2025年高考物理一轮复习之电磁振荡与电磁波

第1页（共1页）2025年高考物理一轮复习之电磁振荡与电磁波一．选择题（共10小题）1．LC振荡电路如图所示，已知C＝2F、L＝2H，开关S断开时电容器极板间有一带负电油滴恰好处于静止状态，t＝0时将开关S闭合，已知油滴始终没有碰到两板，则（）A．t＝0s时，电容器上极板带负电荷 B．在0～πs的时间内电路电流减小 C．在πs～2πs的时间内磁场能不断增大 D．在3πs～4πs的时间内电场能不断增大2．在经典核式结构模型中，氢原子的电子围绕原子核做圆周运动。经典的电磁理论表明电子做加速运动会发射电磁波，同时电子的轨道半径逐渐减小（假设电子的每一圈运动轨道可近似视为圆周），电磁波的发射功率可表示为（拉莫尔公式）：P=2ke2a23c3A．电磁波发射功率越来越小 B．电子的动能变化量大于电势能的变化量 C．电子发射的电磁波的波长越来越短 D．电子的物质波的波长越来越长3．如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的场强E的方向与线圈内的磁感应强度的方向如图所示，M是电路中的一点。下列说法中正确的是（）A．电路中的磁场能在增大 B．流过M点的电流方向向右 C．电路中电流正在减小 D．电容器所带电荷量正在减少4．我国2016年在贵州落成启用的世界最大的500m口径球面射电望远镜（FAST）如图所示，它被誉为“中国天眼”，它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（）A．电磁波可以在真空中传播 B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波 C．频率越高的电磁波，波长越长 D．电磁波不能传递信息和能量5．深紫外线和极紫外线是生产芯片时常用在硅晶片上雕刻的光，深紫外线的波长为193nm，极紫外线的波长为13.5nm。下列说法正确的是（）A．极紫外线的频率小于深紫外线的频率 B．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射 C．极紫外线的光子能量大于深紫外线的光子能量 D．在真空中极紫外线的传播速度小于深紫外线的传播速度6．“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是（）A．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小 B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 C．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小 D．紫外线比红外线更容易发生衍射现象7．关于电磁波及其应用，下列说法中正确的是（）A．γ射线的穿透力很强，经常在医学中用于探测人体骨折情况 B．收音机放进密封的金属薄膜袋内，就不能正常收音 C．电磁波必须依靠介质来传播 D．γ射线不是电磁波8．“中国天眼”位于贵州的大山深处，它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。关于电磁波下列说法正确的是（）A．机场安检是利用γ射线穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品 B．机械波在介质中的波速与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关 C．麦克斯韦电磁理论告诉我们，变化的电场一定产生变化的磁场 D．所有物体都发射红外线，因此可利用红外线设计防伪措施9．2024年3月，华为小折叠屏PocketS2手机正式发售。该款手机搭载了麒麟990E芯片，支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。5G网络相比4G网络具有更高的数据传输速率。已知4G网络通信技术采用1880MHz～2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz～5000MHz频段的无线电波。下列说法正确的是（）A．在真空中，5G信号比4G信号传播速度快 B．5G信号和4G信号相遇会发生干涉现象 C．5G信号属于横波，4G信号属于纵波 D．5G信号比4G信号更难发生明显衍射现象10．如图，容器中装有导电液体作为电容器的一个电极，中间的导线芯作为电容器的另一个电极，导线芯外套有绝缘管。理想电感线圈一端与导线芯连接，另一端和导电液体均接地组成LC振荡电路。现使该振荡电路产生电磁振荡，下面说法正确的是（）A．当电容器放电时，电容器储存的电场能增加 B．当线圈中的电流增大时，线圈中的磁场能减小 C．增加线圈的匝数，振荡电路的周期减小 D．增加导电液体高度，振荡电路的周期增加二．多选题（共4小题）（多选）11．物理知识在生活生产中有广泛应用，下列说法正确的是（）A．医学体检所使用的B超检查利用了多普勒效应的原理 B．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 C．纤维式内窥镜检查人体胃、肠、气管等脏器的内部，利用了光的干涉的原理 D．雷达用的是微波，因为微波传播的直线性好 E．人在沙漠上看到的蜃景是倒立的象，在海上蜃景是正立的像（多选）12．下列说法正确的是（）A．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的 B．在LC振荡电路中，当电流最大时，电容器储存的电场能最小 C．电磁波的波长越长，衍射越明显，有利于电磁波的发射和接收 D．降噪耳机通过发出与噪声振幅、频率相同，相位相反的声波来减噪（多选）13．在超声波悬浮仪中，由LC振荡电路产生高频电信号，通过压电陶瓷转换成同频率的超声波，利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若LC振荡电路某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图所示，下列说法正确的是（）A．此时电容器的电压正在增大 B．此时电场能正向磁场能转化 C．在线圈中插入铁芯，LC振荡电路的频率减小 D．增大平行板电容器极板间的距离，LC振荡电路的频率减小（多选）14．下图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点——节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，P、Q为波源，该时刻P、Q波源产生的波形分别传到了点M（﹣1.5cm，0）和点N（0.5cm，0），已知声波传播的速度为340m/s，LC振荡回路的振荡周期为T=A．该超声波悬浮仪是利用干涉原理，且发出的超声波信号频率为340Hz B．