专题07 电磁振荡与电磁波、传感器（期中复习知识清单）高二物理下学期人教版

专题7 电磁振荡与电磁波、传感器 内容导航 串·思维导图梳理知识体系，明确知识框架 理·考点清单细化核心考点，扫除知识盲区 拨·易错清单易错问题点拨，突破认知误区 解·题型清单题型分类突破，方法技巧精讲 思维导图 串 考点清单 理 知识点01 LC振荡电路、电磁振荡的周期和频率 1.LC振荡电路 由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路，简称LC振荡电路。 (1)从振荡的表象上看：振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C充、放电的过程。 (2)从物理本质上看：振荡过程实质上是磁场能和电场能之间通过充、放电相互转化的过程。 2.电磁振荡的周期和频率 电磁振荡的周期与频率由振荡电路本身的结构与性质决定，因此称这个周期与频率为固有周期与固有频率，LC电路电磁振荡的周期T＝2π，频率f＝。 麦克斯韦电磁场理论与电磁场 1.电磁场 变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场。根据这个理论，周期性变化的电场和磁场相互联系，交替产生，形成一个不可分割的统一体，即电磁场。 2.电磁场理论 如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间引起变化的磁场，不均匀变化的磁场又在它周围空间引起新的变化的电场。于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场。 电磁波 1.定义： 变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场在空间由近及远地传播称为电磁波。 2.电磁波的速度 ①麦克斯韦指出了光的电磁本质，他预言了电磁波的速度等于光速。 ②波长λ、波速v和周期T、频率f的关系 λ＝vT＝。 3.电磁波的发射与接收 ①电磁振荡(LC电路)的周期T＝2π，频率f＝。 ②发射电磁波的条件：振荡电路要有足够高的频率；振荡电路应采用开放电路。 ③发射电磁波需经过调制过程，调制的方法分为调频和调幅。接收电磁波需经过解调过程，解调是调制的逆过程。 4.电磁波谱 将各种电磁波按波长或频率的大小顺序排列起来，就构成了电磁波谱，通常人们按用途将电磁波谱划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线六个波段。 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)信号处理与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分。 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，导电性能变好。 (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。如图甲所示为一种热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线，温度升高时，其电阻减小。 (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的阻值随温度变化的特性曲线。 (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。 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)应变式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。 题型清单 解 电磁振荡过程分析 【例1】(2026·浙江省·期末考试)如图所示，电阻不计的线圈，其自感系数，定值电阻的阻值，电容器的电容，电源电动势，内阻。先闭合开关，待电路中电流达到稳定时，断开开关，记为时刻，下列说法正确的是() A.电路中将产生电磁振荡，电流的最大值为 B.电路中将产生电磁振荡，电磁振荡的频率为 C.时刻，电容器储存的电场能达到最大 D.时刻，线圈储存的磁场能达到最大 【答案】D 【解析】A.闭合开关前电路中的电流根据闭合电路欧姆定律可得 解可得 所以最大值为，A错误； B.当断开开关后电流在电路中振荡，周期为 解得 由频率公式 可得 B错误； C.为，此时电流反向最大，磁场能最大，电场能最小，C错误。 D.为，此时电流正向最大，磁场能最大，电场能最小，D正确。 故选D。 【变式1】(2026·河南省·同步练习)如图所示，将开关由拨到，使电容器与线圈构成回路。以电容器开始放电取作时刻，能正确反映电路中电流随时间变化关系的图像是() A. B. C. D. 【答案】A 【解析】根据题意可知，将开关由调到时，电容器和自感线圈组成振荡电路，产生周期性迅速变化的振荡电流，同时向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，最大电流越来越小。故选A。 电磁波的产生、发射和接收 【例1】(2026·江苏省南京市·模拟题)一同学制作了一简单的接收电路来接收广播信号收听节目时，他想从江苏交通广播电台调为海安人民广播电台，下列可以实现的是() A.对接收信号进行调制 B.增大电容器两端的电压 C.减小电容器的正对面积 D.减小电容器两极板间的距离 【答案】D 【解析】解：从江苏交通广播电台调为海安人民广播电台，电台的频率变小，根据振荡电路的频率为可知，需要变大，或变大。 