2025高考物理总复习电磁振荡与电磁波

第十三章交变电流电磁波传感器第3课时电磁振荡与电磁波目标要求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。内容索引考点一

电磁振荡考点二

电磁波的特点及应用课时精练><考点一电磁振荡1.振荡电路：产生大小和方向都做

迅速变化的电流(即

)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LC振荡电路。2.电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器不断地充电和放电，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。周期性振荡电流电流i磁感应强度B3.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。电场磁场磁场电场周期性4.电磁振荡的周期和频率(1)周期T＝_______。(2)频率f＝________。思考如图甲、乙、丙、丁、戊五个图代表LC振荡电路中的五个状态。(1)甲图qC最大，i＝

；乙图i最大，qC＝

；丙图qC最大，i＝

；丁图i最大，qC＝

；戊图qC最大，i＝

。00000(2)从甲→乙的过程中，i

，qC

；从乙→丙的过程中，i

，qC

；从丙→丁的过程中，i

，qC

；从丁→戊的过程中，i

，qC

。增大减小减小增大增大减小减小增大(3)画出从甲开始计时一个周期内i－t、qC－t图像。答案1.LC振荡电路中，电容器放电完毕时，回路中电流最小。(

)2.LC振荡电路中，回路中的电流最大时回路中的磁场能最大。(

)3.电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。(

)××√例1

(2023·江苏南通市金沙中学校考)如图所示，某瞬间回路中电流方向如箭头所示，且此时电容器的极板A带正电荷，则该瞬间A.电流i正在增大，线圈L中的磁场能也正在增大B.电容器两极板间的电压正在增大C.电容器带电荷量正在减小D.线圈中电流产生的磁感应强度正在增强

√根据图示电路知，该LC振荡电路正在充电，电流在减小，磁场能转化为电场能，磁场能减小，A项错误；由于电容器在充电，所以电容器的带电荷量在增大，根据U＝

知电容器两极板间的电压正在增大，C项错误，B项正确；充电的过程，磁场能转化为电场能，所以线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减小，D项错误。例2

(2023·江苏南京市六校调研)在LC振荡电路中，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在减小，则该时刻A.电容器上极板带负电，下极板带正电B.电容器两极板间电压正在减小C.电场能正在向磁场能转化D.电流的变化率减小√根据电流正在减小可以判断，此时电容器在充电，结合电流方向知电容器上极板带负电，下极板带正电，在振荡电路中，当电容器充电时，电流减小但电流变化得越来越快，即电流变化率增大；电容器上的电荷量增大，此时，磁场能转化为电场能，故A正确，C、D错误；由Q＝CU可得，电容器电荷量增大，两极板间的电压也增大，故B错误。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，磁场能增加时放电例3

(2023·江苏淮安市统考)如图甲所示，线圈L的直流电阻不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡。从开关S断开计时，线圈中的磁场能EB随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法中不正确的是A.LC电路振荡周期为2×10－3sB.在1×10－3s时，电容器右极板带正电C.电容器中最大的电场能为2.5×10－2JD.0～1×10－3s时间内与1×10－3～2×10－3s时间内回路中的电流方向相反√转化为电场能，电容器所带电荷量从零开始增加，当线圈中的电流减为零时，电容器充满电，所带电荷量达到最大，振荡电路经历

时，磁场能为零，电场能最大，电容器中最大的电场能为2.5×10－2J，随后电容器放电，t＝0时刻断开开关S，电感线圈与电容器构成振荡回路，电感线圈中的电流从某一最大值开始减小，产生自感电动势对电容器充电，磁场能振荡周期为4×10－3s，C项正确，不符合题意，A项错误，符合题意；所带电荷量减小，电感线圈中的电流反向增加，电场能转化为磁场能，形成振荡电路，故LC电路所带的电荷量为零，此时通过线圈的电流自左向右。当断开开关时，开始给电容器充电，电流逐渐减小，经过

个周期，即t＝1×10－3s时，充电电流减小到最小，此时电容器所带的电荷量最多(左极板带负电，右极板带正电)，线圈L的感应电动势最大，B项正确，不符合题意；没断开开关前，线圈与R串联，由于线圈的电阻不计，所以线圈两端的电压为零，电容器两极板相邻的充、放电时间内，电荷的运动方向相反，电流方向相反，D项正确，不符合题意。返回电磁波的特点及应用><考点二1.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

