第3讲 电磁振荡 电磁波
■目标要求
1.了解LC振荡电路中振荡电流的产生过程及电磁振荡过程中能量转化情况。2.掌握电磁振荡的周期公式和频率公式。3.理解麦克斯韦电磁场理论,了解电磁波的产生、发射、传播和接收过程。
考点1 电磁振荡
必|备|知|识
1.振荡电流和振荡电路。
电路中产生的大小和方向都做 迅速变化的电流叫振荡电流,产生振荡电流的电路叫 ,最简单的振荡电路由电感线圈L和电容器C组成,称为 振荡电路。
2.电磁振荡。
在LC振荡电路中,电容器不断地充电、放电,就会使电路中的电流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发生周期性的变化,这种现象就是电磁振荡。
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中的 能。
(2)充电过程中线圈中的磁场能逐渐转化为电容器的 能。
(3)在电磁振荡过程中,电场能和磁场能会发生 的转化。
4.电磁振荡的周期和频率
(1)周期T= 。
(2)频率f= 。
(1)LC振荡电路中,电容器放电完毕时,回路中电流最小()
(2)LC振荡电路中,回路中的电流最大时回路中的磁场能最大()
关|键|能|力
考向1 周期公式的应用
【典例1】 如图甲所示,在振荡电路实验中,多次改变电容器的电容并测得相应的振荡电流的周期,如图乙所示,以C为横坐标、T2为纵坐标,将测得的数据标示在坐标纸上并用直线拟合数据,则线圈的自感系数为(π2取10)( )
甲 乙
A.3.75×10-1 H B.3.75×10-2 H
C.3.75×10-6 H D.3.75×10-9 H
考向2 振荡过程中各物理量的变化及图像
【典例2】
某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关,如图所示为玩具内的LC振荡电路部分。已知线圈自感系数L=2.5×10-3 H,电容器电容C=4 μF,在电容器开始放电时(取t=0),上极板带正电,下极板带负电,则( )
A.LC振荡电路的周期T=π×10-4 s
B.当t=π×10-4 s时,电容器上极板带正电
C.当t=×10-4 s时,电路中电流方向为顺时针
D.当t=×10-4 s时,电场能正转化为磁场能
【典例3】 如图所示,i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像,在t=0时刻,回路中电容器的M板带正电,在某段时间里,回路的磁场能在增大,而M板仍带正电,则这段时间对应图像中( )
A.bc段 B.cd段
C.Oa段 D.ab段
考点2 电磁波的特点及应用
必|备|知|识
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,在真空中不同频率的电磁波 相同,都等于 。
(3)波长、波速和频率间的关系:c= ,真空中,电磁波的频率越高,波长越 。
3.无线电波的发射。
(1)发射条件:①足够高的 ;②电路必须 ,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。
(2)调制。
①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。
②调制方式: 和 。
4.无线电波的接收。
(1)电谐振现象:当接收电路的固有频率跟收到的无线电波的频率 时,接收电路中产生的振荡电流最强。
(2)调谐:使接收电路产生电谐振的过程。
(3)解调:把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调,是 的逆过程。调幅波的解调也叫 。
5.电磁波谱。
(1)电磁波谱。
按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。按波长从大到小排列的电磁波谱为:无线电波、 、可见光、 、X射线和γ射线。其递变规律为直线传播能力 ,衍射能力减弱。
(2)各种电磁波的产生机理。
无线电波 振荡电路中电子周期性的运动产生
红外线、可见 光、紫外线 原子的外层电子受激发后产生
X射线 原子的内层电子受激发后产生
γ射线 原子核受激发后产生
(1)电磁波只能在真空中传播,在空气中不能传播()
(2)电磁波从一种介质进入另一种介质时,频率不变,波长和波速会改变()
(3)振荡电路的频率越高,发射电磁波的本领越大()
(4)红外线和紫外线都有很好的热作用()
关|键|能|力
电磁波与机械波的比较。
名称 项目 电磁波 机械波
研究对象 电磁现象 力学现象
产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生
波的特点 横波 纵波或横波
波速 在真空中等于光速,很大(c=3×108 m/s) 在空气中不大(如声波波速一般为340 m/s)
是否需要 介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播)
能量传播 电磁能 机械能
考向1 麦克斯韦的电磁场理论
【典例4】 麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在,1886年,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。下列说法中符合科学实际的是( )
A.周期性变化的磁场产生稳定的电场
B.均匀变化的磁场不能产生电场
C.电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度
