第12章 第3讲 电磁振荡与电磁波（Word习题）-【满分思维】2027年高考一轮总复习讲义·物理（江苏专版）

该高中物理高考复习讲义聚焦电磁振荡与电磁波核心考点，涵盖LC振荡电路的周期、能量转化及电磁波的产生、传播、发射接收与电磁波谱等内容，按“电路模型→波的特性→实际应用”逻辑架构知识，通过考点梳理配表格归纳、典例精讲结合真题、方法指导提炼判断策略、分层训练巩固应用，系统突破复习难点。 讲义融合科学思维与模型建构，如通过LC振荡电路充放电的电流、电荷量变化图像分析，帮助学生建立动态物理模型，电磁波谱特性与应用的对比表格培养信息提取能力。设置基础到综合的分层练习，配合即时反馈，高效提升学生解题能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第3讲　电磁振荡与电磁波 考点一　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BS__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＝. 5．振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像 甲 乙 丙 丁 戊 (a) 以逆时针方向电流为正 (b) 图中q为上面极板的电荷量 典例1　(2025·泰州期初)LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法中错误的是(　C　) A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电 B．若电容器正在放电，则电容器上极板带负电 C．若电容器上极板带正电，则自感电动势正在减小 D．若电容器正在充电，则自感电动势正在阻碍电流减小 【解析】 由题图可知磁场方向向下，则根据右手螺旋定则可知回路中电流方向为逆时针．若磁场正在减弱，则回路中电流减小，电容器充电，则电容器上极板带正电，故A正确；若电容器正在放电，可得电容器上极板带负电，故B正确；若电容器上极板带正电，说明电容器在充电，电流减小越来越快，自感电动势增大，故C错误；若电容器正在充电，则线圈自感电动势阻碍电流的减小，故D正确． 典例2　图甲为LC振荡电路，振荡电流i随时间t的变化规律如图乙所示，则(　A　) 甲 乙 A．t1时刻，电容器充电完毕 B．t2时刻，线圈中的磁场最弱 C．t1～t2过程中，电容器极板间的电压变大 D．t1～t2过程中，线圈中的自感电动势变大 【解析】 在振荡电路中，当振荡电流为零时，表示电容器充电结束，A正确；t1～t2过程中电容器放电，电场能向磁场能转化，t2时刻放电电流达到最大，此时电场能最小，电容器两极板间的电压最小，而线圈中的磁场能最大，B、C错误；t1～t2过程中，电流的变化率逐渐减小，则可知线圈的自感电动势逐渐减小，D错误． 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 考点二　电磁波和电磁波谱 1．麦克斯韦电磁场理论 (1) 内容 (2) 意义：不仅预言了__电磁波__的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁场理论． 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 (1) 定义：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__． (2) 分类及应用 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 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．不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越高，折射率越大，速度越小 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 穿透本领最强 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 典例3　(2025·泰州期初)关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　D　) A．红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用 B．紫外线的频率比可见光低，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康 C．X射线、γ射线频率较高，波动性较强，粒子性较弱，较难发生光电效应 D．手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象 【解析】 有温度的物体都会发射红外线，A错误；紫外线的频率比可见光高，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康，B错误； X射线、γ射线频率较高，波动性较弱，粒子性较强，较易发生光电效应，C错误；手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象，D正确． 典例4　我国科学家利用脑机接口技术帮助截瘫患者实现意念控制体外仪器．植入患者颅骨内的微处理器，将意念对应的低频神经信号通过高频载波无线传输给体外仪器．则(　B　) A．高频载波属于纵波 B．使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制 C．体外接收电路的固有频率与低频神经信号的频率相等 D．体外接收电路中的信号经过调谐还原出低频神经信号 【解析】 高频载波属于无线电波，无线电波是横波，A错误；将待传递的音频、视频信号加载到高频载波信号上的过程叫调制，使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制，B正确；使接收电路产生电谐振的过程叫调谐，体外接收电路的固有频率与高频神经信号的频率相等，C错误；音频、视频信号从高频载波信号上分离或还原出来的过程叫解调，体外接收电路中的信号经过解调还原出低频神经信号，D错误． 1．