时间变化的图线，则下列有关说法正确的是(　　) A.在图乙中A点时刻电容器上极板带负电 B.在图乙中从t0到A点过程中电容器的电压先增加后减小 C.若电阻R减小，电流变化如图丙中实线 D.若电阻R减小，电流变化如图丙中虚线 考点二　电磁场与电磁波　电磁波谱 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 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 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。 例4.某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是(　　) 例5.(2024·天津和平区模拟)“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，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 例6.(2025·广东肇庆模拟)随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，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大 B.真空中甲波的传播速度比乙波的传播速度小 C.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物 D.甲波与乙波有可能发生干涉 考点三 传感器　 传感器中常见的四种敏感元件：光敏电阻、热敏电阻、电阻应变片和霍尔元件。 例7. （2024广东佛山2月质检）如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示．其内部电路如图丙所示，则下列说法正确的是（ ） A. 按键的过程中，电容器间的电场强度减小 B. 按键的过程中，电容器储存的电能增多 C. 按键的过程中，图丙中电流方向从a经电流计流向b D. 按键的过程中，电容器上极板电势低于下极板电势 例8. （2024江苏苏州期末）“干簧管”是常见的传感器，如图所示，电流表、电压表为理想电表。闭合开关S，待电路稳定。移去磁体，与移去前相比较，下列说法正确的是 （　　） A. 电流表的示数变小，电压表的示数变大 B. 电阻的功率变小 C. 电源的输出功率一定变大 D. 电源的效率变低 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版选择性必修二期中复习素养提升 第4章 电磁振荡与电磁波 第五章 传感器 【知识解读】 1.电磁振荡 2. 电磁场和电磁波 3. 电磁波的发射与接收 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.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.如图所示. 5. 传感器 　传感器能够感受诸如力、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。 根据与学科有关分类 (1)利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。 (2)利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器。 (3)利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。 根据被测量的不同分类 可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器。 根据具体工作原理的不同分类 可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。 传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成 敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。 传感器应用的一般模式 【核心考点】 考点一　电磁振荡 1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像 2.各物理量变化情况(电容器电荷量最大时开始计时) 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 电荷量q 变小 变大 变小 变大 电压u 变小 变大 变小 变大 电场强度E 变小 变大 变小 变大 电流i 变大 变小 变大 变小 磁感应 强度B 变大 变小 变大 变小 能量转化 E电→E磁 E磁→E电 E电→E磁 E磁→E电 方法技巧　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、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 例1. 某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示。下列说法正确的是(　　) A.若电容器上极板带正电，则电容器正在充电 B.若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在减小 C.若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在减小 D.若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小 答案　BC 解析　根据磁感应强度的方向可知，回路中的电流为逆时针方向，若电容器上极板带正电，则电容器正在放电，故A错误;若电容器上极板带负电，则电容器正在充电，则线圈中的电流正在减小，故B正确;若磁场正在增强，则回路中电流正在变大，电容器在放电，电容器两极板间的电压减小，电容器两极板间的电场强度正在减小，故C正确;若磁场正在减弱，则回路中电流正在变小，电容器在充电，电流减小的越来越快，则线圈的自感电动势正在增加，故D错误。 