人教版高中物理选择性必修第二册第四章教学设计复习资料

人教版高中物理选择性必修第二册

第四章电磁振荡与电磁波

第1节电磁振荡

【素养目标】

L了解发现电磁波的历史背景，了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念及通

过电磁波体会电磁场的物质性。

2.体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法，领会物理实验对物理学发展的意义。

3.通过对电磁振荡的实验观察，体会/C电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程及其

相关物理量的变化情况，了解电磁波的产生过程。

4.了解/C振荡电路固有周期和固有频率的公式，了解实际生产、生活中调节振荡电路频率的

基本方法。

【必备知识】

知识点一、电磁振荡

⑴振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫做振荡电流。

⑵振荡电路：能产生振荡电流的电路叫做振荡电路。

⑶振荡过程：如图所示，将开关S掷向1,先给电容器充电，再将开关掷向2,从此时起,

电容器要对线圈放电。

①放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，由。逐渐增大，同时电

容器极板上的电荷减少。放电完毕时，极板上的电荷为零，放电电流达到最大。该过程电容

器储存的电场能转化为线圈的磁场能。

②充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的自感作用，电流并不会立刻消失，而要保持原来

的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始反向充电，极板上的电荷逐渐增加，当电流减小

到零时，充电结束，极板上的电荷量达到最大。该过程线圈中的磁场能又转化为电容器的电

场能。此后电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流。

⑷实际的LC振荡是阻尼振荡：电路中有电阻，振荡电流通过时会有电热产生，另外还会有

一部分能量以电磁波的形式辐射出去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。

知识点二、电磁振荡的周期和频率

⑴周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期。

⑵频率：单位时间内完成的周期性变化的次数叫做频率。

如果振荡电路没有能量损失，也不受外界影响，这时的周期和频率分别叫做固有周期和固有

频率。

1

⑶周期和频率公式：T=2万辰，f=

2兀<LC

【重难点探究】

一、振荡过程中各物理量的变化情况

给LC电路提供能量后，利用电容器的充放电作用和线圈产生自感的作用，使LC电路中产

生电流，同时电容器极板上电荷量q及与q相关联的电场（E,U,E电），通电线圈的电流i

及与i相关联的磁场（B,E砌都发生周期性变化的现象，称电磁振荡。其中，产生的大小和

方向都周期性变化的电流称振荡电流。产生振荡电流的电路称振荡电路。最简单的振荡电路

是LC振荡电路。

1•各物理量变化情况一览表

项目带电荷电场电势磁感应

电场能电流i磁场能

过程量q强度E差U强度B

T

Of丁电容

4减少减小减小减少增大增大增加

器放电

T

T=----

40000最大最大最大

时刻

―T—►—T

42增加增大增大增加减小减小减少

反向充电

T

-时刻最大最大最大最大000

T――►—3T

24减少减小减小减少增大增大增加

反向放电

t=乎时刻

0000最大最大最大

4

3T...

L

增加增大增大增加减小减小减少

电容器充电

2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象，如图所示

1.同步同变关系

在LC电路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：带电荷量q、电场强度E、电场能

EE是同步同向变化的,即ql—El—EEI(或qf—Ef—EET)。

振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步同向变化的，即

i1—B1—EB1(或if—BT—EBt)o

2.同步异变关系

在LC电路产生电磁振荡的过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE与线圈中的三个物理量

i、B、EB是同步异向变化的,即q、E、EE同时减小时，LB、EB同时增大,且它们是同步的,

也即

q、E、EET回♦星回变驾i、B、EB；O

3.物理量的等式关系

线圈上的振荡电流i=黑，自感电动势E曰=L*振荡周期T=27（4口。

4.极值、图象的对应关系

如图所示，i=0时，q最大，E最大，EE最大，E自（E自为自感电动势）最大。

q=0时，i最大，B最大，EB最大，

对于电场E与磁场B以及电场能EE与磁场能EB随时间变化的图象有这样的对应关系。图象

能更直观地反映同步异变关系和极值对应关系。

5.自感电动势E自与i-t图象的关系

由E自=瑶知，E自吟是i-t图象上某点处曲线切线的斜率k的绝对值。所以，利用图象可

分析自感电动势随时间的变化和极值。

【课堂检测】

1.如图1所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的

图1

①在B和d时刻，电路中电流最大②在A—B时间内，电场能转变为磁场能③A和c时

刻，磁场能为零④在O—A和c—d时间内，电容器被充电

A,只有①和③B.只有②和④

C,只有④D,只有①（2）和③

【答案】D

【解析】A和c时刻是充电结束时刻，此时刻电场能最大，磁场能最小为零，③正确；B和

d时刻是放电结束时刻，此时刻电路中电流最大，①正确；A-B是放电过程，电场能转化

为磁场能，②正确；。一A是充电过程，而c-d是放电过程，④错误.

【分析】要抓振荡电路各量的变化规律，根据相关内容解答。

2.如图1甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图1乙所示，则电路

中振荡电流随时间变化的图象是图2中的（回路中振荡电流以逆时针方向为正）（）

【解析】电容器极板间电压公，随电容器极板上电荷量的增大而增大，随电荷量的减

小而减小。从图乙可以看出，在0~现这段时间内是充电过程，且UAB>0,即6>6,

A板应带正电，只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电，同时考虑到t=0时刻

电压为零，电容器极板上的电荷量为零，电流最大，即t=0时刻，电流为负向最大，所以

选项D正确。

【分析】理解LC振荡电路充放电的过程和特点，根据相关内容解答。

【素养作业】

1,为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法中可采取的是：（）

A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯

B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数

C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯

D.减小电容器两极板的正对面积并戒少线圈的匝数

【答案】D

【解析】由LC振荡电路的周期为,为了增大LC振荡电路的固有频率可减小周期

大小，增大电容器的正对面积电容增加，在线圈中放入铁芯电感增加，因此电路的周期增大，

A不符合题意；

电容器极板的面积减小电容增加，线圈匝数增加电感增加，B不符合题意；

戒小电容器的距离电容增加，放入贴心电感增加，C不符合题意

戒小电容器的正对面积则电容成小，减小线圈的匝数电感减小，因此周期减小频率增加，D

符合题意

故答案为：D

【分析】利用振动电路的周期表达式可以判别增大固有频率可以判别改变容抗和感抗的大小。

2.在LC振荡电路中，当电容器的电荷量最大时（）

A.电场能正在向磁场能转化B.电场能开始向磁场能转化

C.电场能向磁场能转化完毕D.磁场能正在向电场能转化

【答案】B

【解析】电容器上的q不断增加，说明电容器在不断充电，磁场能正在向电场能转化，当

电荷量达到最大时,充电完毕,即磁场能向电场能转化完毕，也是电场能开始向磁场能转化，

ACD不符合题意，B符合题意。

故答案为：

Bo

【分析】电荷量最大时电容器开始放电所以是电能向磁场能转化。

3.如图所示，L为电阻不计的自感线圈，已知LC电路振荡周期为T,开关S闭合一段时间。

S断开时开始计时，当t=3T/8时，L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度的方向

分别为（）

A.向下、向下B.向上、向下C.向上、向上D.向

下、向上

【答案】B

【解析】开关闭合时，电容器充电，下极板为正极板；S断开后，电容器与电感L组成振荡

电路，电容的变化为周期性变化，如图所示；

CkZ-

则由图可知，t=手电容器正在充电，此时上极板为正，电场方向向下；线圈中电流由

O

下向上，故由右手螺旋定则可知，磁场向上；

故答案为：

Bo

【分析】开关断开后，利用振荡电路的图像可以判别电容器处于充电过程，利用极板的电极

可以判别电场强度的方向，利用右手螺旋定则可以判别磁场的方向。

4.如图所示,LC振荡电路的导线及自感线圈的电阻忽略不计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,电容器两极板间电压正在增大

C.电容器带电量正在减小D.线圈中电流产生的磁场的磁感应强

度正在增强

【答案】B

【解析】A、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.A不符合题意.

B、电容器的带电量在增大，根据U=1,知电容器两极板间的电压正在增大.B符合题意，

C不符合题意.

D、充电的过程，磁场能转化为电场能，电流在减小，所以线圈中电流产生的磁场的磁感应

强度正在戒小.D不符合题意.

故答案为：B.

