2026年高考物理一轮复习精讲精练第66讲电磁振荡与电磁波(讲义)(学生版+解析)

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考点一 电磁振荡
基础过关
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B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＝2πLC。
(2)频率f＝12πLC。
5.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
【例1】（2025·湖北·模拟预测）随着辅助驾驶技术的飞速发展，雷达已成为车辆的关键传感器之一，为汽车提供了全面的感知能力。毫米波雷达的发射和接收都要用到LC振荡电路，一LC振荡电路如图所示，单刀双掷开关S先拨至触点a，使电容器与电源E接通。再将S拨至触点b并开始计时，若振荡周期为T，不计能量损失，下列说法正确的是（ ）
A．时刻，两极板所带电荷量为零
B．时间内，线圈L中电流逐渐增大
C．时间内，线圈L中磁场能逐渐减小
D．时刻，电容器上极板带正电
【例2】（2025·辽宁·模拟预测）一个电感线圈L和电容器C组成的振荡电路，如图所示，该时刻电感线圈内的磁场方向向上，电容器的a极板带正电荷，则该时刻下列说法正确的是（ ）
A．电感线圈内的磁场在增强
B．电感线圈内的电流在变大
C．电容器带的电荷量在增加
D．两极板之间的电压在减小
【例3】（2025·浙江·三模）如图所示为LC电路中，电容C为0.4μF，电感L为1mH，已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。不考虑磁场能的损失，不计空气阻力，g取10m/s2。从开关S闭合开始计时，有关灰尘在电容器内的运动情况。下列说法正确的是（ ）
A．灰尘作简谐振动
B．灰尘加速度最大时，电容器刚好放电完毕
C．线圈中磁场能的变化周期为
D．灰尘最大加速度大小为20m/s2
【例4】（2025·四川遂宁·模拟预测）城市停车自动收费系统原理，如图甲车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成LC振荡电路。当车靠近自感线圈L时，相当于在线圈中插入铁芯，使自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化，进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．时刻电容器C所带电量为零B．过程，线圈L中磁场能在减小
C．过程，线圈L的自感电动势在减小D．由图乙可判断汽车正驶离智能停车位
【例5】（2025·云南昆明·三模）LC振荡电路中，某时刻电容器两极板间的电场方向如图所示，在此后的一段时间内电场强度不断减小，则该段时间内（ ）
A．电容器所带电荷量在减小
B．LC振荡电路中电流在减小
C．电感线圈L中的磁场能在减小
D．LC振荡电路中电流方向由a流向b
精讲考点
LC振荡电路充、放电过程的判断方法
考点二 电磁波的特点及应用
基础过关
1.麦克斯韦电磁场理论
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(填“需要”或“不需要”)介质。在真空中不同频率的电磁波传播速度相同，都等于光速3×108 m/s。在同一介质中不同频率的电磁波传播速度是不同的，频率越高，波速越小。
(3)v＝λf，f是电磁波的频率。
3.无线电波的发射
(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.(1)电磁波谱：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)电磁波谱分类及应用
【例6】（2025·山东德州·三模）血氧仪是测量血氧饱和度和脉率的仪器，其工作原理基于还原血红蛋白和氧合血红蛋白在红光和近红光区域的吸收光谱特性。下列关于红光和近红光区域红外线的说法正确的是（ ）
A．红光比红外线更容易发生衍射现象
B．红光和红外线都是可见光
C．原子从高能级向低能级跃迁时，可能发射红光，也可能发射红外线
D．在同一介质中，红光和红外线的传播速度相同
【例7】（2025·上海宝山·二模）如图为我国成功研发的反隐身先进米波雷达。米波雷达发射无线电波的波长在1~10 m范围内，则该无线电波（ ）
A．频率比可见光的频率低
B．不可能在真空中传播
C．不可能产生反射现象
D．不可能产生衍射现象
【例8】（2025·河南安阳·一模）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．按动电视遥控器按钮时，遥控器指示灯呈红色，这是“红外线”的作用
B．对于同一介质，红光的折射率大于紫光的折射率
C．X射线有很强的穿透本领，可以检查人体内部的器官
D．射线可以由原子的内层电子产生
【例9】（2025·天津河西·一模）不同电磁波由于具有不同的频率，因此具有不同的特性。a、b两种单色光在电磁波谱中的位置如图甲所示，由a、b两种单色光组成的一束光由空气射向水面并发生折射的光路图如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．折射光线Ⅱ是单色光b
B．逐渐增大入射角，单色光b首先发生全反射
C．两种单色光由空气进入水中后，频率都变小
