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第四章　电磁振荡与电磁波
第四节　电磁波谱
核心 目标 1. 认识电磁波谱，知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用．
2. 能解释电磁波在生产和生活中的应用，体会电磁波的应用对社会发展的促进作用.
必备知识·记忆理解
要点笔记
要点1　电磁波谱
1. 概念：把电磁波按________大小或________高低排列成的谱，叫电磁波谱．如图所示是按波长由长到短(频率由低到高)的顺序排列的电磁波谱，范围非常广阔．
波长
频率
2. 电磁波的能量
各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，说明电磁波具有________，电磁波是一种物质．
3. 太阳辐射的特点
太阳辐射的能量集中在可见光、__________和__________三个区域，在眼睛最敏感的________光附近，辐射的能量最强．
能量
红外线
紫外线
黄绿
基础内化
1. 防控新冠肺炎疫情期间，很多场所采用额温枪测体温，其优点之一是可以通过非接触的方法测量人体体温．这种额温枪主要是接收了人体辐射的哪种电磁波工作的( )
A. 红外线 B. 紫外线
C. X射线 D. 无线电波
解析：额温枪是根据接收到的红外线强弱来测定温度的，故A正确，B、C、D错误．
A
2. 电磁波按照波长或频率的大小顺序进行排列，就是电磁波谱，电磁波的波长和频率不同，表现出来的特性也不同．关于电磁波，下列说法中正确的是( )
A. 只有高温物体才辐射红外线
B. 不同波长的电磁波在真空中的传播速度相等
C. 电磁波谱中最不容易发生明显衍射的是无线电波
D. 紫外线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体
解析：所有的物体都辐射红外线，A错误；不同波长的电磁波在真空中传播速度大小都相同，都等于光速，B正确；电磁波谱中无线电波的波长最长，所以最容易发生衍射的是无线电波，C错误； X射线具有较强的穿透能力，医学上可以用来透视人体，紫外线主要用于杀菌和防伪，D错误.
B
关键能力·分析应用
分类悟法
考向1　电磁波的特性与应用
1. 各种电磁波的共性
(1) 在本质上都是__________，遵循相同的物理规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义．
(2) 都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是 _________________.
(3) 传播都不需要________.
(4) 都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．
电磁波
c＝3×108m/s
介质
2. 电磁波的特性：
(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、观察干涉、衍射现象越困难．正是这些不同的特性决定了它们不同的用途．
(2) 同频率的电磁波，在不同介质中速度不同．不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大，折射率越大，速度越小．
(3) 产生机理不同
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
(4) 用途不同
电磁 波谱 无线 电波 红外 线 可见 光 紫外 线 X射线 γ射线
频率 由左向右，频率变化为由低到高 真空中 的波长 由左向右，波长变化为由长到短 特性 波动 性强 热效 应强 感光 性强 化学作用、荧光 效应强 穿透 力强 穿透力
最强
用途 通信、广播、天体?物理研究等 遥控、遥测、加热、红外?摄像、红外制导?等 照明、照相等 杀菌、防伪、治疗皮肤病等 检查、探测、透视等 探测、治疗等
3. 考查分析：一般考查，重点是相关要点．电磁波谱相关问题解题方法：
(1) 熟记各种电磁波的特性及应用．
(2) 按电磁波谱的排列顺序，波长越长，频率越低，衍射能力越强，穿透能力越弱；波长越短，频率越高，衍射能力越弱，穿透能力越强．
　
下列电磁波，其衍射能力由强到弱的顺序排列正确的是( )
A. 红外线、可见光、紫外线、γ射线
B. γ射线、可见光、红外线、无线电波
C. 可见光、红外线、伦琴射线、γ射线
D. γ射线、紫外线、可见光线、红外线
解析：波长越长，衍射能力越强，故按衍射能力由强到弱的顺序排列是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线，故选A.
　
A
　
(2022·广东高州高二上期末)5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传播速率.5G信号一般采用3.3×109～6×109 Hz频段的无线电波，而第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109～2.64×109 Hz，则下列说法中错误的是( )
A. 5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
B. 5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播的更快
C. 空间中的5G信号和4G信号相遇不会产生干涉现象
D. 5G信号所用的无线电波具有波粒二象性
B
巩固验收
1. 关于电磁波的应用，下列说法中正确的是( )
A. X射线可以用来消毒杀菌
B. 电视机遥控器是通过发射紫外线来控制的
C. 可见光穿透本领很强，可以用来检查人体器官
D. γ射线的高能量，可以治疗某些癌症
解析：X射线有较强的穿透作用，紫外线有显著的化学作用，可以用来消毒杀菌，A错误；电视机遥控器是通过发射红外线来控制的，B错误；X射线穿透本领很强，可以用来检查人体器官，C错误；γ射线的高能量，可以治疗某些癌症，D正确．
D
2. 关于电磁波的下列说法中正确的是( )
A. T射线(1 THz＝1×1012 Hz)是指频率从 0.3～10 THz、波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射，它的波长比可见光波长短
B. 电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，但不能实现无线传输，光缆传递的信息量最大，这是因为频率越高可以传递的信息量越大
C. 太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域
D. 调制的方法分调幅和调频，经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C
解析：T射线(1 THz＝1×1012 Hz)是指频率从0.3～10 THz、波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射，它的波长比可见光波长长，故A错误；电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输，光缆传递的信息量最大，这是因为频率越高可以传递的信息量越大，故B错误；太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域，故C正确；调制的方法分调幅和调频，经过调制后的电磁波在空间传播速度不变，故D错误．
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第四章　电磁振荡与电磁波
第三节　电磁波的发射、传播和接收
核心 目标 1. 了解有效发射电磁波的两个条件．了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振的概念及其相互关系．
2. 能解释无线电波发射、接收的过程．了解电视广播的发射与接收的原理与过程．领会高频电磁波的重要作用.
必备知识·记忆理解
要点笔记
要点1　电磁波的发射
1. 能有效地发射电磁波的振荡电路必须具备的两个条件
(1)要有足够高的____________，________越高，发射电磁波的本领越______.
(2) 振荡电路的________和________必须分散到尽可能大的空间．
2. 调制
(1) 定义：在发射电磁波前，将需要传输的信息转换成电信号“加载”在高频振荡电流上，这个过程叫调制．
(2) 方式
①调幅(AM)：使高频电磁波的________随低频传输信号的变化而变化．
②调频(FM)：使高频电磁波的________随低频传输信号的变化而变化．
振荡频率
频率
大
电场
磁场
振幅
频率
要点2　电磁波的传播
1. 无线电波波段
根据________或频率，可将无线电波分为几个波段，即________、________、__________、________和________.
2. 三种传播方式
(1) 天波传播：利用大气中的电离层的________来传播无线电波的方式.
(2) 地波传播：____________传播无线电波的方式．
(3) 空间波：沿________传播无线电波的方式．
波长
长波
中波
中短波
短波
微波
反射
地球表面
直线
要点3　无线电波的接收
1. 调谐
当接收电路的固有频率被调到与需要接收的电磁波的频率________时，接收电路中产生的振荡电流________，这个过程叫作调谐．
2. 检波
从高频振荡电流中“检”出它所携带的____________电流的过程．检波又叫________，是________的逆过程．
特别提醒：
(1) 调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程．
(2) 收音机的选台相当于通过改变电容C来改变接收频率，波段转换相当于通过改变自感系数L来改变接收频率．
相同
最强
低能信号
解调
调制
基础内化
1. 要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是( )
A. 增加辐射波的波长
B. 使振荡电容的正对面积足够小
C. 尽可能使电场和磁场分散开
D. 增加回路中的电容和电感
B
2. 关于高频电视信号的发射和接收，下列说法中错误的是( )
A. 要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程
B. 音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C. 当接收电路的固有频率与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. 为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
解析：电视机显示图像时，必须通过解调过程，把有效的信号从高频信号中取出来，否则就不能显示，A正确；一般的音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波，B正确；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似，当接收电路的固有频率与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，C正确；为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须采用开放电路和高频发射，D错误．
D
关键能力·分析应用
分类悟法
考向1　电磁波的发射
1. 有效发射电磁波的条件
(1) 要有__________的振荡频率．理论研究表明，振荡电路向外辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量，与振荡频率密切相关，频率越高，发射电磁波的本领越大．
(2) 开放电路，要使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间．
足够高
2. 电磁波的发射示意图
(1) 无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需要传送的电信号________到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去．
(2) 一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，都采用调幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用________波．
(3) 低频信号类比成货物，高频波类比成运载工具，调制的过程类比成将货物装载到运载工具上．
3. 考查分析：一般考查，重点是相关要点．
调制
调频
　实际发射无线电波如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡，如图乙所示，人对着话筒说话产生低频振荡，如图丙所示，根据这两个图像，可知经过调幅的振荡电流的波形图像应是下列选项中的( )
B
　
解析：高频振荡器产生高频等幅振荡，话筒里边有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化，当我们对着它说话时空气对它的压力随着声音而变化，那么它的电阻也就随声音信号而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号而变化，分析可知，把声音信号加到高频等幅振荡电流上后的波形图像如选项B中所示，故选B.
考向2　电磁波的接收
1. 接收原理
利用电磁感应在接收电路产生和电磁波同频率的电流．
2. 接收方法
(1) 利用调谐产生__________，使接收电路的感应电流最强．
(2) 利用________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．
电谐振
解调
3. 考查分析：一般考查，重点是相关要点．相近概念的辨析技巧：
(1) 调频和调幅：这是调制的两种方式，使电磁波的频率随信号改变的调制方式叫调频；使电磁波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅．
(2) 调制和解调：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上叫调制；把低频电信号从高频载波中检出来叫解调，是调制的逆过程．
　
在无线电广播的接收中，调谐和检波是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序中，正确的是( )
A. 调谐→高频放大→检波→音频放大
B. 检波→高频放大→调谐→音频放大
C. 调谐→音频放大→检波→高频放大
D. 检波→音频放大→调谐→高频放大
解析：调谐是从众多的电磁波中选出所需频率的高频信号，然后进行高频放大，再从放大后的高频信号中“检”出高频信号所承载的低频声音信号，最后将这些低频声音信号放大后通过扬声器播放出来，A正确．
A
巩固验收
1. 关于无线电波的发射和接收，下列说法中正确的是( )
A. 为了将信号发射出去，先要进行调谐
B. 为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调制
C. 为了从高频电流中取出声音信号，就要进行调频
D. 为了将信号发射出去，必须使用开放电路
解析：要将信号发射出去，必须使用开放电路，且先要进行调制；要从各个电台发出的电磁波中将需要的信号选出来，要进行的是调谐；要从高频电流中把声音信号取出来，要进行的是解调，故选D.
D
2. (多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是( )
A. 电磁波信号需要经过“调谐”，加到高频的等幅电磁波(载波)上才能有效地发射出去
B. 一部手机既是电磁波发射装置，同时又是电磁波接收装置
C. “检波”就是“调谐”
D. 电视的图像信号和声音信号是通过电视台的发射天线同时发射的
解析：低频信号需要经过“调制”，加到高频的等幅电磁波(载波)上才能有效地发射出去，故A错误；由于通过手机既能听到对方说话，又能说话让对方听到，故必须既能接收电磁波，又能发射电磁波，故B正确；“检波”就是“解调”，故C错误；电视的图像信号和声音信号是通过电视台的发射天线同时发射的，故D正确．
BD
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第四章　电磁振荡与电磁波
第二节　麦克斯韦电磁场理论
核心 目标 1. 进一步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想．知道电磁波的概念．初步了解电磁场是物质的一种形式．
2. 了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献.
必备知识·记忆理解
要点笔记
要点1　两个基本假设
1. 变化的磁场产生电场
(1) 实验现象：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生____________.
感应电流
(2) 麦克斯韦的观点：电路里有感应电流产生，一定是变化的________产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动．
(3) 结论：变化的________产生了电场．
2. 变化的电场产生磁场
麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生________.
磁场
磁场
磁场
要点2　伟大的预言
1. 电磁波的产生
变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成__________.
2. 电磁波是横波
根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度互相________，而且二者均与波的传播方向________，因此电磁波是横波．
3. 电磁波的速度
麦克斯韦得到电磁波的速度等于________.他指出了光的________本质．
4. 麦克斯韦电磁场理论的意义
不仅预言了__________的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的__________，建立了完整的电磁场理论．
电磁波
垂直
垂直
光速
电磁
电磁波
统一性
要点3　赫兹实验
1. 赫兹的实验装置
2. 实验现象
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过火花．
3. 现象分析
当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生火花时，空间出现了迅速变化的__________，这种变化的电磁场以__________的形式在空间传播．当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出______________，使得导线环的空隙中也产生了火花．
4. 实验结论：证实了__________的存在．
电磁场
电磁波
感应电动势
电磁波
基础内化
1. (2022·江苏泗阳实验高级中学)根据麦克斯韦电磁理论可知( )
A. 电场在其周围空间一定产生磁场
B. 磁场在其周围空间一定产生电场
C. 变化的电场在其周围空间一定产生磁场
D. 变化的磁场在其周围空间一定产生变化的电场
解析：根据麦克斯韦电磁理论，只有变化的电场在其周围空间才一定产生磁场，周期性变化的磁场在其周围空间产生周期性变化的电场，故选C.
C
2. (2022·广东揭阳揭东区高二上期末)下列设备中利用电磁波工作的是( )
A. 电饭煲 B. 电风扇
C. 手机 D. 电子钟表
解析：电饭煲是利用电流的热效应工作，A错误；电风扇是利用电能转化成机械能工作，B错误；手机间的通信是通过电磁波，C正确；电子钟表是利用LC振荡电路来计时的，D错误．
C
关键能力·分析应用
分类悟法
考向1　电磁场的理解
1. 电磁场的产生
如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个周期性变化的电场就在它周围空间产生__________变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．
周期性
2. 对麦克斯韦电磁场理论的理解
3. 考查分析：注意考查对麦克斯韦电磁场理论的理解．注意点：
(1) 变化的磁场所产生的电场的电场线是__________，而静电场中的电场线是____________.
(2) 振荡电场(即周期性变化的电场)产生同频率的振荡磁场；振荡磁场(即周期性变化的磁场)产生同频率的振荡电场．
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场产生________的磁场 均匀变化的磁场产生恒定的电场
不均匀变化的电场产生变化的磁场 不均匀变化的磁场产生变化的电场
振荡电场产生同频率的________磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
恒定
振荡
闭合的
不闭合的
　 (2022·江苏沛县高二学情调研)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是( )
A. 有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场
B. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D. 周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场
解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，D正确．
　
D
考向2　电磁波的理解
1. 机械波与电磁波的比较：
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无须介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
2. 电磁波和机械波在波动性上有相同点，都遵守v＝fλ，但本质不同，机械波不能在真空中传播，而电磁波的传播不需要介质．
3. 考查分析：重点考查电磁波的性质．
机械波 电磁波
产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发
是否横波 可以是 是
是否纵波 可以是 否
干涉现象 满足条件时均能发生干涉现象 衍射现象 满足条件时均能发生明显衍射 　 (2022·广东佛山高二上期末)有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置．下列有关电磁波的说法中正确的是( )
A. 恒定电场可以在其周围产生电磁波
B. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
C. 电磁波的传播不需要介质
D. 电磁波具有能量，但没有质量
C
解析：由电磁场理论可知，周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起变化的电场，于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，产生电磁波，因此恒定电场不可以在其周围产生电磁波，A错误；麦克斯韦建立了电磁场理论，赫兹用电火花实验证实了电磁波的存在，B错误；由电磁波可以脱离电荷独立存在可知，不需要借助媒质传播，因此电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，C正确；电场和磁场本身就是一种物质，因此电磁波是一种物质，具有能量，也有质量，D错误．
巩固验收
1. (2022·江苏泰州高二上期末)在磁感应强度B随时间t变化的下列四种磁场中，不能产生电场的是( )
A B C D
解析：由麦克斯韦电磁理论知变化的磁场可以产生电场，图D中磁场恒定，不能产生电场，故选D.
D
2. (2022·江苏邳州宿羊山高级中学)下列关于机械波与电磁波的说法中错误的是( )
A. 机械波与电磁波本质上是一致的
B. 机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关
C. 机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D. 它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
解析：机械波由机械振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，两者本质上不一样，A错误；机械波的传播需要介质，速度由介质决定，电磁波的波速由介质和本身频率共同决定，B正确；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，C、D正确．
A
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第四章　电磁振荡与电磁波
第一节　电磁振荡
核心 目标 1. 了解电磁振荡．知道LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化情况及电场能与磁场能的转化情况．
2. 知道电磁振荡的周期与频率，会用其分析、解释有关的简单问题.
必备知识·记忆理解
要点笔记
要点1　电磁振荡的产生和能量变化
1. 振荡电流：大小和方向都做__________迅速变化的电流．
2. 振荡电路：能产生____________的电路．最简单的振荡电路为LC振荡电路．
3. 振荡过程：如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关S掷向2，从此时起，电容器要对线圈放电．
周期性
振荡电流
(1) 放电过程：由于线圈的________作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐________.放电完毕时，极板上的电荷量为零，放电电流达到________.该过程电容器储存的__________转化为线圈的__________.
(2) 充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的________作用，电流并不会立刻消失，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始________，极板上的电荷量逐渐________，当电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到________.该过程线圈中的__________又转化为电容器的__________.此后电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流．
自感
减少
最大
电场能
磁场能
自感
充电
增加
最大
磁场能
电场能
4. 电磁振荡：在电磁振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着，电场能和磁场能也随着做周期性的转化．这种现象就是电磁振荡．
(1) 电荷量q决定了电场能的大小，电容器极板间电压U、电场强度E、电场能EE的变化规律与q的变化规律相同．
(2) 振荡电流i决定了磁场能的大小，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ、磁场能EB的变化规律与i的变化规律相同，
5. 实际的LC振荡是阻尼振荡：电路中有电阻，振荡电流通过时会有________产生，另外还会有一部分能量以__________的形式辐射出去．如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中．
热量
电磁波
要点2　电磁振荡的周期与频率
1. 周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的________.
2. 频率：电磁振荡完成周期性变化的________与所用时间之比．振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率分别叫作________周期、________频率．
3. 周期和频率公式：T＝__________，f＝__________.　
时间
次数
固有
固有
基础内化
1. 在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 回路中电流值最大时，回路中电场能最大
B. 电容器充电完毕时，回路中磁场能最小
C. 回路中电流减小时，电容器上电荷量也减小
D. 回路中磁场能减少时，回路中电流值增大
解析：回路中电流值最大时刻，即放电完成的时刻，电场能最小，A错误；电容器充电完成时，电场能最大，磁场能最小，B正确；回路中电流减小时，即为充电过程，充电过程电荷量增加，C错误；回路中磁场能减小时，即为充电过程，充电过程电荷量增加，电流值减小，D错误．
B
2. (2022·江苏南通中学) LC振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示．下列说法中正确的是 ( )
A. 电容器上的自由电荷在增加
B. 电路中电流沿顺时针方向
C. 电路中磁场能正在向电场能转化
D. 电路中电流沿逆时针方向
解析：螺线管中电流产生的磁场方向向上，根据右手螺旋定则知，电路中电流沿逆时针方向，D正确，B错误；根据平行板电容器内场强的方向可知，上极板带正电，下极板带负电，而电流沿逆时针方向，说明电容器正在放电，电容器上的自由电荷在减少，电场能正在向磁场能转化，A、C错误．
D
3. 如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用单摆的周期性运动计时，电子钟是利用LC振荡电路来计时．有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快 1 min.不可能造成这种现象的是( )
A. L不变，C变大了
B. L不变，C变小了
C. L变小了，C不变
D. L、C均变小了
A
关键能力·分析应用
分类悟法
考向1　电磁振荡的产生和能量变化
1. 各物理量变化情况一览表
2. 振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
3. 板间电压u、电场能EE、磁场能EB、电荷量q、振荡电流i随时间变化的图像
u－t、EE－t图像与q－t图像相对应；EB－t图像与i－t图像相对应．
4. 分类分析
(1) 同步关系
在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是________变化的，即：
q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．
振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是________变化的，即：
i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．
同步
同步
注意：自感电动势E的变化规律与q－t图像相对应．
减小
5. 考查分析：电磁振荡过程分析是考查重点．
(1) LC振荡电路充、放电过程的判断方法：
①根据电流流向判断：当电流流向带正电荷的极板时，处于________过程；反之，处于________过程．
②根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q增大时，处于________过程；反之，处于________过程．
③根据能量判断：电场能增加时，处于________过程；磁场能增加时处于________过程．
(2) 注意两个过程：放电过程电荷量q减小，振荡电流i增加；充电过程电荷量q增加，振荡电流i减小．
(3) 注意两个瞬间：放电完毕瞬间q＝0，i最大；充电完毕瞬间i＝0，q最大．
充电
放电
充电
放电
充电
放电
　(多选)(2022·广东佛山第一中学)甲、乙、丙、丁四个LC振荡电路，某时刻振荡电流i的方向如图中箭头所示．下列对各回路情况的判断正确的是( )
　
BD
A. 若甲电路中电流i正在增大，则该电路中电容器两端的电压必定在增大
B. 若乙电路中电流i正在增大，则该电路中电容器的电场方向必定向下
C. 若丙电路中电流i正在减小，则该电路中线圈周围的磁场必定在增强
D. 若丁电路中电流i正在减小，则该电路中电容器的电场方向必定向上
解析：如果i正在增大，则其变化率一定在减小，故自感电动势一定在减小，说明电容器放电，电压减小，对于乙图，电流是从上极板流向下极板，则说明上极板带正电，进而可判断电场方向必向下，A错误，B正确；若i在减小，则线圈周围的磁场一定在减弱，则说明是充电过程，在丁图中，电流指向下极板，故下极板必充上正电，上板带负电，电容器中电场强度方向向上，C错误，D正确．
　 已知LC振荡电路中电容器极板1上的电荷量随时间变化的曲线如图所示，则( )
A. a、c两时刻电路中电流最大，方向相同
B. a、c两时刻电容器里的电场能最大
C. b、d两时刻电路中电流最小，方向相反
D. b、d两时刻磁场能最小
解析：LC振荡电路中，电容器充放电时，由于线圈自感作用，使回路中电容器电荷量最大时，回路中电流为零，电容器里的电场能最大，故A错误，B正确；b、d两时刻，电容器电荷量为零，此时回路中电流最大，磁场能最大，并且b、d两时刻充、放电过程相反，电流方向相反，故C、D错误．
　
B
考向2　电磁振荡的周期和频率
1. 固有周期和频率：若振荡过程中无能量损失，也不受其他影响，此时的周期和频率叫作____________和____________，简称振荡电路的周期和频率．
(1) LC电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)决定，与电容器极板上电荷量的多少、板间电压的高低、是否接入电路中等因素无关，所以称为LC电路的固有周期和固有频率．
(2) 电感器和电容器在LC振荡电路中既是能量的转换器，又决定着这种转换的快慢，电感L或电容C越大，能量转换时间也越长，故周期也越长．
固有周期
固有频率
亨利(H)
两次
　 为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与电源或线圈L相连，如图所示．当S从a拨到b之后，由L与C构成的电路中产生振荡电流，那么( )
A. 若罐中的液面上升，振荡电流的频率变小
B. 若罐中的液面上升，振荡电流的周期变小
C. 当S从a拨到b之后的半个周期内，回路中的磁场能先变小，后变大
D. 当S从a拨到b之后的四分之一周期内，回路中的电流增大，L的自感电动势变大
　
A
巩固验收
1. 某时刻LC振荡电路的状态如图所示，下列说法中正确的是( )
A. 电容器电容正在增大
B. 电容器两板间电压正在增大
C. 振荡电流i正在增大
D. 电场能正在向磁场能转化
B
2. (多选)(2022·广东佛山里水高级中学)如图甲所示为LC振荡电路，其中图乙描绘的是流过电路中M点的电流随时间变化规律的图线，假设回路中电流顺时针方向为正，则下列说法正确的是( )
甲　 乙
A. 在第1 s末到第2 s末的过程中电容器正在向外电路放电
B. 在第1 s末到第2 s末的过程中电容器的下极板带负电
C. 在第2 s末到第3 s末的过程中M点的电势比N点的电势低
D. 在第2 s末到第3 s末的过程中电路中电场能正在逐渐减小
CD
解析：在第1 s末到第2 s末的过程中，振荡电流是充电电流，充电电流是由上极板流向下极板，则下极板带正电，A、B错误；在第2 s末到第3 s末的过程中，振荡电流是放电电流，电场能正在减小，磁场能正在增大，放电电流是由下极板流向上极板，由于电流为负值，电流逆时针且处于放电过程，则N点的电势高，C、D正确．
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第四章　电磁振荡与电磁波
章末复习　知识整合与能力提升
核心 目标 1. 能描述电磁振荡的过程，解释有关电磁波的现象，说出电磁技术在生产、生活等方面的一些重要应用．
2. 能根据电磁理论的发展过程及其对人类社会影响的历史，了解科技对人类生活和社会发展的影响和作用.
核心知识·整合建构
应用创新·链接高考
(对应学生用书P122)1. (多选)(2021·福建卷)以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段.2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录．此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示．下列说法中正确的是( )
BD
A. “奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波
B. “奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C. “探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D. “探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
解析：根据题述，“奋斗者”号与“探索一号”通信是以声波作为信息载体的水声通信，而声波属于纵波，A错误；“奋斗者”号与“沧海”号通信以无线蓝绿光作为信息载体的电磁通信，而电磁波属于横波，B正确；由于“探索一号”与太空中的通信卫星相距很远，声波不能在真空中传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁波实现，C错误；“探索一号”与“探索二号”利用水面无线通信，其通信过程也是能量传播的过程，D正确.
2. (2021·浙江选考)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
B
3. (2020·北京卷)随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大．第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”．与4G相比，5G使用的电磁波( )
A. 光子能量更大
B. 衍射更明显
C. 传播速度更大
D. 波长更长
A
4. (2020·浙江卷)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( )
A. LC回路的周期为0.02 s
B. 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
C
5. (多选)(2020·江苏卷)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( )
A. 杀菌用的紫外灯
B. 拍胸片的X光机
C. 治疗咽喉炎的超声波雾化器
D. 检查血流情况的“彩超”机
解析：紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A正确；X光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B正确；超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C错误；彩超属于超声波的应用，与电磁波无关，D错误．
AB
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