第3讲 电磁振荡与电磁波

第3讲电磁振荡与电磁波开始010203课前基础落实——在情境迁移中理清“物理观念”课堂提能学案——在多彩学法中精准“扶弱补短”随堂创新训练——在素养立意中把握“命题导向”第3讲电磁振荡与电磁波一、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C组成最简单的振荡电路，称为____振荡电路，如图所示。周期性振荡电流LC电场磁场磁场电场周期性二、电磁场与电磁波1．麦克斯韦电磁场理论2．电磁波(1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成_______。(2)电磁波的传播不需要_____，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于______)。(3)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____。(4)v＝λf，f是电磁波的频率。电磁波介质光速小3．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4．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“检”出调制信号的过程，叫作_____。检波是______的逆过程，也叫作______。相同最强调谐调谐检波调制解调5．电磁波谱：按照电磁波的______或_____大小的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。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。波长频率可见光情境创设旅行者1号探测器是目前离地球最远的人造天体，它通过电磁波给我们发回了上万张神秘宇宙的照片。1990年2月14日，已经完成主要任务的旅行者1号在距离地球60亿千米之外接到了来自地球的指示，调转照相机，朝着地球的方向拍摄了一组照片。在传回地球的照片中，我们的地球是一个极小的暗淡蓝点，看不出与其他星球的区别。时至今日，我们仍然能够接收到220亿千米之外旅行者1号发来的信息。微点判断(1)电磁波在真空中和介质中的传播速度相同。

()(2)只要有电场和磁场，就能产生电磁波。

()(3)变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线。

()(4)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。

()(5)电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。

()(6)振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。

()××√√×√(7)要将传递的声音信号向远距离发射，必须以高频电磁波作为载波。

()(8)制作天线必须用导体。

()(9)只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。

()(10)解调是调制的逆过程。

()(11)紫外线在真空中的传播速度大于可见光在真空中的传播速度。

()(12)可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪。

()√×√√××(一)电磁振荡过程分析(固基点)

[题点全练通]1．[对LC振荡电路的理解]无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是(

)A．电容器正在放电 B．振荡电流正在减小C．电流流向沿a到b D．电场能正在向磁场能转化答案：B

解析：由题图可知，此时电容器正在充电，电路中电流正在减小，电路中的电流沿顺时针方向，磁场能在向电场能转化，故B正确，A、C、D错误。2．[周期公式的应用]“救命神器”——自动体外除颤仪(AED)，它是一种便携式的医疗设备，可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，是可被非专业人员使用的用于抢救心搏骤停患者的医疗设备。其结构如图所示，低压直流经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时，S1、S2开关拨到2，将脉冲电流作用于心脏，使患者心脏恢复正常跳动，其他条件不变时，下列说法正确的是(

)A．脉冲电流作用于不同人体时，电流大小相同B．放电过程中，电流大小不变C．电容C越小，电容器的放电时间越长D．自感系数L越小，放电脉冲电流的放电时间越短答案：D解析：脉冲电流作用于不同人体时，不同人体的导电性能不同，故电流大小不同，A错误；电容器放电过程中，随着带电量的减小，放电电流不是恒定的，B错误；3．[图像的分析](多选)如图(a)所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图(b)所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则

(

)A．0.5～1s时间内，电容器C在放电B．0.5～1s时间内，电容器C的上极板带正电C．1～1.5s时间内，Q点的电势比P点的电势高D．1～1.5s时间内，电场能正在转变成磁场能答案：CD

解析：0.5～1s时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板流向正极板，上极板带负电，故A、B错误；1～1.5s时间内，振荡电流是放电电流，放电电流是由正极板流向负极板，由于电流为负值，所以由Q流向P，Q点的电势比P点的电势高，电场能正在转变成磁场能，故C、D正确。[要点自悟明]1．振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像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、场强E)增大或电流i(磁场B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程根据能量变化判断电场能增加时充电，磁场能增加时放电(二)麦克斯韦电磁场理论的理解与应用(固基点)[题点全练通]1．[对麦克斯韦电磁场理论的理解]如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的是

(

)A．甲、乙两图一定能持续产生电磁波B．对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动C．闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生电场D．变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关答案：C

解析：若甲、乙两图的磁场均匀变化，就会产生稳定不变的电场，稳定不变的电场不会产生磁场，就不会持续产生电磁波，故A错误；对甲图，从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B错误；变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，甲图的闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，乙图即使没有闭合电路空间仍能产生电场，故C正确；同理，变化的电场周围产生磁场也是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，D错误。2．[电磁波的产生]某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是

