2025届高三物理一轮复习精品课件第十二章交变电流电磁振荡第3讲电磁振荡与电磁波

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1.了解LC振荡电路中振荡电流的产生过程及电磁振荡过程中能量转化情况。 2.掌握电磁振荡的周期公式和频率公式。 3.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收过程。
1.思考判断(1)LC振荡电路中，电容器放电完毕时，回路中电流最小。( )(2)LC振荡电路中，回路中的电流最大时回路中的磁场能最大。( )(3)电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。( )(4)振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。( )(5)要将传递的声音信号向远距离发射，必须以高频电磁波作为载波。( )(6)只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。( )(7)解调是调制的逆过程。( )
2.如图甲所示为某一LC振荡电路，图乙中的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，回路中电容器的上板带正电，下列说法中正确的是(　　)
A.O～a阶段，电容器正在充电，电场能正在向磁场能转化B.a～b阶段，电容器正在放电，磁场能正在向电场能转化C.b～c阶段，电容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向D.c～d阶段，电容器正在充电，回路中电流沿逆时针方向
考点二　电磁场与电磁波　电磁波谱
1.各物理量变化情况(电容器电量最大时开始计时)
2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
1.如图1为发射电磁波的LC振荡电路，某时刻电路中电流方向如图所示，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则下列说法正确的是(　　)A.电容器正在放电B.电流正在减小C.线圈中的磁场能正在增大D.电容器中的电场能正在减小解析　由题图知，电流正流向电容器正极，电容器正在充电，电流正在减小，磁场能转化为电场能，线圈中磁场能正在减小，电容器中的电场能正在增大，故B正确。
2.如图2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(　　)A.此LC振荡电路的周期T＝0.01 sB.t＝0.025 s时，回路电流方向与图(b)中所示电流方向相反C.t＝0.035 s时，线圈中的磁场能最大D.t＝0.040 s至t＝0.045 s时，线圈中的电流逐渐减小
1.对麦克斯韦电磁场理论的理解
2.电磁波的发射示意图(如图3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。
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(　　)
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。
5.(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(　　　)A.音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波B.为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的C.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D.要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程解析　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。
6.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4所示，由电磁波谱可知(　　)A.微波是不可见光B.红外线可以灭菌消毒C.紫外线的波长比红外线长D.X射线能在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行人体透视解析　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。
7.(多选)(2024·广东广州市真光中学检测)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5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小B.真空中甲波的传播速度比乙波慢C.测量体温时使用的测温枪探测的是乙波D.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
解析　由图可知甲、乙两列波的波长都比可见光波长长，由c＝λf可得，甲、乙两列波的频率都比可见光的频率小，A正确；所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3×108 m/s，B错误；测量体温时使用的测温枪探测的是红外线，而通信用的是无线电波，C错误；波长越长的波越容易发生明显衍射，甲波的波长比乙波长，所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物，D正确。
对点练1　电磁振荡1.在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场和电容器中的电场如图1所示，则此时刻(　　)A.电容器正在放电B.振荡电流正在减小C.线圈中的磁场最强D.磁场能正在向电场能转化
2.如图2所示，L为电感线圈，C为电容器，R为定值电阻，线圈及导线电阻均不计。先闭合开关S，稳定后，再将其断开，并规定此时t＝0。当t1＝0.03 s时，LC回路中电容器左极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则当t2＝0.13 s时，下列判断正确的是(　　)A.电容器中的电场能最大B.线圈中的磁场能最大C.电流沿顺时针方向，电容器正在充电D.电流沿逆时针方向，电容器正在放电
对点练2　电磁场与电磁波　电磁波谱4.关于电磁波，下列说法正确的是(　　)A.只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波B.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直C.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输D.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失解析　均匀变化的电(磁)场产生恒定的磁(电)场，恒定的磁(电)场不会产生电(磁)场，也就不会产生电磁波，A错误；变化的电场和磁场相互激发，且相互垂直，形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直，B正确；电磁波可以通过电缆、光缆传输，C错误；电磁振荡停止后，电磁波可以在空间继续传播，直到能量消耗完为止，D错误。
5.下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法中正确的是(　　)A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快C.经过调制后的电磁波在空间传播的波长不变D.经过调制后的电磁波在空间传播的周期不变
6.如图3所示的后车安装了“预碰撞安全系统”，其配备的雷达会发射毫米级电磁波(毫米波)，并对前车反射的毫米波进行运算，则(　　)A.毫米波的频率比可见光高B.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象C.经前车反射后毫米波的速度将比反射前大D.前车的金属尾板遇到毫米波时会产生极其微弱的感应电流
解析　从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低，故A错误；毫米波的波长远小于车的大小，所以遇到前车时不会发生明显衍射现象，故B错误；电磁波在空中传播的速度不会变化，故C错误；系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号，说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流，故D正确。
7.关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　　)
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，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。
B级　综合提升练8.图5甲为LC振荡电路，极板M的带电荷量随时间的变化如图乙所示。在某段时间里，回路磁场能在减小，电流方向为顺时针，则这段时间对应图像中哪一段(　　)
A.0～t1B.t1～t2C.t2～t3D.t3～t4
解析　依题意，在LC振荡电路中，由于回路磁场能在减小，说明线圈L正在对电容器C进行充电，把储存的磁场能转化为电容器极板间的电场能，由于回路中电流为顺时针方向，则此时M极板带正电，且所带电荷量逐渐增大，结合题图可知对应这段时间为t3～t4，故D正确。
9.如图6所示，单刀双掷开关S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(　　)A.LC回路的周期为0.02 sB.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大C.t＝1.01 s时线圈中磁场能最大D.t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向
10.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.在均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场，在均匀变化的磁场周围一定产生均匀变化的电场B.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C.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线D.机械波和电磁波都可发生反射、折射、干涉和衍射现象
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。
11.如图8所示为一理想LC电路，已充电的平行板电容器两极板水平放置。电路中开关断开时，极板间有一带电灰尘(图中未画出)恰好静止。若不计带电灰尘对电路的影响，重力加速度为g，灰尘运动时间大于振荡电路周期。当电路中的开关闭合以后，则(　　)A.灰尘将在两极板间做往复运动B.灰尘运动过程中加速度方向可能会向上C.电场能最大时灰尘的加速度一定为零D.磁场能最大时灰尘的加速度一定为g
解析　当开关断开时，灰尘静止，则有qE＝mg，此时电场能最大，极板间电场强度最大，若开关闭合，电场能减小，极板间电场强度减小，则灰尘会向下极板运动，振荡回路磁场和电场周期性改变，根据对称性可知当电场方向和初始状态相反且电场能最大时，静电力方向竖直向下，和重力方向相同，此时灰尘的加速度为2g，所以灰尘的加速度不可能向上，灰尘的加速度大于等于0，且一直向下，所以灰尘不会在两极板间做往复运动，故A、B、C错误；当磁场能最大时，电场能为0，极板间电场强度为0，灰尘只受重力，加速度一定为g，故D正确。
12.如图9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(　　)A.t1时刻电容器间的电场强度为最大值B.t1～t2时间内，电容器处于放电过程C.汽车靠近线圈时，振荡电流频率变大D.从图乙波形可判断汽车正远离地感线圈