下列有关电磁波的特性和应用说法中，正确的是(　D　) A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体 B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象 D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光 【解析】 X射线有很高的穿透本领，红外线没有，X射线常用来在医学上做透视人体，故A错误；过强的紫外线照射不利于人的皮肤健康，故B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，最不容易用来观察衍射现象，故C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，故D正确． 2．如图所示是收音机的一种接收电路，使该电路产生电谐振，可以把需要的信号选择出来．该过程叫作(　A　) A．调谐　　　　B．调频　　　　C．调制　　　　D．解调 【解析】 使接收电路产生电谐振的过程叫调谐，俗称选台，当接收电路的固有频率与电磁波的固有频率相同时，使接收电路中产生较强的电流信号，故A正确． 3．(2026·南京学情调研)如图所示，为一简单的LC振荡电路，已知某时刻电流的方向指向A板且正在增大，则此时(　D　) A．电容器正在被充电 B．电容器A板带正电 C．线圈L自感电动势在增大 D．电场能正在转化为磁场能 【解析】 某时刻电流的方向指向A板且正在增大，可知电容器正在放电，则B板带正电，A、B错误；回路中电流正在增加，则电流的变化率正在减小，可知线圈L自感电动势在减小，C错误；电容器正在放电，回路中电流正在增加，则电场能正在转化为磁场能，D正确． 4．(2025·江苏卷)如图所示．将开关S由a拨到b，使电容器C与线圈L构成回路．以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是(　A　) A B C D 【解析】 根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和自感线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性迅速变化的振荡电流．A图像正确：电容器开始放电，由于电容器上极板带正电，则电流为逆时针，电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容器电荷量为0时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电容器充电，电流越来越小，电流为0时，充电完成，此时，电容器下极板带正电，之后开始反向放电，电流为顺时针，电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电器容电荷量为0时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电容器充电，电流越来越小，电流为0时，充电完成，电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转化为电场能的过程中，电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，最大电流越来越小，故选A. 配套热练 1．电磁波的频率范围很广．不同电磁波由于具有不同的波长(或频率)，因此具有不同的特性．利用这些特性，电磁波在生产、生活中有广泛的应用．关于电磁波的一些应用，下列说法中正确的是(　A　) A．γ射线可以摧毁病变的细胞 B．紫外线可用于检查金属内部有无缺陷 C．生活中我们常用X射线进行加热理疗 D．微波炉是利用电流的热效应来加热食物的 【解析】 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A正确； γ射线可用于检查金属内部有无缺陷，而紫外线可用于杀菌消毒，故B错误；生活中我们常用红外线进行加热理疗，红外线热效应明显，故C错误； 微波加热利用的是食物中的水分子固有频率与微波的频率相接近，从而在微波中发生振动而产生大量的热量使食物发热，故它不是利用电流的热效应工作的，故D错误． 2．(2025·宿迁期中)如图所示为手机信号屏蔽器．该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由信道的低端频率向高端扫描．该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，达到屏蔽信号的目的，下列说法中正确的是(　D　) A．手机信号必须在介质中才能传播 B．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了 C．手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的 D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的 【解析】 手机信号是电磁波，电磁波可以不借助于介质传播，故A错误；由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由前向信道的低端频率向高端扫描，形成电磁波干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故B、C错误，D正确． 3．(2025·苏州期初调研)如图所示的磁场中，能产生电磁波的是(　D　) A B C D 【解析】 A选项是恒定的磁场，不能产生电磁波，故A错误；B、C选项都是均匀变化的磁场，产生稳定的电场，而稳定的电场不会产生磁场，不能产生电磁波，故B、C错误； D选项是振荡磁场，会产生振荡的电场，电场和磁场交替产生，在空间中传播，形成电磁波，故D正确． 4．(2026·南京六校联合体期初)某段时间内中继卫星向地球接收器发射了一种电磁波．当接收器的频率设置为f0时，接收到的能量最大，产生“电谐振”现象．则中继卫星发射的电磁波频率约为(　A　) A．f0　　　　B．2f0　　　　C．　　　　D． 【解析】 当接收器的固有频率与电磁波频率相同时发生电谐振，此时接收器频率设为f0，故卫星发射的电磁波频率为f0，故选A. 5．(2025·泰州期末)利用电磁波传递信号时要让高频电磁波随着被传递的信号而改变．某电磁波经技术处理后得到图示图像，为把被传递的信号还原出来，就要进行(　A　) A．解调　　　　B．调制　　　　C．调幅　　　　D．调频 【解析】 某电磁波经技术处理后得到图示图像，为把被传递的信号还原出来，就要进行解调，故选A. 6．(2025·无锡期末)如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，下列说法中错误的是(　A　) A．电容器正在充电 B．电感线圈中的磁场能正在增加 C．电感线圈中的电流正在增大 D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 【解析】 电容器下极板带正电荷，上极板带负电荷，若为放电，则电流为逆时针；若为充电，电流为顺时针方向，根据线圈中磁感应线的方向可确定此时回路中电流为逆时针方向，从而说明电容器正在放电，故A错误；电容器放电时把电场能转化为磁场能，因此电感线圈中的磁场能正在增加，电感线圈中的电流正在增大，当电容器电荷量减为零时，电流达到最大，故B、C正确；因回路中电流在增大，则此时刻线圈产生的自感电动势会阻碍电流增大，故D正确． 7．(2025·扬州高二期末)金属探测仪内部电路可简化为如图甲所示的LC振荡电路，电容器下极板带电荷量q随时间t的变化规律如图乙所示，则图甲对应的时刻在下列哪个时段中(　A　) 甲 乙 A．0～t1　　　　B．t1～t2　　　　C．t2～t3　　　　D．t3～t4 【解析】 由图甲可知电容器中场强向上，电容器下极板带正电，根据右手螺旋定则可知回路中电流方向为逆时针，则电容器下极板电荷量在增加，此时正在对电容器充电，故选A. 8．(2026·南京期初补偿训练)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．如图所示是黑匣子中电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路，某时刻电路中电流的方向和电容器上、下极板带电情况如图所示．下列关于LC电磁振荡电路的说法中，错误的是(　B　) A．线圈中的电流正在变大且磁场方向向上 B．电容器极板间的电势差正在变大且板间的电场方向向上 C．若增大线圈的自感系数L，则发射的电磁波频率变小 D．若减小电容器的电容，则发射的电磁波波长变短 【解析】 由图可知电容器正在放电，电流变大，线圈中的磁场方向向上，故A正确；电容器中的电场方向向上，由于电容器正在放电，则电荷量减小，即板间电势差正在减小，故B错误；若L变大，根据f＝，则发射的电磁波频率变小，故C正确；若电容器的C减小，根据λ＝cT＝2πc，则发射的电磁波波长变短，故D正确． 9．(2025·南京六校联合体调研)图甲为某车载收音机调台画面，收音机的调谐电路如图乙所示，图丙为调谐电路中接收到的感应电流i随时间t的变化规律．下列说法中正确的是(　D　) 甲 乙 丙 A．图甲显示此时车上接收的是“调幅”信号 B．在t1～t2时间内，电容器C正在放电 C．收音机经过调谐后可以直接得到我们所需要的声音信号 D．若想接收“FM89.5”信号，需要将可变电容器的电容减小 【解析】 FM是调频的缩写，指通过改变载波频率来传输信号的调制方式，图甲显示此时车上接收的是“调频”信号，故A错误；在t1～t2时间内，电流在减小，电容器所带电荷量在增加，电容器C正在充电，故B错误；收音机经过调谐电路后必须经过调谐与解调才能够得到我们所需要的声音信号，故C错误；由f＝，若想接收“FM89.5”信号应增大接收频率，需要将可变电容器的电容减小，故D正确． 10．(2025·连云港期末)图甲中闭合开关S，电路达到稳定状态后，t＝0时断开S，图乙表示某物理量Y随时间t变化的规律．下列说法中正确的是(　B　) 甲 乙 A．Y可能为线圈中的电流 B．Y可能为电容器所带电荷量 C．t＝时刻线圈的磁场能最大 D．将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的 【解析】 断开开关前，线圈中存在电流，但电压为零，故此时电容器两端电压为零，电荷量为零；断开开关S，电感线圈L与电容器构成振荡回路，L中的电流从某一最大值减小，产生自感电动势对电容器充电，磁场能转化为电场能，电容器所带电荷量从0增加，当L中的电流减为零，电容器充满电，所带电荷量达到最大，振荡电路经历T，此时磁场能为零，电场能最大，随后电容器放电，所带电荷量减小，L中电流反向增加，电场能转化为磁场能，依次形成振荡电路，则Y可能为电容器所带电荷量，故A、C错误，B正确；电磁振荡的频率为f＝，将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的，故D错误． 11．(2025·泰州期初)某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器变成高压电，然后整流成几千伏的直流高压电，对电容器充电，如图甲所示．除颤时，经过电感等元件将脉冲电流(如图乙所示)作用于心脏，实施电击治疗，使心脏恢复窦性心律．某次除颤过程中将电容为20 μF的电容器充电至6.0 kV，电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为零．其他条件不变时，下列说法中正确的是(　A　) 甲 乙 A．线圈的自感系数L越大，放电脉冲电流的峰值越小 B．线圈的自感系数L越小，放电脉冲电流的放电时间越长 C．电容器的电容C越小，电容器的放电时间越长 D．在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为120 C　 【解析】 线圈的自感系数L越大，阻碍电流的感抗XL＝2πfL越大，则放电电流越小，放电脉冲电流的峰值也越小，故A正确；振荡电路的振荡周期为T＝2π，电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为零，即t0＝＝，则线圈的自感系数L越小，放电脉冲电流的放电时间越短；电容器的电容C越大，放电脉冲电流的放电时间越长，故B、C错误；电容为20 μF的电容器充电至6.0 kV，则电容器储存的电荷量为Q＝CU＝20×10-6×6×103 C＝0.12 C，故在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为0.12 C，故D错误． 学科网（北京）股份有限公司 $