A、接收端不能对信号调制，只能对信号解调，故A错误； B、增大电容两端的电压不改变振荡电路的频率，故B错误； C、根据可知，减小电容器的正对面积，则减小，不满足条件，故C错误； D、减小电容器两板之间的距离，根据可知，变大，则满足要求，故D正确。 故选：。 【变式1】(2026·河南省·同步练习)关于电视信号接收的原理，下列说法正确的是() A.电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和伴音信号 B.电视接收天线接收到电磁波，天线上并不产生感应电流 C.电视机接收到电磁波，通过电子枪的扫描显示电视节目的伴音信号 D.电视机接收到电磁波，直接经扬声器得到电视节目的伴音信号 【答案】A 【解析】电视信号中有图像信号和伴音信号，因此电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和伴音信号，A正确；电视接收天线接收到电磁波，在天线上引起电磁感应，从而在天线上产生感应电流，B错误；电视机接收到电磁波，然后经过调谐、解调还原出图像信号，通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号，C错误；电视机接收到电磁波，经过电谐振选出需要的电视信号，然后经过解调还原出电视信号中的伴音信号，再经过功率放大器，后经扬声器得到电视节目的伴音信号，D错误。 电磁波谱 【例1】(2026·福建省·月考试卷)下列有关电与磁的说法正确的是() A.在电磁波谱中，红外线的频率比紫外线大 B.带电粒子在电场中一定受电场力作用，在磁场中不一定受磁场力作用 C.楞次定律表明了感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的原磁场方向相反 D.根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 【答案】B 【解析】A.在电磁波谱中，按照频率从小到大的顺序依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线。所以红外线的频率比紫外线小，故A错误； B.根据电场的基本性质，带电粒子在电场中一定会受到电场力作用，其大小为为粒子电荷量，为电场强度。而带电粒子在磁场中，当粒子速度方向与磁场方向平行时，根据洛伦兹力公式为与的夹角，此时，则粒子不受磁场力作用只有当粒子速度方向与磁场方向不平行时才受磁场力，所以带电粒子在磁场中不一定受磁场力作用，故B正确； C.楞次定律表明感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，并非总是相反，故C错误； D.根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生磁场，在变化的磁场周围一定产生电场。但均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场；只有非均匀变化的电场才产生变化的磁场，非均匀变化的磁场才产生变化的电场，故D错误。 【变式1】(2026·湖北省黄冈市·其他类型)伟大的物理学家麦克斯韦证明周期性变化的电场和磁场相互激发会产生电磁波，同时，他也预言光是电磁波。现如今，电磁波在生产生活中得到了广泛的应用。下列关于电磁波的说法正确的是() A.红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪和红外摄影的基础 B.不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同 C.电磁波不能在真空中传播 D.红外线的频率比可见光的频率低 【答案】AD 【解析】A.红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪和红外摄影的基础，故A正确 B.不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，故B错误 C.电磁波传播不需要介质，其可以在真空中传播，故C错误 D.红外线的频率比可见光的频率低，故D正确。 传感器 【例1】(2026·四川省·同步练习)如图是动圈式话筒的结构图，绝缘的膜片与线圈固定在一起。下列说法正确的是() A.话筒用到的传感器是声传感器 B.话筒用到的传感器属于物理传感器 C.膜片是敏感元件，感受声音信号的变化 D.线圈是转换元件，将声音信号的强弱转换成线圈的电感变化 【答案】ABC 【解析】话筒将声音信号转换为电信号，所以用到的传感器是声传感器，A正确用话筒讲话时，声波使膜片发生振动，带动线圈左右振动，而线圈在永磁体的磁场中运动时会发生电磁感应现象，使线圈中产生感应电动势，经过转换电路和处理系统使扬声器发出声音，可知这个传感器是以物理原理为基础制作的，所以属于物理传感器，B正确根据上述分析可知，膜片是敏感元件，感受声音信号的变化，线圈和永磁体是转换元件，将声音信号的强弱转换成感应电动势的变化，C正确，D错误。 【变式1】(2026·河南省·同步练习)如图所示是电容式加速度传感器原理图，电容器的一个金属极板固定在绝缘底座上，另一块极板用弹性金属片制成，当这种加速度传感器用在上下移动的升降机中时，通过测量电容的变化就能感知升降机加速度的变化情况。设升降机加速度为零时电容器的电容为，下列说法正确的是() A.当升降机加速上升时， B.当升降机减速上升时， C.当升降机减速下降时， D.