两列波叠加稳定后，波源P、Q之间小水珠共有9个悬浮点 C．小水珠在悬浮状态点所受声波压力的合力竖直向下 D．要悬浮仪中的节点个数增加，可拔出图乙线圈中的铁芯三．填空题（共2小题）15．为了测量储罐中不导电液体高度，将与储罐外壳绝缘的平行板电容器C置于储罐中，先将开关与a相连，稳定后再将开关拨到b，此时可测出由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流的频率。已知振荡电流的频率随电感L、电容C的增大而减小，若储罐内的液面高度降低，测得的LC回路振荡电流的频率将（选填A：增大；B：减小）不计电磁辐射损失，振荡回路的总能量将（选填A：增大；B：减小）。16．1988年，德国物理学家赫兹对火花放电现象进行深入研究，第一次验证了电磁波的存在。一小组研究电磁振荡实验，图甲为t1时刻的电路状态，此时电容器正在（选填“充电”或“放电”）；图乙为通过线圈的电流随时间变化的图像，t2时刻电场能正在（选填“增大”、“减小”或“不变”）；要增大振荡频率，可（选填“增大”、“减小”或“不变”）电容器的电容C。四．解答题（共4小题）17．微波炉是一种利用微波加热食物的现代化烹调灶具。微波炉由电源、磁控管、控制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内。（1）微波炉加热食物时产生微波的器件是，微波（选择：A．是、B．不是）一种电磁波。（2）有一台微波炉，它是通过电容屏来实现操作的。当手指接触到电容屏时，由于人体（选择：A．具有、B．没有）电导性，手指与电容屏之间会形成一个等效电容。电容的定义式是。（3）能放在微波炉里进行键康、安全、有效加热的餐具有。A．陶瓷餐具B．玻璃餐具C．常规塑料餐具D．金属餐具（4）当微波辐射到食品上时，食品中的水分子（其中氧原子带有负电，氢原子带有正电）将随微波电场而运动，这种运动与相邻分子间相互作用而产生了类似摩擦的现象，使水温升高，因此食品的温度也就上升了。如图所示，一个水分子处在微波的匀强电场中，则其中氧原子所受电场力的方向（选择：A．向左、B．向右），电场力的大小是其中一个氢原子所受电场力的倍。（5）如表为某品牌微波炉的技术参数，根据相关数据可知，该微波炉所用微波的波长为m（保留两位有效数字）。若用该微波炉加热食品，正常工作1分钟，微波炉消耗的电能为J。额定电压/额定电流220V/5A微波频率/输出功率2450MHz/800W内腔容积20L18．电容电池具有无污染、寿命长、充电速度快等诸多优点而广泛应用。某同学想要用电流传感器探究电容电池特性，探究电路如图甲。（1）第一次探究中，先将开关接1，待电路稳定后再接2。已知电流从上向下流过电流传感器时，电流为正，则电容器充放电过程中的i﹣t和U﹣t图像是。A.B.C.D.（2）第二次探究，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。①实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙，根据图像中A、B点坐标可知，振荡电路的周期T＝s（结果保留两位有效数字）。②如果使用电动势更小的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将（填“增大”、“减小”或“不变”）。③已知电源电动势E0，测得充电过程i﹣t图像的面积为S0，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电感表达式L＝。（用测得的已知量表示）19．如图，对于劲度系数为k的轻质弹簧和质量为m小球组成一维振动系统，我们可以写出任意时刻振子的能量方程为12mv2+12kx2=E，x为任意时刻小球偏离平衡位置的位移，v为瞬时速度。若将v=ΔxΔt（1）如图，摆长为L、摆球质量为m的单摆在A、B间做小角度的自由摆动。请你类比弹簧振动系统从能量守恒的角度类推出单摆的周期公式（重力加速度取g；θ很小时，有cosθ≈1-1（2）如图LC谐振电路，电容大小为C，电感大小为L。现将开关S由1掷到2位置。a．通过对比发现电路中一些状态描述参量与简谐运动中一些状态描述参量的变化规律类似。请你类比两者完成下表，并在图中定性画出电容器上的电量随时间变化的q﹣t图线（设LC回路中顺时针电流方向为正方向）。简谐运动（弹簧振子）电磁振荡（LC电路）振子质量m电感L任意时刻振子偏离平衡位置的位移x瞬时速度v=振子动能m线圈磁场能L振子弹性势能kb．通过对比还发现电路中能量的变化规律与力学简谐运动的能量变化规律类似。请你类比①式写出电容电量q随时间t变化的方程，并类推出LC谐振电路周期公式。20．类比是研究问题的常用方法。（1）情境1：如图1所示光滑水平面上弹簧振子，钢球质量为m、弹簧劲度系数为k，建立如图1中所示的坐标轴。t＝0时，将钢球拉至x＝A处由静止释放，小钢球只在弹力作用下往复运动，此过程中弹性势能与钢球动能相互转化。求t＝0时刻小钢球的加速度a；情境2：如图2所示为LC振荡电路，回路中电感线圈的自感系数为L，电容器的电容为C。如图2所示，t＝0时闭合开关，此时电容器两极板带电量分别为+Q、﹣Q。忽略电磁辐射与回路电阻的热损耗，此后LC电路自由振荡。求t＝0时刻电容器两极板间的电势差U；（2）在情境1中小球做简谐振动过程中位置x（t）随时间t周期性变化，根据速度和加速度的定义v=Δx(t)Δt和a=Δv(t)Δt，可得加速度a=Δ(Δx(t)Δt)Δt。设任意时刻钢球的位置坐标为x时，由牛顿第二定律﹣kx＝情境2中电容器左极板上的电荷q（t）随时间t周期性变化，根据电流的定义i=Δq(t)Δt，自感线圈的自感电动势大小EL＝L•Δi(t)Δt，可得自感电动势大小EL＝L•类比情境1，请写出情境2中电容器左极板电荷q（t）随时间t变化的函数表达式，并求出LC振荡电路的振荡频率f。

2025年高考物理一轮复习之电磁振荡与电磁波参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．LC振荡电路如图所示，已知C＝2F、L＝2H，开关S断开时电容器极板间有一带负电油滴恰好处于静止状态，t＝0时将开关S闭合，已知油滴始终没有碰到两板，则（）A．t＝0s时，电容器上极板带负电荷 B．在0～πs的时间内电路电流减小 C．在πs～2πs的时间内磁场能不断增大 D．在3πs～4πs的时间内电场能不断增大【考点】电磁振荡及过程分析．【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理能力．【答案】D【分析】根据共点力平衡条件分析判断；根据振荡周期公式得出周期的大小，从而分析出不同时刻的电流大小及电场能和磁场能的变化。【解答】解：A.开关S断开时，带负电油滴恰好处于静止状态，由共点力平衡条件可知，带电油滴受的电场力竖直向上，由于油滴带负电，电场线方向下，所以开关S断开时，电容器上极板带正电荷，故A错误；B.回路的振荡周期为T=2代入数据得：T＝4πs在0～πs的时间内，即在0～T4时间内，电容器处于放电过程，电路中的电流逐渐增大，故BC.在πs～2πs的时间内，即在T4～T2时间内，电容器逆时针方向向充电，电路中的电流逐渐减小，磁场能不断减小，故D.在3πs～4πs的时间内，即在34T～T时间内，电容器顺时针方向向充电，电容器两极板的电压增大，电场变强，电场能不断增大，故故选：D。【点评】本题主要考查了振荡电路的相关应用，熟悉振荡周期的公式，掌握并会分析LC电路产生电磁振荡时电路中的电流i、电容器极板所带的电荷量q随时间周期性变化规律。2．在经典核式结构模型中，氢原子的电子围绕原子核做圆周运动。经典的电磁理论表明电子做加速运动会发射电磁波，同时电子的轨道半径逐渐减小（假设电子的每一圈运动轨道可近似视为圆周），电磁波的发射功率可表示为（拉莫尔公式）：P=2ke2a23c3A．电磁波发射功率越来越小 B．电子的动能变化量大于电势能的变化量 C．电子发射的电磁波的波长越来越短 D．电子的物质波的波长越来越长【考点】电磁波的发射和接收．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理能力．【答案】C【分析】先根据库仑定律分析电子受到的库仑力的变化，再根据牛顿第二定律分析电子的加速度的变化，最后根据拉莫尔公式分析电磁波发射功率的变化；电磁波发射功率逐渐增大，发射的电磁波的频率也逐渐增大，根据c＝λf分析波长的变化；现根据电场力做功情况分析电势能和动能的变化，再根据能量守恒定律分析电子的动能变化量与电势能的变化量的关系；电子的轨道半径逐渐减小，电子的速度越来越大，动量也越来越大，根据德布罗意波长公式λ=【解答】解：AC.电子的轨道半径逐渐减小，由库仑定律可知，电子受到的库仑力增加，由牛顿第二定律知，电子的加速度逐渐增大，根据拉莫尔公式可知，电磁波发射功率逐渐增大，发射的电磁波的频率也逐渐增大，根据c＝λf可知，波长越来越短，故A错误，C正确。B.电子的轨道半径逐渐减小，电场力做正功，电势能减小，动能增大，电子还要向外辐射能量，根据能量守恒定律可知，电子的动能变化量小于电势能的变化量，故B错误；D.电子的轨道半径逐渐减小，电子的速度越来越大，动量也越来越大，根据德布罗意波长公式λ=hp故选：C。【点评】本题考查了经典的电磁理论，注意物理知识和规律的综合运用，注意掌握能量守恒定律的应用。3．如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的场强E的方向与线圈内的磁感应强度的方向如图所示，M是电路中的一点。下列说法中正确的是（）A．电路中的磁场能在增大 B．流过M点的电流方向向右 C．电路中电流正在减小 D．电容器所带电荷量正在减少【考点】电磁振荡及过程分析．【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】C【分析】根据安培定则判断出电流方向，然后结合电容器中电场线的方向确定振荡电路是处于充电状态，据此可以分析电路中电流的方向、电场能的变化以及电容器所带电荷量的变化。【解答】解：根据安培定则可以判断此时电路中通过M点的电流方向为水平向左，因为电容器中电场线的方向是竖直向下的，所以上极板带正电，则此时是给电容器充电的过程，可知电流是减小的，磁场能转化为电场能，电容器所带电荷量是增加的，故C正确，ABD错误。故选：C。【点评】能够根据安培定则和电场线的方向确定电路是处于充电过程是解题的关键。4．我国2016年在贵州落成启用的世界最大的500m口径球面射电望远镜（FAST）如图所示，它被誉为“中国天眼”，它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（）A．电磁波可以在真空中传播 B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波 C．频率越高的电磁波，波长越长 D．电磁波不能传递信息和能量【考点】电磁波的发射和接收．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理能力．【答案】A【分析】根据电磁波传播不需要介质，赫兹是最早用实验证实电磁波存在，以及公式c＝λf和电磁波的特点分析求解。【解答】解：A．电磁波传播不需要介质，故可以在真空中传播，故A正确；B．赫兹是最早用实验证实电磁波存在、证明麦克斯韦电磁场理论的科学家，故B错误；C．由c＝λf知，频率越高的电磁波，波长越短，故C错误；D．电磁波可以传递信息和能量，比如手机收到的信号就是电磁波传播，故D错误。故选：A。【点评】本题考查了电磁波的相关知识，理解电磁波的特点是解决此类问题的关键。5．深紫外线和极紫外线是生产芯片时常用在硅晶片上雕刻的光，深紫外线的波长为193nm，极紫外线的波长为13.5nm。下列说法正确的是（）A．极紫外线的频率小于深紫外线的频率 B．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射 C．极紫外线的光子能量大于深紫外线的光子能量 D．在真空中极紫外线的传播速度小于深紫外线的传播速度【考点】电磁波谱；波长、频率和波速的关系；波的衍射现象实例．【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；理解能力．【答案】C【分析】根据波长与频率的关系判断；根据E＝hν可知，频率越大，光子的能量越大；波长越大，越容易发生明显衍射；真空中光传播的速度相等。【解答】解：A、极紫外线的波长小于深紫外线的波长，根据波长与频率的关系可知，极紫外线的频率大于深紫外线的频率，故A错误；B、波长越大，越容易发生明显衍射，因此极紫外线比深紫外线更不容易发生明显衍射，故B错误；C、根据E＝hν可知，频率越大，光子的能量越大，极紫外线的频率大于深紫外线的频率，所以深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量，故C正确；D、真空中光传播的速度相等，故D错误。故选：C。【点评】本题考查光的衍射及双缝干涉问题，考查知识点全面，充分考查了学生掌握知识与应用知识的能力。6．“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是（）A．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小 B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 C．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小 D．紫外线比红外线更容易发生衍射现象【考点】电磁波与信息化社会；电磁振荡及过程分析；电磁波的产生；电磁波的发射和接收．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】A【分析】根据LC振荡回路的特点分析A，根据麦克斯韦的电磁场理论分析；在真空中电磁波传播速度是相同的；波长越长越容易发生衍射。【解答】解：A．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时是充电完毕的时刻，电路中的电流最小，故A正确；B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围产生恒定或变化的磁场，变化的磁场周围产生恒定或变化的电场，故B错误；C．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度相等，故C错误；D．紫外线比红外线的波长小，更不容易发生衍射现象，故D错误；故选：A。【点评】本题考查麦克斯韦电磁场理论、LC振荡回路、电磁波的相关知识，考查的知识点多，但都是一些基础知识，在平时的学习中多加积累即可。7．关于电磁波及其应用，下列说法中正确的是（）A．γ射线的穿透力很强，经常在医学中用于探测人体骨折情况 B．收音机放进密封的金属薄膜袋内，就不能正常收音 C．电磁波必须依靠介质来传播 D．γ射线不是电磁波【考点】电磁波与信息化社会；α、β、γ射线的本质及特点；电磁波的发射和接收；电磁波谱．【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；推理能力．【答案】B【分析】探测人体骨骼的是X射线；收音机放进密封的金属薄膜袋内，电磁波被屏蔽，不能正常收音；电磁波的传播不需要介质；γ射线也是电磁波。【解答】解：A、γ射线的穿透力很强，可以用于探测金属部件内部的缺陷，探测人体骨骼的是X射线，故A错误；B、收音机放进密封的金属薄膜袋内，电磁波被屏蔽，就不能正常收音，故B正确；C、电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，故C错误；D、γ射线也是电磁波，故D错误；故选：B。【点评】本题主要考查了电磁波的相关概念，理解不同的电磁波的传播特点和穿透能力即可。8．“中国天眼”位于贵州的大山深处，它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。关于电磁波下列说法正确的是（）A．机场安检是利用γ射线穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品 B．机械波在介质中的波速与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关 C．麦克斯韦电磁理论告诉我们，变化的电场一定产生变化的磁场 D．所有物体都发射红外线，因此可利用红外线设计防伪措施【考点】电磁波与信息化社会；电磁波的产生；电磁波的发射和接收．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】B【分析】X射线的穿透本领比较强；机械波的波速只与介质有关，电磁波在介质中的波速与频率有关；根据麦克斯韦理论分析判断；根据红外线的特点分析。【解答】解：A.机场安检是利用X射线的穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品，故A错误；B.机械波的波速只与介质有关，机械波在介质中的波速与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关，故B正确；C.根据麦克斯韦电磁理论可知，变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故C错误；D.所有物体都发射红外线，红外线具有热效应，但红外线没有防伪功能，紫外线有荧光效应，具有防伪功能，故D错误。故选：B。【点评】本题考查了X射线、机械波、麦克斯韦理论、红外线等知识，解决本题的关键知道各种电磁波的特点及应用，知道电磁波与机械波的联系和区别。9．2024年3月，华为小折叠屏PocketS2手机正式发售。该款手机搭载了麒麟990E芯片，支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。5G网络相比4G网络具有更高的数据传输速率。已知4G网络通信技术采用1880MHz～2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz～5000MHz频段的无线电波。下列说法正确的是（）A．在真空中，5G信号比4G信号传播速度快 B．5G信号和4G信号相遇会发生干涉现象 C．5G信号属于横波，4G信号属于纵波 D．5G信号比4G信号更难发生明显衍射现象【考点】电磁波与信息化社会；波的衍射现象实例；波发生稳定干涉的条件．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】D【分析】电磁波在真空中传播速度均为光速；根据干涉的条件分析；电磁波为横波；频率越小波长越大，越容易发生明显的衍射现象。【解答】解：A.任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号和4G信号传播速度相同，故A错误；B.4G和5G信号的频率不同，两种不同频率的波不能发生干涉，故B错误；C.电磁波均为横波，5G信号和4G信号都属于横波，故C错误；D.因5G信号的频率更高，根据v＝λf可知，5G信号的波长小，4G信号的波长更大，故5G信号更难发生明显衍射现象，故D正确。故选：D。【点评】本题考查电磁波的性质以及干涉和衍射现象，要注意明确电磁波在真空中的速度相同，频率越小的电磁波其波长越长，越容易发生衍射现象。10．如图，容器中装有导电液体作为电容器的一个电极，中间的导线芯作为电容器的另一个电极，导线芯外套有绝缘管。理想电感线圈一端与导线芯连接，另一端和导电液体均接地组成LC振荡电路。现使该振荡电路产生电磁振荡，下面说法正确的是（）A．当电容器放电时，电容器储存的电场能增加 B．当线圈中的电流增大时，线圈中的磁场能减小 C．增加线圈的匝数，振荡电路的周期减小 D．增加导电液体高度，振荡电路的周期增加【考点】电磁振荡及过程分析．【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】D【分析】电容器放电过程中电流增大，电容器所带电荷量减小，电场能转化为磁场能据此分析AB；根据振荡电路的周期公式分析CD。【解答】解：A、当电容器放电时，把电场能转化为磁场能，故电场能减小，磁场能增加，故A错误；B、当线圈中电流增大时，是放电过程，是电场能转化为磁场能的过程，所以线圈中的磁场能增加，故B错误；C、增加线圈的匝数，线圈的自感系数L增大，根据T＝2πLC可知，振荡电路的周期增大，故CD、增加导电液体的高度，相当于增大电容的正对面积，根据C=ɛrS4πkd可知，电容器的电容C增大，根据T＝故选：D。【点评】熟悉振荡电路的电流变化规律是解题的基础，容易题。二．多选题（共4小题）（多选）11．物理知识在生活生产中有广泛应用，下列说法正确的是（）A．医学体检所使用的B超检查利用了多普勒效应的原理 B．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 C．纤维式内窥镜检查人体胃、肠、气管等脏器的内部，利用了光的干涉的原理 D．雷达用的是微波，因为微波传播的直线性好 E．人在沙漠上看到的蜃景是倒立的象，在海上蜃景是正立的像【考点】电磁波与信息化社会．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】ABD【分析】医学体检所使用的B超检查利用了多普勒效应的原理；根据调制定义分析；内窥镜的连线是用光导纤维制成的，利用了光的全反射原理；根据雷达的特点分析；根据光的全反射现象分析。【解答】解：A.医学体检所使用的B超检查，是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应原理，故A正确；B.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，故B正确；C.纤维式内窥镜检查人体胃、肠、气管等脏器的内部，内窥镜的连线是用光导纤维制成的，利用了光的全反射的原理，故C错误；D.雷达用的是微波，因为微波传播的直线性好，故D正确；E.在沙漠上方，越靠近沙漠的空气温度越高，所以在沙漠上方会发生全反射现象，则在沙漠上看到的蜃景是正立的象，而在海上是越靠近海面空气的密度越小，在海面上发生全反射现象，所以在海上蜃景是倒立的像，故E错误。故选：ABD。【点评】本题考查了多普勒效应、调制、全反射以及雷达的应用，会对生活中光现象用物理知识去解释是关键。（多选）12．下列说法正确的是（）A．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的 B．在LC振荡电路中，当电流最大时，电容器储存的电场能最小 C．电磁波的波长越长，衍射越明显，有利于电磁波的发射和接收 D．降噪耳机通过发出与噪声振幅、频率相同，相位相反的声波来减噪【考点】电磁振荡及过程分析；波的衍射现象实例；波发生稳定干涉的条件．【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】BD【分析】物理规律在不同的惯性参考系中的形式是相同的；在LC振荡电路中，当电流最大时，磁场能最大；电磁波的波长越长，衍射越明显，不利于电磁波的发射和接收；根据波的干涉条件分析。【解答】解：A.根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是相同的，故A错误；B.在LC振荡电路中，当电流最大时，磁场能最大，电容器储存的电场能最小，故B正确；C.电磁波的波长越长，衍射越明显，不利于电磁波的发射和接收，故C错误；D.降噪耳机通过发出与噪声振幅、频率相同，相位相反的声波来减噪，故D正确。故选：BD。【点评】要知道发射电磁波的条件需要满足两个，一个是开放电路，一个是电磁波的频率足够大。（多选）13．在超声波悬浮仪中，由LC振荡电路产生高频电信号，通过压电陶瓷转换成同频率的超声波，利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若LC振荡电路某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图所示，下列说法正确的是（）A．此时电容器的电压正在增大 B．此时电场能正向磁场能转化 C．在线圈中插入铁芯，LC振荡电路的频率减小 D．增大平行板电容器极板间的距离，LC振荡电路的频率减小【考点】电磁振荡及过程分析．【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理能力．【答案】BC【分析】由图示磁场方向，根据安培定则判断出电路电流方向，结合电容器两极板间的电场方向，判断振荡过程处于什么阶段；然后根据电磁振荡特点分析答题。【解答】解：A．由安培定则可知，线中的电流方向从上往下看为逆时针，而电容器上极板带正电，此时电容器正在放电，电容器两端的电压正在减小，故A错误；B．由于电容器正在放电，电场能减小，由能量守恒定律知，线圈磁场能增大，故电场能正在转化为磁场能，故B正确；C．在线圈中插入铁芯，线圈的自感系数增大，根据f=12πD．增大平行板电容器极板间的距离，根据C=Sɛr4πkd可知，电容器的电容C减小，由f=故选：BC。【点评】本题考查电磁振荡的基本过程，根据磁场方向应用安培定则判断出电路电流方向、根据电场方向判断出电容器带电情况是正确解题的关键。（多选）14．下图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点——节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，P、Q为波源，该时刻P、Q波源产生的波形分别传到了点M（﹣1.5cm，0）和点N（0.5cm，0），已知声波传播的速度为340m/s，LC振荡回路的振荡周期为T=A．该超声波悬浮仪是利用干涉原理，且发出的超声波信号频率为340Hz B．两列波叠加稳定后，波源P、Q之间小水珠共有9个悬浮点 C．小水珠在悬浮状态点所受声波压力的合力竖直向下 D．要悬浮仪中的节点个数增加，可拔出图乙线圈中的铁芯【考点】电磁振荡及过程分析；波长、频率和波速的关系；机械波的图像问题；波的叠加；波发生稳定干涉的条件．【专题】定量思想；推理法；简谐运动专题；分析综合能力．【答案】BD【分析】根据频率、波速、波长的关系求超声波的频率；判断M点是否是加强或减弱点，从而决定小水珠是否浮起；根据电磁振动的频率公式判断波长的变化，从而决定节点的增减；根据小水珠悬浮时的受力情况，确定受超声波的压力方向；质点不随波迁移，只在平衡位置附近振动。【解答】解：A．由丙图可知超声波的波长λ＝1cm＝0.01m超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为：f=代入数据得：f＝3.4×104Hz，故A错误；B．由丙图可知，波源P、Q振动步调相反，当波程差为波长的整数倍时，该点是振动减弱点，设波源P、Q之间某一点坐标为x，悬浮点为振动减弱点，满足|（2﹣x）﹣[x﹣（﹣2.5）]|＝nλ（n为自然数）解得：x＝±0.25、±0.75、±1.25、±1.75、﹣2.25故两列波叠加稳定后，波源P、Q之间小水珠共有9个悬浮点，故B正确；C．小水珠受到重力和声波压力，由共点力平衡条件可知，小水珠在悬浮状态点所受声波压力的合力竖直向上，故C错误；D．拔出图乙线圈中的铁芯，LC振荡回路的振荡周期减小，超声波频率变大，波长变短，相同空间距离内节点个数变多，故D正确。故选：BD。【点评】本题主要考查了简谐横波的相关应用，理解简谐横波在不同方向上的运动特点，结合波的叠加原理即可完成分析。三．填空题（共2小题）15．为了测量储罐中不导电液体高度，将与储罐外壳绝缘的平行板电容器C置于储罐中，先将开关与a相连，稳定后再将开关拨到b，此时可测出由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流的频率。已知振荡电流的频率随电感L、电容C的增大而减小，若储罐内的液面高度降低，测得的LC回路振荡电流的频率将A（选填A：增大；B：减小）不计电磁辐射损失，振荡回路的总能量将B（选填A：增大；B：减小）。【考点】电磁振荡及过程分析．【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】A，B。【分析】不导电的液面降低，介电常数减小，根据电容器的电容决定式分析电容的变化，进而根据振荡电路的频率公式判断频率的变化；在振荡电流的变化过程中有电能不断的转化为内能。【解答】解：若储罐内的液面高度降低，相当于电容器两板间的电介质减少，介电常数减小，根据C=ɛrS4故答案为：A，B。【点评】熟练掌握电容器电容的决定式和振荡电路的频率公式是解题的基础。16．1988年，德国物理学家赫兹对火花放电现象进行深入研究，第一次验证了电磁波的存在。一小组研究电磁振荡实验，图甲为t1时刻的电路状态，此时电容器正在充电（选填“充电”或“放电”）；图乙为通过线圈的电流随时间变化的图像，t2时刻电场能正在增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）；要增大振荡频率，可减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）电容器的电容C。【考点】电磁振荡及过程分析．【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理能力．【答案】充电；增大；减小。【分析】电容器充电过程电路电流减小，电容器所带电荷量增加，电场能增加，根据图乙所示图象分析清楚电磁振荡过程，根据振荡频率的公式f=【解答】解：图甲中t1时刻，电流沿逆时针方向，电容器的上极板带正电，电荷流向极板，所以此时电容器正在充电；图乙中根据电流随时间变化的图像可知，t2时刻通过线圈的电流正在减小，磁场能在减小，根据能量守恒定律可知，电场能在增大；根据振荡频率的公式f=12π故答案为：充电；增大；减小。【点评】解决本题的关键知道在LC振荡电路中，当电容器充电时，电流在减小，电容器上的电荷量增大，磁场能转化为电场能；当电容器放电时，电流在增大，电容器上的电荷量减小，电场能转化为磁场能，理会根据振荡频率的公式f=四．解答题（共4小题）17．微波炉是一种利用微波加热食物的现代化烹调灶具。微波炉由电源、磁控管、控制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内。（1）微波炉加热食物时产生微波的器件是磁控管，微波A（选择：A．是、B．不是）一种电磁波。（2）有一台微波炉，它是通过电容屏来实现操作的。当手指接触到电容屏时，由于人体A（选择：A．具有、B．没有）电导性，手指与电容屏之间会形成一个等效电容。电容的定义式是C=Q（3）能放在微波炉里进行键康、安全、有效加热的餐具有AB。A．陶瓷餐具B．玻璃餐具C．常规塑料餐具D．金属餐具（4）当微波辐射到食品上时，食品中的水分子（其中氧原子带有负电，氢原子带有正电）将随微波电场而运动，这种运动与相邻分子间相互作用而产生了类似摩擦的现象，使水温升高，因此食品的温度也就上升了。如图所示，一个水分子处在微波的匀强电场中，则其中氧原子所受电场力的方向A（选择：A．向左、B．向右），电场力的大小是其中一个氢原子所受电场力的2倍。（5）如表为某品牌微波炉的技术参数，根据相关数据可知，该微波炉所用微波的波长为0.12m（保留两位有效数字）。若用该微波炉加热食品，正常工作1分钟，微波炉消耗的电能为6.6×104J。额定电压/额定电流220V/5A微波频率/输出功率2450MHz/800W内腔容积20L【考点】电磁波与信息化社会；电场强度与电场力的关系和计算．【答案】（1）磁控管、A；（2）A，C=（3）AB（4）A、2；（5）0.12、6.6×104。【分析】本题给定一定背景材料，利用所学内容以及材料所给信息可以进行综合分析答题。第（1）题须结合题干给出材料进行分析；第（2）题考查电容器的结构以及电容定义式；第（3）题利用所学知识运用到现实生活情境中进行分析求解；第（4）题结合电场知识进行分析和解答；第（5）题最后一问须根据题干给出信息、结合波长与光速的公式以及电功率相关公式进行分析和回答。【解答】解：（1）根据题干信息“磁控管在电源激励下，连续产生微波”可知，微波炉加热食物时产生微波的器件是磁控管；微波是指频率为300MHz﹣300GHz的电磁波，故“微波”是电磁波的一种；（2）电容屏原理：当手指触摸电容屏的表面时，由于人体也具有电导性，手指与导体层之间被玻璃绝缘层隔开，形成一个电容。电容的定义式是C=（3）微波炉的工作原理：食物中含有水分，水的分子是极性分子，当水分子遇上电场时，它会调整自己的方向，一旦电场转动起来，水分子也会跟着转，就好像摩擦生热一样，水分子的这种运动就产生了热量，从而把食物加热。所以用微波炉加热食物时，要选择非金属容器，金属容器在通电后会产生涡流，不但会损伤炉体还不能加热食物。A、陶瓷餐具属于非金属容器，能放在微波炉里进行健康、安全、有效加热，故A正确；B、玻璃餐具属于非金属容器，能放在微波炉里进行健康、安全、有效加热，故B正确；C、常规塑料餐具在高温时会释放有害物质，不能放在微波炉里进行健康、安全、有效加热，故C错误；D、金属餐具在通电后会产生涡流，不但会损伤炉体还不能加热食物，不能放在微波炉里进行加热，故D错误；（4）根据题目描述，微波电场中的水分子，氧原子带负电，氢原子带正电。电场方向为从左向右（E方向）。电场力的方向对于带正电的氢原子来说，将会是沿着电场方向（即向右），而带负电的氧原子受电场力的方向是相反的（即向左）。因此，氧原子受电场力的方向是A.向左。由于一个水分子有两个氢原子，并且每个氢原子带正电，电场力的大小对于每个氢原子是相同的，因此电场力的总大小是其中一个氢原子所受电场力的2倍；（5）从表格得到频率为2450MHz，输出功率800W，额定电压220V，额定电流5A.根据λ=cf电功率为P＝UI＝220V×5A＝1100W，加热食品一分钟，消耗的电能W＝Pt＝1100W×60s＝66000J；故答案为：（1）磁控管、A；（2）A，C=（3）AB（4）A、2；（5）0.12、6.6×104。【点评】本题考查学生的综合分析能力，以微波炉为例，综合考察学生电场知识、电容器相关知识以及光学知识，考察内容较为综合，难度适中。18．电容电池具有无污染、寿命长、充电速度快等诸多优点而广泛应用。某同学想要用电流传感器探究电容电池特性，探究电路如图甲。（1）第一次探究中，先将开关接1，待电路稳定后再接2。已知电流从上向下流过电流传感器时，电流为正，则电容器充放电过程中的i﹣t和U﹣t图像是BD。A.B.C.D.（2）第二次探究，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。①实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙，根据图像中A、B点坐标可知，振荡电路的周期T＝0.0092s（结果保留两位有效数字）。②如果使用电动势更小的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将不变（填“增大”、“减小”或“不变”）。③已知电源电动势E0，测得充电过程i﹣t图像的面积为S0，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电感表达式L＝T2E【考点】电磁振荡及过程分析．【专题】实验题；实验探究题；定量思想；实验分析法；电磁场理论和电磁波；实验能力．【答案】（1）BD；（2）0.0092；不变；T2【分析】（1）①结合题设和电容器充放电的特点逐一分析即可判断；②根据电容器稳定时所带电荷量表达式得出充放电过程通过回路的电荷量情况，结合电流定义式得出图像所围面积的含义可分析出充放电图像面积关系，分析出增大电阻箱阻值电流变化情况，从而得出充放电过程中电流及电压随时间变化情况即可判断；（2）③根据图像结合周期性得出振荡电路的周期；④根据振荡回路的周期公式和周期与频率关系分析即可解题；⑤结合前面分析和题设计算出电容器的电容，结合振荡回路的周期公式得出电感线圈的电感。【解答】解：（1）AB、第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从上向下流过传感器，即为正，由于充电后电容器右极板带正电，电容器通过R放电时，电流从下向上流过传感器，即为负，故A错误，B正确；CD、给电容器充电和电容器放电，通过电压传感器的电流方向均为从右向左，都为正，故C错误，D正确。故选：BD。（2）由图乙可知：T由振荡周期：T=2πLC充电过程i﹣t图像的面积为S0，则有：q＝CE0＝S0可得：C振荡周期为：T联立可得：L=故答案为：（1）BD；（2）0.0092；不变；T2【点评】本题考查观察电容器的充放电实验，涉及LC振荡回路知识，熟悉实验原理是解题的关键。19．如图，对于劲度系数为k的轻质弹簧和质量为m小球组成一维振动系统，我们可以写出任意时刻振子的能量方程为12mv2+12kx2=E，x为任意时刻小球偏离平衡位置的位移，v为瞬时速度。若将v=Δx（1）如图，摆长为L、摆球质量为m的单摆在A、B间做小角度的自由摆动。请你类比弹簧振动系统从能量守恒的角度类推出单摆的周期公式（重力加速度取g；θ很小时，有cosθ≈1-1（2）如图LC谐振电路，电容大小为C，电感大小为L。现将开关S由1掷到2位置。a．通过对比发现电路中一些状态描述参量与简谐运动中一些状态描述参量的变化规律类似。请你类比两者完成下表，并在图中定性画出电容器上的电量随时间变化的q﹣t图线（设LC回路中顺时针电流方向为正方向）。简谐运动（弹簧振子）电磁振荡（LC电路）振子质量m电感L任意时刻振子偏离平衡位置的位移x电容器电荷量q瞬时速度v=电路电流i=ΔqΔt振子动能m线圈磁场能L振子弹性势能k电容器电场能q22b．通过对比还发现电路中能量的变化规律与力学简谐运动的能量变化规律类似。请你类比①式写出电容电量q随时间t变化的方程，并类推出LC谐振电路周期公式。【考点】电磁振荡及过程分析；简谐运动的定义、运动特点与判断；简谐运动的回复力；单摆及单摆的条件．【专题】定性思想；推理法；简谐运动专题；推理能力．【答案】（1）见解析；（2）见解析【分析】（1）根据单摆的能量公式结合数学知识完成分析；（2）用类比的方法得出电磁振荡的相关知识，结合简谐运动的周期公式完成分析。【解答】解：（1）单摆的能量方程为12在θ很小的时候cosθ≈又x＝lθ将v=12由此可得单摆的振动系数为k=所以单摆的周期为T=2（2）a、类比简谐运动中一些状态描述参量的变化规律可得：如上述的表格所示。b、类似简谐运动的能量变化规律12m(12可知k则LC谐振电路周期公式为T=2故答案为：（1）见解析；（2）见解析【点评】本题中主要考查了简谐运动的回复力和能量的关系，需要学生理解类比法的应用，对学生的学习对比能力有一定的要求。20．类比是研究问题的常用方法。（1）情境1：如图1所示光滑水平面上弹簧振子，钢球质量为m、弹簧劲度系数为k，建立如图1中所示的坐标轴。t＝0时，将钢球拉至x＝A处由静止释放，小钢球只在弹力作用下往复运动，此过程中弹性势能与钢球动能相互转化。求t＝0时刻小钢球的加速度a；情境2：如图2所示为LC振荡电路，回路中电感线圈的自感系数为L，电容器的电容为C。如图2所示，t＝0时闭合开关，此时电容器两极板带电量分别为+Q、﹣Q。忽略电磁辐射与回路电阻的热损耗，此后LC电路自由振荡。求t＝0时刻电容器两极板间的电势差U；（2）在情境1中小球做简谐振动过程中位置x（t）随时间t周期性变化，根据速度和加速度的定义v=Δx(t)Δt和a=Δv(t)Δt，可得加速度a=Δ(Δx(t)Δt)Δt。设任意时刻钢球的位置坐标为x时，由牛顿第二定律﹣kx＝ma情境2中电容器左极板上的电荷q（t）随时间t周期性变化，根据电流的定义i=Δq(t)Δt，自感线圈的自感电动势大小EL＝L•Δi(t)Δt，可得自感电动势大小EL＝L•类比情境1，请写出情境2中电容器左极板电荷q（t）随时间t变化的函数表达式，并求出LC振荡电路的振荡频率f。【考点】电磁振荡及过程分析．【专题】定量思想；推理法；磁场磁场对电流的作用；推理能力．【答案】（1）t＝0时刻小钢球的加速度a为-kAm；t＝0时刻电容器两极板间的电势差U为（2）LC振荡电路的振荡频率f为12【分析】（1）根据牛顿第二定律和电容器定义式列式可求；（2）类比弹簧振子钢球位置x随时间t变化的函数表达式写出电容器两极板电荷量q随时间t变化的函数表达式，即可知电磁振荡周期，根据f=1【解答】解：（1）弹簧弹力提供小球加速度﹣kA＝ma解得：a=-电容器电容C=解得：U=Q（2）类比弹簧振子钢球位置x随时间t变化的函数表达式x（t）＝Acos（km可得电容器两极板电荷量q随时间t变化的函数表达式q（t）＝Qcos（1LC振荡周期：T=2π振荡频率：f=1答：（1）t＝0时刻小钢球的加速度a为-kAm；t＝0时刻电容器两极板间的电势差U为（2）LC振荡电路的振荡频率f为12【点评】本题主要考查学生知识的迁移能力，将弹簧振子与电磁振荡类比，仔细阅读题干信息，难度不大。

考点卡片1．简谐运动的定义、运动特点与判断【知识点的认识】简谐运动1．定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象是一条正弦曲线，这样的振动叫简谐运动。2．简谐运动的描述（1）描述简谐运动的物理量①位移x：由平衡位置指向质点所在位置的有向线段，是矢量。②振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱。③周期T和频率f：物体完成一次全振动所需的时间叫周期，而频率则等于单位时间内完成全振动的次数，它们是表示振动快慢的物理量。二者互为倒数关系。（2）简谐运动的表达式x＝Asin（ωt+φ）。（3）简谐运动的图象①物理意义：表示振子的位移随时间变化的规律，为正弦（或余弦）曲线。②从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，图象如图1所示。从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图象如图2所示。3．简谐运动的回复力（1）定义：使物体返回到平衡位置的力。（2）方向特点：回复力的大小跟偏离平衡位置的位移大小成正比，回复力的方向总指向平衡位置，即F＝﹣kx。4．简谐运动的能量简谐运动过程中动能和势能相互转化，机械能守恒，振动能量与振幅有关，振幅越大，能量越大。5．简谐运动的两种基本模型弹簧振子（水平）单摆模型示意图条件忽略弹簧质量、无摩擦等阻力细线不可伸长、质量忽略、无空气等阻力、摆角很小平衡位置弹簧处于原长处最低点回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直（即切向）方向的分力周期公式T＝2πmkT＝2πl能量转化弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒【命题方向】常考题型是考查简谐运动的概念：简谐运动是下列哪一种运动（）A．匀变速运动B．匀速直线运动C．变加速运动D．匀加速直线运动分析：根据简谐运动的加速度与位移的关系，分析加速度是否变化，来判断简谐运动的性质，若加速度不变，是匀变速直线运动；若加速度变化，则是变加速运动。解：根据简谐运动的特征：a=-故选C。点评：简谐运动是变加速运动，不可能是匀速直线运动，也不是匀变速直线运动。2．简谐运动的回复力【知识点的认识】一、单摆1．定义：如图所示，在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果线的伸长和质量都不计，球的直径比摆线短得多，这样的装置叫做单摆。2．视为简谐运动的条件：摆角小于5°。3．回复力：小球所受重力沿圆弧切线方向的分力，即：F＝G2＝Gsinθ=mglx，F的方向与位移4．周期公式：T＝2πl5．单摆的等时性：单摆的振动周期取决于摆长l和重力加速度g，与振幅和振子（小球）质量都没有关系。二、弹簧振子与单摆弹簧振子（水平）单摆模型示意图条件忽略弹簧质量、无摩擦等阻力细线不可伸长、质量忽略、无空气等阻力、摆角很小平衡位置弹簧处于原长处最低点回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直（即切向）方向的分力周期公式T＝2πmkT＝2πl能量转化弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒【命题方向】（1）第一类常考题型是对单摆性质的考查：对于单摆的振动，以下说法中正确的是（）A．单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等B．单摆运动的回复力就是摆球受到的合力C．摆球经过平衡位置时所受回复力为零D．摆球经过平衡位置时所受合外力为零分析：单摆振动时，径向的合力提供向心力，回复力等于重力沿圆弧切线方向的分力，通过平衡位置时，回复力为零，合力不为零。解：A、单摆振动时，速度大小在变化，根据Fn=mB、单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力。故B错误。C、摆球经过平衡位置时所受的回复力为零。故C正确。D、摆球经过平衡位置时，合力提供向心力，合力不为零。故D错误。故选：C。点评：解决本题的关键知道单摆做简谐运动的回复力的来源，知道经过平衡位置时，回复力为零，合力不为零。（2）第二类常考题型是单摆模型问题：如图所示，单摆摆球的质量为m，做简谐运动的周期为T，摆球从最大位移A处由静止开始释放，摆球运动到最低点B时的速度为v，则（）A．摆球从A运动到B的过程中重力做的功为1B．摆球从A运动到B的过程中重力的平均功率为mC．摆球运动到B时重力的瞬时功率是mgvD．摆球运动到B时重力的瞬时功率是零分析：某个力的功率应用力乘以力方向上的速度，重力做功与路径无关只与高度差有关，也可以运用动能定理求解。由动量定理，合外力的冲量等于物体动量的改变量。解：A、摆球从最大位移A处由静止开始释放，摆球运动到最低点B，根据动能定理得：WG=12mv2﹣0，故B、摆球从A运动到B的过程中重力的平均功率p=WGt，由A知WG=12mv2，A到B所用时间为四分之一周期，即t=TC、某个力的功率应用力乘以力方向上的速度，摆球运动到B时的速度方向是水平的，所以重力的瞬时功率是0，故C错误。D、由动量定理，合外力的冲量等于物体动量的改变量。所以摆球从A运动到B的过程中合力的冲量为mv，故D正确。故选：AD。点评：区分平均功率和瞬时功率的求解方法，掌握运用动量定理求解合外力的冲量。【解题方法点拨】单摆及其振动周期1．受力特征：重力和细线的拉力（1）回复力：摆球重力沿切线方向上的分力，F＝﹣mgsinθ=-mglx＝﹣kx，负号表示回复力F（2）向心力：细线的拉力和重力沿细线方向的分力的合力充当向心力，F向＝FT﹣mgcosθ。注意：①当摆球在最高点时，F向=mv2R=0，F②当摆球在最低点时，F向=mv2maxR，F向最大，F2．周期公式：T＝2πlg，f（1）只要测出单摆的摆长l和周期T，就可以根据g＝4π2lT2，求出当地的重力加速度（2）l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离，要区分摆长和摆线长，悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心。（3）g为当地的重力加速度。3．单摆及单摆的条件4．波长、频率和波速的关系【知识点的认识】描述机械波的物理量（1）波长λ：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相同的质点间的距离叫波长．在横波中，两个相邻波峰（或波谷）间的距离等于波长．在纵波中，两个相邻密部（或疏部）间的距离等于波长．（2）频率f：波的频率由波源决定，无论在什么介质中传播，波的频率都不变．（3）波速v：单位时间内振动向外传播的距离．波速的大小由介质决定．（4）波速与波长和频率的关系：v＝λf．【命题方向】常考题型：如图所示是一列简谐波在t＝0时的波形图象，波速为v＝10m/s，此时波恰好传到I点，下列说法中正确的是（）A．此列波的周期为T＝0.4sB．质点B、