(填“需要”或“不需要”)介质。在真空中不同频率的电磁波传播速度相同，都等于

。在同一介质中不同频率的电磁波传播速度是

的，频率越高，波速

。(3)v＝

，f是电磁波的频率。电磁波不需要光速3×108m/s不同越小λf3.无线电波的发射(1)发射条件：

电路和

信号，所以要对传输信号进行调制。(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收到的无线电波的频率

时，接收电路中产生的振荡电流最强，这就是电谐振现象。(2)使接收电路产生

的过程叫作调谐，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

的过程，叫作检波。检波是

的逆过程，也叫作

。相同电谐振调谐“检”出调制信号调制解调5.(1)电磁波谱：按照电磁波的

大小或

高低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、

。波长频率可见光γ射线(2)电磁波谱分类及应用电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波＜3×1011＞10－3波动性强，易发生衍射无线电技术波长越长，越容易产生干涉、衍射现象，波长越短，穿透能力越强。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，速度越小红外线1011～101510－7～10－3热效应红外遥感电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律可见光101510－7引起视觉照明、摄影波长越长，越容易产生干涉、衍射现象，波长越短，穿透能力越强。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，速度越小紫外线1015～101610－8～10－7化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律X射线1016～101910－11～10－8穿透本领强检查、医用透视波长越长，越容易产生干涉、衍射现象，波长越短，穿透能力越强。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γ射线＞1019＜10－11穿透本领最强工业探伤、医用治疗6.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1.振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。(

)2.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。(

)3.振荡电路的电场和磁场必须集中到尽可能小的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。(

)4.只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。(

)5.解调是调制的逆过程。(

)××√√√例4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√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；周期性变化的电场(如题图D)，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。例5

(2023·江苏常州市统考)在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，调制分调幅和调频两种，如图所示，甲是需要输送的低频信号，乙和丙是调制后的电磁波，则下列说法中正确的是A.图甲低频信号可直接发射，且发

射效率高B.在电磁波的发射技术中，图中乙

是调频波C.在电磁波的发射技术中，图中丙是调幅波D.通过电谐振可以把需要的电磁波接收下来√题图甲低频信号可直接发射，但发射效率低，A项错误；在电磁波的发射技术中，题图乙是调幅波，题图丙是调频波，B、C项错误；通过电谐振可以把需要的电磁波接收下来，D项正确。例6电磁波广泛应用在现代医疗中，下列不属于电磁波应用的医用器械有A.检查血流情况的超声波“彩超”机B.杀菌用的紫外灯C.拍胸片的X光机D.测量体温的红外线测温枪√检查血流情况的超声波“彩超”机，是利用超声波的多普勒效应工作的，A不属于电磁波应用，符合题意；紫外线、X射线、红外线都属于电磁波，都是电磁波在医学上的应用，B、C、D不符合题意。例7

(2023·江苏连云港市统考)我国北斗导航系统的电磁波频率约1561MHz，家用WiFi的电磁波频率约5725MHz。则A.这两种电磁波不会产生偏振现象B.北斗导航系统的电磁波更容易产生明显的衍射现象C.家用WiFi的电磁波穿越墙壁进入另一个房间时频率会减小D.家用WiFi与北斗导航的电磁波叠加时将会产生干涉现象√电磁波是横波，可以产生偏振现象，这两种电磁波都会产生偏振现象，A项错误；北斗导航系统的电磁波频率约1561MHz，家用WiFi的电磁波频率约5725MHz，根据c＝λf可知，家用WiFi的电磁波波长更短，北斗导航系统的电磁波更容易产生明显的衍射现象，B项正确；电磁波频率由波源决定，从一个房间穿越墙壁进入另一个房间时其频率不变，C项错误；家用WiFi所使用的电磁波与北斗导航系统所使用的电磁波频率不同，不会产生干涉现象，D项错误。返回课时精练1.(2023·江苏淮安市统考)关于电磁波的应用，下列说法不正确的是A.雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备B.铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测C.医院里常用紫外线照射对病房和手术室进行消毒D.γ射线具有很强的穿透本领，可以用来治疗某些癌症√123456789101112雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，A项正确，不符合题意；铁路、民航等安检口使用X光对行李内物品进行检测，B项错误，符合题意；医院里常用紫外线照射对病房和手术室进行消毒，C项正确，不符合题意；γ射线具有很强的穿透本领，能破坏生命物质，把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症，D项正确，不符合题意。1234567891011122.5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特点之一为具有超高的数据传播速率，5G信号一般采用3.3×109～6×109Hz频段的无线电波，而第四代移动通信技术4G采用的是1.88×109～2.64×109Hz频段的无线电波，则下列说法正确的是A.空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象B.5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快C.5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密

集的基站D.5G信号比4G信号波长长√1234567891011121234567891011空间中的5G信号和4G信号的频率不同，不会产生干涉现象，故A错误；5G信号与4G信号所用的无线电波在真空中传播速度一样，均等于光速，故B错误；根据c＝λf可知5G信号相比于4G信号的波长短，更不容易发生衍射，所以5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，5G通信需要搭建更密集的基站，故C正确，D错误。123.(2023·江苏南京市期末)太赫兹(THz)波是指频率在0.1～10THz(波长为