D.电磁波传播过程中,电场和磁场是独立存在的,没有关联
考向2 无线电波的发射和接收
【典例5】 在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制,调制分调幅和调频两种,如图所示,甲是需要输送的低频信号,乙和丙是调制后的电磁波,下列说法正确的是( )
甲 乙
丙
A.图甲低频信号可直接发射,且发射效率高
B.在电磁波的发射技术中,图中乙是调频波
C.在电磁波的发射技术中,图中丙是调幅波
D.通过电谐振可以把需要的电磁波接收下来
考向3 电磁波的特性及应用
【典例6】 随着科技的进步,越来越多的人使用蓝牙耳机,手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波,下列说法正确的是( )
A.甲、乙波的频率都比可见光的频率大
B.真空中甲波的传播速度比乙波慢
C.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
D.甲波与乙波有可能发生干涉
第3讲 电磁振荡 电磁波
考点1
必备知识
1.周期性 振荡电路 LC 3.(1)磁场 (2)电场 (3)周期性 4.(1)2π (2)
微点辨析 (1)× (2)√
关键能力
【典例1】 B 解析 根据T=2π,解得T2=4π2LC,T2-C图像的斜率k=4π2L=,可得L=3.75×10-2 H,B项正确。
【典例2】 C 解析 根据公式,可知LC振荡电路的周期为T=2π=2π×10-4 s,A项错误;t=π×10-4 s=时,电容器反向充满电,所以上极板带负电,B项错误;t=×10-4 s=时,处于0~之间,电容器正在放电,放电电流是由正极板流向负极板,为顺时针电流,C项正确;t=×10-4 s=时,处于~之间,电容器正在充电,磁场能转化为电场能,D项错误。
【典例3】 C 解析 某段时间里,回路的磁场能在增大,说明回路中的电流在增大,电容器放电,而此时M板带正电,则电流方向为逆时针方向。在t=0时,电容器开始放电,且M极板带正电,结合i-t图像可知,电流以逆时针方向为正方向,因此这段时间内电流为正且正在增大,符合条件的只有图像中的Oa段,C项正确。
考点2
必备知识
2.(2)传播速率 3.0×108 m/s (3)λf 小 3.(1)频率 开放 (2)调幅 调频 4.(1)相等 (3)调制 检波
5.(1)红外线 紫外线 增强
微点辨析 (1)× (2)√ (3)√ (4)×
关键能力
【典例4】 C 解析 周期性变化的磁场产生周期性变化的电场,A项错误;均匀变化的磁场产生恒定的电场,B项错误;电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度,C项正确;电磁波传播过程中,电场激发磁场,磁场激发电场,两者是相互关联的,D项错误。
【典例5】 D 解析 题图甲低频信号可直接发射,但发射效率低,A项错误;在电磁波的发射技术中,题图中乙是调幅波,B项错误;在电磁波的发射技术中,题图中丙是调频波,C项错误;通过电谐振可以把需要的电磁波接收下来,D项正确。
【典例6】 C 解析 由题图可知甲、乙波的波长都比可见光的波长大,根据波长、波速和频率关系式c=λf,甲、乙波的频率都比可见光的频率小,A项错误; 电磁波在真空中传播速度相同,则真空中甲、乙波速度相同,B项错误; 由题图可知甲波长大于乙波长,则甲的波动性更明显,更容易发生衍射,C项正确;两列波发生干涉的条件:频率相同、振动方向相同、相位差恒定,甲、乙波的频率不同,不能发生干涉现象,D项错误。(共33张PPT)
第3讲
电磁振荡 电磁波
第十三章 交变电流 电磁波 传感器
目
标
要
求
1.了解LC振荡电路中振荡电流的产生过程及电磁振荡过程中能量转化情况。2.掌握电磁振荡的周期公式和频率公式。3.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收过程。
考点1 电磁振荡
考点2 电磁波的特点及应用
内容
索引
电磁振荡
考点1
必|备|知|识
1.振荡电流和振荡电路。
电路中产生的大小和方向都做 迅速变化的电流叫振荡电流，产生振荡电流的电路叫 ，最简单的振荡电路由电感线圈L和电容器C组成，称为 振荡电路。
周期性
振荡电路
LC
2.电磁振荡。
在LC振荡电路中，电容器不断地充电、放电，就会使电路中的电流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发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡。
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中的 能。
(2)充电过程中线圈中的磁场能逐渐转化为电容器的 能。
(3)在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生 的转化
磁场
电场
周期性
4.电磁振荡的周期和频率。
(1)周期T= 。
(2)频率f= 。
2π
(1)LC振荡电路中，电容器放电完毕时，回路中电流最小( )
(2)LC振荡电路中，回路中的电流最大时回路中的磁场能最大( )
关|键|能|力
【典例1】 如图甲所示，在振荡电
路实验中，多次改变电容器的电容
并测得相应的振荡电流的周期，如
图乙所示，以C为横坐标、T2为纵坐
标，将测得的数据标示在坐标纸上并用直线拟合数据，则线圈的自感系数为(π2取10)( )
考向1
周期公式的应用
A.3.75×10-1 H B.3.75×10-2 H
C.3.75×10-6 H D.3.75×10-9 H
根据T=2π，解得T2=4π2LC，T2-C图像的斜率k=4π2L=，可得L=3.75×10-2 H，B项正确。
解析
考向2
振荡过程中各物理量的变化及图像
【典例2】 某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关，如图所示为玩具内的LC振荡电路部分。已知线圈自感系数L=2.5×10-3 H，电容器电容C=4 μF，在电容器开始放电时(取t=0)，上极板带正电，下极板带负电，则( )
A.LC振荡电路的周期T=π×10-4 s
B.当t=π×10-4 s时，电容器上极板带正电
C.当t=×10-4 s时，电路中电流方向为顺时针
D.当t=×10-4 s时，电场能正转化为磁场能
根据公式，可知LC振荡电路的周期为T=2π=2π×10-4 s，A项错误；t=π×10-4 s=时，电容器反向充满电，所以上极板带负电，B项错误；t=×10-4 s=时，处于0~之间，电容器正在放电，放电电流是由正极板流向负极板，为顺时针电流，C项正确；t=×10-4 s=时，处于~之间，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，D项错误。
解析
【典例3】 如图所示，i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像，在t=0时刻，回路中电容器的M板带正电，在某段时间里，回路的磁场能在增大，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中( )
A.bc段 B.cd段 C.Oa段 D.ab段
某段时间里，回路的磁场能在增大，说明回路中的电流在增大，电容器放电，而此时M板带正电，则电流方向为逆时针方向。在t=0时，电容器开始放电，且M极板带正电，结合i-t图像可知，电流以逆时针方向为正方向，因此这段时间内电流为正且正在增大,符合条件的只有图像中的Oa段，C项正确。
解析
电磁波的特点及应用
考点2
必|备|知|识
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，在真空中不同频率的电磁波
相同，都等于 。
(3)波长、波速和频率间的关系：c= ，真空中，电磁波的频率越高，波长越 。
传播速率
3.0×108 m/s
λf
小
3.无线电波的发射。
(1)发射条件：①足够高的 ；②电路必须 ，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。
(2)调制。
①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。
②调制方式： 和 。
频率
开放
调幅
调频
4.无线电波的接收。
(1)电谐振现象：当接收电路的固有频率跟收到的无线电波的频率
时，接收电路中产生的振荡电流最强。
(2)调谐：使接收电路产生电谐振的过程。
(3)解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，是 的逆过程。调幅波的解调也叫 。
相等
调制
检波
5.电磁波谱。
(1)电磁波谱。
按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。按波长从大到小排列的电磁波谱为：无线电波、 、可见光、 、X射线和γ射线。其递变规律为直线传播能力
，衍射能力减弱。
红外线
紫外线
增强
(2)各种电磁波的产生机理。
无线电波 振荡电路中电子周期性的运动产生
红外线、可见 光、紫外线 原子的外层电子受激发后产生
X射线 原子的内层电子受激发后产生
γ射线 原子核受激发后产生
(1)电磁波只能在真空中传播，在空气中不能传播( )
(2)电磁波从一种介质进入另一种介质时，频率不变，波长和波速会改变( )
(3)振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大( )
(4)红外线和紫外线都有很好的热作用( )
关|键|能|力
电磁波与机械波的比较。
名称 项目 电磁波 机械波
研究对象 电磁现象 力学现象
产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生
波的特点 横波 纵波或横波
波速 在真空中等于光速，很大(c=3× 108 m/s) 在空气中不大(如声波波速一般为340 m/s)
是否需要介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播)
能量传播 电磁能 机械能
考向1
麦克斯韦的电磁场理论
【典例4】 麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，1886年,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。下列说法中符合科学实际的是( )
A.周期性变化的磁场产生稳定的电场
B.均匀变化的磁场不能产生电场
C.电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度
D.电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联
周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，A项错误；均匀变化的磁场产生恒定的电场，B项错误；电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度，C项正确；电磁波传播过程中，电场激发磁场，磁场激发电场，两者是相互关联的，D项错误。