【分析】利用电流方向可以判别电容器在充电，电流在减小；利用磁场能转化为电能可以判

磁场能在减小，•由于电荷量变大所以可以判别板间电压在增大；由于电流在减小所以产生的

磁感应强度也在减小。

5.由电容为C、电感为L组成的LC振荡电路在电磁振荡过程中，所激发的电磁波以速度v

向空间传播，则电磁波的波长为（）

D1

A.2TTVLCD.2TTVVLC

,2TTVIC

【答案】D_

【解析】解：振荡电路的振荡周期T=2TTVIZ；

而电磁波以速度V向空间传播，则由V二入f,

可得A,=y=vT=2nvy[LC

因此只有D正确，ABC均错误；

故选D

【分析】振荡电路的振荡周期T=2TTVIC；再由电磁波波速c、波长入、频率f的关系：c二

入f.则可求出电磁波的波长.

6.如图所示，L为电阻不计的自感线圈，已知LC电路振荡周期为T,开关S闭合一段

时间。S断开时开始计时，当弋=丁/8时，L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度

的方向分别为（）

A.向下、向下B.向上、向下C.向上、向上D.向

下、向上

【答案】A

【解析】开关S闭合时，由于自感线圈电阻不计，故电容器两端的电压为零，电容器不带电。

当开关S断开时，由于线圈的自感作用，电流不能立即减小为零，对电容器开始充电，当t

=T/8时，线圈中电流方向向上，由安培定则可知，此时L内部磁感应强度方向向下，电容

器上极板此时带正电，电场方向向下。故选项A正确。

【分析】理解LC院荡电路充放电的过程，根据相关内容解答。

7.在LC振荡电路中,由容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间（）

A4.施B.iC.TT

、反D.2TT小疑

【答案】B

【解析】LC振荡电路的周期,其电容器极板上的电荷量从最大值变化到零所

需的最短时间t=T/4,所以t=罢辰，故选答案B

【分析】理解LC振荡电路充放电的过程，根据相关内容解答。

8.如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（）

A.电容器正在放电B,电容器正在充电

C.电感线圈中的电流正在增大D,电容器两极板间的电场能正在减小

【答案】B

【解析】由题图中螺线管中的磁感线方向可以判定出此时LC电路正在逆时针充电，A错。

电流正在减小，电感线圈中的磁场能正在减弱，两极板间的电场能正在增大，故B选项对。

【分析】理解LC院荡电路充放电的过程，根据相关内容解答。

第四章电磁振荡与电磁波

第2节电磁场与电磁波

【素养目标】

1.了解电磁波发现的过程，领会人类认识世界的认知规律。

2,初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展史上的意义。

3.知道变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。知道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就形成电磁波。

