理解电磁振荡的三个“两”
1.两类物理量
一类是与电场有关的物理量，一类是与磁场有关的物理量．
(1)电流i，它决定了磁场能的大小．振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁具有与之相同的变化规律．
(2)电荷量q，它决定了电场能的大小．电容器两极板间的电压U、场强E、电场能E电，线圈的自感电动势E的变化规律与q的相同．
注意：电流i和电荷量q的变化不同步，规律如图3－1所示．
图3－1
2．两个过程
(1)充电：当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程中电路的电流减小．
(2)放电：电荷量减小时为放电过程，这个过程中电路的电流增加．
注意：在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大值)．
3．两类初始条件
图3－2甲和乙电路，表示了电磁振荡的两类不同初始条件．
(1)图甲中开关S从1合向2时，振荡的初条件为电容器开始放电．
(2)图乙中开关S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始充电．
甲 乙
图3－2
学习中应注意区分这两类初始条件，否则会得出相反的结论．
(多选)LC电路中产生电流如图3－3所示，则( )
图3－3
A．t1时刻电容器极板上带电荷量最多
B．t2时刻电路中磁场能为零
C．t3时刻磁场能将开始向电场能转化
D．t1～t2过程中电容器不断充电
【解析】 由i－t图象可知，t1时刻，i最大，故q应为零，A错；t2时刻，i为0，与其对应的磁场能为零，所以B项对；t3时刻，i最大，q为零，电容器刚放电完毕，将开始充电，即磁场能将向电场能转化，C对；t1～t2，i减小，故q增大，所以为充电过程，D对．
【答案】 BCD
1．如图3－4所示，i－t图象表示LC振荡电路的电流随时间变化的图象，在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电，在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中( )
图3－4
A．Oa段 B．ab段
C．bc段 D．cd段
【解析】 某段时间里，回路的磁场能在减小，说明回路中的电流正在减小，正在给电容器充电，而此时M带正电，那么一定是给M极板充电，电流方向顺时针．由题意知t＝0时，电容器开始放电，且M极板带正电，结合i－t图象可知，电流以逆时针方向为正方向，因此这段时间内，电流为负，且正在减小，符合条件的只有图象中的cd段，故选D.
【答案】 D
电磁波与机械波的区别和联系
电磁波与机械波都是波，但又各有自己的特点，如能正确比较电磁波和机械波的异同，就能全面、透彻地理解这两个知识点．
1．电磁波和机械波的共同点
(1)二者都能发生干涉和衍射．
(2)二者的传播速度都与介质有关．
(3)二者在不同介质中传播时频率不变．
2．电磁波和机械波的区别
(1)二者本质不同
电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播．
(2)传播机理不同
电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用．
(3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质．
(4)电磁波是横波．机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震波．
关于机械波和电磁波，下列说法中错误的是( )
A．机械波和电磁波都能在真空中传播
B．机械波和电磁波都可以传递能量
C．波长、频率和波速间的关系，即v＝λf对机械波和电磁波都适用
D．机械波和电磁波都能发生衍射和干涉现象
【解析】 本题考查机械波与电磁波的区别．机械波的传播需要介质，而电磁波的传播不需要介质，所以选项A不正确．干涉、衍射是波特有的现象，选项D正确．波能传递能量，v＝λf，对波都适用，故选项B、C都正确．
【答案】 A
2．(多选)关于电磁波与声波的说法，下列正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生的区域向远处传播，声波是声源的振动向远处传播
B．电磁波的传播不需要介质，声波的传播有时也不需要介质
C．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波传播速度变大
D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长不变，声波的波长变短
【解析】 由电磁波和声波的概念可知A正确．电磁波可以在真空中传播，而声波属于机械波，它的传播需要介质，在真空中不能传播，故B错．电磁波在空气中的传播速度大于在水中的传播速度，在真空中的传播速度最大；声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大，故C正确．无论是电磁波还是声波，从一种介质进入另一种介质频率都不变，所以由波长公式λ＝及它们在不同介质中的速度可知，由空气进入水中时，电磁波的波长变短，声波的波长变长，故D错．
【答案】 AC
课件17张PPT。理解电磁振荡的三个“两” 甲 乙
图3－2 电磁波与机械波的区别和联系 课件69张PPT。教师用书独具演示演示结束 电磁振荡 方向 振荡电流 LC振荡电路 电流 同方向 全振荡 全振荡 麦克斯韦的预言与赫兹的实验 变化的磁场周围产生涡旋电场
图3－1－1涡旋电场 涡旋电场 发生变化 涡旋磁场 电磁场 电磁波 频率 光速 电磁波 电磁波 麦克斯韦 实验 电磁振荡中各物理量的对应变化 麦克斯韦电磁场理论 综合解题方略——电磁波
与机械波的比较 图教3－1－1课时作业（八） 课件64张PPT。教师用书独具演示演示结束 电磁波的发射、传播、接收 足够高 较大的空间 减小 增大 长直导线 天线 地线 地波 天波 空间波 长波 中波 中短波 反射 短波 直线 超短波 微波通信 相同 最强 共振 频率 调谐 电容 电感 固有频率 相同 电磁波的应用及防护 波长 频率 电磁波谱 波长 光速 热效应 红外线烤箱 红外线炉 荧光 维生素D 紫外线 杀菌 反射 无线基站 电磁波 短 波源 电磁波是如何发射的 各种电磁波的特点及应用对比 综合解题方略——雷达应用 甲 乙
图－2－5课时作业（九）
第1节电磁波的产生
(教师用书独具)
●课标要求
知识与技能
1.了解电磁振荡的概念，知道什么是振荡电流和LC振荡电路.
2.理解LC回路中振荡电流的产生过程．理解产生电磁振荡的过程中，LC振荡电路中的能量转化情况.
3.知道什么是电磁振荡的周期和频率，掌握LC回路的周期和频率公式.
4.理解麦克斯韦电磁场理论的两个要点，了解电磁场与电磁波的联系与区别，通过电磁波体会电磁场的物质性.
5.理解赫兹实验的原理及意义．
过程与方法
通过对麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验的学习，体会物理学的研究方法，认识物理实验，物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用.
情感态度与价值观
通过了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想及其在物理学发展史上的意义，体会理论对实践的指导作用.
●课标解读
1．知道什么是LC振荡电路和振荡电流，能分析LC电路中振荡电流的产生过程、变化规律及能量转换．
2．知道LC电路的周期与频率公式，并能进行简单的计算．
3．了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想及其在物理学发展史上的意义．
4．知道电磁波的形成及传播．
5．知道赫兹实验及其重大意义．
●教学地位
本节内容是本章的重点内容，是对电场、磁场以及电磁感应的综合的应用，是对前面核心知识的复习，而且在此基础上还会为电磁波的产生，传播的学习打下基础．
(教师用书独具)
●新课导入建议
图片、视频展示电磁波与现代的科技以及人类的生活密切关系，无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，然后演示手机的拨打来说明电磁波对我们来说越来越重要．那么电磁波到底是什么？为什么它具有那么大的威力？它具有哪些性质？它又是怎么产生的呢？
●教学流程设计
???步骤3：师生互动完成“探究1”(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)
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?步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读
重 点 难 点
1.了解电磁振荡的概念，知道什么是振荡电流和LC振荡电路，理解振荡电流产生的过程和能量转化情况.
2.知道什么是电磁振荡的周期和频率，知道LC电路的周期和频率公式.
3.理解麦克斯韦电磁场理论的两个要点 ，了解电磁场与电磁波的联系和区别以及电磁波的特点.
4.了解赫兹实验的原理及意义．
1.LC回路产生电磁振荡的过程．(重点)
2.理解电磁场理论的要点．(重点)
3.记住电磁振荡的周期和频率公式，并会利用公式进行简单计算．(重点)
4.电磁振荡的产生过程和能量的转化．(难点)
电磁振荡
1.基本知识
(1)振荡电流
大小和方向都周期性变化的电流．
(2)振荡电路
产生振荡电流的电路．基本的振荡电路为LC振荡电路．
(3)电磁振荡的周期和频率
①一次全振荡：发生电磁振荡时，通过电路中某一点的电流，由某方向的最大值再恢复到同方向的最大值，就完成了一次全振荡．
②电磁振荡的周期T：完成一次全振荡的时间．
③电磁振荡的频率f：在1 s内完成全振荡的次数．
④LC电路的周期(频率)
T＝2π，f＝，其中：周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．
2．思考判断
(1)放电时，由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大．(√)
(2)放电时，电容器两极板间的电场能逐渐转化为线圈的磁场能．(√)
(3)振荡电流最大时，放电完毕．(√)
3．探究交流
在电磁振荡的过程中，电场能与磁场能相互转化，它们变化的周期还是T＝2π吗？
【提示】 不是．电场能和磁场能都是标量，没有方向．从振动过程来看，每完成一次全振动，磁场能和电场能都完成两次周期性变化，所以其变化周期是振荡周期的一半，即周期为π.
麦克斯韦的预言与赫兹的实验
1.基本知识
(1)麦克斯韦电磁场理论
①变化的磁场周围会产生电场
麦克斯韦提出，在变化的磁场周围会激发出一种电场——涡旋电场，不管有无闭合电路，变化的磁场激发的涡旋电场总是存在的，如图3－1－1所示．
变化的磁场周围产生涡旋电场
图3－1－1
②变化的电场周围会产生磁场
麦克斯韦从场的观点得出，即使没有电流存在，只要空间某处的电场发生变化，就会在其周围产生涡旋磁场．
③电磁波
变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的电磁场．这种在空间交替变化并传播出去的电磁场就形成了电磁波．
(2)麦克斯韦的预言
自然界存在许多不同频率的电磁波，并且它们都以光速在空间传播，光只不过是人眼可以看得见的，频率范围很小的电磁波．
(3)赫兹的实验
①赫兹实验原理图(如图3－1－2)所示：
图3－1－2
②赫兹证实了电磁波的存在．
③赫兹实验证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础．
2．思考判断
(1)在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场．(×)
(2)均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场．(×)
(3)周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场．(√)
3．探究交流
麦克斯韦电磁场理论的建立经历了怎样的发展过程？
【提示】 麦克斯韦电磁场理论的建立和实验验证，是19世纪物理学领域最重要的事件之一．电磁场理论的建立，经历了“实践——理论——实践”这一科学发展的过程，是物理学发展史上的典型案例．
电磁振荡中各物理量的对应变化
【问题导思】
1．如何用图象分析i、q的变化？
2．在充放电过程中，q、E、i、B是如何变化的？
1．用图象对应分析i、q如图3－1－3所示
图3－1－3
2．振荡过程中相关物理量的对应关系
时刻(时间)
工作过程
q
E
i
B
能 量
0
放电开始
qm
Em
0
0
E电最大E磁最小
0→
放电过程
qm→0
Em→0
0→im
0→Bm
E电→E磁
放电结束
0
0
im
Bm
E电最小E磁最大
→
充电过程
0→qm
0→Em
im→0
Bm→0
E磁→E电
充电结束
qm
Em
0
0
E电最大E磁最小
→
放电过程
qm→0
Em→0
0→im
0→Bm
E电→E磁
放电结束
0
0
im
Bm
E电最小E磁最大
→T
充电过程
0→qm
0→Em
im→0
Bm→0
E磁→E电
T
充电结束
qm
Em
0
0
E电最大E磁最小
3.几个关系
(1)同步同变关系
在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电荷量q、板间电压U、电场强度E、电场能EE是同时同向变化的，即：
q↓→U↓→E↓→EE↓(或q↑→U↑→E↑→EE↑)
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：i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．
(2)同步异变关系
在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE与线圈中的三个物量量i、B、EB是同步异向变化的，即q、E、EE同时减小时，i、B、EB同时增大，且它们的变化是同步的，即：
q、E、EE↑i、B、EB↓.
振荡电流i＝，由极板上电荷量的变化率决定，与电荷量的多少无关，如放电结束的瞬间，电荷量为零，而电流最大．
(多选)在LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向如图3－1－4所示，则下列说法正确的是( )
图3－1－4
A．若磁场正在加强，则电容器正在放电，电流方向为a→b
B．若磁场正在减弱，则电场能正在减小，电容器下极板带负电荷
C．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器下极板带负电荷
D．若磁场正在加强，则电容器正在充电，电流方向为b→a
【审题指导】 根据线圈内磁场方向，判断此时电流情况，结合选项进行分析．
【解析】 在电磁振荡的一个周期内，磁场加强的过程，必定是电容器放电过程，振荡电流增大而电场能减小，根据线圈磁感线方向，用安培定则可确定线圈上振荡电流的方向，从而得知回路中电流方向是a→b，注意到这是放电电流，故电容器下极板带正电荷；磁场正在减弱的过程，必定是电容器充电过程，振荡电流减小而电场能增大，用安培定则判断此时电流方向仍是a→b，但这是充电电流，故负电荷不断聚到下极板，上极板则出现等量正电荷，电容器两极板的电荷不断增加．由以上分析可知，本题正确选项应为A、C.
【答案】 AC
有关LC电路过程分析问题，要注意以下两点：
1．根据线圈中磁场方向、电容器极板的正负或电容器两极板间电压变化，确定电容器是充电还是放电．
2．熟练掌握电磁振荡时，电流、电荷量、电压、磁感应强度、电场强度、电场能、磁场能等物理量的周期性变化特点．
1．(2013·咸阳检测)图3－1－5中画出一个LC振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断( )
图3－1－5
A．t1时刻电感线圈两端电压最大
B．t2时刻电容器两板板间电压为零
C．t1时刻电路中只有电场能
D．t1时刻电容器带电荷量为零
【解析】 本题考查认识i－t图象和利用图线分析问题的能力．由图象知．计时开始时．电容器两极板带电荷量最大，电流为零，电容器放电开始，根据电流随时间的变化规律，画出q－t图象如图所示．由图象分析可知：t1时刻，电容器上电荷量为零，电势差为零，电场能为零，故D对，A、C皆错；t2时刻电容器电荷量q最大，两极板间电势差最大，B错．
【答案】 D
麦克斯韦电磁场理论
【问题导思】
1．什么样的磁场可以产生电场？什么样的电场可以产生磁场？
2．电磁波是如何产生的？
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
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.对电磁场的理解
变化的磁场在周围空间将产生涡旋电场，变化的电场在周围空间将产生涡旋磁场．当变化的电场增强时，磁感线沿某一方向旋转，当变化的电场减弱时，磁感线将沿相反方向旋转，如果电场不改变就不产生磁场．同理，减弱或增强的电场周围也将产生不同旋转方向的磁场．因此，变化的电场在其周围产生磁场，变化的磁场在其周围产生电场，一种场的突然减弱或增强，导致另一种场的产生．这样，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场链一环套一环，如图3－1－6所示 .需要注意的是，这里的电场和磁场必须是变化的，形成的电磁场链环不可能是静止的，这种电磁场是无源场(既不是由电荷激发的电场，也不是由运动电荷——电流激发的磁场)，并非简单地将电场、磁场相加，而是相互联系、不可分割的统一整体．在电磁场示意图中，电场E矢量和磁场B矢量，在空间相互激发时，相互垂直，以光速c在空间传播．
图3－1－6
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．
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．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，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
【审题指导】 理解麦克斯韦电磁场理论：
(1)恒定电场(磁场)→不产生磁场(电场)．
(2)均匀变化电场(磁场)→恒定磁场(电场)．
(3)非均匀变化电场(磁场)→变化磁场(电场)．
(4)周期性变化电场(磁场)→同频率磁场(电场)．
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，周期性变化的电场产生同频率的磁场．
【答案】 D
在理解麦克斯韦电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场．静磁场不产生电场．还要注意根据电场(或磁场)的变化情况来确定所产生的是什么样的磁场(或电场)．
2．(多选)(2013·宁德高二检测)应用麦克斯韦的电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示的一个场，下图是表示这个场产生的另外的场)，正确的是( )
【解析】 A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知恒定的磁场周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的，故A错；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，应按余弦规律变化，C图是正确的；D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生同频率的振荡的磁场，且按余弦规律变化，故D不正确．
【答案】 BC
综合解题方略——电磁波与机械波的比较
(多选)电磁波与声波比较，下列说法中正确的是( )
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C．由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长
D．电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的，与频率无关
【审题指导】 (1)电磁波是电磁现象，声波是机械波，是力学现象．
(2)两者都具有波的特性：干涉、衍射等，但它们具有本质的不同．
【规范解答】 声波属于机械波，传播离不开介质，故A对；电磁波在空气中的速度接近光在真空中的速度，进入水中速度变小，而声波进入水中速度变大，故B对；由v＝λf可知电磁波或声波由一种介质进入另一种介质时，频率不变，可见波速v与波长λ成正比，故C对；电磁波的速度不仅与介质有关，还与频率有关，这点与声波不同，D错．
【答案】 ABC
电磁波与机械波的区别与联系
机械波
电磁波
对象
研究力学现象
研究电磁现象
周期性变化的物理量
位移随时间和空间做周期性变化
电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播
传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关；有横波、纵波之分
传播无需介质，在真空中波速总是c；在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系，是横波
产生
由质点(波源)的振动产生
由周期性变化的电流(电磁振荡)激发
联系
都具有波的一切特性，如干涉、衍射、反射、折射等性质，它们的波速、波长与频率的关系都是v＝λf，都能传递能量
【备课资源】(教师用书独具)
用发光二极管演示电磁振荡实验
在电磁振荡演示实验中，一般教参书中给了两种方法：一是把电流计串联在LC振荡电路中，通过电流计指针的摆动来演示LC回路中振荡电流的存在；二是将示波器的输入端并接在L或C两端，通过显示电路中电压变化情况来演示LC回路中振荡电流的存在．
用示波器观察振荡电流时，由于示波管中电子惯性极小，可以显示较高频率的振荡电流，且可详细观察到振荡电压变化的具体情况．若采用通过电流计指针的摆动来观察，则需增大LC回路的电感量和电容量，以便增大周期T(便于观察)．但演示振荡成功的关键是LC回路中的电阻是否合适．电阻大，能量损耗太多，可能导致激发不起振荡，故演示时，一方面要考虑减小LC回中电阻(如可采用粗导线绕线圈，采用内阻小的电流计等)；另一方面要考虑增加线圈的自感系数(如把线圈绕在铁芯上，增大电容值等)，故在演示时需使LC回路中的电阻R、电感L、电容C搭配适当，以便实现电磁振荡演示的成功．
图教3－1－1
通过电流计指针的摆动来演示实验结果，往往导致学生认为电流计指针左右摆动的原因是惯性所致，而不是电路中产生了振荡电流．因为在实验过程中有能量损耗，振荡持续时间短，往往实验中电流计指针摆动不了几次。为此，此实验可做如下改动：把电流计换成两只高亮度的发光颜色不同的发光二极管，例如一只用发红光的，另一只用发绿光的，把它们接在电路中，如图教3－1－1所示．电路中电容用200 μF的金属纸介电容器，L用大电感量(在500 H以上)的线圈 ，则此回路的振荡周期在2 s左右，并且这也是容易满足的条件．
实验前应把二极管的特性——单向导电性——向学生介绍一下．给电容器充电后，S0指向2位置，闭合开关S后，通过红、绿两只二极管依次交替发光的现象来说明振荡电路中振荡电流的存在．这样做更易令学生信服，实验现象明显，能收到较好的实验效果．
1．关于电磁波，下列说法中不正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生区向远处传播的
B．电磁波必须依靠介质来传播
C．在真空中不同频率的电磁波传播速度相同
D．电磁波具有能量
【解析】 波由波源向外传播，A描述正确；电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，也可以在介质中传播，B描述错误；在真空中所有电磁波的传播速度都为3.0×108 m/s，C描述正确，电磁波和其他波一样，可以传递信息和能量，D描述正确．
【答案】 B
2．在LC振荡电路中，电容器放电时间的长短决定于( )
A．充电电压的大小
B．电容器带电荷量的多少
C．放电电流的大小
D．电容C和电感L的数值
【解析】 根据T＝2π，电容器的放电时间决定于L和C.
【答案】 D
3．(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是( )
A．教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场
B．工作时打点计时器周围必有磁场和电场
C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者相互垂直
【解析】 教室中开亮的日光灯、工作的打点计时器，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，传播过程中电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确．
【答案】 ABD
4．(多选)(2013·海口一中检测)在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是( )
A．电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小
B．回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大
C．电容器极板上电荷量最多时，电场能最大
D．回路中电流值最小时刻，电场能最小
【解析】 电荷量、电场强度、电场能、电压是同步量；而电流、磁场、磁场能是同步量．
【答案】 BC
5．垂直穿过某一固定面磁场的磁感应强度B随时间的变化关系如图3－1－7所示，则在它周围空间产生的电场的场强E应是( )
图3－1－7
A．逐渐增强 B．逐渐减弱
C．先减弱后增强 D．不变
【解析】 根据法拉第电磁感应定律E∝，而ΔΦ＝ΔBS，故E∝.
【答案】 D
1．(多选)(2010·新课标全国高考)在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律
【解析】 由物理学史知识可知，电流的磁效应是奥斯特发现的，电磁感应现象是法拉第发现的，赫兹证实了电磁波的存在，安培发现了磁场对电流的作用，洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用．
【答案】 AC
2．(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处传播的
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质传播时，波长变短
D．电磁波不能产生干涉、衍射的现象
【解析】 电磁波是交替产生周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播的．在真空中的传播速度为3×108 m/s.电磁波在传播过程中频率f不变，根据波速公式v＝λf，由于电磁波在介质中传播速度变小，所以波长变短．电磁波具有波动性，能产生干涉、衍射现象．
【答案】 AC
3．(2010·天津高考)下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
【解析】 根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场相互联系，形成一个不可分离的统一体，由发生的区域向远处传播，形成电磁波，电磁波的传播速度由频率和介质决定，在不同介质中传播速度不同．在同种均匀介质中沿直线传播，所以正确选项只有A.
【答案】 A
4．(多选)要想提高电磁振荡的频率，下列办法中可行的是( )
A．线圈中插入铁芯
B．提高充电电压
C．增加电容器两板间距离
D．减小电容器两板间的正对面积
【解析】 由公式f＝得知f和L、C有关．因此要增大f，就要减小L、C的乘积，其中C＝.减小L的方法有：从线圈中抽出铁芯；减小线圈长度；减小线圈横截面积；减少单位长度的线圈匝数．减小C的方法有：增加电容器两板间的距离；减小电容器两板间的正对面积；在电容器两板间换上介电常数较小的电介质．故选项C、D正确．
【答案】 CD
5．在LC振荡电路中某时刻电容器两极板间的电场线方向和穿过线圈的磁感线方向如图3－1－8所示，这时有( )
图3－1－8
A．电容器正在放电
B．电路中电流正在减小
C．电场能正在转化为磁场能
D．线圈中产生的自感电动势正在减小
【解析】 根据电场方向可知上极板带正电荷，又由磁场方向，根据安培定则可判断，电流方向为顺时针(大回路)，所以正在给电容器充电．因此，电流逐渐减小，磁场能转化为电场能，由于电流按正弦规律变化，变化率在增大，据法拉第电磁感应定律，知自感电动势正在增大．
【答案】 B
图3－1－9
6．如图3－1－9所示，当把开关S由1扳到2，下列说法正确的是( )
A．电流立刻达到最大值，然后才开始减小
B．电流不能立刻达到最大值，直到放电完毕时，电流才达到最大值
C．电场强度逐渐减弱到零，这时电流也为零
D．电场强度立刻减小到零，电流立刻达到最大值
【解析】 电容器开始放电，由于线圈的自感作用，电流不能立刻达到最大值，直到放电完毕时，电流才达到最大值．故B正确．
【答案】 B
图3－1－10
7．(多选)(2013·西安高二检测)LC回路电容器两端的电压U 随时间t变化的关系如图3－1－10所示，则( )
A．在时刻t1，电路中的电流最大
B．在时刻t2，电路中的磁场能最大
C．从时刻t2至t3，电路的电场能不断增大
D．从时刻t3至t4，电容器带的电荷量不断增大
【解析】 本题考查对LC振荡电路中各物理量振荡规律的理解．由前面所述可知，t1时刻电容器两端电压最高时，电路中振荡电流为零，t2时刻电容器两端电压为零，电路中振荡电流最强、磁场能最多，故选项A错误，B正确．在t2至t3的过程中，从图可知，电容器两极板间电压增大，必有电场能增加，选项C正确．而在t3至t4的过程中，电容器两极板间电压减小，所带的电荷量同时减少，选项D错误．
【答案】 BC
图3－1－11
8．(多选)某空间出现了如图3－1－11所示的一组闭合的电场线，这可能是( )
A．沿AB方向磁场在迅速减弱
B．沿AB方向磁场在迅速增强
C．沿BA方向磁场在迅速增强
D．沿BA方向磁场在迅速减弱
【解析】 根据电磁感应理论，闭合电路中磁通量变化时，使闭合电路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断，其中感应电流的方向和电场线方向一致．根据麦克斯韦电磁场理论．闭合电路中产生感应电流，是因为闭合电路中电荷受到了电场力作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合电路无关，故空间内磁场变化产生的电场方向，仍可用楞次定律判断．故正确答案为A、C.
【答案】 AC
9．(多选)(2013·琼海检测)如图3－1－12所示，甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙，规定逆时针方向为正方向，下列说法正确的是( )
甲 乙
图3－1－12
A．0至t1，电容器正在充电，上极板带正电
B．t1到t2，电容器正在放电，上极板带负电
C．在t3时刻，线圈中的自感电动势最大，且P为正极
D．在t4时刻，线圈中的自感电动势最大，且P为正极
【解析】 0到t1，电流为正，且在减小，即电流为逆时针方向减小，说明电容器正在充电，电流方向为正电荷的运动方向，所以上极板带负电荷；t1到t2，电流为负且在增大，即电流为顺时针方向增大，说明电容器在放电，上极板带负电荷；在t3时刻，电流的变化率(Δi/Δt)最大，所以自感电动势(E＝LΔi/Δt)最大，而t3之前的电流为负且减小，即顺时针减小，线圈中的感应电动势阻碍电流的减小，如能产生电流，则与原电流同向，即P点为正极；在t4时刻，电流最大，电流的变化率为零，自感电动势为零．故B、C正确，A、D错误．
【答案】 BC
图3－1－13
10．如图3－1－13所示电路中，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再打开开关S，LC电路中将产生电磁振荡．如果规定电感器L中的电流方向从a到b为正，打开开关的时刻为t＝0时刻，那么图中能正确表示电感器的电流i随时间t变化规律的是( )
【解析】 本题属含电容电路、自感现象和振荡电路的综合性问题，应从下面几个方面考虑：
(1)S断开前，ab段短路，电容器不带电；
(2)S断开时，ab中产生自感电动势，阻碍电流减小，同时，电容器C充电，此时电流正向最大．
(3)给电容器C充电的过程中，电容器的充电量最大时，ab中电流减为零，此后LC发生电磁振荡形成交变电流．
【答案】 C
11．如图3－1－14所示为LC振荡电路中振荡电流随时间变化的图象，由图可知，在OA时间内________能转化为________能，在AB时间内电容器处于________(选填“充电”或“放电”)过程，在时刻C，电容器带电荷量________(选填“为零”或“最大”)．
图3－1－14
【解析】 由题图可知，振荡电流随时间按正弦规律变化．在OA时间内电流增大，电容器正在放电，电场能逐渐转化为磁场能．在AB时间内电流减小，电容器正在充电．在时刻C电流最大，为电容器放电完毕的瞬间，带电荷量为零．
【答案】 电场 磁场 充电 为零
12．实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C＝1μF.在两板带有一定电荷时，发现一粉尘恰好静止在两板间．手头上还有一个自感系数L＝0.1 mH的电感器，现连成如图3－1－15所示电路，试分析以下两个问题：
(1)从S闭合时开始计时，经过π×10－5 s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少？
(2)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大？
图3－1－15
【解析】 (1)S断开时，电容器内带电粉尘恰好静止，说明电场力方向向上，且F电＝mg，闭合S后，L、C构成LC振荡电路，T＝2π＝2π×10－5 s，经＝π×10－5 s时，电容器间的场强反向，电场力的大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得：a＝＝2g.
(2)线圈中电流最大时，电容器两极板间的场强为零，由牛顿第二定律可得：a＝＝g，方向竖直向下．
【答案】 (1)2g (2)g
第2节电磁波的发射、传播和接收
第3节电磁波的应用及防护
(教师用书独具)
●课标要求
知识与技能
1.知道具有什么特点的电磁振荡电路有利于向外发射电磁波．知道开放电路.
2.了解什么是调制和为什么要调制.
3.知道无线电波传送的3种主要方式：天波，地波和空间波知道它们各自的主要特点和适应的波段
4.知道无线电波的原理．知道什么是电谐振，什么是调谐和检波.
5.了解电磁波谱，知道可见光是一定频率范围的电磁波.
6.知道红外线、紫外线、x射线等不同频率的电磁波的特点，了解一些无线电波以及红外线，紫外线的应用.
7.了解电磁污染及防护常识
过程与方法
1.尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题.
2.具有一定的质疑能力，信息收集和处理能力、分析、解决问题能力和交流、合作能力.
情感态度与价值观
1.通过了解移动通信的原理以及当地移动通信的发展情况，体会物理学对经济、社会发展的贡献.
2.关心国内、外科技发展现状与趋势，有振兴中华的使命感与责任感，有将科学服务于人类的意识.
●课标解读
1．知道什么样的振荡电路有利于向外发射电磁波，知道开放电路．
2．了解无线电波的发射过程及其三种主要传播方式：天波、地波和空间波，知道其主要特点及适用于什么波段．
3．了解调制及其目的．
4．了解无线电波的接收原理，知道什么是电谐振．
5．知道什么是调谐和检波．
6．知道电磁波谱及其各组成部分．
7．知道无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的主要作用．
8．知道电磁波的应用、电磁污染及防护．
●教学地位
本节内容是前节内容的延伸，与人类生活有着密切的联系，通过介绍电磁波的发射、传播和接收，使学生对电磁波有一个整体的认识．通过介绍电磁波谱以及不同频率电磁波的特点，使学生明白光是电磁波．通过电磁波的应用以及电磁污染的防护的介绍，可以开阔学生视野，提高学习物理的兴趣，培养学生关心科技发展的意识．
(教师用书独具)
●新课导入建设
向同学们展示已准备好的收音机、手机、对讲机．其中，通过对讲机和手机，我们可以把自己的声音传到对方，也可以听到对方的声音．这两个设备是以什么样的形式来传递和接收声音呢？今天，我们就一块来学习电磁波的发射、传播和接收．
●教学流程设计
???步骤3：师生互动完成“探究1”(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)
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步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读
重 点 难 点
1.了解电磁波的发射、传播和接收的基本原理．知道调制、调谐、电谐振、解调(检波)等概念的意义及区别.
2.了解无线电波的三种主要传播途径及其特点.
3.知道电磁波谱及其组成部分的特点和应用，知道光是电磁波.
4.了解电磁波的应用及对其危害的防护措施．
1.电磁波的发射、传播和接收．(重点)
2.电磁波谱和红外线、紫外线、X射线等不同频率电磁波的特点及应用．(重点)
3.理解电磁波的发射、传播和接收．(难点)
4.正确理解调制、调谐、解调、电谐振等概念．(难点)
电磁波的发射、传播、接收
1.基本知识
(1)电磁波的发射
①有效发射条件
a．振荡频率足够高．
b．电场、磁场尽可能分布到较大的空间．
②开放电路
为了满足发射条件，可以减小电容器的极板面积，增大极板间距，使电容器变成两条长直导线，一条伸入高空成为天线，另一条接入地下成为地线．
(2)电磁波的传播
①无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和空间波．
②地波：沿地球表面空间传播的无线电波．在无线电技术中，通常采用地波的形式传播长波、中波和中短波．
③天波：靠大气层中电离层的反射传播的无线电波．短波最适合采用天波的形式传播．
④空间波：像光束那样沿直线传播的无线电波．这种传播方式适用于超短波和微波通信，此外卫星中继通信，卫星电视转播等也主要是利用空间波作为传输途径．
(3)电磁波的接收
①电谐振现象
当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生电流最强的现象．与机械振动中的共振现象类似．
②调谐
在无线电技术中，对空间存在的各种频率电磁波，需要选择某一特定的频率接收的过程．
③调谐电路
能够调谐的接收电路．
调节调谐电路可调电容或电感，改变电路的固有频率，使它与要接收的电台的电磁波的频率相同，这个电磁波在调谐电路里激起的电流最强．
2．思考判断
(1)电磁波波长较长的波绕过障碍物的能力强．(√)
(2)电磁波波长较长的波贯穿障碍物的能力强．(×)
(3)电磁波波长较短的波能量大，穿透能力强．(√)
3．探究交流
收音机中的调谐电路是一种LC电路，你知道它是通过哪个量来选台的吗？
【提示】 收音机中的LC调谐电路是由电感线圈和可变电容器组成的，通过调节可变电容器的电容，改变LC电路的固有频率，使得当它的固有频率与某一电磁波的频率相同时，产生电谐振，从而把该频率的电磁波接收下来．
电磁波的应用及防护
1.基本知识
(1)电磁波谱
电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，把这些电磁波按波长或频率顺序排列起来，就构成了电磁波谱．电磁波谱中的各种波有一定的波长范围，它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性；它们在真空中的传播速度均等于光速．
(2)电磁波的应用
①红外线和紫外线的应用
a．红外线：具有明显的热效应．利用红外线的这种效应，制成了红外线烤箱、红外线炉等；利用红外线还可制成夜视仪、遥感器等．
b．紫外线：紫外线能使很多物质发出荧光，很容易让底片感光．当紫外线照射人体时，能使人体合成维生素D，可以预防佝偻病，但过量的紫外线会伤害人体，应注意防护．紫外线还具有杀菌作用，医院里的病房利用紫外线消毒；银行利用紫外线灯鉴别钞票的真伪．
②无线电波的应用
a．雷达
①雷达的概念：是一种用来检测飞行器、船只等远距离物体位置的系统．
②雷达的工作原理
电磁波遇到障碍物会被反射，根据信号的返回时间和方向，判断物体的方位．
③雷达的用途
探测目标、导航、预报天气、绘制地图等．
b．移动电话
①功能：使用户接收到通话对方送来的信息，并能发送自己的信息．
②特点：需通过无线基站转接实现自由通话．
(3)电磁污染及防护
①电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染．研究发现，电磁辐射会危害人体健康，波长越短，危害越突出，过量的电磁波辐射对心脏、血液和眼睛等都有很大的危害．
②电磁波污染的防治从物理学角度看，可以从电磁波源、电磁波的传播途径以及受辐射的人这三个方面进行防护．
2．思考判断
(1)可见光是整个电磁波谱中极狭窄的一段，其中红光波长最长．(√)
(2)红外线属于可见光．(×)
(3)紫外线有明显的热效应．(×)
3．探究交流
雷达为什么利用微波而不利用长波、中波？
【提示】 雷达是利用电磁波的反射来判断物体方位的，微波的波长很短，反射能力强，而长波、中波的波长长，衍射能力强，而反射能力差．
电磁波是如何发射的
【问题导思】
1．什么是开放电路？
2．什么是调制？
3．无线电波是如何发射的？
1．无线电波发射的开放电路