(

)答案：D解析：由麦克斯韦电磁场理论知，当空间出现恒定的电场时(如题图A)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时(如题图B、C)，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；只有周期性变化的电场(如题图D)，才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……如此交替的产生磁场和电场，便会形成电磁波，故D正确。3．[麦克斯韦电磁场理论的应用]将很多质量为m、带电荷量为＋q可视为质点的绝缘小球，均匀穿在由绝缘材料制成的半径为r的光滑圆轨道上并处于静止状态，轨道平面水平，空间内有分布均匀的磁场，磁场方向竖直向上，如图甲所示。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，其中B0是已知量。已知在磁感应强度增大或减小的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针或逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。关于绝缘小球的运动情况，下列说法正确的是

(

)A．在t＝0到t＝T0时间内，绝缘小球均做匀速圆周运动B．在t＝T0到t＝2T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动C．在t＝2T0到t＝3T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做加速圆周运动D．在t＝3T0到t＝5T0时间内涡旋电场沿顺时针方向答案：B

4．[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，B、C、D正确。(三)无线电波的发射和接收(精研点)1．调幅和调频(1)高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方式叫调幅，一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波。如图所示是调幅的作用，其中甲为声音信号的波形；乙为高频等幅振荡电流的波形；丙为经过调幅的高频振荡电流的波形。(2)高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方式叫调频，电台的立体声广播和电视中的伴音信号，采用调频波。如图所示是调频的作用，其中甲为声音信号的波形；乙为高频等幅振荡电流的波形；丙为经过调频的高频振荡电流的波形。2．解调和调制声音、图像等信号频率相对较低，不能转化为电信号直接发射出去，而要将这些低频信号加载到高频电磁波信号上去。将声音、图像信号加载到高频电磁波上的过程就是调制。而将声音、图像信号从高频信号中还原出来的过程就是解调。[考法全训]1．[无线电波的发射](多选)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波长不变D．经过调制后的电磁波在空间传播波长改变答案：AD解析：调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡电流上去，频率越高，传播信息能力越强，A正确；电磁波在空气中以接近光速传播，B错误；由v＝λf，知波长与波速和频率有关，C错误，D正确。2．[无线电波的传播](多选)下列关于无线电波的叙述中，正确的是

(

)A．无线电波是波长从1毫米到30千米的电磁波B．无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0×108m/sC．无线电波不能产生干涉和衍射现象D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短答案：AD

3．[无线电波的接收](多选)关于无线电波的接收，下列说法中正确的是

(

)A．当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，该电磁波在接收电路中激起的感应电流最大B．使接收电路中产生电谐振的过程叫作调谐C．收音机的接收电路是LC振荡电路D．从接收到的高频振荡信号中“检”出所携带的信号，叫作调谐答案：ABC

解析：接收电路与电磁波发生电谐振时，即接收电路的固有频率等于电磁波的频率时，电路中激起的感应电流最大，故A正确；根据调谐概念可知，使接收电路中产生电谐振的过程叫作调谐，故B正确，D错误；收音机的接收电路是LC振荡电路，故C正确。(四)电磁波谱(精研点)1．电磁波谱分析及应用电磁波谱频率/Hz特性应用递变规律无线电波＜3×1011波动性强，易发生衍射无线电技术随频率由低到高，衍射能力减弱，直线传播能力增强红外线1011～1015热效应红外遥感可见光1015引起视觉照明、摄影紫外线1015～1017化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪随频率由低到高，衍射能力减弱，直线传播能力增强X射线1016～1019贯穿本领强检查、医用透视γ射线＞1019贯穿本领更强工业探伤、医用治疗续表2.各种电磁波产生机理无线电波振荡电路中电子周期性运动产生红外线、可见光和紫外线原子的外层电子受激发后产生X射线原子的内层电子受激发后产生γ射线原子核受激发后产生[考法全训]1．[电磁波谱]根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是

(

)A．微波、红外线、紫外线B．γ射线、X射线、紫外线C．紫外线、可见光、红外线D．紫外线、X射线、γ射线答案：B

解析：红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻，更不会频率重叠，A错误。紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者间有明确的界线，频率也不相重叠，C错误。在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠，γ射线波长最短，紫外线波长最长，故B正确，D错误。2．[电磁波的特