第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第69课时电磁振荡与电磁波2025高考物理二轮专题

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　无线话筒在人们的日常生活中应用广泛。无线话筒是LC振荡电路在 生活中的实际应用。某LC振荡电路某时刻磁场方向如图所示。
（1）若只增加电容器C的带电荷量，振荡电路的周期也会变大。 （　×　）
（2）若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电。（　×　）
（3）若电容器正在放电，则电容器上极板带正电。（　√　）
（4）若电容器上极板带负电，则此时电场能正在转化为磁场能。 （　×　）
考点一　电磁振荡　[素养自修类]1. 【根据电容器的带电情况分析振荡过程】（2020·浙江1月选考8题）如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让 电容器充满电。t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器 下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（　　）
2. 【根据电流的特点分析振荡过程】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（　　 ）
3. 【根据i-t图像分析振荡过程】如图甲所示为某一LC振荡电路，图乙i-t图像为LC振荡电路的电流随时间变化的关系图像。在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电，下列说法中正确的是（　　 ）
解析：　O～a阶段，电容器正在放电，电流不断增加，电场能正 在向磁场能转化，选项A错误；a～b阶段，电容器正在充电，电流 逐渐减小，磁场能正在向电场能转化，选项B错误；b～c阶段，电 容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向，选项C正确；c～d阶 段，电容器正在充电，回路中电流沿顺时针方向，选项D错误。
　LC振荡过程中各物理量变化情况（从开始放电计时）
考点二　电磁波和电磁波谱　[素养自修类]1. 【电磁场与电磁波】关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　）
解析：　根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场产生稳 定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，同样，均匀变化的 磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，故A错 误；光是一种电磁波，在真空中光速为3×108 m/s，在其他介质中的 传播速度小于光速，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫 兹通过实验验证了电磁波的存在，赫兹观测到了电磁波的反射、折 射、干涉和衍射现象，故C正确，D错误。
2. 【电磁波的发射与接收】（多选）关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是（　　 ）
解析：　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。
3. 【电磁波谱】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（　　 ）
解析：　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。
1. 麦克斯韦电磁场理论的理解
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（1）电磁波谱中的各种波的特性及应用
（2）各种电磁波产生机理
①不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，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传播速度不同，不同频率的 电磁波在同一种介质中传播时，频率越高，折射率越大，速 度越小。
（3）对电磁波的两点说明
巧学 妙解 应用
考点一　电磁振荡1. 麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论， 进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的 电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产 生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过 程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直 导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如下图所示，若某时刻连接 电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是（　　 ）
解析：　电容器内电场方向向上，下极板带正电，根据电流的方 向，正电荷正在流向下极板，因此电容器处于充电过程，选项A错 误；电容器的带电量越来越多，内部电场强度越来越大，选项B正 确；该变化电场产生磁场方向等效成向上的电流产生磁场的方向， 根据右手螺旋定则可知，电场产生的磁场沿逆时针方向（俯视）， 选项C错误；当两极板间电场最强时，电容器充电完毕，回路的电 流最小，因此产生的磁场最小，选项D错误。
