2020高考物理复习第35讲电磁波

1、2020高考物理复习第34讲（二）电磁波与传感器千知识讲解专题目录【专题1】电磁振荡、电磁波【专题2】传感器专题一、电磁振荡、电磁波（一）专题目标1.知道电磁振荡的过程、麦克斯韦的电磁场理论、无线电波的发射和接收.（二）专题讲练【例1】 下列电场能产生变化的磁场是（）A. E 10VB. E 5sin 4t 1 VC. E 3t 2 VD. E 4t2 2t V【例2】 在LC振荡电路中，以下说法正确的是（）A.电容器放电完毕的瞬间，回路中电流最强，电场的能量达到最大B.电感线圈的电感增大，则充电和放电过程变慢C.电容器充电完毕的瞬间，回路中电流最强，磁场的能量达到最大D.每一周期内，电容器完

2、成一次充、放电过程坚持就是胜利！2020高考物理复习【例3】 如图所示为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.电感线圈中的磁场能正在增加C.电感线圈中的电流正在增大D.此时刻线圈中的自感电动势正在阻碍电流增大【例4】 图中是一个LC振荡电路电流随时间变化图象，下述看法中正确的是（）A.在L时刻电容器两端电压最大B.在ti时刻电容器带的电荷量为零C.在t2时刻电路中只有电场能D.在t2时刻电容器两板间电压最大【例5】 如图所示为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量 q随时间t变化的图象，由图可知（）A.在&时刻，电路中的磁场能最小坚持就是胜利!2020高考物理复习B.从

3、tl到t2,电路中的电流值不断变小C.从t2到t3,电容器不断充电D.在t4时刻，电容器的电场能最小【例6】 有一 LC振荡电路，原来发射电磁波的波长为入，要使它发射电磁波的波长变为原来的一半，设振荡 TOC o 1-5 h z 电路的电感不变，则电路中的电容应变为原来的（）A. 1B. 1C.近口.等【例7】 由自感系数为L的线圈和可变电容器 C组成收音机的调谐电路，为了使收音机能接收到 fi 550kHz至 f2 1650kHz范围内的所有电台的播音，则可变电容器与fi对应的电容Ci和与f2对应的电容C2之比为（）A. 1：73B.石：1C. 1 ： 9 D. 9 ： 1【例8】 类比是一

4、种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率.在类比过程中， 既要找出共同之处，又要抓住不同之处.某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中 不正确的是（）A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C.机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D.机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波坚持就是胜利!2020高考物理复习【例9】 如图所示内壁光滑，水平放置的光滑的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，以速度V0沿逆时针方向匀速转动， 若在此空间内加上方向竖直向上，磁感应强度B随时间成正比增加的

5、变化磁场，设运动过程中小球带电荷量不变，那么（）A.小球对玻璃环的压力一定不断增大B .小球受到的磁场力一定不断增大C.小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动D .磁场力对小球一直不做功【例10如图所示一块绝缘薄圆盘可绕其中心的光滑轴自由转动，圆盘的四周固定着一圈带电的金属小球，在圆盘的中部有一个圆形线圈。实验时圆盘沿顺时针方向绕中心转动时，发现线圈中产生逆时针方向（由上向下看）的电流，则下列关于可能出现的现象的描述正确的是A,圆盘上金属小球带负电，且转速减小 B.圆盘上金属小球带负电，且转速增加 C,圆盘上金属小球带正电，且转速不变 D,圆盘上金属小球带正电，且转速减小

6、【例11】质量为m、带电荷量 q的绝缘小珠，穿在半径为 r的光滑圆形轨迹上，轨道平面水平，空间有分布均匀且随时间变化的磁场，磁场方向竖直向上，如图所示，磁感应强度b的变化规律如图所示.坚持就是胜利!2020高考物理复习（1）若圆环由金属材料制成，求圆环上感应电动势的大小.（2）若圆环由绝缘材料制成，已知在 t T内，圆环处的感应电场的方向是沿顺时针并指向圆环的切E 线方向、大小为2 r , t 0时刻小珠静止，求t T时，轨道对小珠的作用力F的大小（小珠重力不计）（三）专题总结.电磁振荡（1）大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫做振荡电流，产生振荡电流的电路叫做振荡电路.图中，当开关置于线圈