D．在水中，单色光a的速度比单色光b的速度大
【例10】（24-25高二上·云南昆明·期末）我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段（X波段和S波段）”雷达系统，雷达发射的X波段的电磁波频率为8GHz~12GHz，S波段的电磁波频率为2GHz~4GHz，下列说法正确的是（ ）
A．在空气中X波段的传播速度大于S波段的传播速度
B．X波段能量子的能量比S波段能量子的能量大
C．S波段和X波段的频率都比紫外线的大
D．在空气中S波段的波长比X波段的短
考点三 传感器
基础过关
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.常见敏感元件
(1)光敏电阻
①特点：一般情况下，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，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线。
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电阻的温度特性曲线。
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。
注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。
(3)电阻应变片
①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。
③电子秤的工作原理
金属梁自由端受力F⇒金属梁发生弯曲⇒应变片的电阻变化⇒两应变片上电压的差值变化
【例11】（2025·江苏·模拟预测）以下是教材中关于传感器的应用几幅图片，说法正确的是（ ）
A．如图甲，是测量储罐中绝缘液体高度的装置，当储罐中液面高度升高时，LC回路中振荡电流频率将增大
B．如图乙，是一种电感式微小位移传感器，当物体1向左移动时，线圈自感系数变小
C．如图丙，是电容式话筒的原理示意图，当膜片向左运动时，A点的电势比B点的高
D．如图丁，是霍尔元件工作原理示意图，干簧管也有相同的功能
【例12】（2025·浙江·三模）半导体薄膜压力传感器是一种常见的电学器件，它的工作原理是当半导体材料沿某一方向受到外力作用时，其电阻率发生变化，从而电阻发生变化。某研究小组测得半导体薄膜压力传感器的电阻R随压力F变化的图线，如图所示，从中可获取的信息有 （ ）
A．压力为2N时传感器的电阻约为25kΩ
B．传感器的电阻随压力的增大而均匀减小
C．压力为1N时曲线的斜率约为35kΩ/N
D．传感器在1N附近的灵敏度高于5N附近
【例13】（2025·安徽合肥·三模）某实验小组设计了如图所示的LC振荡电路来测量外界压力，电容器上极板为弹性金属薄板，受到压力时会下移从而改变板间距离。测量时先将开关拨到a，电路稳定后再将开关拨到b，通过电流传感器测出振荡电路中电流的频率以反映压力大小。下列说法正确的是（ ）
A．开关拨向a时，压力越大，电容器存储的电量越小
B．开关由a拨向b瞬间，流经电流传感器的电流为零
C．开关由a拨向b瞬间，电感线圈产生的自感电动势为零
D．电流传感器检测到的电流频率越小，表示压力越小
【例14】（2025·新疆·模拟预测）某实验小组利用传感器制作简单的自动控制装置，请回答以下问题。
(1)如图甲所示是电感式传感器，当物体1带动铁芯2向右移动时，线圈自感系数将 （选填“变大”或“变小”）。
(2)如图乙所示，将含压敏电阻的装置平放在电梯地板上，在压敏电阻的上表面放一质量为m的物体。电梯静止时电流表示数为，当电流表的示数时，电梯的运动情况是 （选填“加速向上运动”或“加速向下运动”）
(3)如图丙所示为感温式火灾报警器及其简化电路图。变压器原线圈接入电压有效值不变的交流电，副线圈连接报警系统，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为定值电阻，滑动变阻器用于设定报警温度，当副线圈回路中的电流大于设定临界值时就会触发报警。滑片上移一点可以 （选填“提高”或“降低”）报警温度。
(4)对照以上几种自动控制装置，传感器是一种能够将诸如力、温度等非电学量转换成 的仪器。
【例15】（2025·江苏宿迁·三模）门窗防盗报警装置的电路图如图所示，闭合开关S1，磁铁M靠近干簧管SA，继电器线圈K通电，开关S2自动与a接通，LED二极管发光；继电器线圈K断电时，S2自动与b接通，蜂鸣器H报警。若门窗打开，磁铁M远离干簧管SA，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
核心考点
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc23493" 考点一 电磁振荡 PAGEREF _Tc23493 \h 1
\l "_Tc18469" 考点二 电磁波的特点及应用 PAGEREF _Tc18469 \h 6
\l "_Tc8348" 考点三 传感器 PAGEREF _Tc8348 \h 10
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
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
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