3000μm～30μm)范围内的电磁波，利用该频段可以加深和拓展人类对物理学、化学、天文学、信息学和生命科学中一些基本科学问题的认识，通过和电磁波谱对比，下列说法正确的是A.太赫兹波比红光更容易发生明显衍射B.太赫兹波比紫外线的能量更大C.太赫兹波比短波频率更小D.太赫兹波可以用于工业探伤√123456789101112发生明显衍射现象的条件是障碍物尺寸或者孔径小于或等于波长，太赫兹波长比红光大，更容易发生明显衍射，A项正确；由c＝λf可知，波长越大，频率越小，太赫兹波长比紫外线大，频率低于紫外线，根据E＝hν可知太赫兹波比紫外线的能量更小，B项错误；太赫兹波长比短波小，频率比短波大，C项错误；由于频率越高，其穿透力越强，太赫兹波频率远低于X射线，其比X射线穿透能力更弱，不可以用于工业探伤，D项错误。1234567891011124.(2023·江苏泰州市模拟)如图所示的后车安装了“预碰撞安全系统”，其配备的雷达会发射毫米级电磁波(毫米波)，并对前车反射的毫米波进行运算，则A.毫米波的频率比可见光高B.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象C.经前车反射后毫米波的速度将比反射前大D.前车的金属尾板遇到毫米波时会产生极其微弱的感应电流√1234567891011121234567891011从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低，故A错误；毫米波的波长远小于车的大小，所以遇到前车时不会发生明显衍射现象，故B错误；电磁波在空中传播的速度不会变化，故C错误；系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号，说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流，故D正确。125.(2023·江苏盐城市三模)把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图示连成电路。把示波器的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，从此刻开始计时，电容器通过线圈放电。电路工作过程中，向外辐射电磁波，则电压Uab随时间t变化的波形是√1234567891011121234567891011先把开关置于电源一侧为电容器充电，则当断开开关后，电容器两端的电压最大，而再把开关置于线圈一侧后，电容器放电，两极板间的电压随着电荷量的减少而降低，电场能转化为磁场能；当电容器两极板的电荷量减为零时，电容器两极板间的电压为零，此时线圈中的磁场能达到最大，紧接着磁场能又向电场能转化，即线圈产生自感电动势给电容器反向充电，但在电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转化为电场能的过程中，电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，因此电容器两极板间的电压最大值越来越小，而电容器的充、放电有其自身的固有周期，即周期不变。故选C。126.在如图所示的电路中，L是直流电阻可以忽略的电感线圈，闭合开关S，电路稳定后突然断开开关S并开始计时，已知LC振荡电路的振荡周期为T，则在

时间内A.电容器在充电B.磁场能转化为电场能C.A板所带的负电荷减少D.L产生的自感电动势减小√1234567891011121234567891011此过程中电流在不断增大，而电流的变化率减小，L产生的自感电动势减小，D项正确。127.(2023·江苏扬州市扬州中学模拟)如图所示，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器置于储罐中，电容器可通过单刀双掷开关S与电感线圈或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感线圈与电容器构成的回路中产生振荡电流。在该LC振荡电路中，某一时刻的磁场方向、电场方向如图所示，则下列说法正确的是A.此时电容器正在充电B.振荡电流正在减小C.当储罐内的液面高度降低时，LC回路振荡电流的频率变大D.当开关从a拨到b时开始计时，经过时间t，电感线圈L上的

电流第一次达到最大，则该LC回路中的振荡周期为2t√1234567891011121234567891011根据图中电场方向可知此时电容器右极板带正电，左极板带负电，由磁场方向可知电流方向由正极板流向负极板，故此时电容器正在放电，振荡电流正在增大，故A、B错误；121234567891011128.(2023·江苏无锡市期末)某通信工具单端天线长度为载波波长的

时，其感应电动势在天线中将达到最大值。如果其需接收信号的载波频率为900MHz，这种工具的天线设计的长度约为A.8cm

B.33cm

C.75cm

D.2.25m1234567891011√129.在LC振荡电路中，电容器上的带电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是1234567891011√1210.(2023·江苏扬州市统考)振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场及电容器中的电场如图所示，下列说法正确的是A.线圈中的磁场能正在减少B.电容器极板上的电荷量正在减小C.电路中的电流正在增大D.仅减小电容器的电容，LC振荡电路的频率f减小1234567891011√121234567891011根据线圈中磁场的方向可判断回路中电流为逆时针方向，根据电容器中电场线可知上极板带正电，下级板带负电，可知此时电容器处于充电状态，所以电容器极板上的电荷量正在增大，电场能增加，磁场能减小，电路中电流正在减小，磁场能正在向电场能转化，A项正确，B、C项错误；根据LC振荡电路的频率f＝

可知减小电容器的电容，LC振荡电路的频率f增加，D项错误。12123456789101111.(2023·江苏宿迁市一中校考)图甲为L