(共16张PPT)
第四章 电磁振荡与电磁波
阶段归纳整合
第*页
知识整合构建
第*页
关键能力重构
专题1 电磁场与电磁波
1. 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.
2. 电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电 磁场.
3. 电磁波：电磁场由近及远地向周围传播形成电磁波.
4. 电磁振荡
（1）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.
（2）振荡电流：振荡电路中产生的大小和方向都做周期性迅速变化的电流.
（3）电磁振荡：振荡电路中电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、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.
（4）电磁振荡中的能量：在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能在振荡电路中周期 性地转化.
5. 电磁波的发射
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.
（2）采用开放电路.
题组 训练
A. 有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场
B. 在变化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. 周期性变化的磁场周围一定产生周期性变化的电场
解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的 电场产生恒定的磁场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，选项D正确， A、B、C错误.
D
A. 要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程
B. 音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C. 当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流 最强
D. 为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
D
解析：电视机显示图像时，必须通过解调过程，把有效的信号从高频信号中取出来， 否则就不能显示，A正确，不符合题意；一般的音频电流的频率比较低，不能直接用 来发射电磁波，B正确，不符合题意；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机 械振动中的共振有些相似，当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接 收电路产生的振荡电流最强，C正确，不符合题意；为了使振荡电路有效地向空间辐 射能量，必须采用开放电路和高频发射，D错误，符合题意.
专题2 电磁波谱
1. 无线电波：波长大于1 mm（频率小于300 GHz）的电磁波是无线电波.无线电波用 于通信和广播.
2. 红外线：红外线的波长比红光的波长还长，不是可见光，不能引起人的视觉.一切 物体（不管大小、也无论是否有生命），凡是由分子、原子等微粒构成的物体都在不 停地辐射红外线，物体温度越高，辐射红外线的本领越强.
红外线有以下主要作用：
（1）红外线遥感：勘测地热、寻找水源、人体检查等；
（2）红外线遥控：家用电器配套的遥感器发出红外线脉冲信号，受控机器就会按照 指令改变工作状态；
（3）加热物体：红外线很容易使物体的温度升高，如市场上的“远红外烤箱”.
3. 可见光：可见光的波长在400 nm到760 nm之间，不同颜色的光是波长（频率）范 围不同的电磁波.
项目 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
真空中
的波长
λ/nm 760～
630 630～
600 600～
570 570～
500 500～
450 450～
430 430～
400
天空看起来是蓝色的，是由于波长较短的光比波长较长的光更容易被散射.傍晚的阳 光比较红，是由于大气对波长较短的蓝光、紫光比波长较长的红光、橙光吸收较强的 缘故.
4. 紫外线：紫外线也不是可见光，其波长比紫光还短，波长范围为5 nm到370 nm之 间，一切高温物体发出的光中都含有紫外线.紫外线的显著特征是化学作用，它能促 使人体合成维生素D，但不能过多照射，能杀死多种细菌，具有消毒功能.
5. X射线和γ射线
X射线和γ射线的波长比紫外线都短.X射线对生命物质有较强的作用，过量的照射会 引起生物体的病变，X射线能够穿透物质，可以用于人体透视，检查金属零件内部的 缺陷，γ射线具有很高的能量，在医学上可以用来治疗癌症，也可以探测金属部件内 部的缺陷.
6. 太阳辐射
太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，在眼睛最敏感的黄绿光附 近，辐射的能量最强.
题组 训练
A. 含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的
B. 含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的
C. 含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的
D. 含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的
解析：紫外线具有荧光效应，红外线热效应明显，可见光有视觉感应，地面呈现的是 圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的；温度计显示的温度明显 上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的.故选C.
C
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
C第四章DISIZHANG 电磁振荡与电磁波
1.电磁振荡
核心素养：
1.知道振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化情况及电场能与磁场能的转化情况.（物理观念）
2.会求LC振荡电路的周期与频率.（科学思维）
3.探究电磁振荡过程中各物理量的变化规律.（科学探究）
4.了解现代的实际电路中使用的振荡器.（科学态度与责任）
@研习任务一
合作 讨论
音叉的振动产生声音，但是要形成持续的声音，则需要不断地打击音叉.手机接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流.怎样才能产生这样的电流呢？
提示：要产生持续变化的电流，可以通过电感线圈和电容器组成的LC振荡电路实现.
教材 认知
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：能产生 振荡电流 的电路.最简单的振荡电路为LC振荡电路.
（3）LC振荡电路：由 电感线圈L 和 电容C 组成的最简单的振荡电路.
（4）电磁振荡的实质
在电磁振荡过程中，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，电场能和磁场能也随着做周期性的 转化 .
要点 归纳
1.各物理量随时间的变化图像
振荡过程中电流i、极板上的电荷量q电场强度E和磁感应强度B之间的对应关系.
a
b
c
d
e
电磁振荡过程
以逆时针方向电流为正
q为上极板的电荷量
2.相关量与电路状态的对应情况
电路状态 a b c d e
时刻t 0 T
电荷量q 最多 0 最多 0 最多
电场能EE 最大 0 最大 0 最大
电流i 0 正向 最大 0 反向 最大 0
磁场能EB 0 最大 0 最大 0
3.分类分析
（1）同步关系
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、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即q↓→E↓→EE↓（或q↑→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与线圈中的三个物理量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↓.
研习 经典
[典例1] （多选）LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则（ ）
A.若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a
B.若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上板带负电
C.若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上板带正电
D.若磁场正在增强，则电容器正在放电，电流方向由a向b
解析：若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增大，上极板带负电，故A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减少，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故C正确，D错误.
答案：ABC
1.判断电容器是充电还是放电，一般依据电流的方向，电流由正极板流出为放电，向正极板流入为充电.
2.判断电场能和磁场能的转化要依据电流的增减或极板上电荷量的增减.
对应 训练
1.（多选）甲、乙、丙、丁四个LC振荡电路，某时刻振荡电流i的方向如图中箭头所示.下列对各回路情况的判断正确的是（ ）
A.若甲电路中电流i正在增大，则该电路中电容器两端的电压必定在增大
B.若乙电路中电流i正在增大，则该电路中电容器的电场方向必定向下
C.若丙电路中电流i正在减小，则该电路中线圈周围的磁场必定在增强
D.若丁电路中电流i正在减小，则该电路中电容器的电场方向必定向上
解析：如果i正在增大，说明电容器放电，电压减小，在题图乙中，电流是从上极板流向下极板，则说明上极板带正电，进而可判断电场方向必向下，故A错误，B正确；若i在减小，则线圈周围的磁场一定在减弱，则说明是充电过程，在题图丁中，电流指向下极板，故下极板必充上正电，上板带负电，电容器中电场强度方向向上，故C错误，D正确.
答案：BD
@研习任务二
合作 讨论
如图所示的电路.
（1）如果仅更换电感L更大的线圈，将开关S掷向1，E先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？
（2）如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是否增大？再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，放电时间是否相应地变长？振荡周期T是否变长？
提示：（1）自感电动势更大，“阻碍”作用更大，电流变化更慢，周期变长.
（2）带电荷量增大，放电时间变长，周期变长.
教材 认知
1.电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次 周期性变化 需要的时间.
2.电磁振荡的频率f：周期的倒数，数值等于单位时间内完成的 周期性 变化的次数.
如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率分别叫作振荡电路的 固有 周期和 固有 频率.
3.LC电路的周期和频率公式
T＝2π，f＝.
其中：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）.
要点 归纳
1.周期的决定因素
T取决于L、C，与极板所带电荷量、两板间电压等无关.
2.电感线圈的自感系数L及电容器的电容C的决定因素
电感线圈的自感系数L一般由线圈的大小、形状、匝数及有无铁芯决定；
平行板电容器的电容C与电介质的介电常数εr、极板正对面积S及板间距离d有关.
研习 经典
[典例2] 如图所示有一个LC振荡电路，其中，L＝ H，C＝ F，t＝0时刻，电容器的带电荷量最大，则（ ）
A.振荡周期T＝2 s，频率为0.5 Hz
B.经过时间t＝0.5 s，电路中电流最小
C.经过时间t＝1 s，磁场能达到最大
D.放电过程中，电荷量有所损耗，振荡周期变小
解析：由T＝2π，代入数据可解得，振荡周期为T＝2 s，f＝＝0.5 Hz，A正确；经过时间t＝0.5 s，即T，刚好完成放电，故电路中电流最大，B错误；经过时间t＝1 s，即T，电容器反向充电完成，电场能达到最大，磁场能达到最小，C错误；振荡周期由L、C决定，与电荷量无关，故保持不变，D错误.
答案：A
解决此类问题一定要熟悉振荡电路的变化过程，要知道怎么才算是一个变化周期，必要的时候结合变化图像来解决.
对应 训练
2.如图所示，LC振荡电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700 Hz变为1 400 Hz，则可以采用的办法有（ ）
A.把电容增大到原来的4倍
B.把电容增大到原来的2倍
C.把电容减小到原来的
D.把电容减小到原来的
解析：由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的，由T＝2π及L不变知，当C＝C0时符合要求，其中C0为原电容，D正确，A、B、C错误.
