(共44张PPT)
1.电磁振荡
核心概念 规律再现
核心模型 考点对点练
核心能力提升练第四章 电磁振荡与电磁波
1.电磁振荡
1.电磁振荡的产生
(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。
(3)LC振荡电路：由电感线圈L和电容C组成的电路，是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。
(4)LC振荡电路中电流、电荷量的变化：
过程 电路中的电流 电容器极板上的电荷量
电容器刚要放电时 0 最多
电容器放电过程 由0逐渐增大 逐渐减少
电容器放电完毕时 最大 0
电容器充电过程 逐渐减小 逐渐增多
电容器充电完毕时 0 最多
注意：①由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大；充电电流也不能立即减小为0，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。
②充电过程与之前的放电过程相比，电容器两极板上所带电荷电性相反。
(5)电磁振荡：电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着的现象。
2．电磁振荡中的能量变化
过程 电容器里的电场 线圈的磁场 能量变化
电容器刚要放电时 最强 0 全部储存在电场中
电容器放电过程 逐渐减弱 逐渐增强 电场能逐渐转化为磁场能
电容器放电完毕时 0 最强 电场能全部转化为磁场能
电容器充电过程 逐渐增强 逐渐减弱 磁场能逐渐转化为电场能
电容器充电完毕时 最强 0 磁场能全部转化为电场能
3．电磁振荡的周期和频率
(1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。
(2)频率：电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数。
(3)LC电路的周期和频率公式：T＝2π，f＝。式中的周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。
(4)如果没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。
典型考点一 电磁振荡的产生
1. LC振荡电路中，某时刻线圈的磁场方向如图所示，则下列说法中错误的是( )
A．若线圈的磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电
C．若电容器上极板带正电，则线圈中的电流正在增大
D．若电容器正在放电，则线圈的自感电动势正在阻碍电流增大
答案 A
解析 该题图示只给出了某时刻线圈中电流的磁场方向，由安培定则可判断出振荡电流在电路中的方向，但未标明电容器极板的带电情况。讨论判定如下：若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器正处于放电阶段，线圈中的电流正在增大，线圈的磁场正在增强，知C正确，A错误；若该时刻电容器上极板带负电，则可知电容器正在充电，线圈中的电流正在减小，知B正确；由楞次定律知D正确。
2. 如图所示，L为电阻不计的自感线圈，已知LC振荡电路的周期为T，开关S闭合一段时间。S断开时开始计时，当t＝T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；S断开后，电容器与自感线圈L组成振荡电路，电容器极板上电荷量的变化为周期性变化，如图所示，由图可知，t＝T时电容器正在放电，此时上极板带正电，电场方向向下，线圈中电流由上向下，由右手螺旋定则可知，磁场方向向上。B正确。
典型考点二 电磁振荡中的能量变化
3. (多选)某时刻LC振荡电路的状态如图所示，则此时刻( )
A．振荡电流i在减小
B．振荡电流i在增大
C．电场能正在向磁场能转化
D．磁场能正在向电场能转化
答案 AD
解析 由电磁振荡的规律可知，该时刻电容器正在充电，振荡电流i正在减小，电场能逐渐增大，磁场能逐渐减小，即磁场能正在向电场能转化，故A、D正确。
4．关于在LC振荡电路的一个周期的时间内，下列说法正确的是( )
①磁场方向改变一次 ②电容器充、放电各一次 ③电场方向改变两次 ④电场能向磁场能转化完成两次
A．①② B．②③④ C．③④ D．①③④
答案 C
解析 LC电路在一个振荡周期内，电场、磁场方向改变两次，电场能、磁场能转化完成两次，电容器充、放电各两次，故C正确。
典型考点三 电磁振荡的周期和频率
5．在LC振荡电路中，电容器放电时间取决于( )
A．充电电压的大小
B．电容器储电量的多少
C．线圈自感系数L和电容C的数值
D．回路中电流的大小
答案 C
解析 由公式T＝2π可知，LC振荡电路的周期由电容C和线圈自感系数L决定，与其他因素没有关系，而在一个周期内，电容器的放电时间等于半个周期，故C正确。
6．如图所示的振荡电路中，电感L＝300 μH，电容C的范围为25～270 pF，求：
(1)振荡电路的频率范围；
(2)若电感L＝10 mH，要产生周期T＝0.02 s的振荡电流，应配置多大的电容？
答案 (1)0.56×106～1.8×106 Hz (2)1×10－3 F
解析 (1)根据LC振荡电路的频率公式f＝得：
fmax＝ Hz≈1.8×106 Hz。
fmin＝ Hz≈0.56×106 Hz。
所以此振荡电路的频率范围为0.56×106～1.8×106 Hz。
(2)由T＝2π得：应配置电容C＝＝ F≈1×10－3 F。
1．(多选)LC振荡电路在t1和t2时刻自感线圈中磁感线方向和电容器中极板带电情况如图所示，若t2－t1＝，则( )
A．在t1时刻电容器正在充电
B．在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C．在t1时刻电路中电流正在增大
D．在t2时刻自感线圈中磁场正在增强
答案 BC
解析 由t2－t1＝ 知t2－t1＝，从题图可看出t1、t2两个时刻自感线圈中的电流都是从左向右，由于电流方向是正电荷定向运动的方向，t1时刻正电荷从电容器正极板流出，可知电容器正处于放电状态，振荡电流是增大的，故A错误，C正确；t2时刻，自感线圈中电流从左向右，而电容器右极板带正电，说明正电荷正往右极板上聚集，所以t2时刻电容器正在充电，随着极板上电荷量的增多，电容器两极板间电场增强，故B正确；又由于充电过程振荡电流减小，故自感线圈中磁场在减弱，D错误。
2．(多选)某种电子钟是利用LC振荡电路来制成的，在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1 min，造成这种现象的可能原因是( )
A．L不变，C变大 B．L不变，C变小
C．L变小，C不变 D．L、C均变小
答案 BCD
解析 电子钟变快说明LC振荡电路的周期变小了，根据T＝2π可知，其可能原因是L不变、C变小，或L变小、C不变，或L、C均变小。故B、C、D正确。
3. (多选)如图为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图线，由图可知( )
A．在t1时刻，电路中的磁场能最小
B．从t1到t2这段时间电路中电流逐渐减小
C．从t2到t3这段时间电容器处于充电过程
D．在t4时刻，电容器的电场能最小
答案 ACD
解析 由q t图线可以看出，在t1时刻电容器极板上的电荷量q最大，电容器中的电场最强，此时电路中的电场能最大，电路中的磁场能最小，为零，A正确；从t1到t2，电容器极板上的电荷量q不断减小，可知电容器处于放电过程，电路中电流逐渐增大，B错误；从t2到t3，电容器极板上的电荷量q不断增大，电容器处于充电过程，C正确；t4时刻电容器极板上的电荷量q等于零，此时电容器中的电场能为零，即为最小，D正确。
4．为使振荡电路的周期增大为原来的2倍，在其他条件不变时，可以将振荡电路的电容( )
A．变为原来的2倍 B．变为原来的一半
C．变为原来的4倍 D．变为原来的
答案 C
解析 要使振荡电路的周期增大为原来的2倍，由振荡电路的周期公式T＝2π可知，在其他条件不变(自感系数不变)时，可以使电容器的电容变为原来的4倍，C正确。
5. 如图所示的LC振荡回路中振荡电流的周期为2×10－2 s。自振荡电流沿逆时针方向达到最大值时开始计时，当t＝3.4×10－2 s时，电容器正处于________(填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态。这时电容器的上极板________(填“带正电”“带负电”或“不带电”)。
答案 充电 带正电
解析 从t＝0开始，该振荡电路在一个周期内，经历充电→放电→充电→放电四个过程，每一个过程历时。当振荡电流逆时针达到最大时，电容器上极板刚放电完毕，将开始对下极板充电。由于时间t＝3.4×10－2 s＝1.7T，根据电磁振荡的周期性特点，此时刻状态与开始计时后经t′＝0.7T的状态一样，所以电容器正处于充电状态，且上极板带正电。
本题也可通过电磁振荡中的i t图像来分析，若以逆时针方向电流为正方向，从正向电流达到最大值开始计时，画出的振荡电流与时间的关系图像如图所示。由图可知，t＝3.4×10－2 s时，上极板处于充电状态，上极板应带正电。
6．如图甲、乙所示电路中，电容器的电容C1＝C2＝C＝4×10－6 F，电感L1＝L2＝L＝9×10－4 H，甲图中开关K先接a，充电结束后将K扳到b；乙图中开关K先闭合，稳定后断开。两图中当LC回路开始电磁振荡时开始计时，t＝3.14×10－4 s时刻，C1的上极板正在________(填“充电”或“放电”)，带________(填“正电”或“负电”)，L2中的电流向________(填“左”或“右”)，磁场能正在________(填“增大”或“减小”)。
答案 充电 正电 左 增大
解析 根据题意，甲、乙两图中LC回路的振荡周期T1＝T2＝T＝2π＝1.2π×10－4 s，那么t＝3.14×10－4s时刻是开始振荡后的。画出与题图甲对应的q t图像(以上极板带正电为正)如图1所示，与题图乙对应的i t图像(以LC回路中逆时针方向电流为正)如图2所示。在时刻，从图1的q t图像看出，C1的上极板正在充电，且带正电；从图2的i t图像看出，LC回路中有逆时针方向的电流，即L2中的电流向左，正在增大，所以磁场能正在增大。
7．(2019·天津七中期末考试)在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF。求：
(1)该回路的周期是多大？(π取3.14)
(2)设t＝0时，电容器两极板间电压最大，在t＝9.0×10－3 s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在什么过程？
答案 (1)6.28×10－4 s (2)减小 反向充电过程
解析 (1)由电磁振荡的周期公式可得该回路的周期T＝2π＝2×3.14× s＝6.28×10－4 s。
(2)因为t＝9.0×10－3 s相当于14.33个周期，而<0.33T<，由电磁振荡的周期性可知，当t＝9.0×10－3 s时，LC回路中的电磁振荡正处在～的变化过程中。
设t＝0时，电容器两极板间电压最大，极板上电荷量最多，电路中电流值为零，则回路中电流随时间的变化规律如图所示，结合图像可知，在t＝9.0×10－3 s时，通过线圈的电流在减小，这时电容器正处在反向充电过程中。(共30张PPT)
2.电磁场与电磁波
核心概念 规律再现
核心模型 考点对点练
核心能力提升练2.电磁场与电磁波
1.电磁场
(1)变化的磁场产生电场
①实验基础：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。
②麦克斯韦的见解：从场的观点出发，电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，这个电场促使导体中的自由电荷做定向运动，产生感应电流。
③实质：变化的磁场产生电场，跟闭合电路是否存在无关。如图1所示。
(2)变化的电场产生磁场
麦克斯韦假设：变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。如图2所示。
(3)电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。
(4)电磁波：如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。
2．电磁波
(1)电磁波的传播
①电磁波不需要任何介质，在真空中也能传播，这是由电磁波的本性所决定的。因为电磁波的传播，靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。
②麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速c，由此，麦克斯韦预言了光是电磁波。
③根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度E和磁感应强度B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。
(2)赫兹的实验
①实验现象：如图所示，当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。
②过程分析：当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。
③实验结论：证实了电磁波的存在。
④赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。赫兹的实验为无线电技术的发展开拓了道路，后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹。
(3)根据电磁场理论，电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，传播过程就是能量传播的过程。能量是电磁场的物质性最有说服力的证据之一。
物质存在两种形式：一种是由原子和分子构成的实物，另一种则是以电磁场为代表的场。
典型考点一 麦克斯韦电磁场理论
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．恒定电流能够在周围空间产生恒定的磁场
C．恒定电场能够在周围空间产生恒定的磁场
D．均匀变化的电场能够在周围空间产生恒定的磁场
答案 ABD
解析 根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，与是否有闭合电路无关，A正确；变化的电场产生磁场，且均匀变化的电场能够在周围空间产生恒定的磁场，恒定电场不产生磁场，故C错误，D正确；恒定电流能够在周围空间产生恒定的磁场，B正确。
2．下列关于电磁波的说法，正确的是( )
A．只要有电场和磁场就能产生电磁波
B．电场随时间变化时一定能产生电磁波
C．要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是均匀变化的
D．振荡电流能在空间中产生电磁波
答案 D
解析 根据电磁波的形成过程可知A、B、C错误；振荡电流能在空间产生周期性变化的电场和磁场，则能产生电磁波，D正确。
典型考点二 电磁波
3．(多选)关于电磁波的特点，下列说法中正确的是( )
A．电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波沿与二者均垂直的方向传播
B．电磁波是横波
C．电磁波的传播不需要介质，而是靠电场和磁场之间相互“感应”，由近及远向周围传播
D．电磁波不能产生干涉和衍射现象
答案 ABC
解析 电磁波中的电场方向、磁场方向、速度方向中任意两个都垂直，故A正确；电磁波是横波，B正确；电磁波的传播不需要介质，而是靠电场和磁场之间相互“感应”，由近及远向周围传播，C正确；电磁波能够产生干涉和衍射现象，D错误。
4．关于电磁波，下列说法中正确的是( )
A．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大
B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大
C．赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花，是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势
D．只要赫兹实验中的电火花一停止，产生的电磁波立即消失
答案 C
解析 在真空中所有电磁波的传播速度都等于光速，与电磁波的频率、能量大小无关，故A、B错误。赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花，是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势，故C正确；当赫兹实验中的电火花停止即发射电路的电磁振荡停止，只是不再产生新的电磁波，但已产生的电磁波不会立即消失，还会继续传播，故D错误。
1．关于电磁场理论，下列描述正确的是( )
A．电磁场不是一种物质
B．静止的电荷能够在周围空间产生稳定的磁场
C．稳定的磁场能够在周围空间产生稳定的电场
D．变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波
答案 D
解析 变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波，电磁场是一种客观存在的物质，故A错误，D正确；根据麦克斯韦电磁场理论可知，静止的电荷不能在周围空间激发磁场，稳定的磁场不能产生电场，故B、C错误。
2．真空中所有的电磁波都具有相同的( )
A．频率 B．波长 C．波速 D．能量
答案 C
解析 真空中所有的电磁波的波速都等于真空中的光速，而频率、波长、能量不一定相同，A、B、D错误，C正确。
3．(多选)下列关于电磁场理论的叙述，正确的是( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
答案 ABC
解析 根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场周围存在电场，与是否有闭合电路无关，A正确；周期性变化的磁场，会产生同频率变化的电场，B正确；变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场，C正确；电场的周围不一定存在磁场，磁场的周围也不一定存在电场，D错误。
4．某电路中电场强度随时间变化的图像如图所示，能发射电磁波的电场是( )
答案 D
解析 由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于其不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B图、C图)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会再激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D图)，才会激发出周期性变化的磁场，其又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，才能形成电磁波。故D正确。
5．(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是( )
A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场
B．打点计时器工作时周围必有磁场和电场
C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场
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互相垂直
答案 ABD
解析 教室中亮着的日光灯，在其周围产生振荡磁场和电场，打点计时器工作时使用的是交变电流，在其周围产生磁场和电场，故A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，稳定的磁场不会激发电场，故C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向三者相互垂直，故D正确。
6．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是( )
A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
答案 D
解析 A、B、C说法正确；电磁波是横波，不是纵波，D错误。(共38张PPT)
3.无线电波的发射和接收
核心概念 规律再现
核心模型 考点对点练
核心能力提升练3.无线电波的发射和接收
1.无线电波的发射
(1)要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：
①要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大。电磁波的频率与振荡电路中电磁振荡的频率相同。
②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用开放电路。
(2)实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。
(3)调制：在电磁波发射技术中，使载波(用来携带信号的高频电磁波)随各种信号而改变的技术。
①调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方法。
②调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方法。
2．无线电波的接收
(1)接收原理：电磁波在传播时遇到导体，会使导体中产生感应电流。因此，空中的导体可用来接收电磁波，这就是接收天线。
(2)电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振。
(3)调谐：使接收电路产生电谐振的过程。
(4)解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，它是调制的逆过程。调幅波的解调也叫检波。
3．电视广播的发射和接收
(1)发射过程：通过摄像机的感光器件将景物的光信号转变为电信号。通过载波将信号调制成高频信号再进行传播。
(2)传播方式：目前，高频电视信号的传播方式主要有三种，即地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采取不同的调制方式。
(3)接收过程：经过解调处理后将得到的电信号通过显示设备转变为图像信息。接收天线收到的电磁波还载有伴音信号，伴音信号经解调后送到扬声器。
典型考点一 无线电波的发射
1．(多选)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
解析 由调幅、调频定义可知B、D正确。
2．下列对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．经过调制后的电磁波可以传播的距离更远
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
答案 D
解析 调制是把要发射的信号“加”到高频电磁波上去，与传播距离的远近无关，A错误，D正确；调制不影响电磁波在空气中的传播速度，B错误；由λ＝，知波长与波速和传播频率均有关，C错误。
3．(2019·广东珠海一中期中考试)对讲机是深山探险爱好者必备的通讯工具，其电路结构如图甲所示，不使用时高频振荡器产生的高频等幅振荡如图乙所示，在正常使用的过程中，即探险家对话筒喊话时产生的低频振荡如图丙所示。根据以上信息可知，该对讲机发射的无线电波应为( )
答案 B
解析 高频振荡器产生高频等幅振荡，话筒里有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化。当我们对着它说话时，空气对它的压力随着声音而变化，那么它的电阻也就随声音信号而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号而变化，这就是调制。由题设知此调制为调幅，它不但影响了正半周，也影响了负半周，B正确。
典型考点二 无线电波的接收
4．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视台信号，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
答案 A
解析 电视机的室外天线处于空中变化的电磁场中，天线中产生的感应电流通过馈线输送给LC电路，此电流包含空中各电视台信号激起的电流，但只有频率与调谐电路频率相等的电视台信号对应的振荡电流才最强，然后再通过解调处理输入后面电路，故A正确，B、C、D错误。
5．(多选)关于无线电波的接收，下列说法中正确的是( )
A．当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，该电磁波在接收电路中激起的感应电流最强
B．使接收电路中产生电谐振的过程叫做调谐
C．收音机的接收电路是LC振荡回路
D．从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号，叫作检波
答案 ABC
解析 当接收电路与电磁波发生电谐振，即接收电路的固有频率等于电磁波的频率时，电路中激起的电流最强，A正确；根据调谐概念可知，B正确；收音机的接收电路是LC振荡回路，C正确；把声音或图像信号从高频电流中还原出来，叫作解调。调幅波的解调也叫检波。D错误。
6．(多选)调谐电路通常情况下是通过调节电容器的电容和电感线圈的自感系数来实现接收，但是在某次调节的过程中，电容器的电容由最大值调到最小值，仍没有接收到某电台发出的高频信号。为了接收到该高频信号，应采取的措施为( )
A．将线圈的匝数增加 B．使用电压更高的电源
C．将线圈的匝数减少 D．取走线圈中的铁芯
答案 CD
解析 当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时，发生电谐振才能接收到电台信号。由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低，由公式f＝可知在电容器的电容大小C无法调节得更小的前提下，可减小电感线圈自感系数L，而影响电感线圈自感系数L的因素有线圈匝数、粗细、长短及有无铁芯等，即可通过C、D的操作增大f。故选C、D。
典型考点三 电视广播的发射和接收
7．关于电视接收的原理，下列说法中正确的是( )
A．电视接收天线接收到的电磁波中包括有图像信号和伴音信号
B．电视接收天线收到电磁波，天线上并不产生感应电流
C．电视接收机收到电磁波，通过电子枪的扫描显示电视节目的伴音信号
D．电视接收机收到电磁波，直接经扬声器得到电视节目的伴音信号
答案 A
解析 电视接收天线收到的电磁波中包括有图像信号和伴音信号，A正确；电视接收天线收到电磁波，天线上发生电磁感应，产生感应电流，B错误；电视接收机收到电磁波，通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号，而不是伴音信号，C错误；电视接收机收到电磁波，要先检波、放大再经扬声器播放电视节目的伴音信号，D错误。
1．为了使需要传递的信息(如声音、图像等)加载到电磁波上发射到远方，必须对振荡电流进行( )
A．调谐 B．放大 C．调制 D．检波
答案 C
解析 为了利用电磁波传递信号，例如传递声音、电视图像，就要让高频的电磁波随着被传递的信号而改变。这种用来携带信号的高频电磁波叫作载波。在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。故C正确。
2．经过调制的高频电流变为图像信号电流的过程叫( )
A．调幅 B．调频 C．调谐 D．解调
答案 D
解析 解调是调制的逆过程，该过程把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来，故D正确。
3．(多选)关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是( )
A．必须对信号进行调制
B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上
D．必须使用开放电路
答案 ACD
解析 为了有效地发射电磁波，一定要对低频输入信号进行调制，且用开放电路发射，A、C、D正确；产生电谐振的过程是在接收电路中，B错误。
4．(多选)关于电磁波的接收，下列说法正确的是( )
A．当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流
B．当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流
C．由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了
D．由调谐电路接收的感应电流，再经过解调、放大，通过耳机才可以听到声音
答案 AD
解析 当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟调谐电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激起的感应电流最强。由调谐电路接收的感应电流是经过调制的高频电流，且很微弱，要再经过解调、放大，通过耳机才可以听到声音，故A、D正确。
5．(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是( )
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
B．为了使振荡电路有效地向外辐射能量，必须是开放电路
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏上有图像，必须要有解调过程
答案 BCD
解析 为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是开放电路，故A错误，B正确；当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，发生电谐振，接收电路中产生的振荡电流最强，故C正确；把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程称为解调，故D正确。
6．在无线电广播的接收中，调谐和解调是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序，正确的是( )
A．调谐→高频放大→解调→音频放大
B．解调→高频放大→调谐→音频放大
C．调谐→音频放大→解调→高频放大
D．解调→音频放大→调谐→高频放大
答案 A
解析 无线电波的接收过程中，首先要利用电谐振接收电磁波，即调谐；接收的高频振荡电流很弱，故需要高频放大；高频振荡电流还需要经过解调从中还原出低频声音信号；这个声音信号电流很弱，需经过音频放大才能送到扬声器。综上所述，A正确。
7．(多选)用一个平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路，要增大发射电磁波的波长，可采用的做法是( )
A．增大电容器两极板间的距离
B．减小电容器两极板间的距离
C．减小电容器两极板正对面积
D．在电容器两极板间加入电介质
答案 BD
解析 由λ＝知，要增大发射电磁波的波长，必须减小振荡电路的振荡频率f，由f＝可知，要减小f，就必须增大电容器的电容C或电感线圈的自感系数L，由C＝，可判断B、D操作满足要求。
8．(2019·福建福州一中期中考试)有波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到530 kHz时，则：
(1)哪种波长的无线电波在收音机中产生的振荡电流最大？
(2)如果想接收到波长为397 m的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些还是旋出一些？
答案 (1)波长为566 m的无线电波 (2)旋出一些
解析 (1)设波长为290 m、397 m、566 m的无线电波的频率分别为f1、f2、f3，根据公式f＝，则有
f1＝＝ Hz≈1034 kHz
f2＝＝ Hz≈756 kHz
f3＝＝ Hz≈530 kHz
所以波长为566 m的无线电波在收音机中产生的振荡电流最大。
(2)要接收波长为397 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率，由公式f＝可知，应使电容C减小，调节可变电容器的动片可以改变两极板的正对面积，因此应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些。(共39张PPT)
4.电磁波谱
核心概念 规律再现
核心模型 考点对点练
核心能力提升练4.电磁波谱
1.电磁波谱：不同电磁波具有不同的波长(频率)，具有不同的特性，电磁波谱就是按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱。
2．无线电波
(1)技术上把波长大于1 mm(频率低于300 GHz)的电磁波称作无线电波，并按波长(频率)划分为长波、中波、中短波、短波、微波。
(2)应用：无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输。
①广播电台、电视台：都有发射无线电波的设备。
②雷达：利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。雷达利用了电磁波遇到障碍物要发生反射的特性。波长短的电磁波，由于衍射现象不明显，传播的方向性好，有利于用电磁波定位，因此雷达用的是微波。
③移动电话：将用户的信息转变为高频电信号发射到空中，同时它又捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方送来的信息。
④射电望远镜：接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。
3．红外线
(1)红外线的波长比无线电波短，比可见光长。所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。
(2)应用——红外探测器
①夜视仪、红外摄影。
②红外遥感技术：用灵敏的红外探测器接收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。利用这个技术可以勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。在军事上的应用也十分重要。还可以制作红外体温计。
4．可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。可见光的波长为400～760 nm。
5．紫外线
(1)在紫光之外，波长范围为5～370 nm的电磁波是紫外线。
(2)应用
①灭菌消毒。
②人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康状况。但过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。
③利用紫外线的荧光效应，设计防伪措施。
6．X射线和γ射线
(1)X射线：波长比紫外线更短，对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变。X射线具有很强的穿透本领，可以用来检查人体的内部器官。在工业上，利用X射线检查金属构件内部的缺陷。机场等地进行安全检查时，X射线能轻而易举地探测到箱内的物品。
(2)γ射线：是波长最短的电磁辐射，具有很高的能量。γ射线能破坏生命物质。把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。γ射线的穿透能力很强，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
典型考点一 无线电波的特点及应用
1．(多选)雷达采用微波而不采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
答案 ABC
解析 雷达采用微波的原因是微波的频率很高、波长较短，不容易产生衍射现象，具有直线传播的特性，反射性较强。故A、B、C正确。
2. 雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，它可以向一定方向发射电磁波脉冲，当电磁波遇到障碍物时会发生反射。雷达在发射和接收到反射回来的电磁波脉冲时，在监视屏上将对应呈现出一个尖形波。某防空雷达发射的电磁波频率f＝3×109 Hz，如果雷达监视屏上显示某次发射和接收的尖形波如图所示(相邻刻线间表示的时间间隔为1.0×10－5 s)，则被监视的目标到雷达的距离以及该雷达发出的电磁波的波长分别为( )
A．15 km,0.10 m B．15 km,10 m
C．30 km,1.0 m D．30 km,0.10 m
答案 A
解析 电磁波从发射到接收，通过的距离是雷达到目标距离的2倍。从图中可以看出，两个尖形波间隔为10个小格，即全程的时间为1.0×10－4 s，单程的时间为t＝5×10－5 s，由v＝得：s＝vt＝3×108 m/s×5×10－5 s＝15 km，该雷达发出的电磁波的波长λ＝＝ m＝0.10 m，故A正确，B、C、D错误。
典型考点二 红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用
3．臭氧层被誉为地球上生物生存繁衍的保护伞，但是科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，现在臭氧层破坏面积已达2400万平方公里，北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄。臭氧层之所以能保护地球上的生命，是因为( )
A．臭氧层能吸收太阳光的可见光部分
B．臭氧层能吸收太阳光的紫外线部分
C．臭氧层能吸收太阳光的红外线部分
D．臭氧层能提供氧气
答案 B
解析 臭氧层可以吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用，B正确。
4．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，即使车队离开，也瞒不过它。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
解析 这种照相机能够拍到晚上关灯行驶的汽车，说明用的不是可见光，由于紫外线和X射线能量高，而且衰减快，地面物体不易发出，而所有物体都可以发出红外线，故B正确。
5．(多选)关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是( )
A．一切物体都在不停地发射红外线
B．红外线具有很强的热作用和荧光作用
C．红外线的显著作用是化学作用
D．红外线容易穿透云雾
答案 AD
解析 荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，红外线波长较可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾，且一切物体都在不停地发射红外线，故A、D正确。
6．(多选)下列说法正确的是( )
A．X射线的穿透能力比紫外线强，常用于车站行李安检
B．X射线可以用来治疗某些癌症
C．γ射线可以用在医学上做人体透视
D．金属探伤利用了γ射线的穿透性强
答案 AD
解析 X射线和γ射线的穿透能力很强，所以X射线可用来金属探伤、人体透视、行李安检，γ射线可用来金属探伤；γ射线能破坏生命物质，可用来治疗某些癌症。故A、D正确，B、C错误。
1．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( )
A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线
答案 A
解析 根据电磁波谱的波长由长到短排序可知A正确。
2．雷达在搜寻目标时，接收到回波所用时间为1.2×10－4 s，则此目标距雷达( )
A．36 km B．72 km C．18 km D．9 km
答案 C
解析 s＝c·t＝3×105××1.2×10－4 km＝18 km，C正确。
3．(多选)下列说法符合实际情况的是( )
A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒
B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒
C．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
D．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的分辨能力
答案 BC
解析 由电磁波谱各种电磁波的特性可知，B、C正确。
4．(多选)电磁波在科学研究和日常生活中有着广泛的应用，关于电磁波的应用，以下说法正确的是( )
A．图甲中利用雷达天线发射的无线电波可以测定物体位置
B．图乙中天文学家利用射电望远镜发射无线电波，进行天体物理研究
C．图丙中病房内应用紫外线进行杀菌消毒
D．图丁中CT机应用人体发射红外线的原理拍摄人体组织
答案 AC
解析 雷达天线是根据电磁波的反射通过发射无线电波来测定物体位置，故A正确；天文学家利用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究，故B错误；紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质，因此，可以应用紫外线进行杀菌消毒，故C正确；X射线具有很强的穿透本领，CT机通过X射线拍摄人体组织，故D错误。
5．(多选)下面关于红外线的说法中正确的是( )
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
答案 BD
解析 红外线是看不见的，红外烤箱中的红光是可见光，A错误；红外线比可见光的波长长，更容易发生衍射，B正确；一切物体，包括高温物体和低温物体都在辐射红外线，物体温度越高，它辐射的红外线就越强，C错误；红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的固有频率，也就更容易引起固体物质分子发生共振，因而红外线热作用显著，D正确。
6．太阳表面温度约为6000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙空间的温度约为3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热。若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择的波段是( )
A．无线电波 B．紫外线
C．X射线 D．γ射线
答案 A
解析 电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知，物体温度越低，发出的电磁波波长越长，宇宙空间的温度约为3 K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故A正确。
7．红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况。地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被红外遥感卫星接收。如图所示为水汽和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，在该波段红外遥感卫星大致能够接收到的波长范围为( )
A．2.5～3.5 μm B．4～4.5 μm
C．5～7 μm D．8～13 μm
答案 D
解析 由图可知，水汽对该波段红外辐射吸收率最低的波长范围大致是8～13 μm；二氧化碳对该波段红外辐射吸收率最低的波长范围大致是5～13 μm，所以在该波段红外遥感卫星大致能够接收到的波长范围为8～13 μm。故D正确。
8. 雷达是用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备，某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方水平匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10－4 s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t＝170 s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机的飞行速度约为多少？
答案 306 m/s
解析 由题意知，显示屏相邻刻度线之间的时间间隔t0＝1.0×10－4 s，
甲图发射波和反射波的时间间隔为t1＝4.0×10－4 s，
此时飞机距离雷达的距离
s1＝＝ m＝6.0×104 m
乙图发射波和反射波的时间间隔为t2＝2.0×10－4 s，
此时飞机到达雷达的正上方，距雷达的距离为
s2＝＝ m＝3.0×104 m
故170 s内飞机的位移为
s＝＝51960 m
飞机的飞行速度v＝≈306 m/s。第四、五章 高考真题演练
一、选择题
1．(2016·全国卷Ⅱ)(多选)关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
答案 ABC
解析 电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，与频率无关，A正确；由麦克斯韦电磁场理论可知，B正确；变化的电场和磁场相互激发，且相互垂直，形成的电磁波的传播方向与电场强度和磁感应强度均垂直，C正确；电磁波可以通过电缆、光缆传播，D错误；电磁振荡停止后，电磁波可以在空间继续传播，直到能量消耗完为止，E错误。
2．(2016·北京高考)下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中以光速c传播
B．在空气中传播的声波是横波
C．声波只能在空气中传播
D．光需要介质才能传播
答案 A
解析 声波是机械波，是纵波，在气体、固体、液体中都能传播，故B、C两项均错误；电磁波的传播不需要介质，能在真空中以光速传播，A项正确，D项错误。
3. (2016·天津高考)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1～10 m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 无线电波与光波均为电磁波，均能发生反射、干涉、衍射现象，故C正确，D错误。电磁波能在真空中传播，故B错误。由c＝λf可知，频率与波长成反比，故A错误。
4．(2014·上海高考)下列电磁波中，波长最长的是( )
A．无线电波 B．红外线
C．紫外线 D．γ射线
答案 A
解析 电磁波中，波长由长到短的顺序依次为无线电波→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线，故选A。
5．(2013·四川高考)下列关于电磁波的说法，正确的是( )
A．电磁波只能在真空中传播
B．电场随时间变化时一定产生电磁波
C．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
答案 C
解析 电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，A错误；若电场随时间均匀变化，则不能产生电磁波，B错误；做变速运动的电荷会在空间激发变化的磁场，变化的磁场在其周围空间激发变化的电场，从而会在空间产生电磁波，C正确；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误。
6．(2018·江苏高考)(多选)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波( )
A．是横波
B．不能在真空中传播
C．只能沿着梳子摇动的方向传播
D．在空气中的传播速度约为3×108 m/s
答案 AD
解析 摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波，A正确；电磁波能在真空中传播，B错误；电磁波传播的方向与振动方向垂直，C错误；电磁波在空气中传播的速度约为3×108 m/s，D正确。
7．(2015·北京高考)利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交卡上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是( )
A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
答案 B
解析 读卡机发射的电磁波，被IC卡内部的LC振荡电路接收，使IC卡充电，因此IC卡的能量源于读卡机发射的电磁波，故A项错误；仅当读卡机发射的电磁波频率与该IC卡内的LC振荡电路的固有频率相等时，才发生电谐振，IC卡才能有效工作，故B项正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，根据法拉第电磁感应定律，线圈L中仍会产生感应电流，故C项错误；由题意，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，故D项错误。
8. (2012·浙江高考)(多选)为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期T＝2π的振荡电流。当罐中的液面上升时( )
A．电容器的电容减小
B．电容器的电容增大
C．LC回路的振荡频率减小
D．LC回路的振荡频率增大
答案 BC
解析 由于罐中的液体是不导电的，介电常数比空气大。当液面上升时，金属板间的电介质的介电常数增加，因此，电容器的电容增大，A错误，B正确；根据振荡电路的周期公式可知，振荡周期增大，振荡频率减小，D错误，C正确。
9．(2019·天津高考)笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的( )
A．前表面的电势比后表面的低
B．前、后表面间的电压U与v无关
C．前、后表面间的电压U与c成正比
D．自由电子受到的洛伦兹力大小为
答案 D
解析 由左手定则判断，后表面带负电，电势低，A错误；电子受力平衡后，U稳定不变，由e＝evB得U＝Bav，故前、后表面间的电压U与v成正比，与c无关，故B、C错误；自由电子受到的洛伦兹力F＝evB＝，D正确。
10．(2016·浙江高考) 如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为( )
A．v(t0－t)，U
B.v(t0－t)，U
C．v(t0－t)，(U－U0)
D.v(t0－t)，(U－U0)
答案 D
解析 由于传感器输出电压与作用在其上的压力成正比，则测重台上没有人站立时，U0＝kM0g，该同学站立在测重台上时，U＝k(M0＋M)g，两方程相比可得该同学的质量M＝(U－U0)；设测量仪顶部距测重台的高度为L，该同学的身高为h，则L＝vt0，L－h＝vt，联立可得h＝v(t0－t)，D正确，A、B、C错误。
11．(2014·江苏高考)(多选)如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UH＝k，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则( )
A．霍尔元件前表面的电势低于后表面
B．若电源的正负极对调，电压表将反偏
C．IH与I成正比
D．电压表的示数与RL消耗的电功率成正比
答案 CD
解析 根据左手定则可以判断出霍尔元件中的导电物质所受安培力指向后表面，即将向后表面侧移，又由于该导电物质为电子，带负电，因此后表面的电势将低于前表面的电势，故选项A错误；若电源的正负极对调，磁场方向与图示方向相反，同时由电路结构可知，流经霍尔元件上下面的电流也将反向，因此电子的受力方向不变，即前后表面电势高低情况不变，故选项B错误；由电路结构可知，R和RL并联后与线圈串联，因此有IH＝I，故选项C正确；RL消耗的电功率PL＝2RL＝I，显然PL与I成正比，又因为磁感应强度大小B与I成正比，即B与IH成正比，电压表的示数UH＝k，则UH与I成正比，所以UH与RL消耗的电功率PL成正比，故选项D正确。
二、填空题
12. (2016·北京高考)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)。
答案 增强 敏感
解析 由题图可知，热敏电阻在温度上升时，阻值下降，故其导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻在温度变化时，阻值变化明显，故对温度更敏感。
三、实验题
13. (2019·全国卷Ⅱ)某小组利用图a所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 Ω)；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图b是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管U t关系曲线。回答下列问题：
(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 μA，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为U1＝________ mV；根据图b可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻________(填“变大”或“变小”)，电压表示数________(填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向________(填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为U1。
(2)由图b可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为＝________×10－3 V/℃(保留2位有效数字)。
答案 (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8
解析 (1)、是理想电压表，则R0与硅二极管串联，电流相等，R0两端电压U1＝IR0＝50.0×10－6×100 V＝5.00×10－3 V＝5.00 mV。
由U t图象知，当控温炉内温度t升高时，U变小，又I＝50.0 μA不变，故硅二极管正向电阻变小；当控温炉内温度升高时，硅二极管电阻变小，反过来影响电路中电流，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大，示数增大；要保持示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，即将滑片向B端移动。
(2)由U t图象的斜率可知：＝ V/℃＝2.8×10－3 V/℃。
14．(2017·江苏高考)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图1所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。
t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
Rt/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1
(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干。
为使该装置实现对30 ℃～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用________(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用________(选填“R1”或“R2”)。
(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图2所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”)。
(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查。在图1中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)。
(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是________。(填写各步骤前的序号)
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω
答案 (1)E2 R2 (2)C (3)不偏转 偏转
(4)⑤④②③①
解析 (1)若实现对30 ℃温度的控制
继电器和Rt的电压U＝0.015×(20＋199.5) V≈3.29 V
因此符合要求的电源应选E2。
若实现对80 ℃温度的控制
对全电路有E＝I(R继＋Rt＋R)
即6 V＝0.015 A×(20 Ω＋49.1 Ω＋R)
解得R＝330.9 Ω。
因此滑动变阻器应选R2。
(2)用多用电表测量直流电压时，选择开关应旋至C(直流电压挡)。
(3)a、b间电压为0，指针不偏转。
接入a、c时，多用电表与电源等构成回路，指针偏转。
(4)连接电路时，先用电阻箱代替热敏电阻，调节滑动变阻器阻值，衔铁被吸合时，调节完毕，移除电阻箱换为热敏电阻即可，正确的顺序为⑤④②③①。
15．(2016·全国卷Ⅰ)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。
在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_______________________________________________。
②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________。
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
答案 (1)连线如图所示
(2)R2
(3)①650.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏 ②c 报警器开始报警
解析 (1)见答案。
(2)由R＝＝ Ω＝1800 Ω可知，滑动变阻器应选R2。
(3)①电阻箱的电阻值应调为热敏电阻在60 ℃时的阻值，即650.0 Ω。滑动变阻器的滑片应置于b端，使开关接通后回路中电流最小，以保护报警器，即防止因过载而损坏报警器。
②应将开关向c端闭合，然后对系统进行调节。第四章 水平测评
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项符合题意；第9～12小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分)
1．首先用实验证实电磁波存在、验证麦克斯韦电磁场理论正确的科学家是( )
A．法拉第 B．赫兹
C．安培 D．奥斯特
答案 B
解析 由物理史实可知B正确。
2．我国进行第三次大熊猫普查时，首次使用了全球卫星定位系统和RS卫星红外遥感技术，详细调查了珍稀动物大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等，红外遥感技术利用了红外线的( )
A．热效应 B．相干性
C．反射性能好 D．波长长，易衍射
答案 D
解析 红外遥感技术利用了红外线波长长，易衍射的特点，这样，物体发出的红外线就能穿透云雾而被RS卫星接收，D正确。
3．关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．雷达是用X光来测定物体位置的设备
B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫作解调
C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D．变化的电场可以产生磁场
答案 D
解析 雷达是利用微波来测定物体位置的设备，A错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制，B错误；大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，是利用了紫外线的荧光作用，C错误；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场可以产生磁场，D正确。
4．关于麦克斯韦电磁场理论的两个观点，下列说法中正确的是( )
A．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
D．B、C两种情况下均能产生电磁波
答案 C
解析 根据麦克斯韦电磁场理论知C正确。
5．(2019·上海市嘉定区封浜高级中学高二期末)①验钞机的紫外线、②电视机遥控器的红外线、③CT机的X射线，它们都是电磁波，按频率从高到低的排列顺序是( )
A．①②③ B．③②①
C．②③① D．③①②
答案 D
解析 CT机的X射线的频率高于验钞机的紫外线的频率，验钞机的紫外线的频率高于电视机遥控器的红外线的频率，故D正确。
6．如图是LC振荡电路中电流随时间变化的图像，规定回路中电流为顺时针方向时为正，在t＝时刻对应的电路是图中的( )
答案 B
解析 由题图知在t＝时，电流为零，电容器刚充电完毕，C、D错误；在该时刻之前一小段时间，回路中电流为负值，即电流沿逆时针方向给电容器充电，则t＝时刻电容器上极板带正电，B正确。
7．我国正在积极研究与开发第五代移动通信系统(5G)，它将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来，能为客户提供各种通信及信息服务。关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是( )
A．客户通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转
B．如果空间某区域有振荡的电场或振荡的磁场，就能产生电磁波
C．电磁波是纵波，不能产生偏振现象
D．电磁波和机械波都不能在真空中传播
答案 B
解析 手机将声音信号转变成电信号，经过调制后，把信号发送到基站，A错误；振荡的电场或振荡的磁场会在周围空间产生振荡的电磁场，就能产生电磁波，B正确；电磁波是横波，C错误；电磁波可以在真空中传播，D错误。
8. 为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与电源或线圈L相连，如图所示。当S从a拨到b之后，由L与C构成的电路中产生振荡电流。那么( )
A．若罐中的液面上升，振荡电流的频率变小
B．若罐中的液面上升，振荡电流的周期变小
C．S从a拨到b之后的半个周期内，回路中的磁场能先变小后变大
D．S从a拨到b之后的四分之一周期内，回路中的电流增大，L的自感电动势变大
答案 A
解析 若液面上升，相当于插入的电介质增多，电容器的电容增大，根据T＝2π，振荡电流的周期T增大，由f＝可知，振荡电流的频率f变小，故B错误，A正确；S从a拨到b之后的半个周期内，电容器先放电后反向充电，电流先变大后变小，故回路中的磁场能先变大后变小，故C错误；S从a拨到b之后的四分之一周期内，回路中的电流增大，但电流变化越来越慢，故L的自感电动势变小，故D错误。
9．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，正确的是( )
A．紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
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射线具有极强的穿透能力
D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
答案 CD
解析 紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，A错误；X射线具有较强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，B错误；γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用了这个原理，C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了这个原理，D正确。
10．为了有效地把磁场的能量以电磁波的形式发射到尽可能大的空间，除了用开放的电路，还有行之有效的办法是( )
A．增大电容器极板间的距离
B．减小电容器极板的正对面积
C．减小线圈的匝数
D．采用低频振荡电流
答案 ABC
解析 实行开放电路和提高振荡频率是发射电磁波的两种有效方法，D错误；由f＝、C＝可知，A、B正确；减小线圈的匝数，电感L减小，振荡频率升高，C正确。
11．下列说法正确的是( )
A．LC振荡回路中，振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半
B．LC振荡回路中，振荡电流为零时，电场能为零
C．在电磁波接收过程中，把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制
D．当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强
答案 AD
解析 LC振荡回路中，振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半，振荡电流为零时，电容器上的带电量最大，电场能最大，故A正确，B错误；在电磁波接收过程中，把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，C错误；当f接＝f固时产生电谐振，此时接收电路中产生的振荡电流最强，故D正确。
12. 如图表示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增加
C．电感线圈中的电流正在增大
D．该时刻自感电动势正在阻碍电流增大
答案 BCD
解析 由题图磁感应强度的方向和安培定则可知，此时电流沿逆时针方向流动，电容器正在放电，电感线圈中的电流正在增大，电感线圈中的磁场能正在增加；由楞次定律可知，该时刻线圈中感应电动势正在阻碍电流增大，故B、C、D正确，A错误。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、填空和作图题(本题共3小题，共12分)
13．(4分)如图所示用A、B两只莱顿瓶来演示电磁波的发射和接收。将A的振子a、b接在感应圈(感应圈是产生高压电的装置)输出端，接通感应圈电源，使A的振子a、b之间产生火花，并发射________。将带有氖灯的莱顿瓶B靠近A，调节滑动杆的位置，当A和B的滑动杆位置________时，可观察到氖灯________。实验表明，尽管A和B这两个电路之间没有导线相连，但B的能量显然可由A通过________传播过来。
答案 电磁波' 相同' 发光' 电磁波
解析 由麦克斯韦电磁场理论可知，接通感应圈电源，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生电场，并由近向远传播形成电磁波；当A和B的滑动杆位置相同时，两电路中的电流相同，即两电路中电流的频率相同，B电路可接收A中的能量，可观察到氖灯发光；实验表明，尽管A和B这两个电路之间没有导线相连，但B的能量显然可由A通过电磁波传播过来。
14．(4分)(1)2019年6月，工信部正式向中国移动、中国电信、中国联通和中国广电4家公司发放5G正式商用牌照，这标志着我国正式进入了5G商用元年。据悉此次中国电信和中国联通获得3500 MHz频段试验频率使用许可，该频段的波长约为________ mm。
(2)在收音机接收中波段时其LC振荡电路的电感L是固定的，当可变电容器电容为C1＝270 pF时可接收频率为535 kHz的电磁波，当可变电容器的电容为C2时可接收频率为1605 kHz的电磁波，则可变电容器的电容C2＝________ pF。
答案 (1)85.7 (2)30
解析 (1)该频段的波长λ＝＝ m≈0.0857 m＝85.7 mm。
(2)当收音机的LC振荡电路的频率等于电磁波的频率时收音机就能接收该频率的电磁波。根据LC振荡电路频率公式f＝，电感L是固定的，故有＝，所以＝＝＝，由C1＝270 pF可解得C2＝30 pF。
15．(4分)图中正弦曲线表示左侧LC振荡电路中电流随时间变化的图像，若规定回路中电流为顺时针方向时为正，电容器上极板带正电时极板间电压为正，请在图中坐标中画出电容器极板间电压变化曲线的示意图。
答案 电容器极板间电压变化曲线如图所示
解析 振荡电流的变化周期与电容器极板间电压变化周期相同，且当振荡电流最大时，电容器两极板间电压为零；振荡电流最小时，电容器两极板间电压最大；结合题设中对电流正负及极板间电压正负的规定可得电容器极板间电压变化图线如答图所示。
三、计算题(本题共4小题，共40分。解答中应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤，只写出最后答案的不给分)
16．(8分)如图所示，线圈的自感系数为3 μH，在线圈的中间有抽头2，电容器的电容可在150～300 pF之间变化，S为转换开关。求此回路的最大周期和最大频率。
答案 1.88×10－7 s 1.06×107 Hz
解析 根据T＝2π 得
Tmax＝2π＝2π s≈1.88×10－7 s。
根据f＝＝ 得fmax＝
＝ Hz≈1.06×107 Hz。
17. (10分)如图所示的电路中，电容器的电容C＝1 μF，线圈的自感系数L＝0.1 mH，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关S拨至b，求：(g取10 m/s2，π取3.14，研究过程中油滴不与极板接触)
(1)至少经过多长时间，油滴的加速度最大？
(2)当油滴的加速度为何值时，LC回路中的磁场能最大？
答案 (1)3.14×10－5 s (2)10 m/s2
解析 (1)当S拨至a时，油滴受力平衡，可知油滴带负电。
当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为
T＝2π＝2×3.14× s＝6.28×10－5 s，
当电容器恰好反向充电结束时，油滴所受静电力向下且最大，此时油滴受到的合外力最大，加速度最大，至少经过的时间为t＝＝3.14×10－5 s。
(2)LC回路中的磁场能最大时，电流最大，电容器所带电荷量为0，油滴只受重力作用，油滴的加速度为g＝10 m/s2。
18．(10分)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，雷达荧光屏上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？
答案 335 m/s
解析 由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0＝10－4 s，图甲发射波和接收波的时间间隔t1＝4×10－4 s，此时战斗机距雷达的距离为s1＝c×＝6.0×104 m；图乙时间间隔t2＝1×10－4 s，此时战斗机在雷达正上方。所以战斗机的高度h＝c×＝1.5×104 m，故173 s内战斗机飞行的水平距离为s＝≈5.8×104 m，该战斗机的飞行速度v＝≈335 m/s。
19. (12分)(2019·沈阳市第170中学高二期中)如图所示，一LC回路的电感L＝0.25 H，电容C＝4 μF，在电容器开始放电时设为零时刻，上极板带正电，下极板带负电，求：
(1)此LC振荡电路的周期为多少？
(2)当t＝2.0×10－3 s时，电容器上极板带何种电荷？电流方向如何？
(3)如电容器两板间电压最大为10 V，则在前内的平均电流为多大？
答案 (1)6.28×10－3 s'(2)负电荷'逆时针
(3)2.5×10－2 A
解析 (1)根据T＝2π可得此LC振荡电路的周期为T＝2π s＝6.28×10－3 s。
(2)从t＝0时刻开始，在～阶段，电容器反向充电，故当t＝2.0×10－3 s时，上极板带负电荷，电流方向为逆时针方向。
(3)如电容器两板间电压最大为10 V，则电容器带电量的最大值为Q＝CU＝4×10－5 C，
则在前内的平均电流为
＝＝ A≈2.5×10－2 A。