当升降机加速下降时， 【答案】AD 【解析】加速度向上时，弹性金属片向下弯曲，加速度向下时，弹性金属片向上弯曲；根据知，弹性金属片向下弯曲，减小，电容变大；弹性金属片向上弯曲，增大，电容变小。当升降机加速上升或减速下降时，加速度方向向上，电容变大，即，故A正确，C错误；当升降机减速上升或加速下降时，加速度方向向下，电容变小，即，故B错误，D正确。 利用传感器制作简单的自动控制装置 【例1】(2026·江苏省无锡市·其他类型)门窗防盗报警装置的电路图如图所示，闭合开关，磁铁靠近干簧管，继电器线圈通电，开关自动与接通，二极管发光继电器线圈断电时，自动与接通，蜂鸣器报警若门窗打开，磁铁远离干簧管，则() A.二极管不发光，蜂鸣器报警 B.二极管不发光，蜂鸣器不报警 C.二极管发光，蜂鸣器报警 D.二极管发光，蜂鸣器不报警 【答案】A 【解析】门窗打开，磁铁远离干簧管，继电器线圈断电，自动与接通，则二极管不发光，蜂鸣器报警，故A正确。 【变式1】(2026·河南省·同步练习)高二物理课外兴趣小组的一同学在科技创新大赛中根据所学物理知识设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图所示，它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景。它的工作原理是：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化达到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机就工作，拍摄违规车辆。光控开关未受到该种光照射就自动断开，衔铁不被吸引，工作电路中的指示灯发光。 要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到填“红”“绿”或“黄”光时自动闭合。 已知控制电路电源电动势为，内阻为，继电器电阻为，当控制电路中电流大于时，衔铁会被吸下。则只有质量超过的车辆违规时才会被记录。重力加速度取 【答案】红 【解析】因是“闯红灯违规证据模拟记录器”，故光控开关应在接收到红光时自动闭合。 由闭合电路欧姆定律，可得，其中继电器电阻，电源内阻，可解出，再由题图图像可读出当时，由可求出，故只有质量超过的车辆违规时才会被记录。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题7 电磁振荡与电磁波、传感器 内容导航 串·思维导图梳理知识体系，明确知识框架 理·考点清单细化核心考点，扫除知识盲区 拨·易错清单易错问题点拨，突破认知误区 解·题型清单题型分类突破，方法技巧精讲 思维导图 串 考点清单 理 知识点01 LC振荡电路、电磁振荡的周期和频率 1.LC振荡电路 由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路，简称 。 (1)从振荡的表象上看：振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C充、放电的过程。 (2)从物理本质上看：振荡过程实质上是磁场能和 之间通过充、放电相互转化的过程。 2.电磁振荡的周期和频率 电磁振荡的周期与频率由振荡电路本身的结构与性质决定，因此称这个周期与频率为 与 ，LC电路电磁振荡的周期T＝ ，频率f＝。 麦克斯韦电磁场理论与电磁场 1.电磁场 变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场。根据这个理论，周期性变化的电场和磁场相互联系，交替产生，形成一个不可分割的统一体，即 。 2.电磁场理论 如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间引起变化的 ，不均匀变化的磁场又在它周围空间引起新的变化的电场。于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场。 电磁波 1.定义： 变化的电场和磁场 而形成的电磁场在空间由近及远地传播称为电磁波。 2.电磁波的速度 ①麦克斯韦指出了光的电磁本质，他预言了电磁波的速度等于 。 ②波长λ、波速v和周期T、频率f的关系 λ＝ ＝。 3.电磁波的发射与接收 ①电磁振荡(LC电路)的周期T＝ ，频率f＝ 。 ②发射电磁波的条件：振荡电路要有 ；振荡电路应采用 。 ③发射电磁波需经过调制过程，调制的方法分为 和 。接收电磁波需经过解调过程，解调是调制的逆过程。 4.电磁波谱 将各种电磁波按 或 的大小顺序排列起来，就构成了电磁波谱，通常人们按用途将电磁波谱划分为无线电波、 、 、紫外线、X射线、γ射线六个波段。 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)信号处理与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分。 常见敏感元件 1．光敏电阻 (1)特点：光照越强，电阻 。 (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 ；随着光照的 ，载流子增多，导电性能变好。 (3)作用：把 这个光学量转换为 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。如图甲所示为一种热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线，温度升高时，其电阻 。 (2)金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而 ，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的阻值随温度变化的特性曲线。 (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。 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 这个力学量转换为 这个电学量。 (2)应变式电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻 组成，敏感元件 。 题型清单 解 电磁振荡过程分析 【例1】(2026·浙江省·期末考试)如图所示，电阻不计的线圈，其自感系数，定值电阻的阻值，电容器的电容，电源电动势，内阻。先闭合开关，待电路中电流达到稳定时，断开开关，记为时刻，下列说法正确的是() A.电路中将产生电磁振荡，电流的最大值为 B.电路中将产生电磁振荡，电磁振荡的频率为 C.时刻，电容器储存的电场能达到最大 D.时刻，线圈储存的磁场能达到最大 【变式1】(2026·河南省·同步练习)如图所示，将开关由拨到，使电容器与线圈构成回路。以电容器开始放电取作时刻，能正确反映电路中电流随时间变化关系的图像是() A. B. C. D. 电磁波的产生、发射和接收 【例1】(2026·江苏省南京市·模拟题)一同学制作了一简单的接收电路来接收广播信号收听节目时，他想从江苏交通广播电台调为海安人民广播电台，下列可以实现的是() A.对接收信号进行调制 B.增大电容器两端的电压 C.减小电容器的正对面积 D.减小电容器两极板间的距离 【变式1】(2026·河南省·同步练习)关于电视信号接收的原理，下列说法正确的是() A.电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和伴音信号 B.电视接收天线接收到电磁波，天线上并不产生感应电流 C.电视机接收到电磁波，通过电子枪的扫描显示电视节目的伴音信号 D.电视机接收到电磁波，直接经扬声器得到电视节目的伴音信号 电磁波谱 【例1】(2026·福建省·月考试卷)下列有关电与磁的说法正确的是() A.在电磁波谱中，红外线的频率比紫外线大 B.带电粒子在电场中一定受电场力作用，在磁场中不一定受磁场力作用 C.楞次定律表明了感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的原磁场方向相反 D.根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 【变式1】(2026·湖北省黄冈市·其他类型)伟大的物理学家麦克斯韦证明周期性变化的电场和磁场相互激发会产生电磁波，同时，他也预言光是电磁波。现如今，电磁波在生产生活中得到了广泛的应用。下列关于电磁波的说法正确的是() A.红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪和红外摄影的基础 B.不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同 C.电磁波不能在真空中传播 D.红外线的频率比可见光的频率低 传感器 【例1】(2026·四川省·同步练习)如图是动圈式话筒的结构图，绝缘的膜片与线圈固定在一起。下列说法正确的是() A.话筒用到的传感器是声传感器 B.话筒用到的传感器属于物理传感器 C.膜片是敏感元件，感受声音信号的变化 D.线圈是转换元件，将声音信号的强弱转换成线圈的电感变化 【变式1】(2026·河南省·同步练习)如图所示是电容式加速度传感器原理图，电容器的一个金属极板固定在绝缘底座上，另一块极板用弹性金属片制成，当这种加速度传感器用在上下移动的升降机中时，通过测量电容的变化就能感知升降机加速度的变化情况。设升降机加速度为零时电容器的电容为，下列说法正确的是() A.当升降机加速上升时， B.当升降机减速上升时， C.当升降机减速下降时， D.当升降机加速下降时， 利用传感器制作简单的自动控制装置 【例1】(2026·江苏省无锡市·其他类型)门窗防盗报警装置的电路图如图所示，闭合开关，磁铁靠近干簧管，继电器线圈通电，开关自动与接通，二极管发光继电器线圈断电时，自动与接通，蜂鸣器报警若门窗打开，磁铁远离干簧管，则() A.二极管不发光，蜂鸣器报警 B.二极管不发光，蜂鸣器不报警 C.二极管发光，蜂鸣器报警 D.二极管发光，蜂鸣器不报警 【变式1】(2026·河南省·同步练习)高二物理课外兴趣小组的一同学在科技创新大赛中根据所学物理知识设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图所示，它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景。它的工作原理是：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化达到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机就工作，拍摄违规车辆。光控开关未受到该种光照射就自动断开，衔铁不被吸引，工作电路中的指示灯发光。 要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到填“红”“绿”或“黄”光时自动闭合。 已知控制电路电源电动势为，内阻为，继电器电阻为，当控制电路中电流大于时，衔铁会被吸下。则只有质量超过的车辆违规时才会被记录。重力加速度取 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $