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第3讲　电磁振荡　电磁波
学习目标　1. 了解电磁振荡以及电磁振荡过程的能量转化情况.2. 了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，以及场的统一性与多样性.3. 知道电磁波的发射、传播和接收，认识电磁波谱．
活动一 了解电磁振荡的规律
1 如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定回路中振荡电流的方向为逆时针时为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是(　　)
甲 乙
A B C D
1. 电磁振荡的两类物理量与两个过程
(1) 两类物理量：一类是与电场有关的物理量，一类是与磁场有关的物理量．
①电流(i)：它决定了磁场能的大小．振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁具有与i相同的变化规律．
②电压(u)：电容器极板上所带的电荷量q、两极板间的电场强度E、电场能E电、线圈的自感电动势E的变化规律与u的相同．
电流i和电压u的变化不同步，规律如图所示．
(2) 两个过程：电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充电和放电过程．
①充电：当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程中电路的电流________．
②放电：当电容器的电荷量减小时为放电过程，这个过程中电路的电流________．
在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大).
2. LC振荡电路充、放电过程的判断方法
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
即时训练1 [2026教材改编]如图所示，i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像．在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电．在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中的(　　)
A. Oa段 B. ab段
C. bc段 D. cd段
即时训练2 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构成的回路中产生振荡电流．在LC振荡电路中，某时刻磁场方向、电场方向如图所示，下列说法正确的是(　　)
A. 电容器正在充电
B. 振荡电流正在增大
C. 线圈的自感电动势正在减小
D. 当储罐内的液面高度升高时，LC振荡频率增大
2 利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路．公交卡上的读卡机(刷卡时“嘀”地响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输．下列说法正确的是(　　)
A. IC卡工作场所所需要的能量来源于卡内的电池
B. 仅当读卡器发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C. 若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，在线圈L中不会产生感应电流
D. IC卡只能接收读卡器发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
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系数L或者电容器电容C.
(1) 影响线圈自感系数L的有：线圈的匝数、有无铁芯及线圈面积和长度．匝数越多，自感系数L越大，有铁芯的自感系数比无铁芯的大．
(2) 影响电容器电容的有：两极板正对面积S、两板间介电常数εr以及两板间距d.由C＝(平行板电容器电容)，不难判断εr、S、d变化时，电容C的变化．
活动二 理解电磁场和电磁波
3 关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是(　　)
A. 稳定的电场产生稳定的磁场
B. 均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C. 变化的电场产生的磁场一定是变化的
D. 振荡的电场在周围空间产生的磁场也是振荡的
4 关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A. 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
B. 电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均一致
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
5 [2025宿迁期中]图为手机信号屏蔽器．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，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
电磁能 机械能
产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生
波的特点 横波 纵波或横波
波速 在真空中等于光速，c=3×108m/s 在空气中不大(如声波波速在空气中一般为340m/s)
是否需要介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 需要介质(真空中不能传播)
能量传播 电磁能 机械能
活动三 了解无线电波的发射与接收，认识电磁波谱
6 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
无线电波的发射与接收
1. 有效发射电磁波的条件：
(1) 要有________的振荡频率．频率越________，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去．
(2) 采用________电路．可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图所示．
甲 乙 丙
2. 无线电波的接收：
(1) 电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率________．
(2) 当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的________电流最强．
即时训练3 [2025江苏卷]如图所示．将开关S由a拔到b，使电容器C与线圈L构成回路．以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是(　　)
A B C D
即时训练4 [2025泰州检测]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
7 关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　　)
A. 电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是X射线
B. 红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
C. 伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
D. 红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
电磁波谱 特性 应用 递变规律
无线电波 容易发生衍射 通信和广播 ____减小，____增大
红外线 热效应 红外线遥感
可见光 引起视觉 照明等
紫外线 荧光效应，能杀菌 灭菌消毒、防伪
X射线 穿透能力强 医用透视、安检
γ射线 穿透能力很强 工业探伤、医用治疗
即时训练5 [2025无锡期中]理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好，如图所示. 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
第3讲　电磁振荡　电磁波
【活动一】
例 1
D　电容器极板间电压U＝，随电容器极板上电荷量的增大而增大，随电荷量的减小而减小．从图乙可以看出，在0～这段时间内是充电过程，且UAB＞0，即φA＞φB，A板应带正电，只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电，同时考虑到t＝0时刻电压为零，电容器极板上的电荷量为零，电流最大，即t＝0时刻，电流为负向最大，D正确．
总结提升：1 (2) ①减小　②增加
即时训练1 D
即时训练2 A　由图可知，电容右极板带正电，左极板带负电．由磁场方向可知电流方向为由负极板流向正极板，故电容正在充电，电容器电压增大，自感线圈两端电压与电容器两端电压相等，线圈的自感电动势增大，磁场能减小，电场能增大，振荡电流正在减小，故A正确，B、C错误；当储罐内的液面高度升高时，两板间充入的电介质增多，电容增大，根据LC振荡周期T＝2π，可知回路的振荡周期变大，故振荡频率减小，故D错误．
例 2
B　IC卡中有一个LC线圈和电容，当读卡机发出的电磁波被LC电路接收到，使得IC卡汇总的电路充电，所以IC卡的能量来源于读卡机发射的电磁波，A错误；LC振荡电路接收与其固有频率相同的电磁波f＝，读卡机发出的电磁波频率与之匹配，才能得到最优的充电效果，使电容电压达到预定值，才能进行数据传输，B正确；如果是其他频率的电磁波，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量发生了变化，依然会有感应电流，C错误；据题意，电容达到一定电压之后，会驱动卡内芯片进行数据处理和传输，D错误．
【活动二】
例 3
D　麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，故D正确．
例 4
A　电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发形成的，A正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，B错误；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，C错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，D错误．
例 5
D　手机信号是电磁波，电磁波可以不借助于介质传播，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．
【活动三】
例 6
B　高频载波是电磁波，属于横波，A错误；使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制，B正确；体外接收电路的固有频率与高频载波的频率相等，C错误；体外接收电路中的信号经过解调还原出低频神经信号，D错误．
总结提升：1 (1) 足够高　高　(2) 开放
2 (1) 相同　(2) 振荡
即时训练3 A　根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和自感线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性迅速变化的振荡电流，电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，最大电流越来越小．A图像正确，故A正确．
即时训练4 A　调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，频率变大，周期变小，穿透能力更强，即辐射本领更强；电磁波的波速接近光速，所以传播速度不变；根据v＝λf可知，频率改变，波长改变．A正确．
例 7
B　波长越长的电磁波波动性越显著，易发生干涉、衍射现象，无线电波在电磁波中波长最长，A错误；红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的，从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的，B正确，C错误；不论物体温度高低如何都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强，D错误．
总结提升：波长　频率
即时训练5 C　“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．故C正确．(共37张PPT)
第十二章
交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器
第3讲　电磁振荡　电磁波
内容索引
学习目标
核心体系
活动方案
学 习 目 标
1. 了解电磁振荡以及电磁振荡过程的能量转化情况.2．了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，以及场的统一性与多样性.3．知道电磁波的发射、传播和接收，认识电磁波谱．
核 心 体 系
活 动 方 案
活动一　了解电磁振荡的规律
如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定回路中振荡电流的方向为逆时针时为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是(　 　)
1
甲
乙
A
B
C
D
D
1. 电磁振荡的两类物理量与两个过程
(1) 两类物理量：一类是与电场有关的物理量，一类是与磁场有关的物理量．
①电流(i)：它决定了磁场能的大小．振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁具有与i相同的变化规律．
②电压(u)：电容器极板上所带的电荷量q、两极板间的电场强度E、电场能E电、线圈的自感电动势E的变化规律与u的相同．
电流i和电压u的变化不同步，规律如图所示．
(2) 两个过程：电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充电和放电过程．
①充电：当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程中电路的电流________.