答案：D
知识 构建
@课后提素养
基础 题组
1.判断正误.
（1）LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路中磁场能最小.（ × ）
（2）LC振荡电路的电容器极板上电荷量最多时，电场能最大.（ √ ）
（3）LC振荡电路中电流增大时，电容器上的电荷一定减少.（ √ ）
（4）LC振荡电路的电流为零时，线圈中的自感电动势最大.（ √ ）
（5）在振荡电路中，电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能.（ √ ）
（6）电容器放电完毕，电流最大.（ √ ）
（7）L和C越大，电磁振荡的频率越高.（ × ）
2.在理想LC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的场强E的方向如图所示，M是电路中的一点.若该时刻电容器正在充电，据此可判断此时（ ）
A.电路中的磁场能在增大
B.电路中电流正在增加
C.流过M点的电流方向向左
D.电容器两极板间的电压在减小
解析：电容器充电，电场能增加，故磁场能减小，A错误；充电过程，电容器极板上的电荷量正在增加，使电容器极板和线圈间电势差变小，电路中电流逐渐减小，B错误；电容器上极板带正电，充电过程，流过M点的电流方向向左，C正确；电容器充电，电容器极板上的电荷量正在增加，根据C＝可知，电容器两极板间的电压在增加，D错误.
答案：C
3.在LC电路中发生电磁振荡时，以下说法正确的是（ ）
A.电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期
B.当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零
C.提高充电电压，极板上带更多的电荷量时，能使振荡周期变大
D.要提高振荡频率，可减小电容器极板间的正对面积
解析：电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间，电容器完成了放电和反向充电过程，时间为半个周期，A错误；电容器放电完毕瞬间，电路中电场能最小，磁场能最大，故电路中的电流最大，B错误；振荡周期仅由电路本身决定，与充电电压等无关，C错误；提高振荡频率，就是减小振荡周期，可通过减小电容器极板正对面积来减小电容C，达到增大振荡频率的目的，D正确.
答案：D
中档 题组
1.近场通信（NFC）是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容器组成的类似LC振荡电路的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时，电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响应，被读或写入信息.下列说法正确的是（ ）
A.LC电路的电容器在充电时，电流增大
B.LC电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势减小
C.如果增大LC电路中电容器两极板间距离，振荡周期将减小
D.如果减小LC电路中电容器两极板的正对面积，振荡周期将增大
解析：LC电路的电容器在充电时，电流逐渐减小，A错误；LC电路中，电容器充电时，线圈中电流的变化率逐渐变大，则自感电动势变大，B错误；根据C＝可知，当S减小或d增大均会使电容C变小，根据T＝2π，可知，振荡周期将减小，C正确，D错误.
答案：C
2.（多选）如图所示的LC振荡电路，在某时刻的磁场方向如图所示，则下列判断正确的是（ ）
A.若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板带正电
B.若磁场正在减弱，则电场能正在增强，电容器上极板带正电
C.振荡电流的变化周期为2π
D.电场能量的变化周期为π
解析：若磁场正在增强，根据能量守恒定律可知，电场能正在减少，电容器正在放电，由安培定则判断出电路中电流方向为顺时针，说明电容器下极板带正电，故A错误；若磁场正在减弱，根据能量守恒定律可知，电场能正在增强，电容器正在充电，电路中电流方向为顺时针，则电容器上极板带正电，故B正确；振荡电流的变化周期为T＝2π，故C正确；能量没有方向，电场能量的变化周期为电流变化周期的一半，即为T＝π，故D正确.
答案：BCD
3.某收音机中的LC电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生535 kHz到1 605 kHz的电磁振荡.可调电容器的最大电容和最小电容之比是多少？
解析：由LC电路固有频率公式得f＝
解得C＝
所以＝＝＝.
答案：
@课时作业（十三）
[基础训练]
1.（多选）LC振荡电路的固有频率为f，则（ ）
A.电容器内电场变化的频率为f
B.电容器内电场变化的频率为2f
C.电场能和磁场能转化的频率为f
D.电场能和磁场能转化的频率为2f
解析：电场能和磁场能是标量，只有大小在做周期性变化，所以电场能和磁场能转化的周期是电磁振荡周期的一半，转化的频率为电磁振荡频率的两倍；电容器内电场变化的频率等于电磁振荡的频率.故选AD.
答案：AD
2.某LC振荡电路的振荡频率为520 kHz，为能提高到1 040 kHz，以下说法正确的是（ ）
A.调节可变电容，使电容增大为原来的4倍
B.调节可变电容，使电容减小为原来的
C.调节电感线圈，使线圈匝数增加到原来的4倍
D.调节电感线圈，使线圈电感变为原来的
解析：由振荡频率公式f＝可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以减小电容使之变为原来的，或减小电感使之变为原来的，故B正确，A、C、D错误.
答案：B
3.（多选）理想的LC振荡回路中电流i随时间t的变化关系如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A.t1时刻，电容器的带电荷量最大
B.t2时刻，电路中的磁场能最小
C.从t2时刻到t3时刻电路中的电场能不断增大
D.从t3时刻到t4时刻，电容器的带电荷量不断增大
解析：t1时刻，电路中电流最大，电容器的带电荷量最小，所以A错误；t2时刻，电路中电流最小，电容器带电荷量最大，磁场能最小，所以B正确；从t2时刻到t3时刻，电路中电流变大，电场能在不断减小，所以C错误；从t3时刻到t4时刻，电路中电流逐渐减小，电容器的带电荷量不断增大，所以D正确.
答案：BD
4.（多选）如图所示的LC振荡回路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是（ ）
A.振荡电流达到最大值时，电容器上的电荷量为零
B.振荡电流达到最大值时，磁场能最大
C.振荡电流为零时，电场能为零
D.振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半
解析：由LC振荡电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即电容器放电刚结束时，电容器上电荷量为零，A正确；回路中电流最大时螺线管中磁场最强，磁场能最大，B正确；振荡电流为零时充电结束，极板上电荷量最大，电场能最大，C错误；由图可知电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D正确.
答案：ABD
5.（多选）如图所示的电路中，L是自感系数很大的、用铜导线绕成的线圈，其电阻可以忽略不计，开关S原来是闭合的.当开关S断开瞬间，则（ ）
A.L中的电流方向不变
B.灯泡D要过一会儿才熄灭
C.LC振荡电路将产生电磁振荡，刚断开瞬间，磁场能最大
D.电容器将放电，电场能将转化为磁场能
解析：开关S断开后，LC振荡电路开始振荡.由于起振时线圈中有电流，故属于电感起振，电容器开始充电，此时磁场能最大，电场能最小，磁场能将转化为电场能，故C正确，D错误；线圈中的自感电动势阻碍电流的变化，所以L中的电流方向不变，故A正确；断开S后，没有电流流过灯泡，灯泡立即熄灭，故B错误.
答案：AC
6.（多选）在LC振荡电路中，电容器上的带电情况及电路中的电流方向如图所示，以下有关电磁振荡的说法正确的是（ ）
A.此时电路中电容器正处于充电状态
B.此时电路中电场能正在向磁场能转化
C.每个周期内，电容器完成一次充放电过程
D.电感线圈自感系数增大，则充电和放电过程会变慢
解析：由图中电流方向可如，电容器正在被充电，故A正确；由能量守恒定律可知，电路中电场能增加，磁场能减少，故电路中磁场能正在转化为电场能，故B错误；在电磁振荡的一个周期内，电容器充电和放电、反向充电和放电各一次，故每个周期内电容器充、放电各两次，故C错误；由振荡电路的周期公式T＝2π可知，电感线圈自感系数L增大，周期T增大，故充电放电会变慢，故D正确.
答案：AD
7.LC振荡电路中，电容器两极板上的电荷量随时间变化的关系如图所示，则（ ）
A.在t1时刻，电路中的电流最大
B.在t2时刻，电路中的电流最大
C.在t3时刻，电感线圈两端电压最大
D.t3～t4时间内，电路中的电流不断增大
解析：在t1时刻，极板上的电荷量为零，此时电容器放电完毕，电路中的电流最大，故A正确；在t2时刻，极板上的电荷量最大，电路中的电流为零，故B错误；在t3时刻，极板上的电荷量为零，此时电路中电流最大，电流的变化率为零，电感线圈两端电压为零，故C错误；t3～t4时间内，极板上的电荷量不断增大，电路中的电流不断减小，故D错误.故选A.
答案：A
[能力提升]
8.（多选）如图所示的电路中，自感线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，电源电动势为E，今将开关S由1扳到2，从这一时刻起（ ）
A.经历时间时，回路中的磁场能达到最大值
B.经历时间π时，回路中的磁场能达到最大值
C.在0～周期的时间里，电容器放电的电荷量为CE
D.在0～周期的时间里，电容器放电的平均电流是
解析：开关由1扳到2，电容器开始放电，经过t＝＝，放电电流最大，磁场能最大，A正确；经过t＝π＝，电场能最大，电路中电流为零，磁场能为零，B错误；放电瞬间，电容器带电荷量q＝CE，时间内放电结束，C正确；平均电流＝＝＝，D正确.
答案：ACD
9.如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间的变化规律如图乙所示，则电路中振荡电流随时间的变化图像是（振荡电流在电路中以逆时针方向为正）（ ）
甲
乙
A
B
C
D
解析：电容器极板间的电压U＝，随电容器带电荷量的增加而增大，随电容器带电荷量的减少而减少.从图乙可以看出，在0～这段时间内电容器充电，且UAB＞0，即φA＞φB，A板应带正电，只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电，同时考虑到t＝0时刻电压为零，电容器带电荷量为零，电流最大，可知t＝0时刻，电流为负向最大.故选D.
答案：D
10.如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V 2 W”.开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC电路中产生振荡电流.若从S断开开始计时，求：
（1）当t＝×10－3 s时，电容器的右极板带何种电荷；
（2）当t＝π×10－3 s时，LC回路中的电流大小.
解析：（1）S断开后，LC电路中产生振荡电流，振荡周期为T＝2π＝2π s＝2π×10－3 s，则t＝×10－3 s＝时，电容器充电完毕，右极板带正电荷.
（2）开关S闭合后，灯泡正常发光时电路中的电流I＝＝ A＝0.5 A，当t＝π×10－3 s＝时，LC回路中的电流反向达到最大，即I＝0.5 A.
答案：（1）正电荷 （2）0.5 A
11.实验室里有一水平放置的平行板电容器，知道其电容C＝1 μF，在两极板上带有一定电荷时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间.手头上还有一个电感L＝0.1 mH的电感器，现连成如图所示电路，分析以下问题：（重力加速度为g）
（1）从S闭合时开始计时，至少经过多长时间电容器电场大小与开始计时相等而方向向上？此时粉尘的加速度大小是多少？
（2）从S闭合时开始计时，至少经过多长时间线圈中电流最大？此时粉尘的加速度大小是多少？
解析：（1）开关断开时，电容器内带负电的粉尘恰好静止，说明电场力方向向上，电场方向向下，且F电＝mg，闭合S后，L、C构成LC振荡电路，T＝2π＝2π×10－5 s，至少经过＝π×10－5 s时，电容器间的场强方向变为向上，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）从S闭合时开始计时，至少经过＝×10－5 s，线圈中电流最大，电容器两极板间的场强为零，由牛顿第二定律可得：a'＝＝g.
答案：（1）π×10－5 s 2g （2）×10－5 s g
2.电磁场与电磁波
核心素养：
1.初步了解电磁场是物质的一种形式.（物理观念）
2.会从电磁场的物质性与能量传播的观点解释电磁波的发射与接收.（科学思维）
3.领会在发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法，体会赫兹实验证明电磁波存在的意义.（科学态度与责任）
@研习任务一
合作 讨论
电子感应加速器是用来获得高速电子的装置，其基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电磁铁线圈中通入变化的电流，真空室中的带电粒子就会被加速，其速率会越来越大.请思考：带电粒子受到什么力的作用而被加速？如果线圈中通以恒定电流会使粒子加速吗？这个现象告诉我们什么道理？
提示：带电粒子受到电场力作用做加速运动.线圈中通入恒定电流时，带电粒子不会被加速.这个现象告诉我们变化的磁场能产生电场.
教材 认知
1.变化的磁场产生电场
（1）实验基础：如图所示，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：电路里能产生感应电流，是因为变化的 磁场 产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动.
（3）实质：变化的 磁场 产生了电场.
2.变化的电场产生磁场
麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场.
要点 归纳
对麦克斯韦电磁场理论的理解
（1）变化的磁场产生电场
①均匀变化的磁场产生恒定的电场.
②非均匀变化的磁场产生变化的电场.
③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场.
（2）变化的电场产生磁场
①均匀变化的电场产生恒定的磁场.
②非均匀变化的电场产生变化的磁场.
③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.
研习 经典
[典例1] 根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是（ ）
A.周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场
B.变化的电场一定产生变化的磁场
C.稳定的电场一定产生稳定的磁场
D.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
解析：周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场，A正确；均匀变化的电场产生恒定的磁场，B错误；稳定的电场不会产生磁场，C错误；均匀变化的电场一定产生恒定不变的磁场，D错误.
答案：A
这类题目考查对麦克斯韦的电磁场理论的理解，麦克斯韦的电磁场理论中提到变化分为均匀变化和非均匀（或周期性）变化，做题时一定要注意区别，均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，周期性变化的电场才能产生同频率的周期性变化的磁场.
对应 训练
1.用麦克斯韦电磁场理论判断如图所示的四组电场产生的磁场（或磁场产生的电场）随时间t的变化规律，错误的是（ ）
A B
C D
解析：恒定的电场不产生磁场，A正确；均匀变化的电场产生恒定的磁场，B正确；周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，产生的电场的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比，对于正弦曲线，t＝0时，磁场的磁感应强度的变化率最大，故产生的电场的电场强度最大，C错误，D正确.故选C.
答案：C
@研习任务二
合作 讨论
如图所示是赫兹证明电磁波存在的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时，导线环上两小球间也会产生电火花，这是为什么？这个实验证实了什么问题？
提示：当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环上两小球间也产生电火花.这个实验证实了电磁波的存在.
教材 认知
1.电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成 电磁波 .
2.电磁波的特点
（1）电磁波在空间中传播不需要 介质 .
（2）电磁波中的电场强度与磁感应强度互相 垂直 ，而且二者均与波的传播方向 垂直 ，因此电磁波是 横波 .
（3）电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝ λf ，在真空中，电磁波的速度c＝ 3×108 m/s .
（4）电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象.
3.电磁波具有能量
电磁场的转换就是 电场 能量和 磁场 能量的转换，电磁波的发射过程是 辐射 能量的过程，传播过程是能量传播的过程.
要点 归纳
电磁波与机械波的比较
项目 机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 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
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
产生机理 由质点（波源）的振动产生 由电磁振荡激发（下节内容）
是横波 还是纵波 可能是横波，也可能是纵波 横波
干涉和衍射 可以发生干涉和衍射
研习 经典
[典例2] 关于电磁波在真空中的传播速度，下列说法中正确的是（ ）
A.频率越高，传播速度越大
B.电磁波的能量越强，传播速度越大
C.波长越长，传播速度越大
D.频率、波长、强弱都不影响电磁波的传播速度
解析：电磁波在介质中传播的速度与频率和传播的介质有关，在真空中传播的速度与频率无关，都等于光速.故A、B、C错误，D正确.
答案：D
解决这类问题，一定要了解电磁波传播的规律，并与机械波加以区分.电磁波的传播不需要介质，在真空中传播的速度等于光速.
对应 训练
2.有关电磁波和声波，下列说法错误的是（ ）
A.电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B.由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大
C.电磁波是横波，声波也是横波
D.由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长
解析：电磁波本身就是一种物质，它的传播不需要介质，而声波的传播需要介质，故选项A正确；电磁波由空气进入水中时，传播速度变小，而声波在水中的传播速度比其在空气中大，故选项B正确；电磁波的传播方向与电场、磁场的方向都垂直，是横波，而声波是纵波，故选项C错误；电磁波由空气进入水中传播时，波速变小，波长变短，而声波由空气进入水中传播时，波速变大，波长变长，故选项D正确.本题选错误的，故选C.
答案：C
知识 构建
@课后提素养
基础 题组
1.判断正误.
（1）变化的电场一定产生变化的磁场.（ × ）
（2）磁场一定可以产生电场，电场也一定可以产生磁场.（ × ）
（3）电磁波在真空和介质中的传播速度相同.（ × ）
（4）只要有电场和磁场，就能产生电磁波.（ × ）
（5）电磁波在同种介质中只能沿直线传播.（ × ）
2.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
B.只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
C.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
D.电磁波的传播一定需要介质
解析：均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，A项错误；振荡的电场和振荡的磁场总是交替产生，且能由发生的区域向周围空间传播，产生电磁波，B项正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，C项错误；电磁波的传播不需要介质，D项错误.
答案：B
3.下列说法正确的是（ ）
A.光需要介质才能传播
B.在空气中传播的声波是横波
C.电磁波在真空中以光速c传播
D.机械波的传播不需要介质
解析：光可以在真空中传播，A错误；在空气中传播的声波是纵波，B错误；电磁波在真空中以光速c传播，C正确；机械波的传播需要介质，D错误.
答案：C
中档 题组
1.关于电磁波和机械波，下列说法正确的是（ ）
A.电磁波和机械波的传播都需要借助于介质
B.电磁波在任何介质中传播的速度都相同，而机械波的波速大小与介质密切相关
C.电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象
D.机械波和电磁波都可以是横波，也可以是纵波
解析：电磁波传播不需要介质，故A错误.电磁波在真空中的传播速度最快，在不同的介质中传播的速度不同，机械波的波速与介质有关，故B错误.干涉、衍射是波所特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象，故C正确.电磁波是横波，电磁波与电场和磁场的方向相互垂直，故D错误.
答案：C
2.（多选）根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的电场线如图所示时，可能是 （ ）
A.方向向上的磁场在增强
B.方向向上的磁场在减弱
C.方向向下的磁场减弱
D.方向向下的磁场增强
解析：方向向上的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则，感应电流方向如题图中E的方向所示，A正确，B错误；同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如题图中E的方向，C正确，D错误.
答案：AC
3.如图所示，2020年11月13日，万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟.借助无线电波、激光等传输信号，实现深潜器舱内和海底作业的电视直播.下列选项正确的是（ ）
A.在海水中，无线电波无法传播，所以要借助激光传输信号
B.无线电波、激光都是横波
C.信号传输到电视台实现直播的过程中无时间延迟
D.麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在，带来了通信技术的快速发展
解析：无线电波可以在海水中传播，但在传播过程中能量损耗大，所以要借助激光传输信号，A错误；无线电波和激光都是电磁波，电磁波是横波，B正确；信号传输是经通信卫星传到电视台实现直播的，信号都有一定的传输速率，所以传输中有时间延迟，C错误；麦克斯韦预言电磁波的存在，而赫兹通过实验证实了电磁波的存在，D错误.
答案：B
@课时作业（十四）
[基础训练]
1.（多选）下列有关电磁场理论说法正确的是（ ）
A.法拉第预言了电磁波的存在，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性
B.均匀变化的磁场一定产生恒定的电场
C.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
D.赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦关于光的电磁理论
解析：麦克斯韦预言了电磁波的存在，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，选项A错误；根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场一定产生恒定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，选项B正确，C错误；赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项D正确.
答案：BD
2.（多选）应用麦克斯韦电磁场理论判断下列表示电场产生磁场（或磁场产生电场）的关系图像中（每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场）正确的是（ ）
解析：A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，故A错误；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，故B正确；C图中的上图是周期性变化的磁场，它能产生同频率周期性变化的电场，当磁感应强度的变化率最大时，感应电场最强，故C正确；D图的上图是周期性变化的电场，在其周围空间产生周期性变化的磁场，当电场强度的变化率最大时，感应磁场应最强，故D错误.
答案：BC
3.（多选）用一把梳子在气球上摩擦带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波，该电磁波（ ）
A.是横波
B.不能在火星表面传播
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
解析：电磁波传播方向与电磁场方向垂直，是横波，A项正确；电磁波传播不需要介质，可以在火星表面传播，B项错误；电磁波可以朝任意方向传播，C项错误；电磁波在空气中的传播速度接近光速，约为3×108 m/s，D项正确.
答案：AD
4.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有关
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C.电磁波在传播过程中可以发生干涉、衍射，但不能发生反射和折射
D.电磁波的传播需要介质
解析：电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，选项A错误；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，选项B正确；电磁波在传播过程中可以发生干涉、衍射，也可以发生反射和折射，选项C错误；电磁波可以在真空中传播，不需要介质，选项D错误.
答案：B
5.我们身处信息时代越来越离不开电磁波，以下说法中正确的是（ ）
A.变化的电场和变化的磁场交替产生形成电磁波
B.电磁波既可以是横波也可以是纵波
C.在外太空的真空环境下电磁波无法传播
D.电磁波在不同介质中传播时的速度大小不变
解析：根据麦克斯韦建立的电磁场理论可知，变化的电场和变化的磁场交替产生形成电磁波，故A正确；电磁波一定是横波，故B错误；电磁波可以在真空中传播，故C错误；电磁波在不同的介质中传播的速度不同，故D错误.
答案：A
6.下列关于机械波和电磁波的说法中正确的是 （ ）
A.电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象
B.波源停止振动，机械波立即停止传播，电磁波能继续传播
C.机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波速保持不变
D.机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波长保持不变
解析：干涉、衍射和多普勒效应现象是波的特有现象，电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象，故A正确；如果机械波波源停止振动，在介质中传播的机械波仍将继续传播，故B错误；机械波和电磁波从一种介质进入另一种介质传播时，波速发生变化，但频率不变，根据v＝λf 可知，波长改变，故C、D错误.
答案：A
[能力提升]
7.（2024·江苏天一中学期末）5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率.5G信号一般采用3.3×109～6×109 Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109～2.64×109 Hz，则（ ）
A.5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B.5G信号是横波，4G信号是纵波
C.空间中的5G信号和4G信号会产生干涉现象
D.5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
解析：任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号与4G信号所用的无线电波在真空中的传播速度相同，A错误；5G信号与4G信号都是电磁波，为横波，B错误；5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，C错误；5G信号的频率更高，则波长更小，故5G信号更不容易发生明显的衍射现象，因此5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，D正确.
答案：D
8.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，设运动过程中小球带的电荷量不变，那么（ ）
A.小球对玻璃环的压力不断增大
B.小球受到的磁场力不断增大
C.小球先沿逆时针方向做加速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做减速运动
D.磁场力对小球一直不做功
解析：因为玻璃圆环处于均匀变化的磁场中，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，故C错误；小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F洛，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力，考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F洛不一定始终在增大，故A、B错误；磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功，故D正确.故选D.
答案：D
9.（多选）各磁场的磁感应强度B随时间t变化的情况如图所示，其中能产生持续电磁波的是（ ）
A B
C D
解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，恒定的磁场不能产生电场，更不能产生电磁波，故A错误；根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的磁场可以产生周期性变化的电场，周期性变化的电场又可以产生周期性变化的磁场，因而可以产生持续的电磁波，故B、D正确；均匀变化的磁场产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，因此不能产生持续的电磁波，故C错误.
答案：BD
3.无线电波的发射和接收
核心素养：
1.了解电视广播的发射与接收的原理与过程.（物理观念）
2.能解释无线电波发射、接收的过程.（科学思维）
3.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用.（科学态度与责任）
@研习任务一
合作 讨论
将两根铝管固定在感应圈的两极上，另两根铝管接微安表头并固定在绝缘手柄上，如图所示.
（1）接通感应圈电源，把手柄上两铝管平行靠近感应圈上的两铝管，你看到了什么现象？为什么？
（2）当把感应圈两极上的铝管拆掉后，把手柄靠近感应圈有什么现象？为什么？
提示：（1）微安表头指针偏转，这说明绝缘手柄上的铝管接收到了电磁波.
（2）没有装铝管时，微安表头指针不偏转，说明绝缘手柄上的铝管没有接收到电磁波.因为发射电磁波要有天线.
教材 认知
1.要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点：
第一，要有 足够高 的振荡频率，频率 越高 ，发射电磁波的本领越大.
第二，应采用 开放电路 ，使振荡电路的电场和磁场分散到足够大的空间.
2.开放电路：实际的开放电路，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 随各种信号而改变的技术.
4.调制的方法
（1）调幅：使高频电磁波的 振幅 随信号的强弱而改变，如图中 甲 是调幅波.
（2）调频：使高频电磁波的 频率 随信号的强弱而改变，如图中 乙 为调频波.
甲
乙
要点 归纳
1.调制的分类
（1）调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示.
甲：声音信号的波形
乙：高频等幅振荡电流的波形
丙：经过调幅的高频振荡电流的波形
（2）调频：使高频电磁波的频率随信号而改变的调制技术，如图所示.
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
2.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.
研习 经典
[典例1] 实际发射无线电波的过程如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图乙所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图丙所示.则发射出去的电磁波图像应是（ ）
甲
乙
丙
解析：使电磁波随各种信号而改变的技术，叫作调制.调制共有两种方式：一种是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一种是调频，通过改变频率来实现信号加载.由各选项的图形可知，该调制波为调幅波，即发射信号的振幅随声音信号振幅的变化而变化.故选B.
答案：B
解决这类问题首先要熟悉电磁波的发射过程，了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用；其次在此基础上形成正确的物理观念.
对应 训练
1.（多选）下列关于无线电广播需要对电磁波进行调制的原因，正确的是（ ）
A.经过调制后的电磁波向外界辐射能量的本领更强
B.经过调制后的电磁波波长不变
C.经过调制后的电磁波在空间才能传播得快
D.经过调制后的电磁波才能把我们要告知对方的信息传递出去
解析：调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，频率变大，即辐射本领更强；电磁波的传播速度不变；调制后波的频率改变，波长改变，经过调制后的高频电磁波带有低频信号，能把我们要告知对方的信息传递出去，故A、D正确，B、C错误.
答案：AD
@研习任务二
合作 讨论
在电磁波的接收中，为什么要进行“选台”？“选台”的原理是什么？
提示：天空中有各种频率的电磁波，携带着各种信号，这些电磁波在天线中均会产生感应电流，如果把它们都接收下来，那必然是混乱的信号，因此要进行“选台”.“选台”的原理是利用“电谐振”，即使接收电路的固有频率与某电磁波的频率相同，则该电磁波的振荡电流最强.
教材 认知
1.接收原理：电磁波能使 导体 中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是 接收天线 .
2.电谐振：当接收电路的 固有频率 跟接收到的电磁波的 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.
3.调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐.
4.解调：使声音或图像信号从接收到的 高频电流 中还原出来，这个过程是调制的逆过程，叫作解调.调幅波的解调也叫检波.
要点 归纳
1.电磁波的接收原理
（1）电磁波在空间传播时，如果遇到导体，就会使导体中产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同.因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波.
（2）当接收电路的固有频率跟接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.
2.无线电波的接收
（1）无线电波的接收电路如图所示.
（2）通过电谐振来选台.
（3）通过解调获取信号.
（4）放大电路.
研习 经典
[典例2] （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
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，只不过频率跟接收电路固有频率相等的电磁波在接收电路中激发的感应电流最强.由调谐电路接收的感应电流，要再经过解调、放大，通过耳机才可以听到声音，故A、D正确，B、C错误.
答案：AD
电磁波的发射和接收的基本过程，与我们生活中的收发快递相类似，把包裹装上货车的过程就是调制的过程，货车就相当于载波；我们取快递时要核对电话号码等信息，就是电谐振的过程，从快递柜或从快递员手里拿到包裹的过程就是解调的过程.
对应 训练
2.（多选）图中甲为一个调谐接收电路，图乙、图丙、图丁为电路中的电流随时间变化的图像，则（ ）
甲 乙
丙 丁
A.i1是L1中的电流图像
B.i1是L2中的电流图像
C.i2是L2中的电流图像
D.i3是流过耳机的电流图像
解析：L1中为接收到的携带信号的无线电波，如图乙所示；由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流图像应是丙图，故A、C符合题意，B不符合题意；高频部分通过C2，通过耳机的电流为通过解调还原出来的信号，如同丁图中的i3，只有低频的音频电流.故D符合题意.
答案：ACD
@研习任务三
教材 认知
1.电视广播信号也是一种无线电信号.在现代电视发射系统中，首先通过摄像机的感光器件将景物的光信号转变为 电 信号.
2.这种电信号通过线路直接传输时失真、损耗严重，需要通过 载波 将信号调制成高频信号再进行传播.
3.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 .
4.在电视接收端，接收到高频电磁波信号以后，经过 解调 处理，就可以将得到的电信号通过显示设备转变为 图像 信息.
知识 构建
@课后提素养
基础 题组
1.判断正误.
（1）频率越高，振荡电路发射电磁波本领越大.（ √ ）
（2）电视台发射的电磁波都经过了调制.（ √ ）
（3）当接收电路的固有频率和电磁波频率相同时，出现电谐振现象.（ √ ）
（4）收音机能够直接接收声波.（ × ）
（5）要使电视机的屏幕上岀现图像，必须将电视机接收到的无线信号解调.（ √ ）
2.如图所示的收音机内部含有调谐电路，调节可变电容器的电容可以改变电路的固有频率，从而选出不一样的电台，这一过程叫作（ ）
A.调谐 B.调频
C.调幅 D.调制
解析：调节可变电容器的电容可以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较强的电流，从而选出了这个电台.这一过程叫作调谐.故选A.
答案：A
中档 题组
1.有四个电路，其中的电场随时间变化的图像分别对应图中的一个，其中能发射电磁波的是（ ）
解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场可以在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，从而形成电磁波.而恒定不变的电场和随时间均匀变化的电场都不能发射电磁波.
答案：D
2.（多选）无线通信技术早已影响到我们每一个人的方方面面，下列说法中正确的是（ ）
A.把信息加到载波上的过程叫作调制
B.使高频载波的振幅随信号改变，这种调制方式叫作调频
C.使高频载波的频率随信号改变，这种调制方式叫作调幅
D.把信息从高频信号电流中取出来的过程，叫作解调
解析：把信息加到载波上的过程叫作调制，故A正确；使高频载波的振幅随信号改变，这种调制方式叫作调幅，故B错误；使高频载波的频率随信号改变，这种调制方式叫作调频，故C错误；把信息从高频信号电流中取出来的过程，叫作解调，故D正确.
答案：AD
3.（多选）关于无线电广播要进行调制的原因，下列说法正确的是（ ）
A.经过调制后的高频电磁波才能有效地向外传播出去
B.音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C.经过调制后的电磁波波长和频率不变
D.经过调制后的电磁波可以让节目更精彩
解析：经过调制后的高频电磁波才能有效地向外传播出去，A正确；音频电流的频率比较低，需放大后搭载到高频电磁波上去才能发射出去，B正确；经过调制后的电磁波的波速不变，波长和频率可能改变，调制与节目是否精彩没有关系，C、D错误.
答案：AB
@课时作业（十五）
[基础训练]
1.调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，如果要接收到这个电台的信号，应该采取的措施是（ ）
A.增大调谐电路中线圈的匝数
B.加大电源电压
C.增加调谐电路中的电容
D.将线圈中的铁芯抽出
解析：当调谐电路的固有频率等于接收电磁波的频率时，发生电谐振才能较好地收到电台信号，本题中接收不到信号的原因是调谐电路的固有频率较低，由f＝可知，在电容C无法再调节的情况下，可减小L以提高f，故选D.
答案：D
2.（多选）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，除了用敞露空间的电路，还有（ ）
A.增大电容器极板间的距离
B.减少线圈的匝数
C.减小电容器极板的正对面积
D.采用低频振荡电流
解析：为了有效地把磁场的能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间，除了用开放电路外，还需要有足够高的频率.电磁振荡的频率f＝，可知需要减小电容器的电容，以及减小线圈的自感系数.增大电容器极板间的距离，能减小电容器的电容，可以提高电磁振荡的频率，故A正确；减少线圈的匝数，能减小线圈的自感系数，可以提高电磁振荡的频率，故B正确；减小电容器极板的正对面积，能减小电容器的电容，可以提高电磁振荡的频率，故C正确；采用低频振荡电流不利于电磁波的发射，故D错误.
答案：ABC
3.高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描.该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰，手机不能检测从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络无信号、无服务系统等现象.由以上信息可知（ ）
A.由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了
B.电磁波必须在介质中才能传播
C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
解析：手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波仍能传播到考场内，手机信号屏蔽器的作用只是使手机不能与基站建立连接，考场内仍然有电磁波，选项A、C错误；电磁波在真空中也可以传播，选项B错误；手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的，选项D正确.
答案：D
4.世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是（ ）
A.因为收听到的电台离收音机最近
B.因为收听到的电台频率最高
C.因为接收到的电台电磁波能量最强
D.因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同，产生了电谐振
解析：选台就是调谐过程，因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的频率相同，产生了电谐振，即f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振激起的感应电流最强.故D正确，A、B、C错误.
答案：D
5.小亮同学学习了“无线电波的发射和接收”一节后，发现有三个名词“调制”“调谐”“解调”经常混淆，为此他设计了一个方框图来明确它们的关系.下列设计中正确的是（ ）
A.信号→调制→传播→接收→调谐→解调→信号
B.信号→调制→传播→接收→解调→调谐→信号
C.信号→调谐→传播→接收→调制→解调→信号
D.信号→调谐→传播→接收→解调→调制→信号
解析：要将信号发射出去，首先要调制再传播，接收电路要经过接收、调谐，选出需要的信号，再经过解调将信号还原出来，故A正确，B、C、D错误.
答案：A
6.电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号改变（如图丙所示）.这种调制方式称为（ ）
A.调幅 B.调谐
C.调频 D.解调
解析：使电磁波随各种信号而改变的技术，叫作调制.而调制共有两种方式：一种是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一种是调频，即通过改变频率来实现信号加载.由题意可知高频载波的振幅随电信号改变，因此为调幅，故A正确，B、C、D错误.
答案：A
7.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300 m、397 m、566 m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作解调
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300 m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到1 MHz
D.为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数
解析：使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，故A错误；在电磁波发射技术中，有调频和调幅两种调制方式，故B错误；为更好接收波长为300 m的无线电波，根据f＝＝ Hz＝1×106 Hz＝1 MHz，可知应把收音机的调谐频率调到1 MHz，故C正确；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，故D错误.
答案：C
[能力提升]
8.（多选）下列关于电视的说法中正确的是（ ）
A.电视信号的发射、接收过程中：景物→电信号→电磁波→电信号→图像
B.摄像机在一秒钟内要传递24张画面
C.显像管是将电信号还原成景物的像的关键部分
D.由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的景象
解析：电视信号的发射、接收过程中：景物→电信号→电磁波→电信号→图像，故A正确；摄像机在一秒钟内要传递25张画面，故B错误；显像管是将电信号还原成景物的像的关键部分，故C正确；由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的景象，故D正确.
答案：ACD
9.公交一卡通（IC卡）内部有一个特定频率的电磁波接收电路.公交车上的读卡机（刷卡时“嘀”地响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波.刷卡时，IC卡接收读卡机发出的电磁波能量，驱动卡内芯片进行数据处理和传输.下列说法正确的是（ ）
A.仅当读卡机发射电磁波的频率与IC卡内部接收电路的频率相等时，IC卡才能有效工作
B.若读卡机发射的电磁波频率偏离IC卡内部接收频率，则IC卡中不会接收到电磁波
C.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
D.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
解析：为了使IC卡中的感应电流达到最大，应使LC电路产生电谐振，故只有发射特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作，故A正确；若电磁波的频率偏离该频率，电感L中仍可出现感应电流，所以仍能接收到电磁波，但不会达到电谐振，故B错误；IC卡接收到读卡机发射的电磁波，同时将自身数据信息发送给读卡机进行处理，故C错误；IC卡中没有电池，工作所需要的能量来源于读卡机发射的电磁波，故D错误.
答案：A
10.某收音机接收电磁波的波长范围在577 m和182 m之间，该收音机LC回路的可变电容器的动片全部旋出时，回路总电容为39 pF，试分析：（计算结果保留三位有效数字）
（1）动片全部旋出时，对应收音机接收电磁波的波长为多大？此LC回路的线圈的自感系数为多少？
（2）该收音机LC回路的可变电容器的动片完全旋入时，电容器的电容为多大？
解析：（1）由λ＝c·T，T＝2π可得λ＝2πc
动片完全旋出时，电容器极板正对面积最小，对应电容器的电容最小，因此，对应接收电磁波的波长最小，为182 m，此时电容器的电容为C＝39 pF
由上面关系式可导出L＝
代入数据可得L≈0.239 mH.
（2）由λ＝2πc得＝
所以Cmax＝Cmin＝×39 pF≈392 pF.
答案：（1）182 m 0.239 mH （2）392 pF
4.电磁波谱
核心素养：
1.了解电磁波谱的构成，知道各波段的电磁波主要作用及应用.（物理观念）
2.能解释电磁波在生产生活中的应用.（科学思维）
3.体会电磁波的应用对社会发展的促进作用.（科学态度与责任）
@研习任务一
合作 讨论
请根据所学知识回答下列问题：
（1）白光经三棱镜后发生色散，形成光谱，各种色光按波长大小是如何排列的？
（2）为什么有些动物在夜间也可以“看到”物体？红外线主要有哪些作用呢？
提示：（1）各种色光按波长由大到小排列为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫.
（2）因为一切物体都不停地发射红外线，温度越高的物体发射的红外线越强，有些动物能感知红外线，所以就能在夜间看清物体.红外线的作用有：①红外遥感：勘测地热、寻找水源、人体检查等；②红外遥控：家用电器的遥控器；③加热物体：红外线很容易使物体的温度升高.
教材 认知
1.定义：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.按照波长从长到短依次排列为：无线电波、 红外线 、 可见光 、 紫外线 、 X射线、 γ射线 等.
3.不同的电磁波由于具有不同的 频率 （波长），才具有不同的特性.
要点 归纳
1.电磁波谱及介绍
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱.如图所示是按波长由长到短（频率由低到高）的顺序排列的.
2.各种电磁波的共性
（1）在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义.
（2）都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是c＝3×108 m/s.
（3）传播都不需要介质.
（4）都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.
研习 经典
[典例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（ ）
A.5G和4G使用的电磁波都是横波
B.5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同
C.5G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的长
解析：5G和4G使用的电磁波都是横波，故A正确；5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同，均为光速3×108 m/s，故B正确；任何波均能发生干涉及衍射现象，故5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，故C正确；根据公式v＝λf得，当速度一样时，波长与频率成反比，则5G使用的电磁波的波长比4G的短，故D错误.
答案：ABC
解决电磁波谱相关问题时，我们需要注意电磁波的共性：按电磁波谱的排列顺序，波长越长，频率越低，衍射能力越强，穿透能力越弱；波长越短，频率越高，衍射能力越弱，穿透能力越强.有了这些共性我们才会形成物理观念，才能更好地解释自然现象.
对应 训练
1.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，电磁波的波长由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.故选B.
答案：B
@研习任务二
合作 讨论
除了可见光外，红外线、紫外线、无线电波、X射线、γ射线，都是电磁波大家族的成员.请在这些看不见的电磁波中，每种选一个与你关系最密切的，或者令你印象最深的实例，按照波长由长至短的顺序列举出来.
提示：收音机或者手机接收无线电波，空调、电视机遥控器发射红外线，学校食堂用紫外线灯杀菌消毒，地铁站利用X射线进行安检，医院用γ射线杀死肿瘤细胞等.
教材 认知
1.无线电波
（1）波长大于1 mm（频率小于300 GHz）的电磁波是无线电波，主要用于 通信 、 广播 及其他信号传播.
（2）按波长（频率）划分为长波、 中波 、中短波、 短波 、超短波和微波.
2.红外线
（1）它是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长，不能被人观察到.
（2）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.
（3）主要应用于红外遥感等.
3.可见光
（1）可见光的波长在400 nm到760 nm之间.
（2）分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色.
（3）不同颜色的光波长（频率） 范围不同 .
4.紫外线
（1）波长范围在5 nm到370 nm之间，不能引起人的视觉.
（2）紫外线具有较高的能量，因此可以利用紫外线 灭菌消毒 .
（3）许多物质在紫外线的照射下会发出荧光，根据这点可以设计 防伪措施 .
5.X射线和γ射线
（1）X射线：X射线能够穿透物质，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 .
（2）γ射线：具有很高的能量，穿透能力更强.主要应用有：医学上具有治疗 某些癌症 的作用，工业上具有探测 金属构件内部的缺陷 的作用.
要点 归纳
1.电磁波的个性
（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，速度越小.
（3）用途不同.
2.不同电磁波的特性及应用
电磁 波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
波长 大于 1 mm 760～106 nm 400～ 760 nm 5～ 370 nm 波长 更短 波长 最短
宏观 产生 机理 LC 电路 一切物体都不停地发射红外线 太阳或光源 高温物体发出的光含有紫外线 高速粒子流撞击固体物质时产生 核辐射
微观 产生 机理 振荡电路中的电子运动 原子的外层电子受到激发 原子内层电子受到激发 原子核受到激发
主要 特征 波动性强，易衍射 热作用强 引起视觉、感光作用 化学作用、荧光效应 穿透能力强 穿透能力最强
主要 用途 通信、 广播、 导航 加热、遥测、遥感、红外夜视仪、热像仪 照明、 照相 日光灯、灭菌消毒 检查、 探测、 透视 探测、医疗
研习 经典
[典例2] （2024·湖州高二期末）关于生活中遇到的各种电磁波，下列说法正确的是（ ）
A.医院里“CT”机使用的电磁波是γ射线，它具有较强的穿透能力
B.紫外线常用于卫星通信、电视等信号的传输，它还可用于消毒
C.“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线，它具有显著的热效应
D.X射线可以摧毁病变的细胞，常用于治疗各种癌症
解析：医院里“CT”机使用的电磁波是X射线，利用X射线能够穿透物质，来检查人体的内部器官，故A错误；微波常用于卫星通信、电视等信号的传输，紫外线用于消毒，故B错误；“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线，利用红外线的热效应进行取暖，故C正确；γ射线可以摧毁病变的细胞，常用于治疗各种癌症，故D错误.
答案：C
解决这类问题，我们要了解不同波段电磁波的特性，知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用.除此之外，我们还需要在生活中多观察多思考，主动发现更多的与电磁波有关的应用.
对应 训练
2.我国航天员翟志刚通过“神舟七号”载人飞船首次实现了中国航天员在太空的舱外活动，这是我国航天史上的又一里程碑.若舱外的航天员与舱内的航天员进行通话，则需通过（ ）
A.直接对话 B.紫外线
C.红外线 D.无线电波
解析：舱外为真空环境，声波无法传播，则舱外的航天员与舱内的航天员不能直接对话，故A错误；现代的移动通信都是利用无线电波来传递信息的，故D正确，B、C错误.
答案：D
知识 构建
@课后提素养
基础 题组
1.判断正误.
（1）高频电磁波是信息传送的载体.（ √ ）
（2）雷达是利用微波定位的.（ √ ）
（3）电视机是一种发射电磁波的装置.（ × ）
（4）X射线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.（ √ ）
（5）γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高.（ √ ）
2.电磁波的频率范围很广，无线电波、可见光、γ射线、红外线、紫外线、X射线都是电磁波.下列电磁波按频率由大到小的排列顺序正确的是（ ）
A.无线电波、可见光、γ射线、红外线、紫外线、X射线
B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线
C.γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
D.γ射线、紫外线、红外线、X射线、可见光、无线电波
解析：电磁波按频率由大到小的排列顺序是γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波.故选C.
答案：C
3.关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是（ ）
A.发射无线电波时需要对电磁波进行调制和解调
B.电视机的遥控器发射紫外线
C.电磁波中频率最高的为γ射线，用它最容易观察到衍射现象
D.雷达使用微波是因为微波波长较短，能沿直线传播
解析：发射无线电波时，需要对电磁波进行调制，而解调是接收电磁波的过程，故A错误；电视机的遥控器发射红外线，故B错误；γ射线波长最小，所以不容易观察到衍射现象，故C错误；雷达使用微波是因为微波波长较短，能沿直线传播，D正确.
答案：D
中档 题组
1.（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A.变化的电场和变化的磁场由近及远向外传播，形成电磁波
B.电磁波是一种物质，不能在真空中传播
C.红外线的波长比X射线的波长短
D.电磁波不仅能传播信息，而且能传播能量
解析：变化的电场和变化的磁场由近及远向外传播，形成电磁波，选项A正确；电磁波是一种物质，能在真空中传播，选项B错误；红外线的波长比X射线的波长长，选项C错误；电磁波不仅能传播信息，而且能传播能量，选项D正确.
答案：AD
2.（多选）（2024·黄冈高二期末）红外测温门使用了一种传感器，当它感应到有人走近时会自动对人测温，如果体温低于37.3 ℃门会自动打开.下列说法中正确的是（ ）
A.当人体温低于37.3 ℃时不会向外辐射红外线
B.人的体温越高，测温门测量时接收到的红外辐射越强
C.该测温门感应到人体辐射的红外线比可见光的波长短
D.该测温门上感应到人体辐射的红外线比X射线的频率低
解析：当人体温低于37.3 ℃时也会向外辐射红外线，故A错误；温度越高，辐射越强，人的体温越高，测温门测量时接收到的红外辐射越强，故B正确；红外线的波长比可见光的长，频率比X射线的频率低，故C错误，D正确.
答案：BD
3.电磁波谱家族有众多的成员.关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（ ）
A.电磁炉是利用电磁波来工作的
B.微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的
C.雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的
D.夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的
解析：电磁炉是利用电磁感应原理和电流的热效应来工作的，故A错误，符合题意；微波是电磁波的一部分，食物分子在微波的作用下剧烈振动，内能增大，温度升高，达到加热的目的，故B正确，不符合题意；雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的，故C正确，不符合题意；不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故D正确，不符合题意.
答案：A
@课时作业（十六）
[基础训练]
1.下列有关电磁波的说法正确的是（ ）
A.麦克斯韦最早通过实验证实了电磁波的存在
B.周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场
C.电磁波在所有介质中的传播速度均为c＝3×108 m/s
D.微波炉主要利用电磁波中的红光加热食物
解析：赫兹最早通过实验证实了电磁波的存在，A错误；周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场，B正确；电磁波只有在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，C错误；微波炉主要利用电磁波中的微波来加热食物，D错误.
答案：B
2.关于电磁波及其应用，下列说法正确的是（ ）
A.变化的磁场不能产生电场
B.电视机接收的既有声音信号，还有图像信号
C.可见光不是电磁波
D.电磁波没有能量
解析：根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，故A错误；电视机接收的既有声音信号，还有图像信号，故B正确；电磁波按照波长逐渐减小的顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故可见光是电磁波，故C错误；电磁波本身就是物质、本身具有能量，比如微波炉就是利用电磁波的能量工作的，故D错误.
答案：B
3.火星探测器从火星向地球发回成功着陆的信号，用来携带该信号的电磁波属于（ ）
A.X射线 B.无线电波
C.红外线 D.紫外线
解析：X射线穿透本领强，可以用来检查人体内部器官，在工业上检查金属内部的缺陷；无线电波可以在真空中传播，火星探测器从火星向地球发回成功着陆的信号都是利用无线电波进行的；物体都能辐射红外线，红外线主要用于夜视仪，红外遥感；紫外线具有灭菌消毒的作用，许多物质在紫外线照射下会发出荧光，可以设计防伪措施.故选B.
答案：B
4.关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是 （ ）
A.红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C.电磁波中频率最大的是X射线
D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光
解析：X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，C错误；紫外线和X射线都具有明显的化学作用，可以使感光底片感光，D正确.
答案：D
5.关于下列现象的表述正确的是（ ）
验钞笔防伪
甲 病人做胸透
乙
汽车夜视系统
丙 蝙蝠和雷达
丁
A.甲图中是利用红外线进行防伪
B.乙图中是利用X射线照射人体进行透视的
C.丙图中夜视系统是利用紫外线
D.丁图中蝙蝠和雷达均利用超声波定位
解析：甲图中是利用紫外线进行防伪，A错误；乙图中是利用X射线照射人体进行透视检查的，B正确；丙图中夜视系统是利用红外线，C错误；丁图中蝙蝠利用超声波定位，雷达利用电磁波定位，D错误.
答案：B
6.（2024·浙江杭州学军中学期中）微波炉、红外烤箱、电磁炉这三种用电器已经进入多数家庭的厨房，下列关于这三者的分析正确的是（ ）
A.微波炉加热食物的方式与煤气灶相同，都是用明火加热
B.微波炉可以直接对放在陶瓷碗里面的食物进行加热
C.电磁炉可以直接对放在陶瓷碗里面的食物进行加热
D.这三者加热食物时都是通过电磁波直接作用食物进行加热
解析：微波炉加热食物的方式是利用微波的能量特征加热，与煤气灶用明火加热不同，A错误；微波炉是利用微波的能量特征加热，可以直接对放在陶瓷碗里面的食物进行加热，B正确；电磁炉不可以直接对放在陶瓷碗里面的食物进行加热，因为电磁炉的工作原理是电磁感应，C错误；这三者加热食物的方式都不相同，D错误.
答案：B
7.安全生活离不开安检，近到地铁，远到火车和飞机，都会感受安检的存在.针对行李的安检机工作原理与医院里面用的CT成像原理很相似.当行李箱通过安检机的时候，就会在显示屏上显示出不同物体的轮廓，然后再根据颜色的不同，就能进一步判断物体大概属于哪一类.安检门主要是用来检测人身上是否携带了金属类管制利器的，它本质上是一种金属检测仪，根据金属的种类和大小，金属检测仪可以大致给出报警的金属所在的位置和大小，且不会对身体健康造成影响.现在国内外某些机场已经配备了人体扫描仪，人体扫描仪能对人体实行比安检门更详细的检查.人体扫描仪利用了一种毫米波段的电磁波，其频率比可见光还低，辐射强度极小，成为无害安检的理想波段.相比于金属探测仪，人体扫描仪能识别各种金属和非金属，因此，一般配备了人体扫描仪的机场不会再额外地安装检测金属的安检门.根据以上信息可知，下列说法中正确的是（ ）
地铁的安检门与安检机
人体扫描仪
A.安检机是利用γ射线的穿透作用来工作的
B.安检门的金属检测仪是利用静电感应原理来探测金属的
C.人体扫描仪的图像可能是利用了红外线反射所成的像
D.人体扫描仪可能是利用某种电磁波的穿透作用来工作的
解析：安检机是利用X射线的穿透作用来工作的，选项A错误；安检门的金属检测仪是利用电磁感应原理来探测金属的，选项B错误；人体扫描仪利用了一种毫米波段的电磁波，其频率比可见光还低，可知人体扫描仪的图像可能是利用了红外线反射所成的像，选项C正确，D错误.
答案：C
[能力提升]
8.在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成生物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用，蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的，假设老鼠的体温约37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm，根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm＝2.90×10－3 m·K，老鼠发出的最强的热辐射属于（ ）
A.可见光波段 B.紫外波段
C.红外波段 D.射线波段
解析：由Tλm＝2.90×10－3 m·K得λm＝ m＝9.4×10－6 m，该波属于红外波段，故选C.
答案：C
9.某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20 cm，每秒发射的脉冲数为n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs，则电磁波的振荡频率为多少？最大侦察距离是多少？
解析：由c＝λf，可得电磁波的振荡频率
f＝＝ Hz＝1.5×109 Hz
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量，设最大侦察距离为x，则2x＝cΔt，而Δt＝－t
所以x＝≈30 km.
答案：1.5×109 Hz 30 km
10.生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应.测速雷达正在向一辆接近的车辆发出无线电波，并接收被车辆反射的无线电波，由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发出时不同，利用频率差f接收－f发出就能计算出车辆的速度，已知发出和接收的频率间关系为f接收＝（1＋）f发出，式中c是真空中的光速，若f发出＝2×109 Hz，f接收－f发出＝400 Hz，求被测车辆的速度大小.
解析：由题意可得，f接收－f发出＝（1＋）f发出－f发出＝f发出＝×2×109 Hz＝400 Hz，解得v车＝30 m/s.
答案：30 m/s
阶段归纳整合
@知识整合构建
@关键能力重构
专题1 电磁场与电磁波
1.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.
2.电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场.
3.电磁波：电磁场由近及远地向周围传播形成电磁波.
4.电磁振荡
（1）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.
（2）振荡电流：振荡电路中产生的大小和方向都做周期性迅速变化的电流.
（3）电磁振荡：振荡电路中电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、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.
（4）电磁振荡中的能量：在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能在振荡电路中周期性地转化.
5.电磁波的发射
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.
（2）采用开放电路.
题组 训练
1.根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（ ）
A.有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场
B.在变化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.周期性变化的磁场周围一定产生周期性变化的电场
解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，选项D正确，A、B、C错误.
答案：D
2.（2024·山东临沂期中）关于高频电视信号的发射和接收，下列说法中错误的是（ ）
A.要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程
B.音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C.当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强
D.为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
解析：电视机显示图像时，必须通过解调过程，把有效的信号从高频信号中取出来，否则就不能显示，A正确，不符合题意；一般的音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波，B正确，不符合题意；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似，当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强，C正确，不符合题意；为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须采用开放电路和高频发射，D错误，符合题意.
答案：D
专题2 电磁波谱
1.无线电波：波长大于1 mm（频率小于300 GHz）的电磁波是无线电波.无线电波用于通信和广播.
2.红外线：红外线的波长比红光的波长还长，不是可见光，不能引起人的视觉.一切物体（不管大小、也无论是否有生命），凡是由分子、原子等微粒构成的物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，辐射红外线的本领越强.
红外线有以下主要作用：
（1）红外线遥感：勘测地热、寻找水源、人体检查等；
（2）红外线遥控：家用电器配套的遥感器发出红外线脉冲信号，受控机器就会按照指令改变工作状态；
（3）加热物体：红外线很容易使物体的温度升高，如市场上的“远红外烤箱”.
3.可见光：可见光的波长在400 nm到760 nm之间，不同颜色的光是波长（频率）范围不同的电磁波.
项目 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
真空中 的波长 λ/nm 760～ 630 630～ 600 600～ 570 570～ 500 500～ 450 450～ 430 430～ 400
天空看起来是蓝色的，是由于波长较短的光比波长较长的光更容易被散射.傍晚的阳光比较红，是由于大气对波长较短的蓝光、紫光比波长较长的红光、橙光吸收较强的缘故.
4.紫外线：紫外线也不是可见光，其波长比紫光还短，波长范围为5 nm到370 nm之间，一切高温物体发出的光中都含有紫外线.紫外线的显著特征是化学作用，它能促使人体合成维生素D，但不能过多照射，能杀死多种细菌，具有消毒功能.
5.X射线和γ射线
X射线和γ射线的波长比紫外线都短.X射线对生命物质有较强的作用，过量的照射会引起生物体的病变，X射线能够穿透物质，可以用于人体透视，检查金属零件内部的缺陷，γ射线具有很高的能量，在医学上可以用来治疗癌症，也可以探测金属部件内部的缺陷.
6.太阳辐射
太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强.
题组 训练
3.如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升， 则由此可判定（ ）
A.含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的
B.含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的
C.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的
D.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的
解析：紫外线具有荧光效应，红外线热效应明显，可见光有视觉感应，地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的；温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的.故选C.
答案：C
4.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
解析：米波的波长大于厘米波的波长，由λ＝可知，米波的频率小于厘米波的频率，A错误；无线电波是电磁波，可以在真空中传播，B错误；无线电波同光波一样会发生反射现象，也可以产生干涉和衍射现象，C正确，D错误.
答案：C
综合微评（四）
（时间：75分钟 分值：100分）
一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求）
1.下列说法正确的是（ ）
A.法拉第发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系
B.奥斯特实现了“磁生电”，使人们对电与磁的内在联系的认识更加深入
C.爱因斯坦首提“能量子”概念，是量子力学的奠基人
D.赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
解析：奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系，故A错误；法拉第实现了“磁生电”，使人们对电与磁的内在联系的认识更加深入，故B错误；普朗克首提“能量子”概念，故C错误；赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，故D正确.
答案：D
2.在LC振荡电路中，电容器C的电荷量q随时间t变化的图像如图所示.在1×10－6 s到2×10－6 s内，关于电容器的充（放）电过程及由此产生的电磁波的波长，下列说法正确的是（ ）
A.充电过程，波长为1 200 m
B.充电过程，波长为1 500 m
C.放电过程，波长为1 200 m
D.放电过程，波长为1 500 m
解析：由题图可知，在1×10－6 s到2×10－6 s内，电容器C带的电荷量由0增加到最多，因此是充电过程，电磁振荡的周期等于所发射的电磁波的周期，那么电磁波的波长为λ＝cT＝3×108×4×10－6 m＝1 200 m，故A正确.
答案：A
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，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
解析：臭氧层的主要作用就是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项正确.
答案：B
4.华为是全球第五代移动通信技术（简称5G）部分标准的制定者，5G通信使用450 MHz～6 GHz和24 GHz～52 GHz两个频率范围的电磁波，远高于现在使用的4G通信频率.关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A.有些电磁波是横波，有些是纵波
B.电磁波只能在真空中传播
C.频率越高，电磁波在真空中传播的速度越大
D.频率越高，振荡电路向外辐射电磁波的本领越大
解析：所有电磁波都是横波，选项A错误；电磁波能在真空中传播，也能在介质中传播，选项B错误；所有电磁波在真空中传播的速度均相等，均为3×108 m/s，选项C错误；电磁波的能量与频率有关，振荡电路的频率越大，发射电磁波的本领越大，选项D正确.
答案：D
5.如图所示电路，开关S先闭合，稳定后，再断开开关S.若线圈中直流电阻为零，则从断开S开始计时，电容器C的N极板上的电荷量q随时间变化的图像是图中的 （ ）
A
B
C
D
解析：S闭合稳定时，电容器两端的电势差为零，根据Q＝CU知，所带的电荷量为零；断开S，由于线圈阻碍电流的变化，电容器充电，N板带正电且电荷量逐渐增大，磁场能转化为电场能，充电完毕后，又开始放电，将电场能转化为磁场能，形成LC振荡电路，电量随时间周期性变化.故A正确，B、C、D错误.
答案：A
6.（2024·浙江丽水期中）如图为磁共振无线充电的示意图，当接收电路的固有频率与发射电路线圈产生的磁场振动频率一致的时候，产生磁共振，从而进行能量的传递.该过程类似于无线电发射与接收环节中的（ ）
A.调幅 B.调频
C.调谐 D.解调
解析：调谐是指调节一个振荡电路的频率使它与另一个正在发生振荡的振荡电路（或电磁波）发生电谐振，所以C正确，A、B、D错误.
答案：C
7.如图所示，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.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，则（ ）
A.若罐中的液面下降，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.当S从a拨到b之后的半个周期内，L的自感电动势先变小后变大
D.当S从a拨到b之后的半个周期内，线圈里的磁感应强度先变小后变大
解析：两块平行金属板构成的电容器C中间的液体就是一种电介质，当液体的液面下降时，相当于插入的电介质减少，电容变小，根据T＝2π可知，电容C减小，振荡电路的周期T减小，LC回路的振荡频率f增大；同理可得，若罐中的液面上升，振荡电流的周期变大，故A、B错误.当S从a拨到b之后的半个周期内，回路中的电流先增大（增大得越来越慢）后减小（减小得越来越快），则L的自感电动势先变小后变大，线圈里的磁感应强度先变大后变小，故C正确，D错误.
答案：C
二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）
8.如图所示是水下机器人PowerRay“小海鳐”，它在水下开启寻鱼模式可以通过声呐技术（通过发射声波和接收回波判断目标物的距离、方位和移动速度等信息）准确探测鱼群.它也能将水下鱼群信息通过无线电波传输上岸，由于在水中衰减快，其最大传输距离为80 m.下列分析合理的是（ ）
A.声波和无线电波在水中的传播速度相等
B.无线电波在水中衰减指的是其频率不断减小
C.发射声波后能形成回波是波的反射现象
D.若接收回波频率大于发射声波的频率，说明鱼正在靠近
解析：声音进入水中传播速度会增大，无线电波进入水中速度会减小，但两者的速度不相等，故A项错误；无线电波进入水中时频率不变，波长变短，故B项错误；发射声波后能形成回波是波的反射现象，故C项正确；根据声音的多普勒效应可知，若接收回波频率大于发射声波的频率，说明声源接近观察者，即鱼正在靠近，故D项正确.
答案：CD
9.2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市，如图所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、全球卫星导航系统模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置.用户仅需用手机上的客户端软件（APP）扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机APP上能实时了解单车的位置；骑行结束关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息.此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电.根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
A.单车和手机之间是利用声波传递信息的
B.单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位确定的
C.单车是利用电磁感应原理实现充电的
D.由手机APP上的显示信息，可求出骑行的平均速度
解析：单车和手机之间没有电路连接，是利用电磁波传递信息的，A错误；单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位确定的，B正确；单车在运动过程中通过电磁感应将机械能转化为电能，从而实现充电，C正确；手机APP上的显示信息表示路程，而平均速度为位移与时间的比值，只知道路程不知道位移，无法求得平均速度，D错误.
答案：BC
10.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
解析：由t2－t1＝知t2－t1＝，从题图可看出t1时刻自感线圈处的电流是从左向右穿过自感线圈，与电容器放电电流方向相同，故电容器处于放电状态，只要是放电，振荡电流就是增大的，A错误，C正确；t2时刻，电流从左向右通过自感线圈，与电容器放电电流方向相反，所以t2时刻电容器在充电，随着极板上电荷增多，两极板间电场增强，B正确；又由于充电过程振荡电流总是减小的，故线圈中磁场也减弱，D错误.
答案：BC
三、填空题（本题共2小题，共15分）
11.（6分）下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理知识（用A、B、C、…表示），请将相应的字母填在运用这种现象的医疗器械后面的空格上.
（1）X光机： ；
（2）紫外线灯： ；
（3）理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好.这里的“神灯”是利用 .
A.光的全反射
B.紫外线有很强的荧光效应
C.紫外线有杀菌消毒作用
D.X射线有很强的贯穿能力
E.红外线有显著的热作用
F.红外线波长较长易发生衍射
解析：（1）X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线，选择选项D.
（2）紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择选项C.
（3）“神灯”又称红外线灯，主要用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择选项E.
答案：（1）D （2）C （3）E
12.（9分）在LC振荡电路中，如已知电容
