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第3讲　电磁振荡　电磁波　传感器
【学习目标】　1.了解LC振荡电路中振荡电流的产生过程及电磁振荡过程中能量转化情况。2.掌握电磁振荡的周期公式和频率公式。3.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收过程。4.了解传感器的基本构成、作用和工作模式等。
考点一　电磁振荡
自测1.(2026·黑龙江哈尔滨模拟)如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的场强E的方向与线圈内的磁感应强度B的方向如图所示，M是电路中的一点。下列说法中正确的是(　　)
A.电路中的磁场能在增大
B.流过M点的电流方向向右
C.电路中电流正在减小
D.电容器所带电荷量正在减少
答案：C
解析：根据电容器中场强方向可知上极板为正极板，由安培定则可知电路中电流方向从上向下看为逆时针，所以该时刻电容器正在充电。电路中的磁场能在减小，流过M点的电流方向向左，电路中电流正在减小，电容器所带电荷量正在增大。故选C。
自测2.(2025·江苏卷·T5)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变化关系的图象是(　　)
答案：A
解析：根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性迅速变化的振荡电流，且在电场能和磁场能相互转化的过程中，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。故选A。
自测3.如图所示，线圈的自感系数为1 mH，电容器的电容为0.4 μF，电源内阻不计。闭合开关S，电路稳定后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。下列说法正确的是(　　)
A.LC振荡电路中产生的振荡电流的周期与L有关，与C无关
B.L或C越小，振荡电路中产生的振荡电流的频率越小
C.LC振荡电路中通过线圈L的电流的变化周期为2π×10－5 s
D.LC振荡电路中电、磁场能转化的频率为×105 Hz
答案：D
解析：LC振荡电路中产生的振荡电流的周期T＝2π，即周期T与L、C均有关，A错误；LC振荡电路中产生的振荡电流的频率f＝，即L或C越小，频率f越大，B错误；LC振荡电路的振荡周期T＝2π＝4π×10－5 s，所以通过线圈L的电流的变化周期为4π×10－5 s，C错误；振荡电路中电场与磁场交替产生，电场能增加则磁场能减小，由于能量为标量，所以电、磁场能转化的周期T'＝＝2π×10－5 s，电、磁场能转化的频率f＝＝×105 Hz，D正确。故选D。
学生用书 第257页
1.电磁振荡过程中各量的变化情况(从电容器所带电荷量最大时开始计时)
时间 0→ → → →T
工作过程 放电过程 充电过程 放电过程 充电过程
电荷量q 变小 变大 变小 变大
电压u 变小 变大 变小 变大
电场强度E 变小 变大 变小 变大
电流i 变大 变小 变大 变小
磁感应 强度B 变大 变小 变大 变小
能量转化 E电→E磁 E磁→E电 E电→E磁 E磁→E电
2.振荡电流、极板所带电荷量随时间的变化图像
考点二　 电磁场与电磁波
自测1.关于电磁场理论，下列说法正确的是(　　)
A.在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
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.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
答案：D
解析：根据麦克斯韦电磁场理论可知，只有变化的电场周围才产生磁场，只有变化的磁场周围才产生电场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，故D正确。
自测2.某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能产生电磁波的是(　　)
答案：D
解析：由麦克斯韦电磁场理论知，恒定的电场不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；周期性变化的电场，会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此交替地产生周期性变化的磁场和电场，便会形成电磁波，故D正确。
自测3.下列关于电磁波的特性和应用的说法正确的是(　　)
A.电磁波能传输能量
B.γ射线最容易用来观察衍射现象
C.紫外线常用在医学上做人体透视
D.体温超过周围空气温度时，人体才对外辐射红外线
答案：A
解析：电磁波能传输能量，故A正确；γ射线的频率很高，波长很短，不容易观察到衍射现象，故B错误；X射线有很强的穿透本领，常用于医学上透视人体，紫外线可以消毒杀菌，故C错误；自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对零度
(－273.15 ℃)，就存在分子或原子无规则的运动，其表面就不断地辐射红外线，故D错误。
自测4.(多选)中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10 909 米深潜纪录。如图所示，潜水器的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。下列说法正确的是(　　)
学生用书 第258页