7、一侧时，由线圈L和电容器C 组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路.（2）振荡电流的产生当开关掷向线圈的一瞬间（图甲），也就是电容器刚要放电的瞬间，电路里没有电流，电容器两极板上的电荷最多.从场的观点来看，此时电容器里的电场最强，电路里的能量全部储存在电容器的电场中.电 容器开始放电后，由于线圈的自感作用，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减少.到放电完毕时，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值（图甲）.在这个过程中，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能.在放电完毕的瞬间，电 场能全部转化为磁场能.电容器放电完

8、毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为零，而要保持原 来的方向继续流动，并逐渐减小.由于电流在继续流动，电容器在与原来相反的方向重新充电，电容器两极 板带上相反的电荷，并且电荷逐渐增多.到反方向充电完毕的瞬间，电流减小为零，电容器极板上的电荷量 达到最大值（图甲）.在这个过程中，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能.到反方向充电完毕的瞬间， 磁场能全部转化为电场能. 此后电容器再放电、再充电（图甲）.这 样不断地充电和放电，电路中就出现了大小、方向都在变化的电流，即出现了振荡电流.在这个过程中，电容器极板上的电荷量、电路中的电流、电容器里的电场场度、线圈里

9、的磁感应强度，都在周期性地变化着.这 坚持就是胜利！2020高考物理复习种现象就是电磁振荡.在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化.图乙、丙表示电路中的电流i和电容器极板上的电荷量 q周期性变化的情况. 甲电磁振荡过程乙 电流的周期性变化（以图甲中顺时针方向电流为正）丙 电容器极板上电荷量的周期性变化（q为图甲中上面极板的电荷量）（3）电磁振动的周期和频率周期公式T 2 vLC频率公式f -TLC振荡电路的周期公式，频率公式要理解其物理含义，它只由电路本身的特性（ L、C值）决定，所以叫 做固有周期和固有频率，应用中，通过改变LC回路中的电感L或电容C,周期和频率也随之改变，满足各

10、种需要.麦克斯韦的电磁场理论（1）变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场.坚持就是胜利!2020高考物理复习(2)均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场.这里的“均匀变化”指在 相等时间内磁感应强度(或电场强度)的变化量相等，或者说磁感应强度(或电场强度)对时间变化率一定.(3)不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场(4)振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场.(5)变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，向周围空间传播这就是电磁波.无线电

11、波的发射和接收(1)发射电磁波的条件：第一，要有足够高的频率；第二，电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散 到尽可能大的空间.(2)发射电磁波是利用它传播某种信号，因此必须进行调制.所谓调制，就是要把传播的信号加在电磁波 上的过程，有调幅和调频两种方式.(3)无线电波的接收过程是：调谐电路利用电谐振的原理接收所需的电磁波，再通过检波器检波得到电磁 波所携带的信号.(4)当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象 叫电谐振.(5)使接收电路产生电谐振的过程叫调谐.(6)从接收到的高频电路中“检出”所携带信号的过程叫检波，也叫解调，它是调制的逆过程.

12、电磁波与机械波的比较(加上物质波、概率波)机械波：机械波属于力学现象，它传播时需要介质，在介质中的传播速度由介质决定，它与机械波的频率无关.机械波不能在真空中传播，机械波在传播的过程中，质点的位移随时间和空间周期性变化.电磁波：电磁波属于电磁现象，它的传播不需要介质，它本身就是一种物质.电磁波可以在真空中传播, 传播速度是光速c= 3 108m/s.电磁波在传播过程中，其电场、磁场随时间和空间周期性的变化.机械波与电磁波都有反射、折射、干涉、衍射现象.坚持就是胜利!2020高考物理复习.电磁波谱电磁波谱：把电磁波按波长或频率大小的顺序排列起来成谱，叫电磁波谱电磁波谱包括无线电波、红外线、可见光

13、、紫外线、X射线（伦琴射线）、丫射线各种电磁波在真空中的传播速度均等于光速.同种电磁波在不同介质中传播时，频率不变；不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同.备注：电磁波的其他内容在后面的光学会讲到.专题二、传感器（一）专题目标.理解传感器的概念、原理.掌握传感器的基本应用 （二）专题讲练【例12如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上物品，R1为光敏电阻,R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是 （A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D .信号处理系统每获得一次高电

14、压就记数一次A为光源，B为光电接收器,【例13如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置的示意图，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮.轮转动时，A发光的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后就成脉冲光信号，坚持就是胜利！2020高考物理复习B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示.若实验显示单位时间内的脉冲数为 n,累计脉冲数 为N ,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是 小车速度的表达式为 v=；行程的表达式为 s=.【例14】某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用.他将一条形磁铁放在水平转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定

15、在转盘旁边.当转盘（及磁铁）转动时，引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化的周期与转盘转动周期一致.经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图象.该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈，当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时,按照这种猜测（）A.在t = 0.1s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化B.在t=0.15s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化C.在t = 0.1s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值坚持就是胜利!2020高考物理复习D.在t = 0.15s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值【例15如图所示是测定位移X的电容式传感器，其工作

16、原理是哪个量的变化，造成其电容的变化（）极板二_介里一福叫A.电介质进入极板的长度B.两极板间距C.两极板正对面积D.极板所带电荷量【例16如图所示是一火警器的一部分电路示意图，其中R2为半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器.当传感器 R2所在处出现火情时，显示器的电流 I、报警器两端的电压U的变化情况是（）B. I变小，U变小A. I变大，U变大C. I变小，U变大D. I变大，U变小【例17】热敏电阻是阻值随温度的改变而变化，且对温度很敏感的元件.某同学把一个热敏电阻连入电路中,通过实验他测出了一组数据，并画出了IU关系曲线，如图所示：问：坚持就是胜利!2

17、020高考物理复习实验时应选用的是图中甲、乙两电路图中的电路图，理由是【例18如图所示是继电器的原理图，A为常闭触点，B为常开触点，当在接线柱2、3间通入一定的电流时，电磁铁便使衔铁P脱离A而与B接触，从而达到控制电路的目的.接线柱 与有电源的热敏电阻串联.接线柱 与外电路串联，即可在温度过高时切断外电路，实现对外电路的自动控制.若要求切断此电路的同时接通另一个外电路，则需要接通的电路应连在 线柱上.【例19如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（）A.电压表的示数增大C.小灯泡的功率增大B. R2中电流减小D,电路的路端电压增大【例20】某位移传感器

18、的工作原理如图甲所示，物体 M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P,通过理想电压表显示的数据来反映物体的位移x.设电源电动势为E,内阻不计，滑动变阻器的长度为 L,物体M以O点为平衡位置做简谐运动（取向右为正方向），振幅为 L/2 ,物体经过O点时P恰好位 于滑动变阻器的中点.若电压表的示数U随时间t的变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是坚持就是胜利!2020高考物理复习图甲E日2图乙A.在ti时刻M具有正方向最大速度B.在t2时刻M的速度为零C.在ti时刻到t2时刻时间内，M的加速度先减小后增大D.在ti时刻到t2时刻时间内，M的加速度先增大后减小【例21】压敏电阻的阻值随所受压力的

19、增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图a所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球. 小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图b所示，下列判断正确的是（）A.从ti到t2时间内，小车做匀速直线运动B.从ti到t2时间内，小车做匀加速直线运动C.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D.从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动坚持就是胜利!2020高考物理复习【例22如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图.薄金属片P固定有4个可以形变的电阻R1、R2、R3、R4,如图(乙)，图(甲)是它的侧面图，这 4个电阻连成的电路如图(

20、丙)所示. 试 回答下列问题：(1 )开始时金属片中央 O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则 4个电阻应满足怎样的关系?(2)当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变， 形变后各电阻阻值大小如何变化？(3)电阻变化后，电路的 A、B两点哪点电势高？它为什么能测量血压?【例23】将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示.在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以 a = 2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力 传感器显示的压力为 6.0N ,下底板的压力传感器显示的压力为 10.0N .(取g = 10m/s2 )求：(1)

21、若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况.(2)要使上顶板压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？坚持就是胜利!2020高考物理复习【例24】电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流 体的体积）.为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c,流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）.图中流量计的上下 两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面.当导电液体稳定地流经流量计时，

22、在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值.已知流体的电阻率为p,不计电流表的内阻, TOC o 1-5 h z 则可求得流量为（）A.(bRC)B.(aRb)B aB cC.(cRa)D.g(R匹)B bB a坚持就是胜利!2020高考物理复习【例25】单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量).有一种利用电磁原理 测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置，称为电磁流量计.它主要由将流量转换为电 压信号的传感器和显示仪表两部分组成.传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a和c, a、c间的距离等

23、于测量管内径D,测量管的轴线与a、c的连线方向以及通电线圈产生的磁场方向三者相互垂直.当导电液 体流过测量管时，在电极a、c间出现感应电动势 E,并通过与电极连接的仪表显示出液体的流量Q.设磁场均匀恒定，磁感应强度为 B.(1)已知 D=0.40m , B=2.5 X 干0T, Q=0.12m 3/s .试求 E 的大小(支 取 3.0);(2) 一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值，但实际显示却为负值.经检查，原因是误将测量管解反了，即液体由测量管出水口流入，从入水口流出.因水已加压充满管道，不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正值的简便方法；(3

24、)显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为R. a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率的变化而变化，从而会影响显示仪表的示数.试以E、R、r为参量，给出电极a、c间输出电压U的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响.坚持就是胜利!2020高考物理复习通电线圈坚持就是胜利!2020高考物理复习【例26】利用霍尔应制作的霍尔元件及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图1,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面 a、b间通以电流I时，另外两侧C、f间产生电势差，这一现象应为霍尔效应.其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是C、f间建立

25、起电场Eh,同时产生霍尔电势差 Uh .当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，Eh和Uh达到稳定值，U h的大小与I和B及霍尔元件厚度 d之间满足关系式_ IBUh Rh二，其中比例系数 称为霍尔系数，仅与材料性质有关. d永磁体共m个图I图2图3坚持就是胜利!2020高考物理复习(1)设半导体薄片的宽度(C、f间距)为1 ,请写出UH和EH的关系式；若半导体材料是电子导电 的，请判断图1中c、,哪端的电势高；(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数 RH的表达式.(通过横截面积S的电流1 nevS,其中v是导电电子定向移动的平均速率)；(3)图2是

26、霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反.霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近.当圆盘匀速转动时，霍尔 元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示.a.若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为 P,请导出圆盘转速N的表达式.b.利用霍尔测速仪可测量汽车行驶的里程.除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个坚持就是胜利!2020高考物理复习（三）专题总结.传感器是指这样一类元件： 它能够感受诸如位移、 速度、力、温度、湿度、流量、声强、温度、光、声、化学成分等等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断.把非电

27、学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和自动控制了. 一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号,通过输出部分输出，然后经控制器分析处理.非电物理敏感元件 一转换器件转换电路- 电学量.力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器.力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等.热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的升高减小（与金属热电阻的特性相反） 的原理制成的,它能用把温度这个热学量转换为电压这个电学量.如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机等）的温度控制、火警报警器、恒温箱等.温度传感器是将温度这个热学量转化为电流这个电学量