4.知道赫兹用实验证明了电磁波的存在，在人类历史上首先捕捉到了电磁波。

【必备知识】

知识点一、电磁场

⑴变化的磁场产生电场

实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。

rnrrr?^*

麦克斯韦对该问题的见解：回路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，自由电

荷在电场的作用下发生了定向移动。

该现象的实质：变化的磁场产生了电场。

电场线

⑵变化的电场产生磁场

麦克斯韦大胆地假设，既然变化的磁场能产生电场，变化的电场也会在空间产生磁场。

知识点二、电磁波

⑴电磁波的产生：如果空间某区域存在不均匀变化的电场，那么它就会在空间引起不均匀

变化的磁场，这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变化的电场……于是变化的电场和变化的

磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。

⑵电磁波是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂

直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。

⑶电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波的速度等于光速。

知识点三、赫兹的电火花

⑴赫兹的实验：如图所示。

⑵实验现象：当感应线圈的两个金属球间有火花跳过时，导线环两个金属小球也跳过电火

花。

⑶现象分析：当感应线圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变

化的电磁场，这种电磁场以电磁波的形式在空间传播。在电磁波到达导线环时，它在导线环

中激发出感应电动势，使得导线环的空隙处也产生了火花。

⑷实验结论：赫兹证实了电磁波的存在。

⑸赫兹的其他实验成果：赫兹做了一系列的实验，观察了电磁波的反射、折射、干涉、偏

振和衍射现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦关

于光的电磁理论。

【重难点探究】

一、对麦克斯韦电磁场理论的理解

1.电磁场的产生：如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围

空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场……变化的电

场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。

2.麦克斯韦电磁场理论的要点

⑴恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。

⑵均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，同样，均匀变化的磁场在周围空间产生恒

定的电场。

⑶振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡的电场，同样，振荡变化的电场在周围空间

产生同频率振荡的磁场。

电磁场是动态的，并且电场和磁场不可分割，磁感线、电场线都是闭合的曲线；静电场、静

磁场是单独存在的，且电场线是非闭合曲线，静止的电场和磁场不是电磁场。

二、电磁波的特点有哪些？

1.同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变（频率由波源决定），波速、波长发生改变。

在介质中的速度都比真空中速度小，注意机械波在不同介质中速度不同，其传播速度由介质

决定。

2.不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越

大。

c

3.在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度相同：v=c,且c=*,入=:。

4.因为电磁波是交变电磁场互相激发产生的，所以电磁波传播时不需要介质，可在真空中

传播。

5.电磁波是横波，电场方向与磁场方向都跟传播方向垂直。

6.电磁波遇到其他物体时，能发生反射、折射等现象。

7.电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象。

8.电磁波可以脱离“波源”独立存在。电磁波发射出去后，产生电磁波的振荡电路停止振

荡后，空间中的电磁波仍继续传播。

三、电磁波与机械波的比较

机械波电磁波

对象研究力学现象研究电磁现象

电场强度E和磁感应强度B随时

周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化

间和空间做周期性变化

传播不需要介质，在真空中波速

传播需要介质,波速与介质有关，

传播总是C,在介质中传播时，波速

与频率无关

与介质及频率都有关系

由周期性变化的电流（电磁振荡）

产生由质点（波源）的振动产生

激发

干涉可以发生可以发生

衍射可以发生可以发生

横波可以是是

纵波可以是—

【课堂检测】

L—雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图象如下图，A是发射时的雷达探索波的脉冲波

形，B是敌机反射回来的脉冲波形，则敌机距雷达站的距离是（）

A.9xl05mB.4.5xl05m

C.3xl05mD.无法确定

【答案】B

【解析】由题图知两波形相差3x10飞,即敌机与雷达站距离为$=丫1=3x10%xBxio'm

=4,5x105m,故B正确。

【分析】掌握电磁波的传播速度，根据相关内容解答。

2.目前雷达发射的电磁波频率在200MHz至1000MHz的范围内.下列说法正确的是（）

A.波长越短的电磁波，对目标的反射性能越弱

B,雷达发射的电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的

C.上述雷达发射的电磁波在真空中的波长范围在0.3m至1.5m之间

D.测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔，不可以确定雷达和目标的距离

［答案］c

【琶析】A、波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，故A错误；

B、根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定不变的电场不会产生磁场，电磁波是变化磁场产

生电场变化电场产生磁场不断交替变化产生的，故B错误.

C、根据入=v/c电磁波频率在200MHz至1000MHz的范围内，则电磁波的波长范围在0.3m

至1.5m之间，故C正确；

D、测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，根据无线电波的传播速度，就

可以确定雷达和目标的间距，D不正确；

故选C.

【分析】本题考查了麦克斯韦的电磁场理论与雷达的原理，比较简单，根据麦克斯韦的电磁

场理论内容即可正确解答

【素养作业】

1.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（）

A.在电场的周围空间总能产生磁场，在磁场的周围空间总能产生电场

B.变化的电场和磁场交替产生，由近及远的传播形成电磁波

C.电磁波是一种物质，只能在真空中传播

D.电磁波在任何介质中的传播速度都是

【答案】B

【解析】A、变化的电场和变化的磁场是相互联系的，它们统称为电磁场，不符合题意；

B、变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，逐渐向外传播，形成电磁波，符合题意；

CD、电磁波是一种物质，可以不依赖物质传播，电磁波在真空中传播速度是3xl（）Bm/s,CD

不符合题意。

故答案为：B

【分析】电磁波是由变化的电磁场产生的，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，逐

渐向外传播，形成电磁场。电磁场在真空传播的速度等于光速，电磁波本身是一种物质，是

客观存在的。

2.在真空中所有电磁波都具有相同的（）

A.频率B.波长C.能

量D.波速

【答案】D

【解析】所有的电磁波在真空中都具有相同的波速，而Y射线的频率和能量最大，无线电

波的频率与能量最小，对于不同电磁波的波长，无线电波最长，Y射线最小.

故答案为：D.

【分析】电磁波具有相同的速度；其频率、波长和能量不一定相同。

3.频率为f的电磁波在某介质中的传播速度为V,该电磁波的波长为（）

A.vfB.7fC.—v

D.f

【答案】B

【解析】解：频率为f的电磁波在某介质中的传播速度为V,由v=M得：

该电磁波的波长为入=y

故选：B.

【分析】已知电磁波的频率和波速，由波速公式v=*求解波长.

4.2008年9月27日，航天员翟志刚首次实现了中国航天员在舱外的太空活动，这是我国航

天发展史上的又一里程碑.舱内、外的航天员近在咫尺，但要进行对话，一般需要利用（）

A.紫外线B.无线电波C.丫射

线D.X射线

【答案】B

【解析】解：现代的移动通信都是利用无线电波来传递信息的.B符合题意，A、C、D不符

合题意.

故答案为：B.

【分析】该题目考察的类似于生活常识，移动通信一般是以无线电波为载体。

5.19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在法拉第等人研究成果的基础上，进行总结，并

加以发展，提出了系统的电磁理论并预言了电磁波的存在.以下有关电磁理论和电磁波的说

法不正确的是（）

A.只要有磁场在变化，它的周围就一定会产生电场

B.空间某区域有不均匀变化的电场，则一定会产生电磁波

C.电磁波不同于机械波之处是电磁波能在真空中传播

D.紫外线是一种比所有可见光波长更长的电磁波

【答案】口

【解析】A、变化的磁场一定会产生电场；故人正确；

B、只要电场不均匀变化，就一定能产生电磁波，•故B正确；

C、电磁波不同于机械波之处是电磁波能在真空中传播；故C正确；

D、紫外线波长要短于可见光；故D错误；

本题选错误的；故选：D.

【分析】变化的电（磁）场产生磁（电）场；非均匀变化的电场即可形成非均匀变化的磁场，

从而形成电磁波.

6.我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新

的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在"10m范围内，则对该无线电波的判断正确的

是（）

A.米波的频率比厘米波频率高B.和机械波一样须靠介质传播

C.同光波一样会发生反射现象D.不可能产生干涉和衍射现象

【答案】C

【解析】根据可知，波长越大的波频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A

错误；无线电波不需要介质传播，选项B错误；同光波一样会发生全反射，选项C正确；

干涉和衍射是波特有的现象，故也能发生干涉和衍射，选项D错误；故选C.

【分析】电磁波能在真空中传播，机械波不能在真空中传播，涉和衍射是波特有的现象，光

可以发生反射现象.

7.甲坐在人民大会堂台前60m处听报告，乙坐在家里离电视机5m处听电视转播，已知乙

所在处与人民大会堂相距1000km,不考虑其他因素，则（空气中声速为340m/s）（）

A.甲先听到声音B.乙先听到声音C.甲、乙同时听

到D,不能确定

【答案】B

【解析】声音传到甲所需时间为ti=0.176s

传到乙所需时间为

t0.01&

2■00000

【分析】掌握电磁波的传播速度，根据相关内容解答。

8.如图所示是某一固定面内的磁通量随时间变化的图象，在它周围空间产生的电场中的某一

点的场强E应（）

A.逐渐增强B,逐渐减弱C,稳定不

变D.无法判断

【答案】c

【解析】由题图知，磁通量均匀变化，而面积一定，故磁感应强度均匀变化，由麦克斯韦电

磁场理论知，其周围产生的电场应是恒定的.