A.“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于纵波
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
答案：ABD
解析：由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声通信，声音在水下是纵波，则信息载体属于纵波，故A正确；由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过无线蓝绿光通信，光是电磁波，属于横波，则信息载体属于横波，故B正确；因为太空中没有介质，机械波无法传播，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，故C错误；“探索一号”与“探索二号”的通信过程在传递信息的同时也传递能量，则“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。
1.麦克斯韦电磁场理论的理解
2.电磁波的发射示意图(如图所示)
3.电磁波接收的方法
(1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强。
(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来。
4.电磁波谱的比较及应用
电磁波谱 特性 应用 递变规律
无线电波 波动性强，衍射现象明显 无线电 技术 表格中电磁波由上到下： (1)波长越来越短，频率越来越高 (2)衍射现象越来越不明显，直线传播能力增强
红外线 热效应 红外遥感
可见光 引起视觉 照明、摄影
紫外线 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪
X射线 穿透本领强 检查、医用透视
γ射线 穿透本领很强 工业探伤、 医用治疗
考点三　传感器
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。
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。
学生用书 第259页
②金属热电阻
有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的金属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
【正误辨析】
(1)传感器一般是把电学量转化成非电学量。(×)
(2)光照越强，光敏电阻的阻值越大。(×)
(3)温度越高，热敏电阻的阻值一定越小。 (×)
(4)温度越高，金属热电阻的阻值一定越大。(√)
1.传感器的核心元件
(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)信号调整与转换电路；能把输出的微弱的电信号放大的部分。
2.传感器的分类
项目 工作原理 举例
物理 传感器 利用物质的物理特性或物理效应制作而成 力传感器、磁传感器、声传感器等
化学 传感器 利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号 离子传感器、气体传感器等
生物 传感器 利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质 酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等
传感器的理解
(多选)(2026·河南驻马店模拟)关于甲、乙、丙、丁四幅图中的仪器所涉及的物理学原理，下列说法正确的是(　　)
A.图甲中霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是电磁感应
B.图乙中物体向左移，则电容器的电容变大
C.图丙中火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射
D.图丁中红外线体温计利用了物体温度越高，辐射越强的特点
答案：BCD
解析：霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是带电粒子在磁场中受洛伦兹力发生偏转，故A错误；根据C＝，物体向左移，插入电容器的电介质增加，电容器的电容变大，故B正确；火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射，故C正确；红外线体温计利用了物体温度越高，辐射的红外线越强的原理，故D正确。
热敏电阻的应用
(多选)(2026·四川广安模拟)如图所示，图甲为热敏电阻的阻值R随温度t的变化关系曲线，图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路。当线圈中的电流大于或等于某一电流时，继电器的衔铁被吸合。则(　　)
学生用书 第260页
A.恒温箱内的加热器接在P、Q之间
B.恒温箱内的加热器接在M、N之间
C.滑动变阻器R'的滑片向右移动，恒温箱内保持的温度升高
D.滑动变阻器R'的滑片向右移动，恒温箱内保持的温度降低
答案：AC
解析：当温度较低时，热敏电阻阻值较大，线圈中的电流较小，此时继电器的衔铁与P、Q端连接，恒温箱内的加热器需要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在P、Q之间，故A正确，B错误；当温度达到一定值时，加热电路要断开，此时继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要达到一定电流，设继电器线圈和电源的总电阻为R0，根据闭合电路欧姆定律可得I＝，由以上分析可知，若使恒温箱内的温度保持在更高的数值，则电流一定时R变小，R0不变，可变电阻R'的阻值应增大，应向右移动R'的滑片，故C正确，D错误。
光敏电阻的应用
(多选)(2026·海南海口模拟)海南某中学新装了一批节能路灯，如图甲所示，该路灯通过光控开关实现自动控制，并且电灯的亮度可自动随周围环境的亮度而变化。如图乙为其内部电路简化图，电源电动势为E，内阻为r，R为光敏电阻(光强增大时阻值减小)。忽略温度变化对A、B两灯电阻的影响，傍晚外界光线逐渐变暗时，下列说法正确的是(　　)
A.A灯变暗，B灯变亮
B.电源的输出功率变大
C.光敏电阻上电流的变化量与其电压变化量的比值不变
D.电源的效率变大
答案：CD
解析：傍晚外界光线逐渐变暗时，光敏电阻阻值增大，根据“串反并同”得A灯、B灯均变亮，故A错误；电源电动势不变，电源内阻与外电路总电阻关系不确定，故无法判断电源输出功率，故B错误；根据闭合电路欧姆定律有U＝E－Ir，则＝－r，本题中，将光敏电阻R看作外电阻，则对应的等效电源内阻不变，故光敏电阻上电流的变化量与其电压变化量的比值是定值，故C正确；根据电源效率的公式η＝×100％＝×100％，光敏电阻阻值增大，总电阻增大，干路电流减小，内电压减小，则路端电压增大，故电源的效率变大，故D正确。
课时测评64　电磁振荡　电磁波　传感器
(时间：30分钟　满分：50分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
(选择题1－10，每题5分，共50分)
题组1　电磁振荡
1.(2026·陕西省教育联盟模拟)为了保证考试的公平，大型考试中广泛使用了金属探测器，图甲就是一款常用的金属探测器，其内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，结构原理如图乙所示，线圈靠近金属时，线圈的自感系数增大。若某时刻电路中的电流方向如图所示，电容器A极板带正电，则下列说法正确的是(　　)
A.电路中的电流正在增大
B.电容器两板的电压在减小
C.线圈中的自感电动势在增大
D.线圈靠近金属时，LC振荡电路的周期减小
答案：C
解析：题图所示时刻，电容器正在充电，电容器所带电荷量在增大，电压增大，电路中的电流在减小，但电流减小得越来越快，根据E＝L知线圈中的自感电动势正在增大，故A、B错误，C正确；线圈靠近金属时，线圈的自感系数L增大，根据T＝2π知周期T增大，故D错误。
2.(多选)(2026·湖南长沙模拟)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：1.5 ms至2 ms内，电流减小，为充电过程，磁场能减小，转化为电场能，故A正确；1 ms至1.5 ms内，电流增大，为放电过程，电容器极板上电荷量减小，故B正确；0至0.5 ms内，电流增大，为放电过程，故C错误；0.5 ms至1 ms内，电流减小，为充电过程，且通过P点的电流方向向右，电容器上极板带负电，故D错误。故选AB。
3.(2026·江西九师联盟联考)如图甲所示，在LC振荡电路实验中，多次改变电容器的电容C并测得相应的振荡电流的周期T，如图乙所示，以C为横坐标、T2为纵坐标，将测得的数据标示在坐标纸上并用直线拟合数据，则(　　)
A.电路中的磁场能最大时，电容器板间电场能最大
B.电容器板间电场强度增大时，电路中电流正在增大
C.电容器所带电荷量最大时，电路中电流最大
D.可由T2 -C图像计算线圈的自感系数
答案：D
解析：电路中的磁场能最大时，电容器板间电场能最小，A错误；电容器板间电场强度增大时，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，电路中电流正在减小，B错误；电容器充电结束时，电容器所带电荷量达到最大，电场能最大，电路中电流为零，C错误；由T＝2π得T2＝4π2LC，由T2 -C图像的斜率可以计算得到线圈自感系数，D正确。
4.(2026·浙江绍兴二模)如图所示，线圈L的自感系数为0.1 H，直流电阻为零，电容器C的电容为40 μF，电阻R的阻值为3 Ω，电源电动势为E＝1.5 V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，在断开开关的时刻t＝0，则电感线圈中电流i随时间t变化的图像为(　　)
答案：A
解析：在开关闭合时，电流是从a流向b，通过L的电流为I＝＝ A＝0.5 A；当断开开关后，LC电路中产生振荡电流，周期为T＝2π，代入题中数据解得T＝4π×10－3 s。故选A。
题组2　电磁场与电磁波
5.关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A.只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
B.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
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
答案：B
解析：均匀变化的电(磁)场产生恒定的磁(电)场，恒定的电(磁)场不会产生磁(电)场，也就不会产生电磁波，A错误；变化的电场和磁场相互激发，且相互垂直，形成的电磁波的传播方向与电场强度和磁感应强度均垂直，B正确；电磁波可以通过电缆、光缆传输，C错误；电磁振荡停止后，电磁波可以在空间继续传播，直到能量消耗完为止，D错误。
6.(2026·北京海淀区模拟)无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同，因而其用途也不同。下列应用中符合实际的是(　　)
A.医院里常用紫外线对病人进行透视
B.医院里常用红外线照射病房和手术室进行消毒
C.用X射线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染
D.用γ射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存
答案：D
解析：医院里常用X射线对病人进行透视，故A错误；医院里常用紫外线照射病房和手术室进行消毒，故B错误；用紫外线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染，故C错误；γ射线能破坏生命物质，用γ射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存，故D正确。
题组3　传感器
7.关于以下传感器应用的几幅图片，说法正确的是(　　)
A.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电路中振荡电流频率将增大
B.图乙是一种电感式微小位移传感器，当物体向左移动时，线圈自感系数变小
C.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.图丁是霍尔元件工作原理示意图，干簧管也有相同的功能
答案：C
解析：题图甲中，绝缘液体为电介质，储罐中液面高度升高时，相对介电常数增大，根据C＝可知，电容器的电容C增大，根据f＝可知，LC电路中振荡电流频率将减小，故A错误；题图乙中，当物体向左移动时，铁芯插入的长度变大，线圈自感系数变大，故B错误；题图丙中，当膜片向左运动时，膜片与固定电极之间的间距增大，根据C＝可知电容C减小，由于极板间电压不变，根据C＝可知，电容器电荷量Q减小，电容器放电，通过电阻 R 的电流方向由A到B，则A点的电势比B点的高，故C正确；霍尔元件是利用霍尔效应(磁场中运动的带电粒子受洛伦兹力作用，使元件两侧产生电势差)工作，干簧管是利用磁场使内部两个簧片磁化相互吸引或排斥来控制电路通断，二者功能不同，故D错误。
8.(2026·江苏宿迁一模)门窗防盗报警装置的电路图如图所示，闭合开关S1，磁体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，磁体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
答案：A
解析：若门窗打开，磁体M远离干簧管SA，继电器线圈K断电，S2自动与b接通，二极管不发光，蜂鸣器H报警。故选A。
9.(多选)(2026·广东汕头一模)如图所示，智能停车位下埋有LC振荡电路组成的信号发射端。当车辆靠近时，相当于在线圈中插入铁芯，使线圈自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化，接收电路电流随之变化，实现智能计时。下列说法正确的是(　　)
A.当车辆靠近停车位时，LC振荡电路中的振荡电流频率变小
B.当车辆离开停车位时，LC振荡电路中的振荡电流频率变小
C.当电容器C进行充电时，LC振荡电路中的振荡电流逐渐增大
D.当接收电路的固有频率与其收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的电流最强
答案：AD
解析：LC振荡电路中振荡电流的频率f＝，当汽车靠近停车位时，线圈自感系数L变大，LC振荡电路中的振荡电流频率变小；当车辆离开停车位时，线圈自感系数L变小，LC振荡电路中的振荡电流频率变大，A正确，B错误。当电容器C进行充电时，LC振荡电路中的振荡电流逐渐减小，C错误。当接收电路的固有频率与其收到的电磁波的频率相同时，这是电磁波接收原理中的电谐振现象，与机械波中的共振相似，此时接收电路产生的振荡电流最强，D正确。
10.(多选)(2026·河北唐山模拟)如图是某传感装置内部部分电路图，RT为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R2为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R1为定值电阻，A为理想电流表，不计电源内阻。若发现电流表示数增大，可能的原因是(　　)
A.热敏电阻温度降低，其他条件不变
B.热敏电阻温度升高，其他条件不变
C.光照减弱，其他条件不变
D.光照增强，其他条件不变
答案：AD
解析：当热敏电阻温度降低，其他条件不变，热敏电阻阻值减小，电路的总电阻减小，干路电流增大，即电流表的示数增大；同理可得当热敏电阻温度升高，其他条件不变，电流表的示数减小，故A正确，B错误。当光照减弱时，其他条件不变，光敏电阻阻值增大，电路的总电阻增大，干路电流减小，即电流表的示数减小；同理可得当光照增强，其他条件不变，电流表的示数增大，故C错误，D正确。(共66张PPT)
第3讲　电磁振荡　电磁波　传感器
高三总复习讲义　新高考
第十三章 交变电流 电磁震荡与电磁波 传感器
1.了解LC振荡电路中振荡电流的产生过程及电磁振荡过程中能量转化情况。
2.掌握电磁振荡的周期公式和频率公式。
3.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收过程。
4.了解传感器的基本构成、作用和工作模式等。
学习目标
考点一　电磁振荡
考点二　电磁场与电磁波
考点三　传感器
课时测评
内容索引
电 磁 振 荡
考点一
知识梳理
周期性
振荡
LC
充电
电流i
磁感应强度B
电场
磁场
磁场
电场
周期性
2π
自测1.(2026·黑龙江哈尔滨模拟)如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的场强E的方向与线圈内的磁感应强度B的方向如图所示，M是电路中的一点。下列说法中正确的是
A.电路中的磁场能在增大
B.流过M点的电流方向向右
C.电路中电流正在减小
D.电容器所带电荷量正在减少
√
根据电容器中场强方向可知上极板为正极板，由安培定则可知电路中电流方向从上向下看为逆时针，所以该时刻电容器正在充电。电路中的磁场能在减小，流过M点的电流方向向左，电路中电流正在减小，电容器所带电荷量正在增大。故选C。
自测2.(2025·江苏卷·T5)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变化关系的图象是
√
根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性迅速变化的振荡电流，且在电场能和磁场能相互转化的过程中，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。故选A。
自测3.如图所示，线圈的自感系数为1 mH，电容器的电容为0.4 μF，电源内阻不计。闭合开关S，电路稳定后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。下列说法正确的是
A.LC振荡电路中产生的振荡电流的周期与L有关，与C无关
B.L或C越小，振荡电路中产生的振荡电流的频率越小
C.LC振荡电路中通过线圈L的电流的变化周期为2π×10－5 s
D.LC振荡电路中电、磁场能转化的频率为×105 Hz
√
LC振荡电路中产生的振荡电流的周期T＝2π，即周期T与L、C均有关，A错误；LC振荡电路中产生的振荡电流的频率f＝，即L或C越小，频率f越大，B错误；LC
振荡电路的振荡周期T＝2π＝4π×10－5 s，所以通过线圈L的电流的变化周期为4π×10－5 s，C错误；振荡电路中电场与磁场交替产生，电场能增加则磁场能减小，由于能量为标量，所以电、磁场能转化的周期T'＝＝2π×10－5 s，电、磁场能转化的频率f＝＝×105 Hz，D正确。故选D。
1.电磁振荡过程中各量的变化情况(从电容器所带电荷量最大时开始计时)
归纳提升
时间 0→ → → →T
工作过程 放电过程 充电过程 放电过程 充电过程
电荷量q 变小 变大 变小 变大
电压u 变小 变大 变小 变大
电场强度E 变小 变大 变小 变大
电流i 变大 变小 变大 变小
磁感应强度B 变大 变小 变大 变小
能量转化 E电→E磁 E磁→E电 E电→E磁 E磁→E电
2.振荡电流、极板所带电荷量随时间的变化图像
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电磁场与电磁波
考点二
知识梳理
电场
磁场
介质
3×108
小
λf
开放
高频振荡
频率
振幅
调制
可见光
自测1.关于电磁场理论，下列说法正确的是
A.在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
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.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
√
根据麦克斯韦电磁场理论可知，只有变化的电场周围才产生磁场，只有变化的磁场周围才产生电场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，故D正确。
自测2.某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能产生电磁波的是
√
由麦克斯韦电磁场理论知，恒定的电场不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；周期性变化的电场，会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此交替地产生周期性变化的磁场和电场，便会形成电磁波，故D正确。
自测3.下列关于电磁波的特性和应用的说法正确的是
A.电磁波能传输能量
B.γ射线最容易用来观察衍射现象
C.紫外线常用在医学上做人体透视
D.体温超过周围空气温度时，人体才对外辐射红外线
√
电磁波能传输能量，故A正确；γ射线的频率很高，波长很短，不容易观察到衍射现象，故B错误；X射线有很强的穿透本领，常用于医学上透视人体，紫外线可以消毒杀菌，故C错误；自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对零度(－273.15 ℃)，就存在分子或原子无规则的运动，其表面就不断地辐射红外线，故D错误。
自测4.(多选)中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10 909 米深潜纪录。如图所示，潜水器的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。下列说法正确的是
A.“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于纵波
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
√
√
√
由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声通信，声音在水下是纵波，则信息载体属于纵波，故A正确；由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过无线蓝绿光通信，光是电磁波，属于横波，则信息载体属于横波，故B正确；因为太空中没有介质，机械波无法传播，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，故C
错误；
“探索一号”与“探索二号”的通信过程在传递信息的同时也传递能量，则“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。
1.麦克斯韦电磁场理论的理解
归纳提升
2.电磁波的发射示意图(如图所示)
3.电磁波接收的方法
(1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强。
(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来。
4.电磁波谱的比较及应用
电磁波谱 特性 应用 递变规律
无线电波 波动性强，衍射现象明显 无线电技术 表格中电磁波由上到下：
(1)波长越来越短，频率越来越高
(2)衍射现象越来越不明显，直线传播能力增强
红外线 热效应 红外遥感
可见光 引起视觉 照明、摄影
紫外线 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪
X射线 穿透本领强 检查、医用透视
γ射线 穿透本领很强 工业探伤、医用治疗
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传 感 器
考点三
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_____量，或转换为电路的_____。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、______、处理和______。
知识梳理
电学
通断
传输
控制
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____；随着光照的______，载流子增多，导电性______。
③作用：把__________这个光学量转换为______这个电学量。
差
增强
变好
光照强弱
电阻
(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______，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。
减小
②金属热电阻
有些金属的电阻率随温度的升高而______，这样的金属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。
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。
增大
(3)电阻应变片
①作用：电阻应变片能够把物体______这个力学量转换为______这个电学量。
②电子秤的组成及敏感元件：由________和电阻________组成，敏感元件是________。
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
形变
电阻
金属梁
应变片
应变片
正误辨析
(1)传感器一般是把电学量转化成非电学量。 ( )
(2)光照越强，光敏电阻的阻值越大。 ( )
(3)温度越高，热敏电阻的阻值一定越小。 ( )
(4)温度越高，金属热电阻的阻值一定越大。 ( )
×
√
×
×
1.传感器的核心元件
(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)信号调整与转换电路；能把输出的微弱的电信号放大的部分。
核心突破
2.传感器的分类
项目 工作原理 举例
物理 传感器 利用物质的物理特性或物理效应制作而成 力传感器、磁传感器、声传感器等
化学 传感器 利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号 离子传感器、气体传感器等
生物 传感器 利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质 酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等
考向1 传感器的理解
(多选)(2026·河南驻马店模拟)关于甲、乙、丙、丁四幅图中的仪器所涉及的物理学原理，下列说法正确的是
A.图甲中霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是电磁感应
B.图乙中物体向左移，则电容器的电容变大
C.图丙中火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射
D.图丁中红外线体温计利用了物体温度越高，辐射越强的特点k
例1
√
√
√
霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是带电粒子在磁场中受洛伦兹力发生偏转，故A错误；根据C＝，物体向左移，插入电容器的电介质增加，电容器的电容变大，故B正确；火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射，故C正确；红外线体温计利用了物体温度越高，辐射的红外线越强的原理，故D正确。
考向2 热敏电阻的应用
(多选)(2026·四川广安模拟)如图所示，图甲为热敏电阻的阻值R随温度t的变化关系曲线，图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路。当线圈中的电流大于或等于某一电流时，继电器的衔铁被吸合。则