②放电：当电容器的电荷量减小时为放电过程，这个过程中电路的电流________.
在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大)．
减小
增加
2. LC振荡电路充、放电过程的判断方法
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
　　　　[2026教材改编]如图所示，i－t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像．在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电．在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中的(　 　)
A．Oa段
B．ab段
C．bc段
D．cd段
1
D
　　　　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构成的回路中产生振荡电流．在LC振荡电路中，某时刻磁场方向、电场方向如图所示，下列说法正确的是(　 　)
A．电容器正在充电
B．振荡电流正在增大
C．线圈的自感电动势正在减小
D．当储罐内的液面高度升高时，LC振荡频率增大
2
A
利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路．公交卡上的读卡机(刷卡时“嘀”地响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输．下列说法正确的是(　 　)
A．IC卡工作场所所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡器发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，在线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡器发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
2
B
影响电磁振荡的周期和频率的因素
活动二　理解电磁场和电磁波
关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是(　 　)
A．稳定的电场产生稳定的磁场
B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C．变化的电场产生的磁场一定是变化的
D．振荡的电场在周围空间产生的磁场也是振荡的
3
D
【解析】 麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，故D正确．
对麦克斯韦电磁场理论的理解
关于电磁波，下列说法正确的是(　 　)
A．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
B．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均一致
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
4
A
【解析】 电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发形成的，A正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，B错误；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，C错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，D错误．
[2025宿迁期中]图为手机信号屏蔽器．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，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(　 　)
5
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
D
【解析】 手机信号是电磁波，电磁波可以不借助于介质传播，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．
电磁波和机械波的比较
电磁波 机械波
产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生
波的特点 横波 纵波或横波
波速 在真空中等于光速，c＝3× 108 m/s 在空气中不大(如声波波速在空气中一般为340 m/s)
是否需要 介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 需要介质(真空中不能传播)
能量传播 电磁能 机械能
活动三　了解无线电波的发射与接收，认识电磁波谱
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
6
B
【解析】 高频载波是电磁波，属于横波，A错误；使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制，B正确；体外接收电路的固有频率与高频载波的频率相等，C错误；体外接收电路中的信号经过解调还原出低频神经信号，D错误．
无线电波的发射与接收
1. 有效发射电磁波的条件：
(1) 要有__________的振荡频率．频率越______，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去．
(2) 采用________电路．可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图所示．
甲
乙
丙
足够高
高
开放
2. 无线电波的接收：
(1) 电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率________.
(2) 当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的________电流最强．
相同
振荡
　　　　[2025江苏卷]如图所示．将开关S由a拔到b，使电容器C与线圈L构成回路．以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是(　 　)
3
A
B
C
D
A
【解析】 根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和自感线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性迅速变化的振荡电流，电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，最大电流越来越小．A图像正确，故A正确．
　　　　[2025泰州检测]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
4
【解析】 调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，频率变大，周期变小，穿透能力更强，即辐射本领更强；电磁波的波速接近光速，所以传播速度不变；根据v＝λf可知，频率改变，波长改变．A正确．
A
关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　 　)
A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是X射线
B．红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
C．伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
7
【解析】 波长越长的电磁波波动性越显著，易发生干涉、衍射现象，无线电波在电磁波中波长最长，A错误；红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的，从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的，B正确，C错误；不论物体温度高低如何都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强，D错误．
B
电磁波谱 特性 应用 递变规律
无线电波 容易发生衍射 通信和广播
______减小，
______增大
红外线 热效应 红外线遥感
可见光 引起视觉 照明等
紫外线 荧光效应，能杀菌 灭菌消毒、防伪
X射线 穿透能力强 医用透视、安检
γ射线 穿透能力很强 工业探伤、医用治疗
波长
频率
　　　　[2025无锡期中]理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好，如图所示. 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
5
【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．故C正确．
C
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