(1)有效发射电磁波的条件．
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4次方成正比．频率越高，发射电磁波的本领越大．
②开放电路：振荡电路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．
(2)实际应用中的开放电路是由天线与地线和匝数很少的线圈组成的，对应的L、C都很小，以满足电磁波频率高的条件．
如图3－2－1所示，甲→乙→丙电路的开放程度依次增大．
由闭合电路变成开放电路示意图
图3－2－1
如图3－2－2为实验常采用的开放电路．
开放电路
图3－2－2
2．无线电波的调制
(1)调制：在电磁波的发射过程中，使电磁波随各种信号而改变的技术．
(2)调制的分类．
①调幅：使电磁波的振幅随信号改变，频率始终保持不变，如图3－2－3所示．
调幅的作用
图3－2－3
甲：声音信号的波形；乙：高频等幅振荡电流的波形；丙：经过调幅的变频振荡电流的波形．
②调频：使电磁波的频率随信号而改变．如图3－2－4所示．
调频的作用
图3－2－4
甲：声音信号的波形；乙：高频等幅振荡电流的波形；丙：经过调频的高频振荡电流的波形．
3．无线电波的发射
由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需要传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去．
下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因说法正确的是( )
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时波长才能不变
D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传递过去
【审题指导】 解答本题应注意以下两点：
(1)调制就是把要传递的电信号“加载”到高频电磁波上再发射出去．
(2)电磁波的传播速度与调制无关．
【解析】 声音信号的频率很低，衰减快，不能直接发射，高频电磁波衰减慢、辐射能力强，适合发射，A、C错，D对．经过调制后的电磁波在空间传播的速度不变，故B错．
【答案】 D
1．(多选)要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应采取的措施是( )
A．增大电容器极板间距
B．使振荡电容器的正对面积足够大
C．尽可能使电场和磁场分布开
D．增加回路中的电容和电感
【解析】 根据f＝可知，当极板间距增大时，C变小，f增大，A正确；电场和磁场尽可能分布在较大空间，才能更多的辐射能量，从而提高辐射电磁波的本领．
【答案】 AC
各种电磁波的特点及应用对比
【问题导思】
1．电磁波按频率(波长)如何排序？
2．各种电磁波的特点如何？
电磁波谱
无线电波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
频率
由左向右，频率变化为：由小到大
真空中波长
由左向右，波长变化为：由大到小
特性
波动性强
热效应
感光性强
消毒，荧光效应
穿透力大
穿透力最强
用途
通讯、广播、移动电话
加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导
照明、照相等
日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等
检查、探测、透视、治疗
探测治疗
1．不同频率的电磁波在真空或空气中的传播速度相同，而在同一介质中的传播速度并不相同．
2．X射线与γ射线都具有穿透能力，但γ射线的穿透能力最强．X射线能穿过人体，通常做人体透视；而γ射线可以穿过几厘米厚的铅板，可以做探测金属砂眼的射线．
(多选)(2013·清镇检测)在电磁波谱大家族中，可见光谱的红光外侧是红外线，它不能引起人的视觉，是不可见光，下面关于红外线的说法正确的是( )
A．红外烤箱中的红光就是红外线
B．红外线比可见光更容易发生衍射
C．高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线
D．红外线比可见光更容易引起固体物质分子共振
【解析】 红外线是看不见的，所以烤箱中的红光不是红外线；红外线比可见光的波长长，更容易发生衍射；一切物体(包括高温物体和低温物体)都在辐射红外线，只是物体温度越高，它辐射的红外线就越强；红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的频率，也就更容易使分子发生共振，因而红外线热作用显著．
【答案】 BD
1．对电磁波谱要熟记其排列顺序，对不同的电磁波波段范围要有大致了解，要“心中有谱”．
2．对不同的电磁波的用途如无线电波、红外线、紫外线、X射线，γ射线要了解．
2．(多选)关于紫外线的作用和性质，下列说法正确的是( )
A．一切物体都在不停地辐射紫外线
B．紫外线能杀菌消毒是因为紫外线具有较高的能量，可以穿透细胞膜
C．紫外线具有较强的穿透能力，可以穿透人的皮肤，破坏内脏器官
D．紫外线具有荧光作用
【解析】 并不是一切物体都不停地辐射紫外线，所以A错误；紫外线穿透能力较强，可以穿透细胞膜，具有杀菌消毒作用，但并不能穿透人的皮肤破坏内脏器官，所以B正确，C错误；紫外线具有荧光作用，所以D正确．
【答案】 BD
综合解题方略——雷达应用
甲 乙
图3－2－5
某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4 s．某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图3－2－5甲所示，t＝173 s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为10－4 s，电磁波的传播速度为c＝3×108 m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？
【审题指导】 解答本题按以下思路进行：
→→→→
【规范解答】 由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0＝10－4 s，甲图发射波和接收波的时间间隔t1＝4×10－4 s，乙图时间间隔t2＝1×10－4 s，所以第一次飞机位置距雷达的距离为s1＝c·＝6.0×104 m，第二次飞机在雷达正上方，所以飞机高度h＝c·＝1.5×104 m，所以173 s内飞机飞行的水平距离为s＝＝5.8×104 m，所以v＝＝335 m/s.
【答案】 335 m/s
雷达的原理
雷达是利用无线电波来判定物体位置的无线电设备，利用的电磁波在微波波段，因为微波的波长短，传播的直线性好，方向性好，反射性强．它每隔万分之一秒向某一方向发射一次时间约为百万分之一秒的不连续的微波，微波遇到障碍物反射回来，这样可在显示器的荧光屏上呈现发射和接收到的两个尖形波，通过计算可得到障碍物到雷达站的距离，再根据发射微波的方向和仰角，便可判定障碍物的位置了．
【备课资源】(教师用书独具)
1．什么叫做AM和FM
无线电波和一切波动一样，可以传送能量．但在无线电广播及通信中，无线电波不仅要有传送能量的作用，而且其能量要随着信号而变化．把信号交给电波传送，就要把原来呆板不变的电波加以改变，这种过程叫做调制．传送能量而未经调制的电波，叫做载波．
常见的调制方式有两种：一种是使载波随着信号而改变其振幅，这种调制方式叫做调幅，简称AM；另一种是使载波随着信号而改变其频率，叫做调频，简称FM.
AM是用中波广播(波长范围100～1 000 m)．而FM则用超短波广播(波长范围1～10 m)．用FM广播可以提高声音的品质，避免杂音的影响(因许多杂音在形式上与AM相似)，且频率范围较广阔，故立体声广播采用FM.
2．当汽车过隧道时，收音机还能收音吗
无线电波是某一段波长范围内的电磁波，电磁波就是变化的电场和磁场以波动的形式而传播的能量．
电磁波不能进入导体，这是因为导体会感应出一个相反的电磁场，和原有的电磁波相抵消．
隧道穿山而过，山是庞大的导体，而建筑隧道的钢筋结构，像个导体网，故无线电波不能进入普通的隧道中，故汽车过一般隧道时，收音机就不能收音．
但是，有些隧道设有内部发射天线，汽车驶过这些隧道时就可以收音．
3．为什么收音机接收不到电视的伴音
电视是采用FM方式广播．若收音机以AM接收，就不会有反应．若收音机以FM接收，是不是就一定能接收到电视的伴音呢？
这要由收音机所能接收的频率范围而定．请你看看收音机调制板上的频率范围就可知道．通常所用的FM收音机所接收的频率范围约为87～108 MHz(兆赫)，但电视广播的频率范围则为470～790 MHz.除非特意改变线路，否则，收音机收不到电视的伴音．
1．(多选)(2013·济南高二检测)下列对电磁波的发射技术中调制的理解正确的是( )
A．使发射的信号振幅随高频振荡信号而改变叫调幅
B．使高频振荡信号的振幅随发射的信号而改变叫调幅
C．使发射的信号频率随高频振荡信号而改变叫调频
D．使高频振荡信号的频率随发射的信号而改变叫调频
【答案】 BD
2．(多选)一台最简单的收音机，除了接收天线和扬声器外，至少还必须具备下列哪几个单元电路( )
A．调谐电路 B．调制电路
C．振荡电路 D．检波电路
【解析】 最简单的收音机应有调谐和检波．
【答案】 AD
3．(多选)下列关于无线电波的叙述中，正确的是( )
A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波
B．无线电波在任何介质中传播速度均为3.00×108 m/s
C．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】 f不变，v变小，λ变短．
【答案】 AD
4．下列各组电磁波，按波长由长到短的正确排列是( )
A．γ射线、红外线、紫外线、可见光
B．红外线、可见光、紫外线、γ射线
C．可见光、红外线、紫外线、γ射线
D．紫外线、可见光、红外线、γ射线
【解析】 在电磁波谱中，电磁波的波长从长到短排列顺序依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由此可判定B正确．
【答案】 B
5．(多选)下列能说明电磁波具有能量的依据是( )
A．可见光射入人的眼睛，人看到物体
B．放在红外线区域的温度计升温很快
C．收音机调到某个台时，调谐电路发生电谐振
D．γ射线具有很强的贯穿能力
【解析】 A项，人眼看到物体，说明人眼感受到可见光的能量；B项，红外线具有热作用，说明红外线具有能量；C项，电谐振在调谐电路中的感应电流的能量来源于空中的无线电波；D项，γ射线的贯穿能力说明γ射线具有很高的能量．
【答案】 ABCD
1．(多选)在电磁波谱中，下列说法正确的是( )
A．各种电磁波有明显的频率和波长区域界限
B．γ射线的频率一定大于X射线的频率
C．X射线的波长有可能等于紫外线的波长
D．可见光波长一定比无线电波的短
【解析】 X射线和γ射线，X射线与紫外线的界限并不明显．
【答案】 CD
2．下列说法错误的是( )
A．发射出去的电磁波，可以传到无限远处
B．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流
C．波长越短的电磁波，越接近直线传播
D．移动电话是利用无线电波进行通讯的
【解析】 无线电波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，故B对A错；波长越短，传播方式越接近光的直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，C、D正确．
【答案】 A
3．电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为( )
A．天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路
B．天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路
C．天线只是有选择地接收某电台信号，而其他电视台信号则不接收
D．天线将电磁波传输到电视机内
【解析】 室外天线处于空间变化的电磁场中，天线中产生了感应电流，此电流通过馈线输送给LC电路，此电流中空间各电台信号激起的电流均存在，但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应电流最强，然后再通过解调处理输入后面电路，故A正确，B、C、D均错误．
【答案】 A
4．(2013·漳州高二检测)下列说法中正确的是( )
①夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最弱的 ②医院里用X射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的 ③科学家关注南极臭氧层空洞是因为它将使气候恶化
④在热学中所说的热辐射就是指红外线辐射
A．①② B．①③
C．②④ D．③④
【解析】 热效应最强的是红外线，热辐射即红外线辐射，①不正确，④正确；穿透本领最强的是γ射线，②错误；臭氧层可吸收、阻挡过强的紫外线，使地球上的动植物免受过强紫外线的伤害，另外臭氧层空洞可引起气候恶化，③正确，故选D.
【答案】 D
5．(多选)雷达采用微波而不用其他无线电波的原因是( )
A．微波具有很高的频率
B．微波具有直线传播的特性
C．微波的反射性强
D．微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远
【解析】 雷达采用微波的主要原因是微波具有很高的频率，具有直线传播的特性，反射性强．
【答案】 ABC
6．高原上人的皮肤黝黑的原因是( )
A．与高原上人的生活习惯有关
B．与高原上的风力过大有关
C．与高原上紫外线辐射过强有关
D．由人体本身决定的
【解析】 高原上的紫外线辐射比平原高很多，而紫外线对皮肤有生理作用，可使皮肤变黑而粗糙．
【答案】 C
7．(2013·仁怀高二检测)收音机调谐电路可变电容器从全部旋入到完全旋出的过程中始终收不到某一低频电信号，为了能使这台收音机收到该低频电信号，应( )
A．加长天线
B．增加谐振线圈匝数
C．减少谐振线圈匝数
D．增加电容器初始所带电荷量
【解析】 为使调谐电路的固有频率能调到更低，由f＝可知，只有使自感系数L增大，增大L的办法从题中所给的方法中选，只有增加线圈匝数，故正确答案为B.
【答案】 B
8．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 D．X射线波段
【答案】 B
9．一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的哪个区域( )
A．可见光 B．γ射线
C．无线电波 D．紫外线
【解析】 一种波发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸大小与其波长差不多或比其波长还要小．电磁波中的无线电波波长大约是10－2～104 m，红外线波长大约是10－3～10－2 m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，所以只有无线电波才符合条件．
【答案】 C
10．(多选)(2013·贵阳高二检测)图3－2－6(a)为一个调谐接收电路，图(b)、(c)、(d)为电路中的电流随时间变化的图象，则( )
图3－2－6
A．i1是L1中的电流图象
B．i1是L2中的电流图象
C．i2是L2中的电流图象
D．i3是流过耳机的电流图象
【解析】 i1是L1中的电流图象，由于晶体二极管具有单向导通性，所以i2是L2中的电流图象，而电容器具有通高频、阻低频的特性，所以i3是流过耳机的电流图象．
【答案】 ACD
11．科学技术是一把双刃剑．电磁波的应用也是这样．它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染．频率超过0.1 MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁．按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50 W/m2.若某小型无线通讯装置的电磁辐射功率是1 W，那么在距离该通讯装置________m以外是符合规定的安全区域(已知球面面积S＝4πR2)．
【解析】 以发射中心为圆心、R为半径作一球面，则该球面外为安全区，在球面上，单位面积上受到的电磁辐射强度≤0.50 W/m2.由题意知：≤0.50 W/m2，即R≥0.40 m.
【答案】 0.40
12．LC振荡电路电容器的电容为3×10－5μF，线圈的自感系数为3 mH，它与开放电路耦合后，求：
(1)发射出去的电磁波的频率是多大？
(2)发射出去的电磁波的波长是多大？
【解析】 (1)根据T＝2π得
f＝
代入数值得，f＝530 kHz.
(2)根据λ＝c/f
得λ＝566 m.
【答案】 (1)530 kHz (2)566 m
综合检测(三)
第3章 电磁波
(分值：100分 时间：60分钟)
一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分，第1－4小题只有一项符合题目要求，第5－7小题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分)
1．(2013·济南高二检测)手机通信是靠电磁波传递信息的，从理论上预言电磁波存在和第一次用实验证实电磁波存在的物理学家分别是( )
A．安培，法拉第 B．麦克斯韦，法拉第
C．法拉第，赫兹 D．麦克斯韦，赫兹
【解析】 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次用实验验证了电磁波的存在．
【答案】 D
2．关于LC振荡电路，下列说法中正确的是( )
A．当电容器充电完毕时，电路中电流最大
B．当电容器开始放电时，电路中电流为零
C．当电容器放电完毕时，电路中电流为零
D．当电容器开始充电时，电路中电流为零
【解析】 电容器充电完毕和开始放电是同一时刻，电路中电流为零；电容器放电完毕和开始充电是同一时刻，电路中电流最大．故只有B项正确．
【答案】 B
3．(2013·江津高二检测)北京广播电台发射“中波”段某套节目的信号、家用的微波炉中的微波、VCD机中的激光(可见光)、人体透视用的X光，都是电磁波，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4( )
A．f1＞f2＞f3＞f4 B．f1＜f2＜f3＞f4
C．f1＜f2＜f3＜f4 D．f2＜f1＜f3＜f4
【解析】 按照电磁波谱频率由高到低排列顺序可知答案C正确．
【答案】 C
4．许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，错误的是( )
A．紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应
B．X光透视利用的是光的衍射现象
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有较强穿透能力
D．红外遥感技术利用一切物体都不停地辐射红外线的现象
【解析】 紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应，A项正确．X射线具有极强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，B项错误．γ射线具有较强穿透能力，工业上的金属探伤就是利用的这个原理，C项正确．一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用的这个原理，D项正确．
【答案】 B
5．关于电磁波和机械波，下列说法中正确的是( )
A．两种波由空气进入介质时，波的频率均保持不变
B．两种波由空气进入介质时，波的速度均保持不变
C．电磁波的波速与频率和介质均有关，机械波的波速仅与介质有关，与频率无关
D．电磁波和机械波的传播都需要介质
【解析】 频率由波源决定，与介质无关，故A正确；两种波由空气进入介质时，速度都改变；电磁波的传播不需要介质．
【答案】 AC
6．关于电磁波的传播，下列叙述正确的是( )
A．电磁波频率越高，越易沿地面传播
B．电磁波频率越高，越易沿直线传播
C．电磁波在各种介质中传播的波长恒定
D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就几乎可把信号传遍全世界
【解析】 由c＝λf可判定：电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不易沿地面传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故B对、A错；电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由v＝λf，可判断波长改变，C错；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36 000 km高的地方，用它作微波中继站，只要有三颗就能覆盖地球上两极外的所有地区，D正确．
【答案】 BD
7．在如图1甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示．若把通过P点向右的电流规定为正方向，则( )
甲 乙
图1
A．0～0.5 ms内，电容器C正在充电
B．0.5 ms～1 ms内，电容器上极板带正电荷
C．1 ms～1.5 ms内，Q点比P点电势高
D．1.5 ms～2 ms内，磁场能在减少
【解析】 由题图可知，在0～0.5 ms内，电流正向增大，电容器正在放电，故A错；在0.5 ms～1 ms内，电流正向减小，电容器正在充电，电容器下极板带正电荷，故B错；1 ms～1.5 ms内电流负向增大，电容器正在放电，此过程电容器下极板带正电，Q点的电势比P点的高，故C对；1.5 ms～2 ms内电流负向减小，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，故D对．
【答案】 CD
二、非选择题(本题共5小题，共58分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)
8．(12分)在一个LC振荡电路中，已知电容器极板带电荷量随时间变化关系如图2所示，那么在1×10－6 s至2×10－6 s这段时间内，电容器处于________过程(填“充电”或“放电”)，此过程中通过L的电流将________(填“逐渐增大”或“逐渐减小”)，由这个振荡电路激发的电磁波的波长为________m.
图2
【答案】 放电 逐渐增大 1.2×103
9．(10分)电磁波有：A.可见光 B．红外线 C．紫外线 D．无线电波 E．γ射线 F．伦琴射线
(1)按频率由小到大的顺序是：________．
(2)可对物体进行加热的是________，激发物质发光的是_______，可用来检查人体病变或骨折的是________，能使种子发生变异培育新品种的是________．
【答案】 (1)DBACFE (2)B C F E
10．(12分)某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs.问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
【解析】 由c＝λf，可知电磁波振荡频率
f＝＝ Hz＝1.5×109 Hz，
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离s＝cΔt＝c(－t)＝6×104 m，
所以雷达的最大传播距离s′＝＝3×104 m＝30 km.
【答案】 1.5×109 Hz 30 km
11．(12分)(2013·海口高二检测)我国电视台1到12频道的频率范围是48.5 MHz到223 MHz，用自感系数是3×10－2 μH到4.6×10－2 μH的可变的电感线圈，恰能收到这一频率范围的电磁波，那么电视接收机调谐电路中的电容C的取值范围是多大？该电视机所接收的电磁波波长范围是多大？
【解析】 根据f＝可得，C＝，又依题意，f＝48.5×106～223×106 Hz，L＝3×10－8～4.6×10－8 H，可计算出C的取值范围：359.0～11.0 pF，又根据v＝λf可求出波长的取值范围为：1.35～6.19 m.
【答案】 359.0～11.0 pF 1.35～6.19 m
12．(12分)若你用通过同步卫星转发的无线电话与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？(已知地球质量M＝6.0×1024 kg，地球半径R＝6.4×106 m，万有引力恒量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)
【解析】 同步卫星周期T＝24×3 600 s＝8.64×104 s
设卫星离地高h，由牛顿第二定律得
＝m(R＋h)()2
得h＝－R
代入数据得h＝3.59×107 m.
要想通话时间最短，发话人和听话人必须均在同步卫星的正下方，此时最短距离s＝2 h，所以最短时间t＝2×＝ s＝0.48 s.
【答案】 0.48 s