A.恒温箱内的加热器接在P、Q之间
B.恒温箱内的加热器接在M、N之间
C.滑动变阻器R'的滑片向右移动，
恒温箱内保持的温度升高
D.滑动变阻器R'的滑片向右移动，恒温箱内保持的温度降低
例2
√
√
当温度较低时，热敏电阻阻值较大，线圈中的电流较小，此时继电器的衔铁与P、Q端连接，恒温箱内的加热器需要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在P、Q之间，故A正确，B错误；
当温度达到一定值时，加热电路要断开，此时继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要达到一定电流，设继电器线圈和电源的总电
阻为R0，根据闭合电路欧姆定律可得I＝，由以上分析可知，若
使恒温箱内的温度保持在更高的数值，则电流一定时R变小，R0不变，可变电阻R'的阻值应增大，应向右移动R'的滑片，故C正确，D错误。
考向3 光敏电阻的应用
(多选)(2026·海南海口模拟)海南某中学新装了一批节能路灯，如图甲所示，该路灯通过光控开关实现自动控制，并且电灯的亮度可自动随周围环境的亮度而变化。如图乙为其内部电路简化图，电源电动势为E，内阻为r，R为光敏电阻(光强增大时阻值减小)。忽略温度变化对A、B两灯电阻的影响，傍晚外界光线逐渐变暗时，下列说法正确的是
A.A灯变暗，B灯变亮
B.电源的输出功率变大
C.光敏电阻上电流的变化量与其电压
变化量的比值不变
D.电源的效率变大
√
例3
√
傍晚外界光线逐渐变暗时，光敏电阻阻值增大，根据“串反并同”得A灯、B灯均变亮，故A错误；电源电动势不变，电源内阻与外电路总电阻关系不确定，故无法判断电源输出功率，故B错误；
根据闭合电路欧姆定律有U＝E－Ir，则＝－r，本题中，将光敏电阻R看作外电阻，则对应的等效电源内阻不变，故光敏电阻上电流的变化量与其电压变化量的比值是定值，故C正确；根据电源效率的公式η＝×100％＝×100％，光敏电阻阻值增大，总电阻增大，干路电流减小，内电压减小，则路端电压增大，故电源的效率变大，故D正确。
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课 时 测 评
题组1　电磁振荡
1.(2026·陕西省教育联盟模拟)为了保证考试的公平，大型考试中广泛使用了金属探测器，图甲就是一款常用的金属探测器，其内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，结构原理如图乙所示，线圈靠近金属时，线圈的自感系数增大。若某时刻电路中的电流方向如图所示，电容器A极板带正电，则下列说法正确的是
A.电路中的电流正在增大
B.电容器两板的电压在减小
C.线圈中的自感电动势在增大
D.线圈靠近金属时，LC振荡电路的周期减小
√
题图所示时刻，电容器正在充电，电容器所带电荷量在增大，电压增
大，电路中的电流在减小，但电流减小得越来越快，根据E＝L知线
圈中的自感电动势正在增大，故A、B错误，C正确；线圈靠近金属时，线圈的自感系数L增大，根据T＝2π知周期T增大，故D错误。
2.(多选)(2026·湖南长沙模拟)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
√
√
1.5 ms至2 ms内，电流减小，为充电过程，磁场能减小，转化为电场能，故A正确；1 ms至1.5 ms内，电流增大，为放电过程，电容器极板上电荷量减小，故B正确；0至0.5 ms内，电流增大，为放电过程，故C错误；0.5 ms至1 ms内，电流减小，为充电过程，且通过P点的电流方向向右，电容器上极板带负电，故D错误。故选AB。
3.(2026·江西九师联盟联考)如图甲所示，在LC振荡电路实验中，多次改变电容器的电容C并测得相应的振荡电流的周期T，如图乙所示，以C为横坐标、T2为纵坐标，将测得的数据标示在坐标纸上并用直线拟合数据，则
A.电路中的磁场能最大时，电容器板间电场能最大
B.电容器板间电场强度增大时，电路中电流正在增大
C.电容器所带电荷量最大时，电路中电流最大
D.可由T2 -C图像计算线圈的自感系数
√
电路中的磁场能最大时，电容器板间电场能最小，A错误；电容器板间电场强度增大时，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，电路中电流正在减小，B错误；电容器充电结束时，电容器所带电荷量达到最大，电场能最大，电路中电流为零，C错误；由T＝2π得T2＝4π2LC，由T2 -C图像的斜率可以计算得到线圈自感系数，D正确。
4.(2026·浙江绍兴二模)如图所示，线圈L的自感系数为0.1 H，直流电阻为零，电容器C的电容为40 μF，电阻R的阻值为3 Ω，电源电动势为E＝1.5 V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，在断开开关的时刻t＝0，则电感线圈中电流i随时间t变化的图像为
√
在开关闭合时，电流是从a流向b，通过L的电流为I＝＝ A＝0.5 A；当断开开关后，LC电路中产生振荡电流，周期为T＝2π，代入题中数据解得T＝4π×10－3 s。故选A。
题组2　电磁场与电磁波
5.关于电磁波，下列说法正确的是
A.只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
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
垂直
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
