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第十三章
交变电流　电磁振荡和电磁波　传感器
第72讲　电磁振荡与电磁波
学习目标 命题热点
(1)了解振荡电路中电磁振荡过程的能量转化情况，掌握电磁振荡的周期公式。 (2)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。 电磁振荡各物理量的变化规律、电磁振荡的周期和频率、电磁波的特点和应用在高考中考查频率较高。
考点一
考点二
提能训练　练案[72]
考点一　电磁振荡
1．振荡电流：大小和方向都做__________迅速变化的电流。
2．振荡电路
产生____________的电路。由电感线圈L和电容器C组成最简单的振荡电路，称为_____振荡电路。
3．电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器不断地______和_______，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的________、电容器内的电场强度E、线圈内的______________发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡。
周期性
振荡电流
LC
充电
放电
电流I
磁感应强度B
4．电磁振荡中的能量变化
(1)放电过程中电容器储存的______能逐渐转化为线圈的______能。
(2)充电过程中线圈中的______能逐渐转化为电容器的______能。
(3)在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生________的转化。
5．电磁振荡的周期和频率
(1)周期T＝________。
(2)频率f＝_________。
电场
磁场
磁场
电场
周期性
6．振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
注意：电容器面板间电势差u、板间电场强度E、电路中的磁场能、自感电动势E规律与q－t图像相对应；磁感应强度B、电路中的电场能规律与i－t图像相对应。
易 错 辨 析
1．LC振荡电路中，回路中的电流值最大时回路中的磁场能最大。(　 　)
2．电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。(　 　)
3．LC振荡电路中，电容器放电时，磁场能一定增大。(　 　)
4．LC振荡电路中，电流为0时，自感电动势为0，电容器两板之间的电势差为0。(　 　)
√
×
√
×
[答案]　C
[规律方法]　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
跟 踪 训 练
图甲为智能停车位，车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。当车辆靠近自感线圈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．t1时刻线圈中自感电动势最大
B．由图乙可判断汽车正进入智能
停车位
C．t1～t2过程，电容器C极板电荷量在减小
D．甲图中LC振荡电路正处于电场能向磁场能转化的状态
[答案]　B
考点二　电磁场与电磁波
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
2．电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个_______
___统一的电磁场。
3．电磁波
(1)产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。
(2)电磁波是横波，在空间传播_________介质。
(3)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝______m/s。
(4)v＝λf对电磁波___________。
(5)电磁波能产生反射、折射、______、偏振和衍射等现象。
(6)______在人类历史上首先捕捉到了电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论。
不可分
割
不需要
3×108
同样适用
干涉
赫兹
4．电磁波的发射
(1)发射条件：______电路和__________信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频)。
(2)调制方式
①调幅：使高频电磁波的______随信号的强弱而改变。
②调频：使高频电磁波的______随信号的强弱而改变。
开放
高频振荡
振幅
频率
5．无线电波的接收
(1)当接收电路的固有频率跟接收到无线电波的频率______时，激起的振荡电流______，这就是电谐振现象。
(2)使接收电路产生电谐振的过程叫作______，能够调谐的接收电路叫作______电路。
(3)从经过调制的高频振荡信号中还原出调制信号的过程，叫作____
____。这个过程是______的逆过程。调幅波的解调也叫作______。
相同
最强
调谐
调谐
解
调
调制
检波
6．电磁波谱
(1)定义：按照电磁波的___________或___________的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。
(2)按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、______
____、紫外线、X射线、γ射线。
波长大小
频率高低
可见
光
(3)几种电磁波的产生机理、主要特性和用途
电磁 波谱 无线 电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
波长 大于 1 mm 760～1× 106 nm 400～ 760 nm 10～ 400 nm 波长 更短 波长
最短
宏观 产生 机理 LC振 荡电路 一切物体都不停地发射红外线 太阳或 光源 高温物体发出的光含有紫外线 高速粒子流撞击固体物质时产生 核辐射
电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
微观产生机理 振荡电路 中的电子 运动 原子的外层电子受到激发 原子内层 电子受到 激发 原子核
受到激
发
主要 特性 波动性强， 易衍射 热作用强 引起视 觉、感 光作用 化学作 用、荧 光效应 穿透能 力强 穿透能
力最强
主要 用途 通信、广 播、导航 加热、遥测、遥感、红外摄影、夜视 照明、 照相 日光灯、 灭菌 消毒 检查、探 测、透视 探测、
医疗
(4)对电磁波谱的两点说明
①波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、明显衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强。
②同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越高，折射率越大，速度越小。
易 错 辨 析
1．电磁波在真空中和介质中的传播速度相同。(　 　)
2．变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线。(　 　)
3．振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。(　 　)
4．制作天线必须用导体。(　 　)
5．只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。(　 　)
×
√
√
√
×
自 主 验 收
1．(麦克斯韦电磁场理论的理解)(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(　　)
[答案]　BC
[解析]　恒定的磁场不产生电场，A项错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，B项正确；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，C项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，二者相差四分之一个周期，D项错误。
2．(各种电磁波的特点)手机是当下使用最广泛的通讯工具。人们在使用手机时，经常通过Wi－Fi联网，有时也会通过蓝牙传输数据。Wi－Fi技术与蓝牙技术同属于短距离无线电技术，所使用的无线电波频率一般在2.4 GHz附近。由此可知(　　)
A．Wi－Fi使用的无线电波是纵波，蓝牙使用的无线电波是横波
B．无论Wi－Fi还是蓝牙使用的无线电波都具有能量，都是一种客观存在的物质
C．蓝牙技术属于短距离无线电技术，其无线电波波长比可见光波长短
D．Wi－Fi使用的无线电波不会发生多普勒效应
[答案]　B
3．(电磁波的发射和接收)(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
[答案]　ACD
[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；为了使振荡电路能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。
4．(对调幅的理解)发射无线电波的装置如图甲所示，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(　　)
[答案]　B
[解析]　高频振荡器产生高频等幅振荡，低频振荡随声音信号而变化，把低频振荡加载到高频振荡上后，形成的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的波形图像如选项B所示。
5．(电磁波谱)下列说法符合实际的是(　　)
A．在医院里常用X射线对病房和手术室消毒
B．医院里常用红外线对病房和手术室消毒
C．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力
D．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
[答案]　D
[解析]　紫外线具有杀菌、消毒的作用，X射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用X射线透视人体，故A、B错误；在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用射线的衍射能力较强，容易透过云雾烟尘，因而用波长较长的红外线，故C错误，D正确。故选D。
6．(电磁波与机械波的比较)(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是(　　)
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，还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
[答案]　BCD
[解析]　机械波由波源振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生；机械波传播需要介质，波速由介质决定；电磁波的传播不需要介质，波速由介质和本身频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波；任何波都能产生反射、折射、干涉和衍射现象，A错误，B、C、D正确。
提能训练　练案[72]
基础巩固练
1．(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是(　　)
A．变化的电场一定产生变化的磁场
B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C．周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场
D．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，形成电磁波
[答案]　CD
[解析]　均匀变化的电场产生恒定的磁场，所以A、B均错误；由麦克斯韦电磁场理论可知，周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场，C正确；由麦克斯韦电磁场理论可知，D正确。
2．“十四五”规划提出，要前瞻布局第六代移动通信(6G)网络技术储备。6G指的是第六代移动通信技术，使用的是100 GHz以上的无线电波频段，多数性能指标比5G提升10到100倍，关于6G信号，下列说法正确的是(　　)
A．6G信号的传播不需要介质
B．6G信号可以被人的眼睛看见
C．6G信号的波长比可见光的波长短
D．6G信号可用于灭菌消毒
[答案]　A
3．图甲为收音机中的调谐电路，图乙为一种LC振荡电路，下列有关说法正确的是(　　)
A．收音机为了接收更高频率的电磁波，需
将甲图中电容器的电容调大
B．在甲图中，接收电路产生电谐振时，电
路中产生的振荡电流最弱
C．乙图中某一时刻电流为顺时针方向且在
减小，该时刻电容器上极板带负电
D．乙图中某一时刻线圈的自感电动势为最大值，该时刻电容器电荷量也最大
[答案]　D
4．5G信号可由LC振荡电路产生，该电路某时刻的工作状态如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．电容器正在充电
B．电流大小正在增大
C．线圈储存的磁场能正在增大
D．线圈正促进电流大小的变化
[答案]　A
[解析]　由题图可知电流方向由上极板流向下极板，且下极板带正电，则此时电容器正在充电，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，逐渐转化为电容器电场能；根据楞次定律可知线圈总是阻碍电流的变化。故选A。
5．(多选)(2025·长沙模拟)在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图像如图乙所示，若把通过P点向右的电流规定为电流i的正方向，则(　　)
A．1.5 ms至2 ms内，由于电流在减小，可推断磁场能在减小
B．1 ms至1.5 ms内，电容器极板上电荷量减小
C．0至0.5 ms内，电容器C正在充电
D．0.5 ms至1 ms内，电容器上极板带正电
[答案]　AB
[解析]　
能力提升练
6．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，如图所示。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。现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定。下列说法正确的是(　　)
A．在开关S从a拨到b后瞬间，电感L中电流方向为从右
向左
B．在开关S从a拨到b后瞬间，LC电路中磁场能在减小
C．当储罐中不导电液体的高度降低，LC电路振荡周期
变小
D．将电容C的两极板间距增大，LC电路振荡周期变大
[答案]　C
A．物体质量越大，开关拨向a时，电容器存储
的电荷量越小
B．开关由a拨向b瞬间，流经电流传感器的电流
最大
C．开关由a拨向b后，该LC电路发生阻尼振荡，但周期不变
D．测量时，传感器检测到的电流频率越大，表示物体质量越大
[答案]　C
谢谢观看

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