解析
考向2
无线电波的发射和接收
【典例5】 在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，调制分调幅和调频两种，如图所示，甲是需要输送的低频信号，乙和丙是调制后的电磁波，下列说法正确的是( )
A.图甲低频信号可直接发射，且发射效率高
B.在电磁波的发射技术中，图中乙是调频波
C.在电磁波的发射技术中，图中丙是调幅波
D.通过电谐振可以把需要的电磁波接收下来
题图甲低频信号可直接发射，但发射效率低，A项错误；在电磁波的发射技术中，题图中乙是调幅波，B项错误；在电磁波的发射技术中，题图中丙是调频波，C项错误；通过电谐振可以把需要的电磁波接收下来，D项正确。
解析
考向3
电磁波的特性及应用
【典例6】 随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，下列说法正确的是( )
A.甲、乙波的频率都比可见光的频率大
B.真空中甲波的传播速度比乙波慢
C.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
D.甲波与乙波有可能发生干涉
由题图可知甲、乙波的波长都比可见光的波长大，根据波长、波速和频率关系式c=λf，甲、乙波的频率都比可见光的频率小，A项错误； 电磁波在真空中传播速度相同，则真空中甲、乙波速度相同，B项错误； 由题图可知甲波长大于乙波长，则甲的波动性更明显，更容易发生衍射，C项正确；两列波发生干涉的条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定，甲、乙波的频率不同，不能发生干涉现象，D项错误。
解析微练45 电磁振荡 电磁波
梯级Ⅰ基础练
1.(2025·沧州模拟)500米口径球面射电望远镜(简称FAST)又被称为“中国天眼”，是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，若其工作频率范围是7×107 Hz~3×109 Hz，那么它观测到的电磁波最长波长为( )
A.约0.1米 B.约4米
C.约40米 D.约1 000米
2.某电路中电场随时间变化的图像如图所示，能发射电磁波的电场是( )
3.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，电磁波谱如图所示，下列说法正确的是( )
A.只有高温物体才辐射红外线
B.紫外线常用于杀菌消毒，长时间照射可能损害人体健康
C.无限电波的频率比γ射线的频率大
D.红光光子的能量比X射线大
4.医生用来诊断病情的胸透胶片如图所示，拍摄该胶片利用电磁波中( )
A.紫外线
B.红外线
C.X射线
D.无线电波
5.图甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙，P点电流向左为正，下列说法正确的是( )
A.0~t1电容器上极板带正电
B.t1~t2电容器中的电场能增大
C.在t3时刻，线圈中的磁场能最大
D.增大电容器两板间距，振荡电流的周期将减小
6.(多选)麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设:变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例:圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两极的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻R的导线中电流i的方向，及电容器极板间电场强度E的方向如图中所示，则下列说法正确的是( )
A.两平行板间的电场正在增强
B.该变化电场产生逆时针方向(俯视)的磁场
C.该变化电场产生的磁场越来越弱
D.电路中的电流正比于板间的电场强度的大小
7.(2025·德州模拟)把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图示连成电路。把示波器的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧，从此刻开始计时，电容器通过线圈放电(规定逆时针方向为电流的正方向)。电路工作过程中，同时会向外辐射电磁波，则电压Uab随时间t变化的波形正确的是( )
8.(多选)图甲为某种车辆智能道闸系统的简化原理图:预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡电路中的电流如图乙，下列说法正确的是( )
A.t1时刻电容器间的电场强度为最小值
B.t1~t2时间内，电容器处于充电过程
C.汽车靠近线圈时，振荡电流频率变小
D.从图乙波形可判断汽车正靠近地感线圈
梯级Ⅱ能力练
9.(多选)无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、图乙、图丙所示，LC振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就可以有效地把无线电波发射出去了。手机作为常用的通信工具需要用天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的时，收发无线电波的能力最好。曾经有人将手机外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着5G时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列有关说法正确的是( )