【分析】理解麦克斯韦的电磁场理论，根据相关内容解答。

第四章电磁振荡与电磁波

第3节无线电波的发射和接收

【素养目标】

1.知道什么样的电磁振荡和电路有利于向外发射电磁波。

2.了解利用电磁波传递信号要对电磁波进行调制，调制方法有两种：调幅和调频。知道什

么是调制、什么是调幅和调频。

3.知道接收需要的电磁波要进行调谐，知道还原信号还要进行解调，了解什么是调谐和解

调。

【必备知识】

知识点一、电磁波的发射

⑴要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点：第一，要有足够高的振荡频率，频

率越高，发射电磁波的本领越大。第二，应采用开放电路，振荡电路的电场和磁场必须分散

到足够大的空间。

⑵开放电路：实际的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫做地线，线圈

的另一端高高地架在空中，叫做天线。

⑶无线电技术：使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。调制的方法有两种，一是调

幅，使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变；另一种叫调频，使高频电磁波的频率随信号

的强弱而改变。

知识点二、无线电波的接收

⑴接收原理：电磁波能使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就

是接收天线。

⑵电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相等时，接收电路里产生的振

荡电流最强，这种现象叫做电谐振。

⑶调谐：使电路中产生电谐振的过程叫做调谐。

⑷解调：使声音或图像信号从接收到的高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程，

叫做解调。

⑸无线电波：波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波称作无线电波，并按波长分成若

干个波段，像长波、中波、短波、微波等。不同波段所用的设备和技术不同，因此有不同的

用途。

【重难点探究】

一、有效地发射电磁波的两个条件

1.高频电路：理论研究证明了发射电磁波的功率与振荡频率的四次方成正比，频率越

高，发射电磁波的本领就越大，所以采用高频电路。

2.开放电路：振荡电路中的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地

把能量辐射出去。实际的开放电路由天线、线圈和地线组成，天线相当于电容器的一个极板，

大地是另一个极板，这样做有两个好处，一是满足开放的条件，让电场和磁场尽可能地分散

到更大的空间，二是电容器的电容非常小，可以产生高频率。

二、对电谐振及其作用的理解

世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号,如果不加选择全部接收下来,

那必然是一片混乱，分辨不清。因此接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出

来，通常叫选台。在无线电技术中利用电谐振(类似于机械振动中的共振)达到目的。

使接收电路中产生电谐振的过程叫调谐，能够调谐的接收电路叫调谐电路。如图所示,

调节电容器的电容，当该LC振荡电路的固有频率与某电台的频率相同时，这个电台的电磁

波在电路中激起的感应电流最强，这样就选出了这个电台。收音机一般是通过改变电容来调

谐，而电视机一般通过改变电感来调谐。

三、无线电波的分类

入＞1mm的电磁波口L无线电波。无线电波可以分成若干波1毁。

波段波长/m频率/MHz传播方式主要用途

调幅(AM)广播、

长波30000〜30000.01~0.1地波

导航

中波3000〜2000.1~1.5

地波和天波调幅(AM)广播、

中短波200〜501.5~6

电报、通信

短波50-106〜30天波

近似直线传调频(FM)广播、

米波(VHF)10-130〜300

播电视、导航

分米波

1-0.1300〜3000

微波(UHF)

电视、雷达、导

厘米波0.1-0.013000~30000直线传播

航

30000〜300

毫米波0.01-0.001

000

【课堂检测】

1.晓君学习了“电磁波的发射和接收”一节后发现有三个名词“调制”、“调谐”、“解调

经常混淆，为此他设计了一个方框图来明确它们的关系。下列设计中正确的是()

f国

【答案】A

【解析】要将信号发射出去，首先要调制在传播，接收电路要经过接收、调谐，选出需要的

信号，再经过解调将信号还原出来，A符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A。

【分析】要将信号发生出去，要经过调制、传播、接收、调谐、解调等过程。

2.在电磁波发射技术中，使电磁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①所示有A、B两幅图.在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有

低频成分，经放大后送到下一级，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一

级，如果采用如练图②所示的电路，图中虚线框a和b内只用一个电容器或电感器.以下

关于电磁波的发射和接收的说法中，正确的是（）

只有低频

避他加天线接收EJ.

唧俨a嘲嘱.iiaiiii新ni，i来的电信号成分的电

urn经放大后在f'-r信号从这

AH这里输入——L里输出

①②

A.在电磁波的发射技术中，图②中A是调幅波

B.在电磁波的发射技术中，图①中B是调幅波

C.图②中a是电容器，用来通高频阻低频，b是电感器，用来阻高频通低频

D.图②中a是电感器，用来阻交流通直流，b是电容器，用来阻高频通低频

【答案】C

【解析】AB、调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故AB中A为调幅波，B为

调频波，•故A、B错误；

CD、根据交流电路中电容的通高频阻低频和电感线圈的通低频阻高频作用可知，元件a要

让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件a是电容较小的电容器元；元件b要让低频

信号通过，阻止高频信号通过，故元件b是高频扼流圈.故C正确，D错误；

故选：C.