2. 金属探测仪（图）内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪 检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振 荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂 鸣器发出声响。已知某时刻线圈中的磁感线如图所示，且电流强度 正在增大，下列说法正确的是（　　 ）
3. 如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，此时C上极板带正电荷，电 流方向如图所示，以下说法正确的是（　　 ）
解析：　由题意可知上极板带正电，电流沿顺时针方向，可知电 容器正在放电，此时电容器中的电场能正在减小，A正确，B错 误；电容器正在放电，电感线圈中的电流增大，电感线圈中的磁场 能正在增大，C、D错误。
考点二　电磁波和电磁波谱4. （多选）下列说法正确的是（　　 ）
解析：　均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁 场周围产生稳定的电场，故A错误；根据麦克斯韦电磁场理论，电 磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一 体，故B正确；在电磁波谱中，无线电波的波长最长，最容易发生 衍射现象的是无线电波，故C错误；反射、折射、干涉和衍射是波 的特性，机械波和电磁波它们都可发生反射、折射、干涉和衍射现 象，故D正确。
5. 红外体温计测量体温的方法如图所示。下列说法正确的是（　　）
解析：　一切物体都在辐射红外线，温度越高，其辐射红外线的 强度越大，A、B、C错误，D正确。
6. （多选）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（　　）
解析：　紫外线和X光从本质上说是电磁波，A、B正确；治疗 咽喉炎的超声波雾化器和检查血流情况的“彩超”机利用的都是超 声波，超声波属于机械波，C、D错误。
7. （多选）紫外线杀菌灯是一种用于室内物体表面和空气的杀菌消毒 灯，在防控重点场所可使用一种人体感应紫外线杀菌灯。这种灯装 有红外线感应开关，人来灯灭， 人走灯亮，为人民的健康保驾护 航。下列说法正确的是（　　 ）
解析：　由于人体可以向外辐射红外线，所以红外线感应开关 通过接收到人体辐射的红外线来控制电路的通断，选项A正确；由 于红外线的波长比紫外线的波长长，所以红外线的衍射能力比紫外 线强，选项B正确；紫外线频率高，则根据光子能量公式，可知紫 外线具有较高的能量，故可以灭菌消毒，选项C正确；红外线的频 率小于紫外线的频率，则红外线的光子能量低于紫外线的光子能 量，选项D错误。
8. 如图所示，将两块平行金属板构成的电容为C的电容器（与储罐外壳绝缘）置于储罐中，然后向储罐中注入不导电液体，电容器可通过开关S与自感系数为L的线圈或电源相连。当开关从a拨到b时开始计时，线圈与电容器构成的回路中产生振荡电流。下列说法正确的是（　　 ）
解析：　在储罐中有不导电液体，电容器的电容变大，周期变 大，选项A错误；当液面降低时，振荡电路的频率增大，选项B正 确；第一个四分之一周期是放电过程，磁场能逐渐增大，选项C错 误；第二个四分之一周期是充电过程，电容器极板上的电荷逐渐增 加，选项D错误。
9. 如图是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路，某时刻电路中正形成 如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带正电，下极板带负 电，则以下说法正确的是（　　 ）
10. 图甲为车辆智能道闸系统的简化原理图，预埋在地面下的地感线 圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自 感系数变大，使得振荡电流频率发生变化，检测器将该信号发送 至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡 电路中的电流如图乙，则下列有关说法正确的是（　　 ）
11. 如图所示，电源电动势为3 V，单刀双掷开关S先置于a端使电路稳 定。在t＝0时刻开关S置于b端，若经检测发现，t＝0.02 s时刻，自 感线圈两端的电势差第一次为1.5 V。如果不计振荡过程的能量损 失，下列说法正确的是（　　 ）
解析：　由题意知S置于b端后，自感线圈两端的电势差呈余弦规 律变化，由于t＝0时刻电容器电压为3 V，故此时自感线圈两端的 电势差也为3 V，然后开始减小，当第一次为1.5 V时，则可知经历 时间为六分之一周期，故振荡周期为0.12 s。所以0.04 s时回路中的 电流不为零，0.03 s时回路中的电流才为零，0.06 s时电感线圈中的 自感电动势值达到最大，为3 V，故A、B错误；经分析，0.07～ 0.08 s时间内，电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐减小，故C 正确；0.04～0.05 s时间内，线圈两端的电势差增大，即电容器极 板间电场增大，电场能增大，则磁场能逐渐减小，故D错误。
12. 如图所示，把线圈（内阻不计）、电容器、电源、电阻和单刀双掷开关连接成图示电路。把电压传感器（图中未画出）的两端连接在电容器的两个极板M、N上。先把开关置于a侧，一段时间后 再把开关置于b侧，从此刻开始计时，电压uMN随时间t变化的图像 正确的是（　　）
解析：　电容器充电后，M极板带正电，把开关置于b侧，从此 刻开始计时，电压uMN从最大开始减小，A、B错误；LC振荡电路 做阻尼振动时周期不变，C正确，D错误。