2025新高考方案一轮物理第十一章 交变电流电磁振荡与电磁波 传感器第3讲　电磁振荡与电磁波

2025新高考方案一轮物理第十一章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第3讲电磁振荡与电磁波(基础落实课)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。3．电磁振荡的周期和频率(1)周期T＝；(2)频率f＝。二、电磁场与电磁波1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的产生电场；(2)变化的电场产生。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。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。4．无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率时，接收电路中产生的振荡电流，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)从接收到的高频电流中还原出所携带的信号的过程，叫作。解调是的逆过程，调幅波的解调也叫。5．电磁波谱：按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、γ射线。情境创设我们能在电视上欣赏到月球车“玉兔号”拍摄的月球表面的高清晰图片，能用智能手机查阅信息、通话、导航……这一切都要归功于电磁波。在我们周围，电磁波无处不在。天空中充满了各种电磁波，它们具有不同的频率，传递不同的信息。除了传递信息，微波炉烹饪美味佳肴、医用CT机检查身体……都离不开电磁波。电磁波在生活生产、科技军事等方面具有重要应用。理解判断(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。()逐点清(一)电磁振荡过程分析|题|点|全|练|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bD．电场能正在向磁场能转化2．[周期公式的应用]“救命神器”——自动体外除颤器(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，电容器的放电时间越短3．[图像的分析](多选)如图(a)所示的LC振荡电路中，电容器C极板上的带电量q随时间t变化的规律如图(b)所示，则该振荡电路()A．0～1×10－6s电容器处于放电过程B．t＝2×10－6s时磁场能最大C．增大电容器C的极板间距，则周期会增大D．t＝4×10－6s时，电路中电流为零|精|要|点|拨|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，磁场能增加时放电逐点清(二)麦克斯韦电磁场理论的理解与应用|题|点|全|练|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()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|精|要|点|拨|1．对麦克斯韦电磁场理论的理解电场磁场恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场2．电磁波与机械波的比较(1)电磁波和机械波都携带能量并传播能量，都遵循波长、波速、频率的关系公式λ＝eq\f(v,f)，电磁波进入介质遵循公式n＝eq\f(c,v)。(2)机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质。(3)电磁波只能是横波，而机械波可以是横波，也可以是纵波。逐点清(三)无线电波的发射和接收1．调幅和调频(1)使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)使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．调制和解调声音、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，而是要将这些低频信号加载到高频电磁波信号上再发射出去。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]考法1无线电波的发射1．(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考法2无线电波的传播2．(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，波长变短考法3无线电波的接收3．某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波的无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。适当调整后，去户外使用，假设空间中存在波长分别为300m、397m、566m的无线电波，下列说法正确的是()A．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调B．在电磁波发射技术中，只有调频这种调制方式C．为更好接收波长为300m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到1MHzD．为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数逐点清(四)电磁波谱1．电磁波谱分析及应用电磁波谱特性应用递变规律无线电波波动性强，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射线贯穿本领强检查、医用透视γ射线贯穿本领更强工业探伤、医用治疗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]考法1电磁波谱1．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射线考法2电磁波的特性2．关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正确的是()A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更难发生干涉、衍射B．由于γ射线的波长太短了，所以根本无法发生干涉、衍射C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同D．γ射线的穿透能力最强，所以最适于用来透视人体，检查骨骼和其他病变情况考法3电磁波的应用3．(多选)关于电磁波的应用，下列说法正确的是()A．红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最短B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线C．微波主要用于广播及其他信号的传输D．X射线可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞4．(2024·长沙高三调研)量子雷达是隐身战机的克星，可以捕捉到普通雷达无法探测到的目标有一类量子雷达，仍采用发射经典态的电磁波，但在接收机处使用量子增强检测技术以提升雷达系统的性能。下列说法正确的是()A．量子就是α粒子B．隐身战机不向外辐射红外线C．电磁波在真空中的传播速度与其频率无关D．量子雷达是利用目标物体发射的电磁波工作的作业评价：请完成配套卷P446课时跟踪检测(六十二)第4讲实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系(基础实验)一、实验知能/系统归纳一、理清原理与操作实验原理图实验方法：控制变量法(1)U1、n1一定，研究n2和U2的关系；(2)U1、n2一定，研究n1和U2的关系。操作要领(1)保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。(2)保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数n1对副线圈电压U2的影响。二、掌握数据处理方法将两种情况下所测数据分别列表，通过分析可知，理想变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比等于两个线圈的匝数n1、n2之比。三、注意实验细节1．要事先推测副线圈两端电压的可能值。2．为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V，即使这样，通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱。3．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。4．连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查，然后请老师确认，只有这时才能接通电源。四、做好误差分析1．由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。2．原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)造成误差。3．铁芯中有磁损耗，产生涡流造成误差。二、应用发展/练中融通1．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究。(1)关于实验操作，下列说法正确的是________________________________________。A．为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12VB．实验通电时，可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路C．使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量(2)在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，副线圈两端的电压将__________(选填“增大”“减小”或“不变”)。2．有一个教学用的可拆变压器，如图1所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以绕线。(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图2中的a、b位置，由此可推断____________(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。(2)该实验中输入端所接电源最适合的是_____________________________________。A．220V交流电源 B．12V以内低压直流电源C．36V安全电源 D．12V以内低压交流电源(3)如果把图1的可拆变压器看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。请完成实验步骤的填空：①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈。②将______(选填“A”或“B”)线圈与低压交流电源相连接。③用多用电表的____________挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U。④则A线圈的匝数为________。3．(2024·汕头统考)某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。(1)该实验中变压器原线圈接线柱接入学生电源应该选择哪种接法_____(选填“A”或“B”)；(2)实验开始前，小艺同学没有使用铁芯组装变压器，而是直接将一个线圈接入电源，另外一个线圈接电压表，保持电源、两个线圈接入的匝数不变，逐渐将两个线圈相互靠近的过程中，观察到电压表的读数______(选填“变大”“变小”或“不变”)；(3)在正确组装变压器后，甲、乙、丙三位同学分别利用控制变量法探究副线圈的电压U2与原线圈电压U1、原线圈的匝数n1、副线圈的匝数n2的关系，将实验数据绘制成甲、乙、丙三幅图像，哪个同学的实验结果有误________(选填“甲”“乙”或“丙”)。(4)小琳同学在某次实验中选择标注匝数nA＝200匝的线圈A作为原线圈，标注匝数nB＝100匝的线圈B作为副线圈，分别接入不同输入电压U1，测得对应的输出电压U2，得到实验数据如表所示。分析下列可能的误差原因，你认为正确的有________。实验次数nA/匝nB/匝U1/VU2/V12001008.24.022001006.12.932001004.01.9A．原、副线圈的电压的频率不相等B．变压器线圈中有电流通过时会发热C．铁芯在交变磁场的作用下会发热D．穿过副线圈的磁通量大于原线圈的磁通量4．(2024·漳州统考)某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表所示。实验序号原线圈匝数n1＝400原线圈两端电压U1/V副线圈匝数n2＝200副线圈两端电压U2/V副线圈匝数n3＝1400副线圈两端电压U3/V15.82.920.328.04.028.0312.66.244.0请回答下列问题：(1)在图乙中，应将A、B分别与______(填“a、b”或“c、d”)连接。(2)根据表中数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于________________。(3)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可移动铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压________(填正确答案标号)。A．一定小于4.0V B．一定等于4.0VC．一定大于4.0V第5讲实验：利用传感器制作简单的自动控制装置(基础实验)一、实验知能/系统归纳实验准备一、实验目的1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。2．学会利用传感器制作简单的自动控制装置。二、实验原理1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。2．工作过程三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。实验(一)研究热敏电阻的热敏特性1．实验步骤(1)按如图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。(2)把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。2．探究规律(1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。(2)在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。(3)根据实验数据和R-t图线，得出结论。3．注意事项在做本实验时，加热水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。实验(二)研究光敏电阻的光敏特性1．实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、学生电源按如图所示电路连接好，其中多用电表置于适当的量程。(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。(3)打开电源，让小灯泡发光，调节滑动变阻器使小灯泡逐渐变亮，观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录。(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录。2．探究规律根据记录数据分析光敏电阻的特性。3．注意事项本实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少。二、应用发展/练中融通1．(2024·湖北武汉模拟)传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(电学量)，例如热敏传感器。某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图。问：(1)为了使温度过高时报警器响铃，c应接在________(选填“a”或“b”)处。(2)若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向______________移动(选填“左”或“右”)。(3)如果在调试报警器报警温度时，发现将报警器放在预定的报警温度的环境时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P，报警器都一直报警，可能的原因和解决的办法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．光敏电阻广泛地应用在光控制电路中，物理探究小组设计了图甲所示的电路测量不同照度下的光敏电阻的阻值，照度单位为勒克斯(lx)。小组成员先将照射光敏电阻的光调至某一照度，将电阻箱阻值调到最大，先闭合开关S1，再将开关S2与1连接，调节电阻箱的阻值如图乙所示时，此时通过电流表G的电流为I，然后将开关S2与2连接，当调节电阻箱的阻值如图丙所示时，电流表的示数恰好也为I。(1)图乙的读数R1＝________Ω，图丙的读数R2＝________Ω，此照度下光敏电阻的阻值R0＝________Ω。(2)图丁是该小组描绘出的光敏电阻的阻值随照度变化的关系图像，由图丁可知(1)中的光照度为________lx(保留两位有效数字)。(3)此光敏电阻的阻值随光照强度的减小而________(填“增大”“不变”或“减小”)。(4)小组设计了如图戊所示的电路控制路灯，图戊中R0为此实验的光敏电阻，R1为滑动变阻器，电磁继电器的衔铁由软铁(容易磁化和消磁)制成，R2为电磁铁的线圈电阻，K为单刀双掷开关。当光照强度小到某一值时，衔铁就会被吸下，交流电路接通，当光照强度达到某一值时，衔铁就会被弹簧拉起，交流电路就会断开，路灯熄灭，请在图戊中原有电路的基础上用笔画线连接电路实现这一功能。3．如图甲所示为苹果自动分拣装置的示意图，该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R上，R的阻值随压力变化的曲线如图乙所示。调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质量等于分拣标准(0.15kg)的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为1N。调节可调电阻R0，可改变R、R0两端的电压比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，R0两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫做放大电路的激励电压。该放大电路中包含保持电路，能够确保大苹果在衔铁上运动时电磁铁始终保持吸动状态。(1)当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻________(填