2024届高考物理一轮总复习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学案.docx

《2024届高考物理一轮总复习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学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2024届高考物理一轮总复习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学案.docx（16页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第3讲电磁振荡与电磁波一、电磁振荡1振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流。2振荡电路：产生振荡电流的电路。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。3.电磁振荡中的能量变化(1)放电过程中电容器储存的电场能逐渐转化为线圈的磁场能。(2)充电过程中线圈中的磁场能逐渐转化为电容器的电场能。(3)在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。4电磁振荡的周期和频率(1)周期T2。(2)频率f。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，形成电磁波。(2)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相

2、同(都等于光速)。(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，波速越小。(4)vf，f是电磁波的频率。3电磁波的发射(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频)。(2)调制方式调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。调频：使高频电磁波的频率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接收到无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。(2)使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。(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。检波是调制的逆过程，也叫作解

3、调。5电磁波谱(1)按照电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。(2)按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。“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。截至2023年1月，我们仍然能够接收到237亿千米之外“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

4、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

5、荡过程分析(固基点) 题点全练通1LC振荡电路的理解如图所示，表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是( ) A电容器正在充电B电感线圈中的磁场能正在减小C电感线圈中的电流正在减小D此时自感电动势正在阻碍电流的增加解析：选D根据磁感线的方向可以判断电流方向是逆时针，再根据电容器极板上带电的性质可以判断电容器在放电，A错误；电容器在放电，所以电流在增加，磁场能在增加，自感电动势正在阻碍电流的增加，B、C错误，D正确。2周期公式的应用在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( )A BC D2解析：选BLC振荡电路的周期T2，其电容器上的带电荷量从最大值变化到零的

6、最短时间t，故t。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( )A0.51 s时间内，电容器C在放电B0.51 s时间内，电容器C的上极板带正电C11.5 s时间内，Q点的电势比P点的电势高D11.5 s时间内，电场能正在转变成磁场能解析：选CD0.51 s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，故A、B错误；11.5 s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

7、悟明1振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像2LC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麦克斯韦电磁场理论的理解关于电磁场理论，下列说法正确的是( )A在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B在变化

8、的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场C均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场解析：选D根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场，周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，故D正确。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( )解析：选D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

9、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

10、，下列说法正确的是( )A在t0到tT0时间内，绝缘小球均做匀速圆周运动B在tT0到t2T0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t2T0到t3T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做加速圆周运动D在t3T0到t5T0时间内涡旋电场沿顺时针方向解析：选B在t0到tT0时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球保持静止，故A错误；在tT0到t2T0时间内，根据法拉第电磁感应定律可得沿轨道一周的感应电动势为r2r2，由于同一条电场线上各点电场强度大小相等，所以E，解得E，涡旋电场沿顺时针方向，根据牛顿第二定律可得，在tT0到t2T0时间内，小球沿切线方向的加速度大小恒为a1

11、，所以绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动，故B正确；在t2T0到t3T0时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球均沿顺时针方向做匀速圆周运动，故C错误；根据法拉第电磁感应定律可知在t3T0到t5T0时间内涡旋电场沿逆时针方向，故D错误。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、干涉和衍射现象解析：选BCD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)

12、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。要点自悟明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)电磁波和机械波都遵循波长、波速、频率的关系公式 ，电磁波进入介质遵循公式n。(2)机械波的传播需要介质，电磁波的传播不

13、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。(三) 无线电波的发射和接收(释疑点)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

14、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。3无线电波的分类及应用无线电波按波长的长短不同可分为长波、中波、短波、微波等波段。(1)长波：波长范围为30 0003 000 m，频率范围为0.010.1 MHz，主要用于调幅广播及航海导航。(2)中波：波长范围为3 00050 m，频率范围为0.16 MHz，主要用于调幅广播及通信。(3)短波：波长范围为5010 m，频率范围为630 MHz，主要用于远距离短波通信及调幅广播。(4)微波：波长范围为100.001 m

15、，频率范围为30 MHz300 GHz，主要用于调频广播、电视、卫星导航和雷达，也可用于微波炉加热食物。多维训练1无线电波的发射(多选)下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是( )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解析：选AD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对；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由vf，知波长与波速和传播频率有关，C错，D对。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

16、无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波B无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0108 m/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，波长变短解析：选AD无线电波中长波波长有几十千米，微波中的毫米波只有几毫米，A正确；无线电波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度3.0108 m/s，B错误；无线电波也能产生干涉和衍射现象，C错误；无线电波由真空进入介质传播时，由于传播速度减小，由可知波长变短，D正确。3无线电波的接收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

17、，去户外使用，假设空间中存在波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波，下列说法正确的是( )A为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数B为更好接收290 m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到756 kHzC使接收电路产生电谐振的过程叫解调D为了能接收到长波，应把电路中电容器的电容调大一点解析：选D为了能收到频率最高的中波电台，应增大调谐电路的固有频率，根据f可知，应减少线圈的匝数，A错误；为更好接收290 m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到f1 034 kHz，B错误；使接收电路产生电谐振的过程叫调谐，C错误；为了能接收到长波，即接收到频率更低的电磁波，根据f可知，应

18、把电路中电容器的电容调大一点，D正确。(四) 电磁波谱(释疑点)1电磁波谱分析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31011103波动性强，易发生衍射无线电技术衍射能力减弱，直线传播能力增强红外线10111015103107热效应红外遥感可见光1015107引起视觉照明、摄影紫外线10151017107109化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线101610191081011贯穿本领强检查、医用透视射线10191011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

19、子的内层电子受激发后产生射线原子核受激发后产生3.对电磁波的两点说明(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，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。(2)同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越大，折射率越大，速度越小。多维训练1电磁波谱(2022青岛模拟)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、射线解析：选B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

20、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、射线有重叠，射线波长最短，紫外线波长最长，故B正确，D错误。2电磁波的特性关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正确的有( )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解析：选C波长越长，越容易发生干涉、衍射，A错误；干涉、衍射是波特有的现象，B错误；电磁波在真空中的传播速度等于光速，C正确；X射线用来透视人体，检查骨骼等，D错误。3

21、电磁波的应用(1)(多选)下列说法中正确的是( )A北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的B微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应C常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机D遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征解析：选AD北斗导航系统是利用电磁波工作的，A正确；食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加，B错误；常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，C错误；遥感技术中利用红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征，D正确。(2)(多选)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有(

22、)A杀菌用的紫外灯B拍胸片的X光机C治疗咽喉炎的超声波雾化器D检查血流情况的“彩超”机解析：选AB紫外线和X光从本质上说是电磁波，A、B正确；治疗咽喉炎的超声波雾化器和检查血流情况的“彩超”机用的都是超声波，超声波属于机械波，C、D错误。课时跟踪检测1(多选)第五代移动通信技术(简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是( )A5G和4G使用的电磁波都是横波B5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同C5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象D在真空中5G使用的电磁波波长比4G的

23、长解析：选ABC5G和4G使用的电磁波都是横波，A正确；5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同，均为3108 m/s，B正确；任何波均能发生干涉和衍射现象，故5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，C正确；根据公式cf可知，在真空中5G使用的电磁波的波长比4G的短，D错误。2(2023郑州高三调研)如图所示为某种“冷光灯”，其后面的反光镜表面涂有一层透明的薄膜，利用干涉原理，可将灯光中具有明显热效应的那部分电磁波叠加相消。被叠加相消的是( )A红外线B红光C紫光D紫外线解析：选A红外线具有明显热效应，被叠加相消的是红外线。故选A。3(多选)下列说法正确的是( )A电磁波在真空中的

24、传播速度与电磁波的频率有关B电磁波可以发生衍射现象和偏振现象C简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大D紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度解析：选BD电磁波在真空中的传播速度都一样，与电磁波的频率无关，A错误；一切波都可以发生衍射现象，横波具有偏振现象，电磁波属于波的一种，且是横波，故电磁波可以发生衍射现象和偏振现象，B正确；简谐机械波在给定的介质中传播时，波传播速度与介质有关，与频率无关，C错误；依据v，且紫外线的折射率大于红外线，因此紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，D正确。4一个电容为C的电容器，充电至电压等于U以后，与电源断开并通过

25、一个自感系数为L的线圈放电。从开始放电到第一次放电完毕的过程中，下列判断错误的是( )A振荡电流一直在增大B振荡电流先增大、后减小C通过电路的平均电流等于D磁场能一直在增大解析：选B由电磁振荡的知识可知，在放电过程中振荡电流逐渐增大，放电完毕时达到最大，故B错误，A正确；电容器储存电荷量qCU，第一次放电完毕的时间为，T2，所以平均电流I，故C正确；放电过程中电场能转化为线圈的磁场能，故D正确。5间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车。这种遥感照相机敏感的电磁波属于( )A可见光波段 B红外波段C紫外波段 DX射线波段解析：选B所有的物体都能

26、发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体的强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础。再者，红外线波长比其他波(如可见光、紫外线、X射线)的波长长，有较好地穿透云雾的能力，故B正确。而其他选项的光不具备以上特点，故A、C、D错误。6(多选)如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于玻璃圆环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球所带电荷量不变，那么( )A小球对玻璃圆环的压力不断增大B小球受到的洛伦

27、兹力不断增大C小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动D洛伦兹力对小球一直不做功解析：选CD玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功。由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向。在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿玻璃圆环半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力FBqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考虑小球速度大小、方向以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大。洛伦兹力始终与小球做圆周运动的线速度方向垂直，所以洛伦兹力对小球不做功。7(20

28、22山东泰安模拟)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用B紫外线的频率比可见光低，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康CX射线、射线频率较高，波动性较强，粒子性较弱，较难发生光电效应D手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象解析：选D有温度的物体都会发射红外线，A错误；紫外线的频率比可见光高，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康，B错误；X射线、射线频率较高，波动性较弱，粒子性较强，较易发生光电效应，C错误；手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象，D正确。