√
均匀变化的电(磁)场产生恒定的磁(电)场，恒定的电(磁)场不会产生磁(电)场，也就不会产生电磁波，A错误；变化的电场和磁场相互激发，且相互垂直，形成的电磁波的传播方向与电场强度和磁感应强度均垂直，B正确；电磁波可以通过电缆、光缆传输，C错误；电磁振荡停止后，电磁波可以在空间继续传播，直到能量消耗完为止，D错误。
6.(2026·北京海淀区模拟)无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同，因而其用途也不同。下列应用中符合实际
的是
A.医院里常用紫外线对病人进行透视
B.医院里常用红外线照射病房和手术室进行消毒
C.用X射线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染
D.用γ射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存
√
医院里常用X射线对病人进行透视，故A错误；医院里常用紫外线照射病房和手术室进行消毒，故B错误；用紫外线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染，故C错误；γ射线能破坏生命物质，用γ射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存，故D正确。
题组3　传感器
7.关于以下传感器应用的几幅图片，说法正确的是
A.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电路中振荡电流频率将增大
B.图乙是一种电感式微小位移传感器，当物体向左移动时，线圈自感系数变小
C.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.图丁是霍尔元件工作原理示意图，干簧管也有相同的功能
√
题图甲中，绝缘液体为电介质，储罐中液面高度升高时，相对介电常数增大，根据C＝可知，电容器的电容C增大，根据f＝可知，LC电路中振荡电流频率将减小，故A错误；题图乙中，当物体向左移动时，铁芯插入的长度变大，线圈自感系数变大，故B错误；
题图丙中，当膜片向左运动时，膜片与固定电极之间的间距增大，根据C＝可知电容C减小，由于极板间电压不变，根据C＝可知，电容器电荷量Q减小，电容器放电，通过电阻 R 的电流方向由A到B，则A点的电势比B点的高，故C正确；
霍尔元件是利用霍尔效应(磁场中运动的带电粒子受洛伦兹力作用，使元件两侧产生电势差)工作，干簧管是利用磁场使内部两个簧片磁化相互吸引或排斥来控制电路通断，二者功能不同，故D错误。
8.(2026·江苏宿迁一模)门窗防盗报警装置的电路图如图所示，闭合开关S1，磁体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，磁体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
√
若门窗打开，磁体M远离干簧管SA，继电器线圈K断电，S2自动与b接通，二极管不发光，蜂鸣器H报警。故选A。
9.(多选)(2026·广东汕头一模)如图所示，智能停车位下埋有LC振荡电路组成的信号发射端。当车辆靠近时，相当于在线圈中插入铁芯，使线圈自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化，接收电路电流随之变化，实现智能计时。下列说法正确的是
A.当车辆靠近停车位时，LC振荡电路中
的振荡电流频率变小
B.当车辆离开停车位时，LC振荡电路中
的振荡电流频率变小
C.当电容器C进行充电时，LC振荡电路中的振荡电流逐渐增大
D.当接收电路的固有频率与其收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的电流最强
√
√
LC振荡电路中振荡电流的频率f＝，当汽车靠近停车位时，线圈自感系数L变大，LC振荡电路中的振荡电流频率变小；当车辆离开停车位时，线圈自感系数L变小，LC振荡电路中的振荡电流频率变大，A正确，B错误。当电容器C进行充电时，LC振荡电路中的振荡电流逐渐减小，C错误。当接收电路的固有频率与其收到的电磁波的频率相同时，这是电磁波接收原理中的电谐振现象，与机械波中的共振相似，此时接收电路产生的振荡电流最强，D正确。
10.(多选)(2026·河北唐山模拟)如图是某传感装置内部部分电路图，RT为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R2为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R1为定值电阻，A为理想电流表，不计电源内阻。若发现电流表示数增大，可能的原因是
A.热敏电阻温度降低，其他条件不变
B.热敏电阻温度升高，其他条件不变
C.光照减弱，其他条件不变
D.光照增强，其他条件不变
√
√
当热敏电阻温度降低，其他条件不变，热敏电阻阻值减小，电路的总电阻减小，干路电流增大，即电流表的示数增大；同理可得当热敏电阻温度升高，其他条件不变，电流表的示数减小，故A正确，B错误。当光照减弱时，其他条件不变，光敏电阻阻值增大，电路的总电阻增大，干路电流减小，即电流表的示数减小；同理可得当光照增强，其他条件不变，电流表的示数增大，故C错误，D正确。
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第3讲 电磁振荡　电磁波　传感器

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