【分析】调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载.调频是通过改变频率来实现信

号加载的；

电容器具有通高频、阻低频的作用，这样的电容器电容应较小.电感线圈在该电路中要求做

到通低频、阻高频，所以它是一个高频扼流圈，其自感系数应该较小

【素养作业】

L由核反应产生，且属于电磁波的射线是（）

A.a射线B.丫射线C.X射

线D.阴极射线

［答案］B

【解析】由核反应产生，且属于电磁波的射线是Y射线；a射线和阴极射线都不是电磁波；X

射线是电磁波，但不是由核反应产生；

故答案为：B.

【分析】除了y射线属于电磁波之外其他射线都属于粒子流。

2.使载波随着发送的信号而改变的过程叫做（）

A.调谐B.检波C.调

制D.解调

【答案】C

【解析】使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制；将声音信号从电磁波上分离开来叫

做解调；

故答案为：C.

【分析】为了使电磁波能传输信息，需要对电磁波进行调制，把信息加入。

3.某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一种？（）

A.二IB.K।、C,"।D.

ET

【答案】D

【解析】解：A、图A是稳定的电场，不能产生磁场.故A错误.

B、C、图B与图C是均匀变化的电场，产生恒定不变的磁场，也不能形成电磁波.故B错

误，C错误.

D、图D是按正弦函数规律周期性变化的电场，会产生同频率的周期性变化的磁场，能形成

电磁场，向外发射电磁波.故D正确.

故选D.

【分析】根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场会产生周期性变化的磁场，周期性

变化的磁场会产生周期性变化的电场，周期性变化的磁场与电场不断的相互激发，会使电磁

场由近及远的传播，形成电磁波.

4.1927年，英国发明家贝尔德在伦敦第一次用电传递了活动的图象，标志着电视的诞生.电

视塔天线发送的是（）

A,电子B,电流C.声

波D.电磁波

［答案］D

【骨析】电磁波可以传递声音、图象等信息，电视节目和广播节目都是通过电磁波传播的；

电视塔上天线的作用是让载有音频、视频信号的高频电流产生电磁波并发射出去，故选项D

正确，选项ABC错误；

故选：D.

【分析】电视节目是通过电磁波传播的，它由电视台发射塔发射，由电视机天线接收，再通

过选台选出特定频率的电磁波.

5.电磁波在真空中传播的速度是3.00xl08m/s,有一个广播电台的频率为90.0MHz,这

个台发射的电磁波的波长为（）

A.2.70mB.3.00mC.3.33m

D.270m

【答案】C

C

【解析】解答：解：电磁波的传播速度是光速，频率波长速度的关系是C=T,所以入=

3x10s

lB«=3.33m

故C正确.

故选：C.

6.用于通信的无线电波能绕过建筑墙体从而保证手机能正常接收信号，而光波却不能绕过墙

体实现正常照明功能，这是因为（）

A.无线电波是横波，光波是纵波B.无线电波的波速小于光波的波速

C.无线电波的振幅大于光波的振幅D.无线电波的波长大于光波的波长

【答案】D

【解析】波发生明显的衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物尺寸与波长相比差不多或比

波长更短.由于无线电波的波长比较大和楼房的高度相近，远大于光波的波长，♦故无线电波

可以发生明显的衍射现象，而可见光的波长很小，无法发生明显的衍射现象.故只有D正

确.

故选：D.

【分析】波能否绕过某一建筑物传播是指波是否发生明显的衍射现象，波发生明显的衍射现

象的条件是：孔缝的宽度或障碍物尺寸与波长相比差不多或比波长更短.

7.当用手机A拨打手机B时，能听见B发出响声并且看见B上显示A的号码.若将手机A

置于透明真空罩中，再用手机B拨打手机A,则（）

A.能听见A发出响声，但看不到A上显示B的号码

B.能听见A发出响声，也能看到A上显示B的号码

C.既不能听见A发出响声，也看不到A上显示B的号码

D,不能听见A发出响声，但能看到A上显示B的号码

［答案］D

【解析】声音不能在真空中传播，因此不能听到手机发出响声；手机接收的是电磁波信号,

能在真空中传播，真空罩中的手机能接收到信号，光能在真空中传播，所以能看到A上显

示的B的号码，但不能听见A发出响声。

故答案为：D。

【分析】声音不能在真空中传播，其光可以在真空中传播。

8.实际发射无线电波的过程如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话

筒说话时产生低频信号如图乙所示.则发射出去的电磁波图像应是（）

高■天线

频

振

荡

器

*地线

话筒

［答案］B

【解析】使电磁波随各种信号而改变的技术，叫作调制。调制共有两种方式：一种是调幅,

即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一种是调频，通过改变频率来实现信号加载,

由各选项的图形可知，该调制波为调幅波，即发射信号的振幅随声音信号振幅的变化而变化。

故答案为:

Bo

【分析】对比两个信号，可以判别需要调制高频信号的振幅所以可以选择对应的图像。

第四章电磁振荡与电磁波

第4节电磁波谱

【素养目标】

1,了解什么是电磁波谱，知道各种可见光和不可见光与无线电波一样，也是电磁波。

2.了解不同波长（或频率）范围的电磁波的特性以及应用。

3.知道电磁波也具有能量，知道电磁波是一种物质。

4.了解阳光的成分以及其能量分布的大体情况。

【必备知识】

知识点一、电磁波谱

把各种电磁波按波长或频率的大小顺序排列起来，就组成了电磁波谱。按照波长从长到短依

次排列成：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y射线。

不同的电磁波由于具有不同的频率（波长），才具有不同的特性。

知识点二、无线电波

波长大于1mm（频率小于300GHz）的电磁波是无线电波，主要用于通信和广播。

知识点三、红外线

①发现过程：1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱中各色光的热作用时，把

温度计移至红光区域外侧，发现温度更高。

②特性：热作用

③红外线的频率比可见光更接近固体物质分子振动的固有频率，更容易引起分子的共振，所

以有明显的热效应。

④应用：红外线加热、红外摄影、红外遥感。

知识点四、可见光

①特性：引起人的视觉，为地球上的生命提供赖以生存的能量。

②可见光只在一个很窄的波段内，通常波长范围为400~770nm,不同频率（或波长）的可见

光颜色不同，频率最高（波长最短）的是紫光，频率最低（波长最长）的是红光。

③应用：摄影、照明。

④天空看起来是蓝色的，是由于波长较短的光比波长较长的光更容易被散射；傍晚的阳光比

较红，是由于大气对波长较短的紫光比波长较长的红光、橙光吸收较强的缘故。

知识点五、紫外线

①发现过程：1801年德国物理学家里特，发现在紫外区放置的照相底片感光，荧光物质发

光。

②特性：化学作用,荧光效应促进人体合成维生素D

③紫外照知、验钞机、黑光灯都是利用紫外线的荧光效o应。杀菌、消毒主要应用紫外线的化

学效应。

知识点六、X射线和y射线

（1）X射线

①发现过程：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线（高速电子

流）射到玻璃壁上，管壁会发出同种看不见的射线。

②产生条件：高速电子流射到任何固体上，都会产生X射线。

③特性：穿透本领很大。

④应用：壬施工釜意探伤、医疗上透视人体。

⑵丫射线

①特性：穿透本领极强。

②应用:我探伤、医用治疗。

【重难点探究】

-、比较说明各种电磁波的产生机理、特征和用途

电磁波是一个大家族，从无线电波到Y射线组成电磁波谱，可见光只是这个谱系中很窄的一

个波段。下面将这一家族的成员比较一下，便于了解。

电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线Y射线

大于1760〜400370-5

波长大于760nm波长更短波长最短

mmnmnm

高温物体高速粒子

一切物体都

宏观产生太阳或光发出的光流撞击固

电路不停地发射核辐射

机理源含有紫外体物质时

红外线

线产生

微观产生振荡电路原子的外层电子受到激发原子内层原子核受

机理中的电子电子受到到激发

运动激发

波动性强，引起视觉、化学作用、穿透能力穿透能力

主要特征热作用强

易衍射感光作用荧光效应强最强

加热、遥测、

通信、广日光灯、灭检查、探

主要用途遥感、红外照明、照相探测、医疗

播、导航菌消毒测、透视

摄影、夜视

二、各种电磁波的共性和个性

共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都