例2.(2025·陕西省教育联盟模拟)为了保证考试的公平，大型考试中广泛使用了金属探测器，图甲就是一款常用的金属探测器，其内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，结构原理如图乙所示，线圈靠近金属时，线圈的自感系数增大。若某时刻电路中的电流方向如图所示，电容器A极板带正电，则下列说法正确的是(　　) A.电路中的电流正在增大 B.电容器两板的电压在减小 C.线圈中的自感电动势在增大 D.线圈靠近金属时，LC振荡电路的周期减小 答案　C 解析　图示时刻，电容器正在充电，电荷量在增大，电压增大，电路中的电流在减小，但电流减小得越来越快，根据E＝L知线圈中的自感电动势正在增大，故A、B错误，C正确;探测仪靠近金属时，相当于给线圈增加了铁芯，所以其自感系数L增大，根据T＝2π知T增大，故D错误。 例3.(2024·浙江金华市东阳模拟)在图甲的LC振荡演示电路中，开关先拨到位置“1”，电容器充满电后，在t＝0时刻开关拨到位置“2”。若电流从电流传感器的“＋”极流入，电流显示为正，图乙为振荡电流随时间变化的图线，则下列有关说法正确的是(　　) A.在图乙中A点时刻电容器上极板带负电 B.在图乙中从t0到A点过程中电容器的电压先增加后减小 C.若电阻R减小，电流变化如图丙中实线 D.若电阻R减小，电流变化如图丙中虚线 答案　A 解析　在题图乙中A点时刻电流为正且正在减小，可知电容器正在充电，此时上极板带负电，下极板带正电，A正确;在题图乙中从t0到A点过程中电流先正向增加后正向减小，电容器先放电后充电，即电容器的电压先减小后增加，B错误;若电阻R减小，则电容器放电时最大电流变大，但是振动周期不变，则题图丙中实线和虚线描述的电流变化都不对，C、D错误。 考点二　电磁场与电磁波　电磁波谱 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 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 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。 例4.某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是(　　) 答案　D 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;周期性变化的电场(如题图D)，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，便会形成电磁波，故D正确。 例5.(2024·天津和平区模拟)“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，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 答案　B 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，可利用紫外线的荧光效应设计防伪措施，故D错误。 例6.(2025·广东肇庆模拟)随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，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大 B.真空中甲波的传播速度比乙波的传播速度小 C.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物 D.甲波与乙波有可能发生干涉 答案　C 解析　由题图可知，甲、乙波的波长都比可见光的波长大，根据波长、波速和频率关系式c＝λf知，甲、乙波的频率都比可见光的频率小，故A错误;电磁波在真空中传播速度相同，则真空中甲、乙波的传播速度相同，故B错误;由图可知甲波波长大于乙波波长，则甲波更容易发生明显的衍射现象，可知真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物，故C正确;两列波发生干涉的条件是频率相同，振动方向相同，相位差恒定，甲、乙波的频率不同，不能发生干涉现象，故D错误。 考点三 传感器　 传感器中常见的四种敏感元件：光敏电阻、热敏电阻、电阻应变片和霍尔元件。 例7. （2024广东佛山2月质检）如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示．其内部电路如图丙所示，则下列说法正确的是（ ） A. 按键的过程中，电容器间的电场强度减小 B. 按键的过程中，电容器储存的电能增多 C. 按键的过程中，图丙中电流方向从a经电流计流向b D. 按键的过程中，电容器上极板电势低于下极板电势 【答案】B 【解析】 根据 ， 按键的过程中，由于电压不变，减小，则电容增大，电容器间的电场强度增大，电容器所带电荷量增大，则电容器储存的电能增多，故A错误，B正确； 按键的过程中，由于电容器所带电荷量增大，电容器充电，图丙中电流方向从b经电流计流向a，电容器上极板电势高于下极板电势，故CD错误。 例8. （2024江苏苏州期末）“干簧管”是常见的传感器，如图所示，电流表、电压表为理想电表。闭合开关S，待电路稳定。移去磁体，与移去前相比较，下列说法正确的是 （　　） A. 电流表的示数变小，电压表的示数变大 B. 电阻的功率变小 C. 电源的输出功率一定变大 D. 电源的效率变低 【答案】B 【解析】．移去磁体，则干簧管内部开关断开，则相当于电阻变大，则总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，则电压表读数变大，R1上的电压减小且功率减小，则R2电压变大，则电流表读数变大，选项A错误，B正确； 当外电阻等于电源内阻时输出功率最大，因外电阻与内电阻的变化关系不确定，则不能确定输出功率如何变化，选项C错误； 电源效率为 因外电阻变大，则电源效率变大，选项D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $