第四章 电磁振荡与电磁波 章末素养提升（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册学习笔记（人教版 浙江专版）

本高中物理讲义聚焦电磁振荡与电磁波核心知识点，系统梳理LC振荡电路的产生、能量变化及周期频率规律，麦克斯韦电磁场理论，电磁波的形成特点、发射接收及电磁波谱的波长频率顺序，构建完整知识支架。 资料以“素养再现+提能训练”设计，例题结合“奋斗者号”通信、夜视仪等生活科技实例，通过类比机械振动推理振荡电流（科学思维）、分析赫兹实验（科学探究），落实物理观念，课中辅助教学，课后助学生查漏补缺。

章末素养提升 素养再现 物理观念 LC振荡电路 1.电磁振荡的产生和能量变化： (1)电容器的电荷量、电压、电场强度、电场能的变化规律 (2)电路中的电流，线圈中的磁感应强度、磁场能的变化规律 2.电磁振荡的周期和频率： (1)周期：T＝2π (2)频率f＝ 电磁场与电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 2.电磁波的形成：电磁场由近及远地向外传播 3.电磁波的特点 无线电波的 发射和接收 1.发射端 2.接收端 电磁波谱 波长由长到短(频率由低到高)： 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线 科学思维 1.会定性解释振荡电流周期性变化的原因 *2.类比机械振动，推理得到振荡电流是一种交变电流 科学探究 能根据实验现象及结果提出问题；能通过实验收集关于电磁波如何发射与接收的信息；能解释赫兹的实验及电磁波的发射与接收；有主动与同学交流的积极性 科学态度 与责任 了解麦克斯韦和赫兹对电磁学发展的贡献，认识电磁理论对现代生活及科技的影响 提能训练 例1　(多选)(2024·宁波市高二期末)下列说法中正确的是(　　) A.周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场 B.要有效发射电磁波，需要用高频振荡，频率越高发射电磁波的本领越大 C.夜视仪是利用紫外线的荧光效应来帮助人们在夜间看见物体的 D.肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强 答案　AB 解析　根据麦克斯韦电磁场理论可知，周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场，故A正确；发射电磁波的本领由振荡电路频率决定，振荡电路频率越高，发射电磁波的本领越大，故B正确；不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故C错误；肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力很强，但不是最强，γ射线穿透能力最强，故D错误。 *例2　如图所示，万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟。借助无线电波、激光等传输信号，实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。要有效地发射电磁波，振荡电路首先要有足够高的振荡频率，下列选项正确的是(　　) A.若要提高振荡频率，可增大自感线圈的自感系数 B.无线电波比红外线更容易发生衍射 C.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波不适用 D.在真空中电磁波的传播速度小于光速 答案　B 解析　根据LC振荡电路的频率公式f＝，若要提高振荡频率，可减小自感线圈的自感系数或电容器的电容，故A错误；无线电波比红外线的波长更长，根据发生明显衍射现象的条件，可知无线电波比红外线更容易发生衍射，故B正确；机械波的频率、波长和波速三者满足的关系λ＝对电磁波同样适用，故C错误；在真空中电磁波的传播速度等于光速，为3.0×108 m/s，故D错误。 例3　某人设计了如图所示的LC振荡电路来测量微小物体所受的重力，电容器的上极板是一片弹性金属薄膜，微小物体放置在金属膜中央会使其下凹，测量时先把开关拨到a，电路稳定后再把开关拨到b。通过电流传感器测出的电流频率就能测量出微小物体所受的重力。则下列说法正确的是(　　) A.物体质量越大，开关拨向a时，电容器存储的电荷量越小 B.开关由a拨向b瞬间，流经电流传感器的电流最大 C.开关由a拨向b后，该LC电路的振荡周期不变 D.测量时，传感器检测到的电流频率越大，表示物体质量越大 答案　C 解析　根据C＝，Q＝CU，解得Q＝，物体质量越大，金属膜下凹的程度越大，平行板间的距离越小，电容器存储的电荷量越大，A错误； 开关由a拨向b瞬间，L产生自感电动势，阻碍电流的变化，此时流经电流传感器的电流为零，B错误； 振荡电流的周期为T＝2π，电容不变，电感不变，振荡电流周期不变，C正确； 由f＝可知，测量时，电流传感器检测到的电流频率越大，电容越小，由C＝得平行板间的距离越大，则物体质量越小，D错误。 例4　实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C＝10－6 F。在两极板带有一定电荷量时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L＝10－4 H的电感器，现连成如图所示的电路，求：(重力加速度大小为g) (1)振荡电路周期和S闭合瞬间电流的方向(只答“顺时针”或“逆时针”)； (2)从S闭合时开始计时，经过2π×10－5 s时，电容器内粉尘的加速度大小(假设此时粉尘未到达极板)； (3)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大(假设此时粉尘未到达极板)。 答案　(1)2π×10－5 s　逆时针　(2)0　(3)g 解析　(1)振荡电路周期T＝2π ＝2π s＝2π×10－5 s 因开始时带负电的粉尘恰好静止在两极板间，可知电容器上极板带正电，则S闭合瞬间电流的方向为逆时针； (2)t＝2π×10－5 s时，LC振荡电路恰好经历一个周期，此时电容器两极板间电场强度的大小、方向均与初始时刻相同，所以此时粉尘所受合外力为0，加速度大小为0。 (3)电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。 *例5　某同学利用微波发射器和接收器研究电磁波。发射器可发射频率为10 GHz的一定强度电磁波，接收器可显示接收到电磁波的强度。 (1)如图(a)所示，接收器和发射器置于同一直线上，在发射器和接收器前均加装一偏振片，此时接收器显示接收到的信号最强。若接收器按图示方向沿轴线转动，接收到信号的强度发生变化，由此说明电磁波属于　　　　(选填“横波”或“纵波”)，若从接收的信号最强开始旋转180°的过程中，接收的信号强度变化情况是　　　　　　　　　　　。  (2)如图(b)所示，在发射器和接收器之间放置一块带双缝的金属平板，接收器沿虚线移动时，接收器接收到信号的强弱会发生变化。这种现象是电磁波的　　　　(选填“偏振”“干涉”或“衍射”)现象，接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离　　　　　　　　(选填“几乎相等”“中间大两侧小”或“中间小两侧大”)，若双缝的两条缝之间距离减小，接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。  答案　(1)横波　先减弱后增强　(2)干涉　几乎相等　变大 解析　(1)根据题意可知在旋转偏振片后接收到信号的强度发生变化，由此说明电磁波属于横波； 若从接收的信号最强开始旋转180°的过程中，接收的信号强度变化情况是先减弱后增强； (2)在发射器和接收器之间放置一块带双缝的金属平板，接收器沿虚线移动时，接收器接收到信号的强弱会发生变化，这种现象是电磁波的干涉现象。 根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离几乎相等； 根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知 若双缝的两条缝之间距离减小，接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离变大。 例6　(2021·浙江6月选考)大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到250 W/m2时会引起神经混乱，达到1 000 W/m2时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率P＝3×107 W。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为(　　) A.100 m　25 m B.100 m　50 m C.200 m　100 m D.200 m　50 m 答案　B 解析　微波有效攻击范围为r时球面单位面积接收微波功率为P'＝ 解得r＝ 则引起神经混乱时有 r1＝ m≈100 m 引起心肺功能衰竭时有 r2＝ m≈50 m 所以B正确，A、C、D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $