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第2节　电磁波的发射、传播和接收
第3节　电磁波谱
学习目标
1．能说出电磁波的发射、传播和接收的过程。　2.知道无线电通信的基本原理。　3.能通过实验收集关于电磁波如何发射与接收的信息。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、电磁波的发射、传播和接收
1．电磁波的发射
(1)为了有效地发射电磁波，振荡电路必须满足两个条件：________足够高；电场、磁场尽可能分布到较大的空间。为了满足以上要求，可以采用____电路。
振荡频率
开放
(2)电磁波的调制
调制 把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上
分类 调幅 (AM) 使电磁波的____随信号改变，频率始终保持不变的调制方式
调频(FM) 使电磁波的____随信号而改变的调制方式
振幅
频率
2．电磁波的传播
____不同的电磁波有不同的传播特性。无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和______。
3．电磁波的接收
(1)电谐振现象：当振荡电路的固有频率与要接收的电磁波的频率相同时，电路中激起的电流最大。
波长
空间波
(2)调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率的电磁波，需要选择某一种特定的频率接收，这个选择过程称为调谐。调谐的基本原理就是______。
(3)调谐电路：能进行调谐的________。
(4)检波：从高频载波中把音频信号“检”出来的过程称为检波，是调制的逆过程，也叫解调。
电谐振
接收电路
二、电磁波谱
1．认识电磁波谱
(1)电磁波谱：把电磁波按波长或频率顺序排列起来，就构成了电磁波谱。
(2)按照波长从长到短依次排列为无线电波、______、可见光、______、______、γ射线。不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，具有不同的特性。
红外线
紫外线
X射线
2．不同电磁波的特点及应用
电磁波 特点 用途
无线电波 波动性强 通信、广播、导航
红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导
可见光 感光性强 照明、照相等
紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等
X射线 穿透力较强 检查、探测、透视、治疗
γ射线 穿透力最强 探测、治疗
判断下列说法是否正确。
(1)振荡电路发射电磁波需要足够高的振荡频率。(　　)
(2)当接收电路的固有频率和电磁波频率相同时，出现电谐振现象。(　　)
(3)要使电视机的屏幕上出现图像，必须将电视机接收到的无线电信号解调。(　　)
(4)红外线有显著的热效应，紫外线具有杀菌作用。(　　)
(5)X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会对人体造成伤害。(　　)
(6)γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高。(　　)
√
√
√
√
√
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　无线电波的发射和接收
1．无线电波的发射
(1)发射电路的两个特点
①发射频率足够高。
②应用开放电路。
(2)调制
①把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上称为调制。
②调制方法
调幅：使电磁波的振幅随信号改变，频率始终保持不变。
调频：使电磁波的频率随信号而改变。
(3)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，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，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．无线电波的接收
(1)电谐振：两个电路的振荡频率相同时，电磁波使接收电路中产生的振荡电流最强的现象，类似于机械振动中的共振。
(2)调谐：选择某一种特定的频率接收的过程。
(3)通过解调获取信号
①解调：把声音或图像等信号从高频振荡电流中还原出来的过程。
②检波：调幅波的解调叫作检波。
如图为磁共振无线充电的示意图，当接收电路的固有频率与发射电路线圈产生的磁场振动频率一致的时候，产生磁共振，从而进行能量的传递。该过程类似于无线电发射与接收环节中的(　　)
A．调幅 B．调频
C．调谐 D．解调
[解析]　调谐是指调节一个振荡电路的频率使它与另一个正在发生振荡的振荡电路(或电磁波)发生电谐振，所以C正确，A、B、D错误。
√
我国科学家利用脑机接口技术帮助截瘫患者实现意念控制体外仪器。植入患者颅骨内的微处理器，将意念对应的低频神经信号，通过高频载波无线传输给体外仪器，则(　　)
A．高频载波属于纵波
B．使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制
C．体外接收电路的固有频率与低频神经信号的频率相等
D．体外接收电路中的信号经过调谐还原出低频神经信号
√
[解析]　高频载波是电磁波，属于横波，故A错误；
使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制，故B正确；
体外接收电路的固有频率与高频载波的频率相等，故C错误；
体外接收电路中的信号经过检波还原出低频神经信号，故D错误。
(2025·江苏宿迁市期中)如图所示的是手机信号屏蔽器。该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由信道的低端频率向高端扫描，该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，使手机不能检测出从基站发出的正常数据，达到屏蔽信号的目的。下列说法正确的是(　　)
A．手机信号必须在介质中才能传播
B．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了
C．手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的
D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的
√
[解析]　手机信号是电磁波，电磁波可以不借助介质传播，故A错误；
由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由信道的低端频率向高端扫描，形成电磁波干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故B、C错误，D正确。
知识点二　电磁波谱
1．电磁波谱及介绍
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱。如图所示的是按波长由长到短(频率由低到高)的顺序排列的电磁波谱。
2．各种电磁波的共性
(1)在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，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c＝3×108 m/s。
(3)传播都不需要介质。
(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。
3．电磁波的比较
电磁波 产生机理 特征 主要应用
无线 电波 振荡电路中自由电子周期性运动产生的 波动性强，易发生衍射 无线电技术
红外线 原子外层电子受激发而产生的 热效应强 红外线遥感
可见光 引起视觉效应 照明、摄影
紫外线 化学效应强，荧光效应强，能杀菌 医用消毒
X射线 原子内层电子受激发而产生的 穿透性强 检查、探测、医用透视　
γ射线 原子核受激发而产生的 穿透本领最强 工业探伤、医用治疗
下列说法正确的是(　　)
A．无线电波波速在任何情况下都等于真空中的光速
B．微波在传播过程中遇到金属导体时，会在其中产生相应的感应电动势或感应电流
C．手机所用的微波在传播过程中比无线电广播所用的中波更容易绕过障碍物
D．在无线电通信中，声音信号通常要通过检波加载在高频信号上后，才向外发射
√
[解析]　电磁波只有在真空中速度才等于真空中的光速，在其他介质中传播时速度小于真空中的光速，故A错误；
微波和无线电波传播的是变化的电磁场，变化的磁场在传播过程中遇到金属导体时，会产生电磁感应现象，故B正确；
波长越长，越容易发生衍射现象，微波的波长比无线电波短，在传播过程中微波与无线电广播所用的中波相比不容易绕过障碍物，故C错误；
声音信号通常要通过调制加载在高频信号上后，才向外发射，故D错误。
下列有关电磁波的各种应用中，利用了“红外线具有显著热效应”这一特性的是(　　)
√
[解析]　体温计利用了红外线具有显著热效应，故A正确；
手机利用微波传输信号，故B错误；
紫外线消毒灯利用紫外线的杀菌作用，故C错误；
遥控器利用了红外线的遥控技术制成，故D错误。
佩戴“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为(　　)
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均在不停地辐射红外线
C．只有高温物体才能不停地辐射红外线
D．“红外夜视仪”发射出X射线，被照射物体受到激发而发出红外线
[解析]　一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，故B正确，A、C、D错误。
√
(2025·江苏无锡市期中)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好。 这里的“神灯”是利用(　　)
A．紫外线具有很强的荧光作用
B．紫外线具有杀菌消毒作用
C．红外线具有显著的热效应
D．X射线具有很强的穿透力
[解析]　“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快。
√
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
√
1．(无线电波的发射和接收)关于无线电广播要进行调制的原因，下列说法正确的是(　　)
A．经过调制后的高频电磁波才能有效地向外传播出去
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波长和频率不变
D．经过调制后的电磁波可以让节目更精彩
解析：经过调制后的高频电磁波才能有效地向外传播出去，A正确；
经过调制后的电磁波的波速不变，波长和频率可能改变，调制与节目是否精彩没有关系，B、C、D错误。
√
2．(无线电波的发射和接收)有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节正确的是(　　)
A．增加电源电压
B．使用调频的调制方式
C．把可动电容器的动片适当旋出一些
D．在线圈中插入铁芯
把可动电容器的动片适当旋出一些，减小了电容，符合题目要求，C正确；
在线圈中插入铁芯，增大了自感，不合题意，D错误。
3．(电磁波谱)各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是(　　)
A．γ射线、紫外线、可见光、红外线
B．γ射线、红外线、紫外线、可见光
C．紫外线、可见光、红外线、γ射线
D．红外线、可见光、紫外线、γ射线
解析：在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，A正确。
√
4．(电磁波谱)臭氧层之所以能保护地球上的生命，是因为(　　)
A．臭氧层能吸收太阳光的可见光部分
B．臭氧层能吸收太阳光的紫外线部分
C．臭氧层能吸收太阳光的红外线部分
D．臭氧层能提供氧气
解析：臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用。
√
5．(电磁波谱)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波段的频率为8 GHz～12 GHz，S波段的频率为2 GHz～4 GHz，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
B．在空气中S波段的波长比X波段的长
C．S波段和X波段的频率都比紫外线的大
D．X波段能量子的能量比S波段能量子的能量小
√
解析：X波段和S波段均为电磁波，它们在空气中的传播速度相同，故A错误；
根据v＝fλ，S波段的频率较小，可知在空气中S波段的波长比X波段的更长，故B正确；
根据电磁波谱可知S波段和X波段的频率都比紫外线的小，故C错误；
能量子的能量与其频率成正比，X波段能量子的能量大于S波段能量子的能量，故D错误。章末知识网络建构
变化的磁场周围会产生
①
麦克斯韦
变化的电场周围会产生
②
[答案]
电磁场理论
③
预言了电磁波，提出了光的电磁说
①电场
电磁场：变化的电场和变化的磁场不可分割
电磁波：
④
由近及远向外传播
②磁场
电磁波
的产生
赫兹
电磁波在真空中的传播速度等于
⑤
实验
③麦克斯韦
证明了麦克斯韦的预言
LC电磁振荡：产生了
⑥
的高频电流
④电磁场
电磁
LC振荡周期和频率：T=
⑦，f=
⑧
振荡
实际的LC振荡中有能量损失
⑤光速
采用高频率和
⑨
波
发射
⑥周期性变化
电磁波的发
调制：（调幅和调频）将信息加在高频振荡的电流上
射、传播和
传播
三种传播途径：地波、天波和空间波
⑦2TNLC
接收
接收：调谐、解调（检波）
电磁波谱的组成
⑧
2 TNLC
电磁波谱
无线电波的应用
⑨开放电路
应用
红外线和紫外线的应用
X射线和Y射线的应用题组1　电磁波的发射、传播和接收
1．一品牌双波段(中、短波段)收音机的接收电路原理简化结构如图所示，通过切换开关S和旋转可变电容器动片来改变LC回路中的电感L和电容C，从而实现接收不同波段的信号，则(　　)
A．调制过程是指通过调节L、C，使接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相等
B．接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时，接收电路将无法接收该电磁波
C．使S接b且动片完全旋入，可接收到波长最短的电磁波
D．使S从b打到a，同时动片旋出，接收到的电磁波频率可能不变
解析：选D。调谐过程是通过调节L、C，使接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相等，故A错误；接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时，该电磁波在接收电路中引起的振荡电流不强，但仍可接收到该电磁波，故B错误；频率越大接收到的波长越短，S接b时L小，动片完全旋入时C大，由公式f＝知，接收电路的固有频率可能不变，可接收到的波长可能保持不变且不是最短的，同理，S接a时L大，动片完全旋出时C小，接收电路的固有频率可能不变，则接收到的电磁波频率可能不变，故C错误，D正确。
2．关于电磁波的发射和接收，下列说法不正确的是(　　)
A．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
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大
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程
解析：选A。为了有效地发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；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；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调制信号中取出来，否则就不能显示，故A错误，B、C、D正确。
3．(2025·广东四校期末)关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是(　　)
A．如果空间某区域有高频振荡电流，就能产生电磁波
B．电磁波是纵波，不能产生偏振现象
C．麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在
D．用手机通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转
解析：选A。振荡电流能在空间产生周期性变化的电场和磁场，则能产生电磁波，故A正确；电磁波是横波，能产生偏振现象，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故C错误；用手机通话时，手机将声音信号转变成电信号，经过调制后，把信号发送到基站，故D错误。
4．关于无线电波的发射过程，下列说法不正确的是(　　)
A．必须对信号进行调制
B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上
D．必须使用开放电路
解析：选B。电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，并加到高频电流上，为了有效地向外发射，必须使电路开放，A、C、D正确；而产生电谐振的过程是在接收电路，B错误。
题组2　电磁波谱
5．电磁波在日常生产生活中已经被大量应用。关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．控制电视、空调的遥控器使用的是紫外线
B．银行、商店用来鉴别大额钞票真伪的验钞机使用的是γ射线
C．机场、车站用来检查旅客行李箱的透视仪使用的是X射线
D．智能手机发射与接收信号使用的是无线电波，老年机发射与接收信号使用的是红外线
解析：选C。控制电视、空调的遥控器使用的是红外线，故A错误；银行、商店用来鉴别大额钞票真伪的验钞机使用的是紫外线，故B错误；机场、车站用来检查旅客行李箱的透视仪使用的是X射线，故C正确；智能手机、老年机发射与接收信号使用的都是无线电波，故D错误。
6．随着科技的发展，电磁技术在日常生活中的应用越来越广泛。关于对电磁波的理解，下列说法正确的是(　　)
A．无线通信利用电磁波传递信息
B．恒定的磁场周围能产生电磁波
C．医院的CT检查利用的是红外线的遥感
D．遥控利用的是紫外线的传播能力较强
解析：选A。无线通信利用的是无线电波传递信息，故A正确；恒定的磁场周围不能产生电场，因此恒定的磁场周围不能形成电磁波，故B错误；医院的CT利用的是X射线的穿透能力，故C错误；遥控利用的是红外线的遥感现象，故D错误。
7．微波炉是一种常见的家用电器，它的核心部件实际上就是一台能产生电磁波的振荡器，它产生的电磁波波长为122 mm，频率为2 450 MHz。在真空中该电磁波比可见光(　　)
A．波长长 B．频率高
C．速度大 D．速度小
解析：选A。电磁波在真空中的速度均相等，可见光的波长范围是400～760 nm，微波炉发射的电磁波波长大于可见光波长，频率比可见光的频率低。
8．下列关于电磁波谱中各成员说法不正确的是(　　)
A．最容易发生衍射现象的是无线电波
B．紫外线有明显的热效应
C．X射线穿透能力较强，所以可用来检查工件
D．晴朗的天空看起来是蓝色的，是光散射的结果
解析：选B。波长越长越易衍射，A正确；有明显热效应的是红外线，B错误；X射线的穿透能力较强，常用于人体拍片和检查金属零件缺陷，C正确；天空呈现蓝色是由于波长较短的光易被散射，D正确。
9．以下关于紫外线的说法正确的是(　　)
A．照射紫外线可增进人体对钙质的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射
B．紫外线是一种可见光
C．紫外线有很强的荧光效应，可用于防伪
D．紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应
解析：选C。适量照射紫外线，能合成维生素D，促进人体对钙的吸收，过度地照射可能对皮肤产生伤害，故A错误；紫外线是不可见光，故B错误；利用紫外线的荧光效应可用来做防伪标识，故C正确；紫外线化学效应强，所以能杀菌，故D错误。
10．关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　)
A．紫外线和X射线都常用于医学上透视人体
B．红外线可以使荧光物质发光
C．电磁波谱中频率最小的为γ射线
D．无线电波的波长比可见光长
解析：选D。紫外线用来杀菌消毒，医学上用来透视人体的是X射线，故A错误；红外线常用来加热，红外线不能够使荧光物质发光，故B错误；电磁波谱中频率最高的为γ射线，故C错误；根据电磁波谱的分布规律可知，无线电波的波长比可见光长，故D正确。
11．(双选)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(　　)
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：选AB。紫外线的频率高，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。
12．电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法正确的是(　　)
A．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场
B．蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度比手机通信的电磁波在真空中的传播速度小
C．盒装牛奶内壁有铝箔，不能放入微波炉中加热
D．某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调制
解析：选C。根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，A错误；蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度等于手机通信的电磁波在真空中的传播速度，B错误；盒装牛奶内壁有铝箔，这属于金属材料，金属能聚集能量产生高频电流，进而出现发热产生电火花的现象，不能放入微波炉中加热，C正确；某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐，D错误。
13．(双选)如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升， 则由此可判定(　　)
A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的
B．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的
C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的
D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的
解析：选BC。红外线热效应明显，可见光有视觉感应，地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的，温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的，故B、C正确。
14．(双选)(2025·山东济宁市期中)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．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
B．甲、乙两波的频率都比可见光的频率小
C．真空中甲波的传播速度比乙波慢
D．手机通信使用的是无线电波
解析：选BD。麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故A错误；由题图可知，甲、乙两波的波长都比可见光波长长，电磁波在真空中的传播速度均为光速c，由c＝λf可知，波长越长频率越小，所以甲、乙两波的频率都比可见光的频率小，故B正确，C错误；手机通信使用的是无线电波，故D正确。
15．过强的电磁辐射对人体有害，影响人的身心健康。根据有关规定，工作人员所在处的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.5 W/m2。如
果一个人距离无线电发射器为10 m远的位置，为了保证此人的安全，则要求该无线电发射器的电磁辐射的功率最大不得超过________W(计算时，可以将该无线电发射器视为发出球面电磁波的波源)。
解析：人距离无线电发射器为10 m远，要使电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.5 W/m2，则有≤0.5W/m2，解得P≤0.5 W/m2×4πR2≈628 W，因此该无线电发射器的电磁辐射的功率最大不得超过628 W。
答案：628题组1　麦克斯韦的电磁场理论
1．某电路中电场随时间变化的图像有如图所示的几种情况，其中能发射电磁波的电场是(　　)
解析：选D。题图A是稳定的电场，不能产生磁场，题图B与题图C是均匀变化的电场，产生恒定不变的磁场，也不能形成电磁波；题图D是按余弦函数规律周期性变化的电场，会产生同频率的周期性变化的磁场，能形成电磁场，向外发射电磁波，D正确。
2．电磁波的发现和使用带来了通信技术的发展。在以下磁感应强度B随时间t变化的磁场中，能产生电磁波的是(　　)
解析：选A。根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场，均匀变化的磁场产生恒定电场，均匀变化的电场产生恒定磁场，所以周期性连续变化的磁场，产生周期性连续变化的电场，进而产生电磁波。
3．关于电磁场理论，下列描述正确的是(　　)
A．周期性变化的电场和磁场互相激发由近及远地传播形成电磁波
B．静止的电荷能够在周围空间产生稳定的磁场
C．稳定的磁场能够在周围空间产生稳定的电场
D．均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
解析：选A。根据麦克斯韦电磁理论可知，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，周期性变化的电场和磁场互相激发，由近及远地传播形成电磁波，而静止的电荷周围的电场是稳定的，故不产生磁场，故A正确，B、D错误；稳定的磁场周围没有电场产生，故C错误。
4．微波炉是利用微波(高频电磁波)进行工作的。微波能穿透玻璃、陶瓷等容器，遇到金属炉壁会反射，遇到水和食物等会被吸收，并使食物内水分子剧烈振动而达到加热目的。某次利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况，造成该现象的主要原因是(　　)
A．电磁波在食物内部发生了干涉
B．电磁波在食物内部发生了折射
C．电磁波在食物表面发生了反射
D．电磁波经过食物时发生了衍射
解析：选A。利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况，造成该现象的主要原因是电磁波在食物内部发生了干涉，形成振动加强区和减弱区，从而使食物受热不均，故A正确，B、C、D错误。
5．(2025·江苏镇江市期中)6G是“第六代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率，可同时服务的用户数量更大。6G信号一般采用100GHz－10THz的太赫兹频段无线电波，而现行第五代移动通信技术5G的频段范围是3GHZ－6GHHz，则(　　)
A．6G信号是横波，5G信号是纵波
B．6G信号比5G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
C．空间中的6G信号和5G信号相遇会产生干涉现象
D．6G信号相比于5G信号更不容易绕过障碍物，所以6G通信需要搭建更密集的基站
解析：选D。6G信号和5G信号都是电磁波，都是横波，故A错误；6G信号与5G信号所用的无线电波在真空中的传播速度相等，均为光速c，故B错误；空间中的6G信号和5G信号相遇时，由于频率不相等，故不会产生干涉现象，故C错误；6G信号的频率大于5G信号的频率，根据λ＝可知，6G信号的波长小于5G信号的波长，则6G信号相比于5G信号更不容易绕过障碍物，所以6G通信需要搭建更密集的基站，故D正确。
题组2　电磁振荡的产生及变化规律
6．(双选)关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是(　　)
A．电荷量最大时，线圈中振荡电流也最大
B．电荷量为0时，线圈中振荡电流最大
C．电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能
D．电荷量减少的过程中，电路中的磁场能转化为电场能
解析：选BC。电容器电荷量最大时，振荡电流为0，A错误；电荷量为0时，放电结束，振荡电流最大，B正确；电荷量增大时，磁场能转化为电场能，C正确；同理可判断D错误。
7．(双选)(2025·山东枣庄市期末)2024中国5G＋工业互联网大会是“5G＋工业互联网”领域的首个国家级大会，已经成功举办四届。产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻(　　)
A．线圈中磁场的方向向下
B．电容器两极板间电场强度正在变大
C．电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加
D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反
解析：选AB。根据线圈中电流方向，应用右手螺旋定则判断出线圈中磁场方向向下，A正确；电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，电路中电流在减小，线圈储存的磁场能正在减小，逐渐转化成电场能，板间电场强度在变大，根据“增反减同”可知，线圈中感应电流的方向与线路中原电流方向相同，故B正确，C、D错误。
8．(2025·江苏南通模拟)LC振荡电路中，此时电容器上极板带正电，电流方向如图所示，则(　　)
A．线圈两端电压减小
B．线圈中的电流减小
C．线圈中的磁通量减小
D．线圈中的磁场能减小
解析：选A。由题意可知电容器正在放电，则磁场能在增大，电流增大，电容器放电变慢，线圈中感应电动势变小，线圈两端电压减小，故A正确，B、D错误；电流增大，线圈中的磁通量增大，故C错误。
题组3　电磁振荡的周期和图像
9．图甲为LC振荡电路，流过电路中M点的电流随时间变化的规律如图乙所示，假设回路中电流顺时针方向为正，则下列说法不正确的是(　　)
A．在0到第1 s末的过程中，电路中电流正在增大，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
解析：选B。在0到第1 s末的过程中，电流增大，振荡电流是放电电流，电容器正在放电，故A正确；在第1 s 末到第2 s末的过程中，振荡电流是充电电流，流过N点的电流方向向上，则下极板带正电，故B错误；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，流过N点的电流方向向下，则N点的电势高，故C、D正确。
10．如图所示，LC振荡电路中电容器的电容为C，线圈的自感系数为L，电容器在图示时刻所带的电荷量为Q。若图示时刻电容器正在放电，则至放电完毕所需时间为π；若图示时刻电容器正在充电，则充电至电容器所带电荷量最大所需时间为(　　)
A．π B．π
C．π D．π
解析：选C。LC振荡电路在一个周期内电容器会充电两次、放电两次，每次充电或放电的时间均为T＝ 。根据题意，电容器所带的电荷量由Q减少到零所需时间为π＝T，说明电容器所带的电荷量由最大放电到Q所需时间为T－T＝T＝π，则电容器所带电荷量由Q充电至最大所需时间同样为π，C正确。
11．把可变电容器接在L不变的LC振荡电路中，为了使振荡的频率从700 Hz变为1 400 Hz，可将电容减小到原来的________(结果用分式表示)。
解析：由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的，由T＝2π 可知，L不变，当C＝C0 时才符合要求。
答案：
12．(2025·湖北武汉市调考)如图所示，线圈L的直流电阻不计，A、B为平行板电容器上下极板，R为定值电阻，则(　　)
A．S闭合瞬间，因为L的自感作用明显，所以L所在支路电流竖直向上
B．S保持闭合一段时间后，A板带正电，B板带负电
C．S断开瞬间，左侧LC振荡电路电容器开始放电
D．S断开瞬间，左侧LC振荡电路电流最大
解析：选D。S闭合瞬间，电源给电容器充电，L所在支路电流竖直向下，A错误；S保持闭合一段时间后，由于线圈的直流电阻不计，电容器被短路，两端电压为零，上下极板不带电，B错误；S断开瞬间，线圈中电流迅速变小，线圈产生感应电流，给电容器充电，此时电路中电流最大，C错误，D正确。
13．(2025·北京市朝阳区期末)如图所示的电路称为“电荷泵”电路。D为二极管，具有单向导电性，C为电容器，L为电感线圈。电源的电动势为E。开关S每闭合、断开一次，电容器C两端电压即提升一次。使开关S多次闭合、断开，在电容器C两端可以获得远远超出E的高压。关于此电路，以下说法正确的是(　　)
A．开关S断开后，电感线圈中有往复的交变电流
B．开关S断开后，电感线圈两端的电压始终等于电容器两端的电压
C．电容器C的上极板不断积累负电荷，下极板不断积累正电荷
D．电感线圈匝数越多，电容器两端最终能够获得的电压值越大
解析：选C。开关S断开后，电感线圈中的电流不会立即消失，而是会继续流动，形成一个自感电动势，这个自感电动势会使得电感线圈两端的电压大于电容器两端的电压，因为二极管D具有单向导电性，只允许电流从电感线圈流向电容器，不允许电流从电容器流向电感线圈，故不会在电感线圈中产生往复的交变电流，故A、B错误；当开关S闭合时，由于二极管的存在，电源E不会对电容器C充电，当开关S断开时，电感线圈中的电流会继续流动，通过二极管D对电容器C充电，使得电容器的下极板积累正电荷，上极板积累负电荷，故C正确；电感线圈匝数越多，其自感电动势就越大，可以使得电容器两端的电压提升得更多，但是可以通过多次使开关S闭合、断开最终达到电容器的最大电压值，故D错误。
14．图甲为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是(　　)
A．储罐内的液面高度降低时，LC回路振荡电流的频率将变小
B．t1到t2时间内电容器放电
C．t2到t3时间内LC回路中电场能逐渐转化为磁场能
D．该振荡电流的有效值为Im
解析：选C。LC回路振荡电流的频率f＝，根据平行板电容器电容的决定式有C＝，储罐内的液面高度降低时，电容器的正对面积减小，电容减小，则LC回路振荡电流的频率将变大，故A错误；根据题图乙可知，t1到t2时间内电流减小，磁场能减小，电场能增大，LC回路中磁场能逐渐转化为电场能，即电容器在充电，故B错误；根据题图乙可知，t2到t3时间内电流增大，磁场能增大，电场能减小，LC回路中电场能逐渐转化为磁场能，故C正确；根据正弦式交流电的有效值规律可知，该振荡电流的有效值I＝＝，故D错误。(共3张PPT)
章末知识网络建构
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THANKS第1节　电磁波的产生
　
1．了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解场的统一性与多样性。　2.了解振荡电流、振荡电路及LC振荡电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程。　3.能用电磁振荡解释电场能与磁场能的相互转化。　4.了解电磁振荡的周期与频率，会求LC振荡电路的周期与频率。
一、麦克斯韦的预言
1．麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设
(1)变化的磁场周围会产生电场。
(2)变化的电场周围会产生磁场。
2．电磁场：交变的电场和交变的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的电磁场。
3．电磁波：在空间交替变化并传播出去的电磁场形成电磁波。
二、赫兹实验
1．赫兹利用如图所示的实验装置，证实了电磁波的存在。
2．麦克斯韦从理论上预见了电磁波在真空中的传播速度等于光速。
三、电磁振荡
1．振荡电流：大小和方向都周期性变化的电流，称为振荡电流。
2．振荡电路：产生振荡电流的电路称为振荡电路。
3．LC振荡电路：由电感线圈L和电容器C所组成的电路。LC振荡电路是一种基本的振荡电路。
4．能量变化
(1)放电过程：该过程电容器储存的电场能转化为线圈的磁场能。
(2)充电过程：该过程线圈中的磁场能又转化为电容器的电场能。
(3)在实际的充、放电过程中，由于电感线圈和电路中存在电阻，电路中有能量损失。若不断地补充能量，就能在电路中持续产生大小和方向都随时间做周期性变化的电流，使存储于电容器中的电场能和电感线圈中的磁场能不断地相互转化。
5．电磁振荡：振荡过程周而复始地进行，产生大小和方向随时间做周期性变化的振荡电流，与振荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替变化，电场能和磁场能相互转化。这种现象称为电磁振荡。
6．电磁振荡的周期和频率
(1)周期：完成一次周期性变化需要的时间称为电磁振荡周期。
(2)频率：单位时间内完成的周期性变化的次数称为电磁振荡的频率。
如果振荡电路没有能量损失，也不受外界影响，这时电磁振荡的周期和频率分别称为振荡电路的固有周期和固有频率。
(3)周期和频率公式
T＝2π，f＝　　。
判断下列说法是否正确。
(1)变化的电场一定产生变化的磁场。(　　)
(2)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场。(　　)
(3)电磁波在真空中的传播速度是3.0×108 m/s。(　　)
(4)LC振荡电路是最简单的振荡电路。(　　)
(5)电容器放电完毕时，电流最大。(　　)
(6)在振荡电路中，电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能。(　　)
(7)在LC振荡电路里，随着电容器的充、放电，电场能与磁场能不断地转化。(　　)
(8)改变振荡电路中电容器的电容或线圈的电感，就可以改变振荡电路的周期。(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
(6)√　(7)√　(8)√
知识点一　麦克斯韦的电磁场理论
　
如图所示，磁铁相对于闭合线圈上下运动时，闭合线圈中的自由电荷做定向移动，是受到什么力的作用？这能否说明变化的磁场产生了电场？如果没有导体，情况会怎样？
[提示]　磁铁上下运动时，导体中自由电荷定向移动，说明电荷受到静电力作用，即导体处在电场中。磁铁的上下运动使线圈处在变化的磁场中，这表明变化的磁场周围产生了电场。如果没有导体，该处仍会产生电场。
1．电磁波的产生
如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，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。电磁场由近及远传播，形成电磁波，如图所示。
2．电磁场理论
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
3.电磁波
(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播。在真空中，不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)。
(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。
(3)v＝λf中，f是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长λ。
　(双选)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时，可能是(　　)
A．方向向上的磁场在增强
B．方向向上的磁场在减弱
C．方向向上的磁场先增强，然后反向减弱
D．方向向上的磁场先减弱，然后反向增强
[解析]　方向向上的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则可知，感应电流的方向如题图中E的方向所示，A正确，B错误；同理，当磁场反向，即向下的磁场减弱时，也会得到如题图中E的方向，C正确，D错误。
[答案]　AC
　(双选)(2025·山东日照市期中)电磁波使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
A．变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场
B．水波、声波和电磁波的传播都离不开介质
C．电磁波是一种物质，具有能量
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
[解析]　根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场，故A正确；水波、声波的传播离不开介质，电磁波的传播不需要介质，故B错误；电磁波是一种物质，具有能量，故C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故D错误。
[答案]　AC
知识点二　电磁振荡的产生及变化规律
　
如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2。
(1)电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流怎样变化？
(2)在电容器反向充电过程中，线圈中的电流如何变化？
(3)线圈中自感电动势的作用是什么？
[提示]　(1)在电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大。
(2)在电容器反向充电过程中，线圈中的电流逐渐减小。
(3)线圈中的电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化。
1．物理量变化情况
时间 工作过程 q E i B 能量
0→ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁
→ 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电
→ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁
→T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电
2.电磁振荡的变化规律
(1)总能量守恒：电场能与磁场能之和不变。
(2)电场与磁场交替变化
①同步关系
LC振荡电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E电是同步变化的，即q↓→E↓→E电↓(或q↑→E↑→E电↑)；
线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E磁也是同步变化的，即
i↓→B↓→E磁↓(或i↑→B↑→E磁↑)。
②同步异变关系
在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、E电与线圈上的三个物理量i、B、E磁是同步异向变化的，即q、E、E电同时减小时，i、B、E磁同时增大，且它们的变化是同步的。
　(2025·江苏宿迁市期末)5G网络正在加速赋能千行百业，实现数字化生产。产生5G无线电波的LC振荡电路，某时刻的工作状态如图所示，则该时刻(　　)
A．线圈中磁场的方向向上
B．电容器极板间电场正在增强
C．线圈储存的磁场能正在增加
D．线圈中感应电流的方向与图中电流方向相反
[解析]　根据右手螺旋定则可知线圈中磁场的方向向下，故A错误；电容器上极板带正电，电流为顺时针方向，可知电容器正在充电，则电荷量增加，根据E＝＝可知电容器极板间电场正在增强，故B正确；电容器充电，则磁场能在向电场能转化，线圈储存的磁场能正在减少，故C错误；电容器充电，则电流越来越小，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向与题图中电流方向相同，故D错误。
[答案]　B
　(2025·辽宁抚顺市六校协作体期末)在如图所示的电路中，L是直流电阻可以忽略的电感线圈，闭合开关S，电路稳定后突然断开开关S并开始计时，已知LC振荡电路的振荡周期为T，则在到时间内(　　)
A．电容器在放电
B．电场能转化为磁场能
C．A板所带的正电荷增加
D．L产生的自感电动势减小
[解析]　电路稳定后，电容器被短路，所带电荷量为0，断开开关，电感线圈与电容器构成回路，0到时间内电容器充电， A板带负电，到时间内电容器放电，电场能转化为磁场能，到时间内电容器反向充电，A板带正电，B板带负电，磁场能转化为电场能，故A、B错误，C正确；到时间内，电流在不断减小，而电流的变化率增大，L产生的自感电动势增大，故D错误。
[答案]　C
知识点三　电磁振荡的图像分析
1．两类物理量
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E电的变化规律与q的变化规律相同；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E磁的变化规律与i的变化规律相同。
2．两个过程
放电过程电荷量q减少，振荡电流i增大；充电过程电荷量q增加，振荡电流i减小。
3．两个瞬间
放电完毕瞬间q＝0，i最大；充电完毕瞬间i＝0，q最大。
　图甲为LC振荡电路，振荡电流i随时间t的变化规律如图乙所示，则(　　)
A．t1时刻，电容器充电结束
B．t2时刻，线圈中的磁场最弱
C．t1到t2过程中，电容器极板间的电压增大
D．t1到t2过程中，线圈中的自感电动势增大
[解析]　在振荡电路中，当振荡电流为零时，表示电容器充电结束，故A正确；t1到t2过程中电容器放电，电场能向磁场能转化，t2时刻放电电流达到最大，此时电场能最小，电容器两极板间的电压最小，而线圈中的磁场能最大，故B、C错误；电流的变化率越大自感电动势越大，反之自感电动势越小，在t1到t2过程中，电流的变化率逐渐减小，则可知线圈的自感电动势逐渐减小，故D错误。
[答案]　A
　图甲为电容器上极板电荷量q随时间t在一个周期内的变化图像，图乙为LC振荡电路的某一状态，则(　　)
A．t1时刻线圈中自感电动势为零
B．t1到t2时间内回路内的电流为顺时针
C．t2到t3中某时刻与图乙状态相对应
D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小
[解析]　在t1时刻，上极板电荷量q达到最大值，电流达到最小值，电流变化率达到最大，此时自感电动势达到最大，A错误；t1到t2时间内，上极板电荷量减小，回路内的电流为逆时针，B错误；t2到t3时间内，上极板电荷量不断增大，线圈电流为逆时针，而电荷量增加得越来越慢，故电流减小，由右手螺旋定则可得磁场方向向上，题图乙过程可以对应t2到t3过程，此过程中电容器所带电荷量增大，极板间电场能逐渐增大，C正确，D错误。
[答案]　C
知识点四　电磁振荡的周期和频率
　
在如图所示的电路中：
(1)如果仅更换自感L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，那么线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？
(2)如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，那么电容器带的电荷量是否增多？再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？
[提示]　(1)自感电动势更大，“阻碍”作用更大，周期变长。
(2)电荷量增多，放电时间变长，周期变长。
1．固有周期和固有频率：若振荡过程中无能量损失，也不受外界影响，此时电磁振荡的周期和频率称为振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。
2．公式：T＝2π，f＝ 。
3．影响电磁振荡的周期和频率的因素
由电磁振荡的周期公式T＝2π知，要改变电磁振荡的周期和频率，必须改变线圈的自感L或电容器的电容C。
影响线圈自感L的因素有：线圈的匝数、有无铁芯及线圈的横截面积和长度。匝数越多，自感L越大。有铁芯的自感比无铁芯的大。影响电容器电容C的因素有：两极板正对面积S、两极板间电介质的相对介电常数ε以及两极板间距d，由C＝(平行板电容器电容)，不难判断ε、S、d变化时，电容C也变化。
　(2025·广东期中)金属探测仪在各场景广泛应用，探测仪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，探测仪线圈的自感会发生变化，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。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场方向和电容器中的电场方向如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．此时电容器中的电场能正在减小
B．此时穿过线圈的磁通量的变化率正在增大
C．若LC振荡电路中的自感减小，则其振荡周期增大
D．若自感L和电容C都增大到原来的2倍，则其振荡周期变为原来的
[解析]　根据题图中磁场方向结合右手螺旋定则可知，此时电流方向沿顺时针方向，由下极板流向上极板，且下极板带正电，所以此时电容器正在放电，电容器两板间的电压正在减小，电容器中的电场能减小，线圈中磁场能增大，则电路中电流正在增大，但电流增大得越来越慢，所以此时穿过线圈的磁通量的变化率正在减小，故A正确，B错误；根据T＝2π可知，若LC振荡电路中的自感减小，则其振荡周期减小，若自感L和电容C都增大到原来的2倍，则其振荡周期变为原来的2倍，故C、D错误。
[答案]　A
　(2025·河北雄安新区部分高中期末)如图所示的LC振荡电路中，为灵敏电流计，电流向右流过时指针向右偏，反之向左偏，线圈的自感L、电容器的电容C均为已知量。开始时将开关S扳到a，某时刻将开关S扳到b，且将该时刻作为计时0点，则下列说法正确的是(　　)
A．t＝时，电容器正在充电
B．t＝时，电流计的指针向右偏转
C．t＝时，线圈的磁场能为零
D．t＝π时，电容器所带的电荷量为零
[解析]　t＝0时刻电容器的下极板带正电，此时刻将开关S扳到b，0到的时间内电容器放电，回路中的电流沿顺时针方向，流过灵敏电流计的电流向右，指针向右偏转；时电容器所带的电荷量为零，回路中的电流最大，线圈产生的磁场能最大，电场能为零；到的时间内电容器正在充电，回路中的电流沿顺时针方向，流过灵敏电流计的电流向右，指针向右偏转；时电容器所带的电荷量最多，回路中的电流为零，线圈产生的磁场能为零，电场能最大。由题意，该LC振荡电路的周期T＝2π，为时刻，此时电容器正在放电，A错误；为时刻，此时电流计的指针向右偏转，B正确；为时刻，此时线圈产生的磁场能最大，C错误；π为时刻，此时电容器所带的电荷量最多，D错误。
[答案]　B
1．(麦克斯韦电磁场理论)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　)
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一定产生周期性变化的电场
解析：选D。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，A、B、C错误。
2．(电磁波)“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验成功验证
B．电磁波只能在真空中传播，不能在水中传播
C．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波
D．电磁波看不见，但具有能量
解析：选D。麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故A错误；电磁波可以在真空中传播，也能在水中传播，故B错误；周期性变化的磁场、电场才能产生电磁波，故C错误；电磁波看不见，但具有能量，故D正确。
3．(电磁振荡的产生及变化规律)如图所示，这是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是(　　)
A．电容器正在充电
B．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
C．电感线圈中的电流正在减小
D．电感线圈中的磁场能正在减小
解析：选B。题图所示时刻，电容器上极板带正电，通过题图所示的磁感线方向知电容器放电，电流在增大，电容器所带电荷量减少，此时自感电动势正在阻碍电流增大，电场能转化为磁场能，电感线圈中的磁场能正在增大，故B正确，A、C、D错误。
4．(电磁振荡的图像分析)如图所示的是一个LC振荡电路电流变化的图线，下列说法正确的是(　　)
A．在t1时刻线圈两端电压最大
B．在t1时刻电容器极板上没有电荷
C．在t1到t2时刻电容器放电
D．在t2时刻电路中只有电场能
解析：选B。由题图可知在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，此时磁场能最大，电场能最小，则电容器极板上电荷量为零，线圈两端电压也为零，故A错误，B正确；在t2时刻，电路中的i负方向最大，说明也是放电结束，所以在t1到t2时间内电容器先充电，后反向放电，故C错误；在t2时刻，放电结束，此时电路中磁场能最大，电场能最小，故D错误。
5．(电磁振荡的周期和频率)(2025·福建三明月考)LC振荡电路的固有频率为f，则电容器内电场变化的频率为________；电场能和磁场能转化的频率为________。
解析：电场能和磁场能是标量，只有大小在做周期性变化，所以电场能和磁场能转化的周期是电磁振荡周期的一半，转化的频率为电磁振荡频率的两倍，电容器内电场变化的频率等于电磁振荡的频率。
答案：f　2f(共29张PPT)
课后达标检测
√
题组1　电磁波的发射、传播和接收
1．一品牌双波段(中、短波段)收音机的接收电路原理简化结构如图所示，通过切换开关S和旋转可变电容器动片来改变LC回路中的电感L和电容C，从而实现接收不同波段的信号，则(　　)
A．调制过程是指通过调节L、C，使接收电路的固有
频率与接收到的电磁波的频率相等
B．接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时，接收电路将无法接收该电磁波
C．使S接b且动片完全旋入，可接收到波长最短的电磁波
D．使S从b打到a，同时动片旋出，接收到的电磁波频率可能不变
解析：调谐过程是通过调节L、C，使接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相等，故A错误；
接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时，该电磁波在接收电路中引起的振荡电流不强，但仍可接收到该电磁波，故B错误；
√
2．关于电磁波的发射和接收，下列说法不正确的是(　　)
A．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
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大
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程
解析：为了有效地发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；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；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调制信号中取出来，否则就不能显示，故A错误，B、C、D正确。
√
3．(2025·广东四校期末)关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是(　　)
A．如果空间某区域有高频振荡电流，就能产生电磁波
B．电磁波是纵波，不能产生偏振现象
C．麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在
D．用手机通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转
解析：振荡电流能在空间产生周期性变化的电场和磁场，则能产生电磁波，故A正确；
电磁波是横波，能产生偏振现象，故B错误；
麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故C错误；
用手机通话时，手机将声音信号转变成电信号，经过调制后，把信号发送到基站，故D错误。
√
4．关于无线电波的发射过程，下列说法不正确的是(　　)
A．必须对信号进行调制
B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上
D．必须使用开放电路
解析：电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，并加到高频电流上，为了有效地向外发射，必须使电路开放，A、C、D正确；
而产生电谐振的过程是在接收电路，B错误。
√
题组2　电磁波谱
5．电磁波在日常生产生活中已经被大量应用。关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．控制电视、空调的遥控器使用的是紫外线
B．银行、商店用来鉴别大额钞票真伪的验钞机使用的是γ射线
C．机场、车站用来检查旅客行李箱的透视仪使用的是X射线
D．智能手机发射与接收信号使用的是无线电波，老年机发射与接收信号使用的是红外线
解析：控制电视、空调的遥控器使用的是红外线，故A错误；
银行、商店用来鉴别大额钞票真伪的验钞机使用的是紫外线，故B错误；
机场、车站用来检查旅客行李箱的透视仪使用的是X射线，故C正确；
智能手机、老年机发射与接收信号使用的都是无线电波，故D错误。
√
6．随着科技的发展，电磁技术在日常生活中的应用越来越广泛。关于对电磁波的理解，下列说法正确的是(　　)
A．无线通信利用电磁波传递信息
B．恒定的磁场周围能产生电磁波
C．医院的CT检查利用的是红外线的遥感
D．遥控利用的是紫外线的传播能力较强
解析：无线通信利用的是无线电波传递信息，故A正确；
恒定的磁场周围不能产生电场，因此恒定的磁场周围不能形成电磁波，故B错误；
医院的CT利用的是X射线的穿透能力，故C错误；
遥控利用的是红外线的遥感现象，故D错误。
√
7．微波炉是一种常见的家用电器，它的核心部件实际上就是一台能产生电磁波的振荡器，它产生的电磁波波长为122 mm，频率为2 450 MHz。在真空中该电磁波比可见光(　　)
A．波长长 B．频率高
C．速度大 D．速度小
解析：电磁波在真空中的速度均相等，可见光的波长范围是400～760 nm，微波炉发射的电磁波波长大于可见光波长，频率比可见光的频率低。
√
8．下列关于电磁波谱中各成员说法不正确的是(　　)
A．最容易发生衍射现象的是无线电波
B．紫外线有明显的热效应
C．X射线穿透能力较强，所以可用来检查工件
D．晴朗的天空看起来是蓝色的，是光散射的结果
解析：波长越长越易衍射，A正确；
有明显热效应的是红外线，B错误；
X射线的穿透能力较强，常用于人体拍片和检查金属零件缺陷，C正确；
天空呈现蓝色是由于波长较短的光易被散射，D正确。
√
9．以下关于紫外线的说法正确的是(　　)
A．照射紫外线可增进人体对钙质的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射
B．紫外线是一种可见光
C．紫外线有很强的荧光效应，可用于防伪
D．紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应
解析：适量照射紫外线，能合成维生素D，促进人体对钙的吸收，过度地照射可能对皮肤产生伤害，故A错误；
紫外线是不可见光，故B错误；
利用紫外线的荧光效应可用来做防伪标识，故C正确；
紫外线化学效应强，所以能杀菌，故D错误。
√
10．关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　)
A．紫外线和X射线都常用于医学上透视人体
B．红外线可以使荧光物质发光
C．电磁波谱中频率最小的为γ射线
D．无线电波的波长比可见光长
解析：紫外线用来杀菌消毒，医学上用来透视人体的是X射线，故A错误；
红外线常用来加热，红外线不能够使荧光物质发光，故B错误；
电磁波谱中频率最高的为γ射线，故C错误；
根据电磁波谱的分布规律可知，无线电波的波长比可见光长，故D正确。
√
11．(双选)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(　　)
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：紫外线的频率高，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。
12．电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法正确的是(　　)
A．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场
B．蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度比手机通信的电磁波在真空中的传播速度小
C．盒装牛奶内壁有铝箔，不能放入微波炉中加热
D．某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调制
√
解析：根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，A错误；
蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度等于手机通信的电磁波在真空中的传播速度，B错误；
盒装牛奶内壁有铝箔，这属于金属材料，金属能聚集能量产生高频电流，进而出现发热产生电火花的现象，不能放入微波炉中加热，C正确；
某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐，D错误。
13．(双选)如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升， 则由此可判定(　　)
A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的
B．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的
C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的
D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的
√
√
解析：红外线热效应明显，可见光有视觉感应，地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的，温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的，故B、C正确。
14．(双选)(2025·山东济宁市期中)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．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
B．甲、乙两波的频率都比可见光的频率小
C．真空中甲波的传播速度比乙波慢
D．手机通信使用的是无线电波
√
√
解析：麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故A错误；
由题图可知，甲、乙两波的波长都比可见光波长长，电磁波在真空中的传播速度均为光速c，由c＝λf可知，波长越长频率越小，所以甲、乙两波的频率都比可见光的频率小，故B正确，C错误；
手机通信使用的是无线电波，故D正确。
15．过强的电磁辐射对人体有害，影响人的身心健康。根据有关规定，工作人员所在处的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.5 W/m2。如果一个人距离无线电发射器为10 m远的位置，为了保证此人的安全，则要求该无线电发射器的电磁辐射的功率最大不得超过________W(计算时，可以将该无线电发射器视为发出球面电磁波的波源)。
628(共54张PPT)
第4章　电磁波
第1节　电磁波的产生
学习目标
1．了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解场的统一性与多样性。　2.了解振荡电流、振荡电路及LC振荡电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程。　3.能用电磁振荡解释电场能与磁场能的相互转化。　4.了解电磁振荡的周期与频率，会求LC振荡电路的周期与频率。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、麦克斯韦的预言
1．麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设
(1)变化的磁场周围会产生____。
(2)变化的电场周围会产生____。
2．电磁场：交变的电场和交变的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的电磁场。
3．电磁波：在空间交替变化并传播出去的电磁场形成电磁波。
电场
磁场
二、赫兹实验
1．赫兹利用如图所示的实验装置，证实了______的存在。

2．麦克斯韦从理论上预见了电磁波在真空中的传播速度等于____。
电磁波
光速
三、电磁振荡
1．振荡电流：大小和方向都______变化的电流，称为振荡电流。
2．振荡电路：产生振荡电流的电路称为________。
3．LC振荡电路：由电感线圈L和电容器C所组成的电路。LC振荡电路是一种基本的振荡电路。
周期性
振荡电路
4．能量变化
(1)放电过程：该过程电容器储存的______转化为线圈的______。
(2)充电过程：该过程线圈中的______又转化为电容器的______。
(3)在实际的充、放电过程中，由于电感线圈和电路中存在电阻，电路中有能量损失。若不断地补充能量，就能在电路中持续产生大小和方向都随时间做周期性变化的电流，使存储于电容器中的电场能和电感线圈中的磁场能不断地相互转化。
电场能
磁场能
磁场能
电场能
5．电磁振荡：振荡过程周而复始地进行，产生大小和方向随时间做周期性变化的振荡电流，与振荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替变化，电场能和磁场能相互转化。这种现象称为电磁振荡。
6．电磁振荡的周期和频率
(1)周期：完成一次__________需要的时间称为电磁振荡周期。
(2)频率：单位时间内完成的______变化的次数称为电磁振荡的频率。
如果振荡电路没有能量损失，也不受外界影响，这时电磁振荡的周期和频率分别称为振荡电路的____周期和____频率。
周期性变化
周期性
固有
固有
判断下列说法是否正确。
(1)变化的电场一定产生变化的磁场。(　　)
(2)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场。(　　)
(3)电磁波在真空中的传播速度是3.0×108 m/s。(　　)
(4)LC振荡电路是最简单的振荡电路。(　　)
(5)电容器放电完毕时，电流最大。(　　)
(6)在振荡电路中，电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能。(　　)
(7)在LC振荡电路里，随着电容器的充、放电，电场能与磁场能不断地转化。(　　)
(8)改变振荡电路中电容器的电容或线圈的电感，就可以改变振荡电路的周期。(　　)
×　
×　
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√
√
√
√
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　麦克斯韦的电磁场理论
如图所示，磁铁相对于闭合线圈上下运动时，闭合线圈中的自由电荷做定向移动，是受到什么力的作用？这能否说明变化的磁场产生了电场？如果没有导体，情况会怎样？
[提示]　磁铁上下运动时，导体中自由电荷定向移动，说明电荷受到静电力作用，即导体处在电场中。磁铁的上下运动使线圈处在变化的磁场中，这表明变化的磁场周围产生了电场。如果没有导体，该处仍会产生电场。
1．电磁波的产生
如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，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。电磁场由近及远传播，形成电磁波，如图所示。
2．电磁场理论
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
3.电磁波
(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播。在真空中，不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)。
(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。
(3)v＝λf中，f是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长λ。
(双选)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时，可能是(　　)
A．方向向上的磁场在增强
B．方向向上的磁场在减弱
C．方向向上的磁场先增强，然后反向减弱
D．方向向上的磁场先减弱，然后反向增强
√
√
[解析]　方向向上的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则可知，感应电流的方向如题图中E的方向所示，A正确，B错误；
同理，当磁场反向，即向下的磁场减弱时，也会得到如题图中E的方向，C正确，D错误。
(双选)(2025·山东日照市期中)电磁波使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
A．变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场
B．水波、声波和电磁波的传播都离不开介质
C．电磁波是一种物质，具有能量
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
√
√
[解析]　根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场，故A正确；
水波、声波的传播离不开介质，电磁波的传播不需要介质，故B错误；
电磁波是一种物质，具有能量，故C正确；
麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故D错误。
知识点二　电磁振荡的产生及变化规律
如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2。
(1)电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流怎样变化？
[提示]　在电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大。
(2)在电容器反向充电过程中，线圈中的电流如何变化？
[提示]　在电容器反向充电过程中，线圈中的电流逐渐减小。
(3)线圈中自感电动势的作用是什么？
[提示]　线圈中的电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化。
1．物理量变化情况
2.电磁振荡的变化规律
(1)总能量守恒：电场能与磁场能之和不变。
(2)电场与磁场交替变化
①同步关系
LC振荡电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E电是同步变化的，即q↓→E↓→E电↓(或q↑→E↑→E电↑)；
线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E磁也是同步变化的，即i↓→B↓→E磁↓(或i↑→B↑→E磁↑)。
②同步异变关系
在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、E电与线圈上的三个物理量i、B、E磁是同步异向变化的，即q、E、E电同时减小时，i、B、E磁同时增大，且它们的变化是同步的。
(2025·江苏宿迁市期末)5G网络正在加速赋能千行百业，实现数字化生产。产生5G无线电波的LC振荡电路，某时刻的工作状态如图所示，则该时刻(　　)
A．线圈中磁场的方向向上
B．电容器极板间电场正在增强
C．线圈储存的磁场能正在增加
D．线圈中感应电流的方向与图中电流方向相反
√
[解析]　根据右手螺旋定则可知线圈中磁场的方向向下，故A错误；
电容器充电，则磁场能在向电场能转化，线圈储存的磁场能正在减少，故C错误；
电容器充电，则电流越来越小，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向与题图中电流方向相同，故D错误。
√
1．两类物理量
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E电的变化规律与q的变化规律相同；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E磁的变化规律与i的变化规律相同。
知识点三　电磁振荡的图像分析
2．两个过程
放电过程电荷量q减少，振荡电流i增大；充电过程电荷量q增加，振荡电流i减小。
3．两个瞬间
放电完毕瞬间q＝0，i最大；充电完毕瞬间i＝0，q最大。
图甲为LC振荡电路，振荡电流i随时间t的变化规律如图乙所示，则(　　)
A．t1时刻，电容器充电结束
B．t2时刻，线圈中的磁场最弱
C．t1到t2过程中，电容器极板间的电压增大
D．t1到t2过程中，线圈中的自感电动势增大
√
[解析]　在振荡电路中，当振荡电流为零时，表示电容器充电结束，故A正确；
t1到t2过程中电容器放电，电场能向磁场能转化，t2时刻放电电流达到最大，此时电场能最小，电容器两极板间的电压最小，而线圈中的磁场能最大，故B、C错误；
电流的变化率越大自感电动势越大，反之自感电动势越小，在t1到t2过程中，电流的变化率逐渐减小，则可知线圈的自感电动势逐渐减小，故D错误。
图甲为电容器上极板电荷量q随时间t在一个周期内的变化图像，图乙为LC振荡电路的某一状态，则(　　)
A．t1时刻线圈中自感电动势为零
B．t1到t2时间内回路内的电流为顺时针
C．t2到t3中某时刻与图乙状态相对应
D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小
√
[解析]　在t1时刻，上极板电荷量q达到最大值，电流达到最小值，电流变化率达到最大，此时自感电动势达到最大，A错误；
t1到t2时间内，上极板电荷量减小，回路内的电流为逆时针，B错误；
t2到t3时间内，上极板电荷量不断增大，线圈电流为逆时针，而电荷量增加得越来越慢，故电流减小，由右手螺旋定则可得磁场方向向上，题图乙过程可以对应t2到t3过程，此过程中电容器所带电荷量增大，极板间电场能逐渐增大，C正确，D错误。
在如图所示的电路中：
(1)如果仅更换自感L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，那么线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？
知识点四　电磁振荡的周期和频率
[提示]　自感电动势更大，“阻碍”作用更大，周期变长。
(2)如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，那么电容器带的电荷量是否增多？再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？
[提示]　电荷量增多，放电时间变长，周期变长。
√
[解析]　根据题图中磁场方向结合右手螺旋定则可知，此时电流方向沿顺时针方向，由下极板流向上极板，且下极板带正电，所以此时电容器正在放电，电容器两板间的电压正在减小，电容器中的电场能减小，线圈中磁场能增大，则电路中电流正在增大，但电流增大得越来越慢，所以此时穿过线圈的磁通量的变化率正在减小，故A正确，B错误；
√
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
√
1．(麦克斯韦电磁场理论)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　)
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，A、B、C错误。
√
2．(电磁波)“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验成功验证
B．电磁波只能在真空中传播，不能在水中传播
C．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波
D．电磁波看不见，但具有能量
解析：麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故A错误；
电磁波可以在真空中传播，也能在水中传播，故B错误；
周期性变化的磁场、电场才能产生电磁波，故C错误；
电磁波看不见，但具有能量，故D正确。
3．(电磁振荡的产生及变化规律)如图所示，这是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是(　　)
A．电容器正在充电
B．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
C．电感线圈中的电流正在减小
D．电感线圈中的磁场能正在减小
√
解析：题图所示时刻，电容器上极板带正电，通过题图所示的磁感线方向知电容器放电，电流在增大，电容器所带电荷量减少，此时自感电动势正在阻碍电流增大，电场能转化为磁场能，电感线圈中的磁场能正在增大，故B正确，A、C、D错误。
4．(电磁振荡的图像分析)如图所示的是一个LC振荡电路电流变化的图线，下列说法正确的是(　　)
A．在t1时刻线圈两端电压最大
B．在t1时刻电容器极板上没有电荷
C．在t1到t2时刻电容器放电
D．在t2时刻电路中只有电场能
√
解析：由题图可知在t1时刻，电路中的i最大，说明放电结束，此时磁场能最大，电场能最小，则电容器极板上电荷量为零，线圈两端电压也为零，故A错误，B正确；
在t2时刻，电路中的i负方向最大，说明也是放电结束，所以在t1到t2时间内电容器先充电，后反向放电，故C错误；
在t2时刻，放电结束，此时电路中磁场能最大，电场能最小，故D错误。
5．(电磁振荡的周期和频率)(2025·福建三明月考)LC振荡电路的固有频率为f，则电容器内电场变化的频率为________；电场能和磁场能转化的频率为________。
解析：电场能和磁场能是标量，只有大小在做周期性变化，所以电场能和磁场能转化的周期是电磁振荡周期的一半，转化的频率为电磁振荡频率的两倍，电容器内电场变化的频率等于电磁振荡的频率。
f
2f第2节　电磁波的发射、传播和接收　
第3节　电磁波谱
　
1．能说出电磁波的发射、传播和接收的过程。　2.知道无线电通信的基本原理。　3.能通过实验收集关于电磁波如何发射与接收的信息。
一、电磁波的发射、传播和接收
1．电磁波的发射
(1)为了有效地发射电磁波，振荡电路必须满足两个条件：振荡频率足够高；电场、磁场尽可能分布到较大的空间。为了满足以上要求，可以采用开放电路。
(2)电磁波的调制
调制 把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上
分类 调幅(AM) 使电磁波的振幅随信号改变，频率始终保持不变的调制方式
调频(FM) 使电磁波的频率随信号而改变的调制方式
2．电磁波的传播
波长不同的电磁波有不同的传播特性。无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和空间波。
3．电磁波的接收
(1)电谐振现象：当振荡电路的固有频率与要接收的电磁波的频率相同时，电路中激起的电流最大。
(2)调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率的电磁波，需要选择某一种特定的频率接收，这个选择过程称为调谐。调谐的基本原理就是电谐振。
(3)调谐电路：能进行调谐的接收电路。
(4)检波：从高频载波中把音频信号“检”出来的过程称为检波，是调制的逆过程，也叫解调。
二、电磁波谱
1．认识电磁波谱
(1)电磁波谱：把电磁波按波长或频率顺序排列起来，就构成了电磁波谱。
(2)按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，具有不同的特性。
2．不同电磁波的特点及应用
电磁波 特点 用途
无线电波 波动性强 通信、广播、导航
红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导
可见光 感光性强 照明、照相等
紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等
X射线 穿透力较强 检查、探测、透视、治疗
γ射线 穿透力最强 探测、治疗
判断下列说法是否正确。
(1)振荡电路发射电磁波需要足够高的振荡频率。(　　)
(2)当接收电路的固有频率和电磁波频率相同时，出现电谐振现象。(　　)
(3)要使电视机的屏幕上出现图像，必须将电视机接收到的无线电信号解调。(　　)
(4)红外线有显著的热效应，紫外线具有杀菌作用。(　　)
(5)X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会对人体造成伤害。(　　)
(6)γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高。(　　)
提示：(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√
知识点一　无线电波的发射和接收
1．无线电波的发射
(1)发射电路的两个特点
①发射频率足够高。
②应用开放电路。
(2)调制
①把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上称为调制。
②调制方法
调幅：使电磁波的振幅随信号改变，频率始终保持不变。
调频：使电磁波的频率随信号而改变。
(3)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，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，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．无线电波的接收
(1)电谐振：两个电路的振荡频率相同时，电磁波使接收电路中产生的振荡电流最强的现象，类似于机械振动中的共振。
(2)调谐：选择某一种特定的频率接收的过程。
(3)通过解调获取信号
①解调：把声音或图像等信号从高频振荡电流中还原出来的过程。
②检波：调幅波的解调叫作检波。
　如图为磁共振无线充电的示意图，当接收电路的固有频率与发射电路线圈产生的磁场振动频率一致的时候，产生磁共振，从而进行能量的传递。该过程类似于无线电发射与接收环节中的(　　)
A．调幅 B．调频
C．调谐 D．解调
[解析]　调谐是指调节一个振荡电路的频率使它与另一个正在发生振荡的振荡电路(或电磁波)发生电谐振，所以C正确，A、B、D错误。
[答案]　C
　我国科学家利用脑机接口技术帮助截瘫患者实现意念控制体外仪器。植入患者颅骨内的微处理器，将意念对应的低频神经信号，通过高频载波无线传输给体外仪器，则(　　)
A．高频载波属于纵波
B．使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制
C．体外接收电路的固有频率与低频神经信号的频率相等
D．体外接收电路中的信号经过调谐还原出低频神经信号
[解析]　高频载波是电磁波，属于横波，故A错误；使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制，故B正确；体外接收电路的固有频率与高频载波的频率相等，故C错误；体外接收电路中的信号经过检波还原出低频神经信号，故D错误。
[答案]　B
　(2025·江苏宿迁市期中)如图所示的是手机信号屏蔽器。该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由信道的低端频率向高端扫描，该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，使手机不能检测出从基站发出的正常数据，达到屏蔽信号的目的。下列说法正确的是(　　)
A．手机信号必须在介质中才能传播
B．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了
C．手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的
D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的
[解析]　手机信号是电磁波，电磁波可以不借助介质传播，故A错误；由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由信道的低端频率向高端扫描，形成电磁波干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故B、C错误，D正确。
[答案]　D
知识点二　电磁波谱
1．电磁波谱及介绍
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱。如图所示的是按波长由长到短(频率由低到高)的顺序排列的电磁波谱。
2．各种电磁波的共性
(1)在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，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c＝3×108 m/s。
(3)传播都不需要介质。
(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。
3．电磁波的比较
电磁波 产生机理 特征 主要应用
无线电波 振荡电路中自由电子周期性运动产生的 波动性强，易发生衍射 无线电技术
红外线 原子外层电子受激发而产生的 热效应强 红外线遥感
可见光 引起视觉效应 照明、摄影
紫外线 化学效应强，荧光效应强，能杀菌 医用消毒
X射线 原子内层电子受激发而产生的 穿透性强 检查、探测、医用透视　
γ射线 原子核受激发而产生的 穿透本领最强 工业探伤、医用治疗
　下列说法正确的是(　　)
A．无线电波波速在任何情况下都等于真空中的光速
B．微波在传播过程中遇到金属导体时，会在其中产生相应的感应电动势或感应电流
C．手机所用的微波在传播过程中比无线电广播所用的中波更容易绕过障碍物
D．在无线电通信中，声音信号通常要通过检波加载在高频信号上后，才向外发射
[解析]　电磁波只有在真空中速度才等于真空中的光速，在其他介质中传播时速度小于真空中的光速，故A错误；微波和无线电波传播的是变化的电磁场，变化的磁场在传播过程中遇到金属导体时，会产生电磁感应现象，故B正确；波长越长，越容易发生衍射现象，微波的波长比无线电波短，在传播过程中微波与无线电广播所用的中波相比不容易绕过障碍物，故C错误；声音信号通常要通过调制加载在高频信号上后，才向外发射，故D错误。
[答案]　B
　下列有关电磁波的各种应用中，利用了“红外线具有显著热效应”这一特性的是(　　)
[解析]　体温计利用了红外线具有显著热效应，故A正确；手机利用微波传输信号，故B错误；紫外线消毒灯利用紫外线的杀菌作用，故C错误；遥控器利用了红外线的遥控技术制成，故D错误。
[答案]　A
　佩戴“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为(　　)
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均在不停地辐射红外线
C．只有高温物体才能不停地辐射红外线
D．“红外夜视仪”发射出X射线，被照射物体受到激发而发出红外线
[解析]　一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，故B正确，A、C、D错误。
[答案]　B
　(2025·江苏无锡市期中)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好。 这里的“神灯”是利用(　　)
A．紫外线具有很强的荧光作用
B．紫外线具有杀菌消毒作用
C．红外线具有显著的热效应
D．X射线具有很强的穿透力
[解析]　“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快。
[答案]　C
1．(无线电波的发射和接收)关于无线电广播要进行调制的原因，下列说法正确的是(　　)
A．经过调制后的高频电磁波才能有效地向外传播出去
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波长和频率不变
D．经过调制后的电磁波可以让节目更精彩
解析：选A。经过调制后的高频电磁波才能有效地向外传播出去，A正确；经过调制后的电磁波的波速不变，波长和频率可能改变，调制与节目是否精彩没有关系，B、C、D错误。
2．(无线电波的发射和接收)有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节正确的是(　　)
A．增加电源电压
B．使用调频的调制方式
C．把可动电容器的动片适当旋出一些
D．在线圈中插入铁芯
解析：选C。增大LC接收电路的频率，由公式f＝可知应减小电容器的电容或线圈的自感，A、B错误；把可动电容器的动片适当旋出一些，减小了电容，符合题目要求，C正确；在线圈中插入铁芯，增大了自感，不合题意，D错误。
3．(电磁波谱)各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是(　　)
A．γ射线、紫外线、可见光、红外线
B．γ射线、红外线、紫外线、可见光
C．紫外线、可见光、红外线、γ射线
D．红外线、可见光、紫外线、γ射线
解析：选A。在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，A正确。
4．(电磁波谱)臭氧层之所以能保护地球上的生命，是因为(　　)
A．臭氧层能吸收太阳光的可见光部分
B．臭氧层能吸收太阳光的紫外线部分
C．臭氧层能吸收太阳光的红外线部分
D．臭氧层能提供氧气
解析：选B。臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用。
5．(电磁波谱)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波段的频率为8 GHz～12 GHz，S波段的频率为2 GHz～4 GHz，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
B．在空气中S波段的波长比X波段的长
C．S波段和X波段的频率都比紫外线的大
D．X波段能量子的能量比S波段能量子的能量小
解析：选B。X波段和S波段均为电磁波，它们在空气中的传播速度相同，故A错误；根据v＝fλ，S波段的频率较小，可知在空气中S波段的波长比X波段的更长，故B正确；根据电磁波谱可知S波段和X波段的频率都比紫外线的小，故C错误；能量子的能量与其频率成正比，X波段能量子的能量大于S波段能量子的能量，故D错误。(共28张PPT)
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题组1　麦克斯韦的电磁场理论
1．某电路中电场随时间变化的图像有如图所示的几种情况，其中能发射电磁波的电场是(　　)
√
解析：题图A是稳定的电场，不能产生磁场，题图B与题图C是均匀变化的电场，产生恒定不变的磁场，也不能形成电磁波；题图D是按余弦函数规律周期性变化的电场，会产生同频率的周期性变化的磁场，能形成电磁场，向外发射电磁波，D正确。
2．电磁波的发现和使用带来了通信技术的发展。在以下磁感应强度B随时间t变化的磁场中，能产生电磁波的是(　　)
√
解析：根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场，均匀变化的磁场产生恒定电场，均匀变化的电场产生恒定磁场，所以周期性连续变化的磁场，产生周期性连续变化的电场，进而产生电磁波。
√
3．关于电磁场理论，下列描述正确的是(　　)
A．周期性变化的电场和磁场互相激发由近及远地传播形成电磁波
B．静止的电荷能够在周围空间产生稳定的磁场
C．稳定的磁场能够在周围空间产生稳定的电场
D．均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
解析：根据麦克斯韦电磁理论可知，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，周期性变化的电场和磁场互相激发，由近及远地传播形成电磁波，而静止的电荷周围的电场是稳定的，故不产生磁场，故A正确，B、D错误；
稳定的磁场周围没有电场产生，故C错误。
√
4．微波炉是利用微波(高频电磁波)进行工作的。微波能穿透玻璃、陶瓷等容器，遇到金属炉壁会反射，遇到水和食物等会被吸收，并使食物内水分子剧烈振动而达到加热目的。某次利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况，造成该现象的主要原因是(　　)
A．电磁波在食物内部发生了干涉
B．电磁波在食物内部发生了折射
C．电磁波在食物表面发生了反射
D．电磁波经过食物时发生了衍射
解析：利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况，造成该现象的主要原因是电磁波在食物内部发生了干涉，形成振动加强区和减弱区，从而使食物受热不均，故A正确，B、C、D错误。
√
5．(2025·江苏镇江市期中)6G是“第六代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率，可同时服务的用户数量更大。6G信号一般采用100GHz－10THz的太赫兹频段无线电波，而现行第五代移动通信技术5G的频段范围是3GHZ－6GHHz，则(　　)
A．6G信号是横波，5G信号是纵波
B．6G信号比5G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
C．空间中的6G信号和5G信号相遇会产生干涉现象
D．6G信号相比于5G信号更不容易绕过障碍物，所以6G通信需要搭建更密集的基站
解析：6G信号和5G信号都是电磁波，都是横波，故A错误；
6G信号与5G信号所用的无线电波在真空中的传播速度相等，均为光速c，故B错误；
空间中的6G信号和5G信号相遇时，由于频率不相等，故不会产生干涉现象，故C错误；
√
题组2　电磁振荡的产生及变化规律
6．(双选)关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是(　　)
A．电荷量最大时，线圈中振荡电流也最大
B．电荷量为0时，线圈中振荡电流最大
C．电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能
D．电荷量减少的过程中，电路中的磁场能转化为电场能
√
解析：电容器电荷量最大时，振荡电流为0，A错误；
电荷量为0时，放电结束，振荡电流最大，B正确；
电荷量增大时，磁场能转化为电场能，C正确；
同理可判断D错误。
√
7．(双选)(2025·山东枣庄市期末)2024中国5G＋工业互联网大会是“5G＋工业互联网”领域的首个国家级大会，已经成功举办四届。产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻(　　)
A．线圈中磁场的方向向下
B．电容器两极板间电场强度正在变大
C．电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加
D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反
√
解析：根据线圈中电流方向，应用右手螺旋定则判断出线圈中磁场方向向下，A正确；
电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，电路中电流在减小，线圈储存的磁场能正在减小，逐渐转化成电场能，板间电场强度在变大，根据“增反减同”可知，线圈中感应电流的方向与线路中原电流方向相同，故B正确，C、D错误。
√
8．(2025·江苏南通模拟)LC振荡电路中，此时电容器上极板带正电，电流方向如图所示，则(　　)
A．线圈两端电压减小 B．线圈中的电流减小
C．线圈中的磁通量减小 D．线圈中的磁场能减小
解析：由题意可知电容器正在放电，则磁场能在增大，电流增大，电容器放电变慢，线圈中感应电动势变小，线圈两端电压减小，故A正确，B、D错误；
电流增大，线圈中的磁通量增大，故C错误。
√
题组3　电磁振荡的周期和图像
9．图甲为LC振荡电路，流过电路中M点的电流随时间变化的规律如图乙所示，假设回路中电流顺时针方向为正，则下列说法不正确的是(　　)
A．在0到第1 s末的过程中，电路中电流正在增大，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
解析：在0到第1 s末的过程中，电流增大，振荡电流是放电电流，电容器正在放电，故A正确；
在第1 s 末到第2 s末的过程中，振荡电流是充电电流，流过N点的电流方向向上，则下极板带正电，故B错误；
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，流过N点的电流方向向下，则N点的电势高，故C、D正确。
√
11．把可变电容器接在L不变的LC振荡电路中，为了使振荡的频率从700 Hz变为1 400 Hz，可将电容减小到原来的________(结果用分式表示)。
12．(2025·湖北武汉市调考)如图所示，线圈L的直流电阻不计，A、B为平行板电容器上下极板，R为定值电阻，则(　　)
A．S闭合瞬间，因为L的自感作用明显，
所以L所在支路电流竖直向上
B．S保持闭合一段时间后，A板带正电，B板带负电
C．S断开瞬间，左侧LC振荡电路电容器开始放电
D．S断开瞬间，左侧LC振荡电路电流最大
√
解析：S闭合瞬间，电源给电容器充电，L所在支路电流竖直向下，A错误；
S保持闭合一段时间后，由于线圈的直流电阻不计，电容器被短路，两端电压为零，上下极板不带电，B错误；
S断开瞬间，线圈中电流迅速变小，线圈产生感应电流，给电容器充电，此时电路中电流最大，C错误，D正确。
13．(2025·北京市朝阳区期末)如图所示的电路称为“电荷泵”电路。D为二极管，具有单向导电性，C为电容器，L为电感线圈。电源的电动势为E。开关S每闭合、断开一次，电容器C两端电压即提升一次。使开关S多次闭合、断开，在电容器C两端可以获得远远超出E的高压。关于此电路，以下说法正确的是(　　)
A．开关S断开后，电感线圈中有往复的交变电流
B．开关S断开后，电感线圈两端的电压始终等于电容器两端的电压
C．电容器C的上极板不断积累负电荷，下极板不断积累正电荷
D．电感线圈匝数越多，电容器两端最终能够获得的电压值越大
√
解析：开关S断开后，电感线圈中的电流不会立即消失，而是会继续流动，形成一个自感电动势，这个自感电动势会使得电感线圈两端的电压大于电容器两端的电压，因为二极管D具有单向导电性，只允许电流从电感线圈流向电容器，不允许电流从电容器流向电感线圈，故不会在电感线圈中产生往复的交变电流，故A、B错误；
当开关S闭合时，由于二极管的存在，电源E不会对电容器C充电，当开关S断开时，电感线圈中的电流会继续流动，通过二极管D对电容器C充电，使得电容器的下极板积累正电荷，上极板积累负电荷，故C正确；
电感线圈匝数越多，其自感电动势就越大，可以使得电容器两端的电压提升得更多，但是可以通过多次使开关S闭合、断开最终达到电容器的最大电压值，故D错误。
√
根据题图乙可知，t1到t2时间内电流减小，磁场能减小，电场能增大，LC回路中磁场能逐渐转化为电场能，即电容器在充电，故B错误；
根据题图乙可知，t2到t3时间内电流增大，磁场能增大，电场能减小，LC回路中电场能逐渐转化为磁场能，故C正确；

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