A.只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流
B.与4G相比，5G使用的电磁波传播速度更大
C.手机信号的频率与100 MHz的数量级相同
D.手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化
10.如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时，有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比，方向竖直向下。设小球在运动过程中所带电荷量不变，那么( )
A.小球受到的向心力大小不变
B.小球受到的向心力大小不断增大
C.洛伦兹力对小球做了功
D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
11.(2025·宿迁模拟)电磁波在医院得到了广泛应用，关于电磁波的某些特性，下列说法不正确的是( )
A.伽马手术刀治疗癌症是利用γ强穿透力，能量高的特性
B.胸透又称荧光透视，是利用X射线具有穿透性，荧光性和摄影效应的特性
C.红外线测温仪，是利用了红外线波长较长的特性
D.医用紫外灭菌灯是利用了紫外线的消毒特性
12.金属探测仪在各场景广泛应用，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数会发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场方向和电容器中的电场方向如图所示。下列说法正确的是( )
A.此时电容器中的电场能正在减小
B.此时穿过线圈的磁通量的变化率正在增大
C.若LC振荡电路中的自感系数L减小，则其振荡周期增大
D.若自感系数L和电容C都增大到原来的2倍，则其振荡周期变为原来的
梯级Ⅲ创新练
13.无线电广播系统方框图如图所示，下列关于a、b装置说法正确的是( )
A.a是调制、b是调谐 B.a是调制、b是解调
C.a是调谐、b是解调 D.a是调谐、b是调制
微练45 电磁振荡 电磁波
1.B 解析 频率最小的电磁波的波长最长,则最长波长为λ== m≈4 m,B项正确。
2.D 解析 电场不随时间变化,不会产生磁场,A项错误;电场随时间均匀变化,只能在周围产生稳定的磁场,也不会产生和发射电磁波,B、C两项错误;电场随时间做不均匀的变化,能在周围空间产生变化的磁场,而这磁场的变化也是不均匀的,又能产生变化的电场,从而交织成一个不可分割的统一体,即形成电磁场,才能发射电磁波,D项正确。
3.B 解析 所有的物体都在向外辐射红外线,A项错误;紫外线常用于杀菌消毒,但是长时间照射可能损害人体健康,B项正确;无限电波的频率比γ射线的频率小,C项错误;光子的能量与其频率成正比,红光的频率比X射线小,则红光光子的能量比X射线小,D项错误。
4.C 解析 医生用来诊断病情的胸透胶片,利用了电磁波中X射线的穿透能力较强这一特点,C项正确。
5.D 解析 根据题图乙可知,0~t1内电流逐渐减小,则磁场能逐渐减小,电场能逐渐增大,电容器被充电,且电流为正方向,即电流方向为逆时针方向,可知下极板带正电,上极板带负电,A项错误;t1~t2内电流逐渐增大,则磁场能逐渐增大,电场能逐渐减小,B项错误;在t3时刻,电流为0,则线圈中的磁场能最小,C项错误;增大电容器两板间距,根据C=,T=2π,电容减小,振荡电流的周期减小,D项正确。
6.CD 解析 电容器内电场场强方向向上,下极板带正电,根据电流的方向,自由电子正在流向下极板,因此电容器处于放电过程,电容器的带电量越来越少,两平行板间的电场正在减弱,A项错误;该变化电场产生磁场方向等效成向下的电流产生磁场的方向,根据右手螺旋定则可知,电场产生为顺时针方向(俯视)的磁场,B项错误;放电过程,放电电流越来越小,该变化电场产生的磁场越来越弱,C项正确;电路中的电流I==,故电路中的电流正比于板间的电场强度的大小,D项正确。
7.D 解析 电容器放电时,电流由a通过线圈流向b,为正方向。起始时刻电压最大,电路向外辐射电磁波的过程中,电路中的能量减小,则电容器两极板的最大电压逐渐减小,D项正确。
8.ABC 解析 t1时刻电流最大,线圈中磁场能最大,电容器中电场能最小,电容器间的电场强度为最小值,A项正确;t1~t2时间内,电流逐渐减小,线圈中磁场能减小,电容器中电场能增大,电容器处于充电过程,B项正确;当车辆靠近地感线圈时,线圈自感系数变大,根据T=2π可知周期变大,频率变小,C项正确;从题图乙波形可知周期越来越小,频率越来越大,汽车正远离地感线圈,D项错误。
9.CD 解析 任何频率的无线电波均可以在天线上产生振荡电流,只不过特定频率的无线电波产生的振荡电流较大,其他频率的无线电波产生的振荡电流较小,A项错误;电磁波的传播速度与光速相同,与电磁波的频率无关,B项错误;手机外壳的金属边框长度几十厘米,因此无线电波的波长应为几米,根据c=λf,可知手机信号的频率与100M Hz的数量级相同,C项正确;手机天线在发射信号时,天线上会形成LC振荡电路,因此会有电荷出现,且周期性变化,D项正确。
10.B 解析 根据麦克斯韦电磁场理论可知,磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场,根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同,因小球带正电,故电场力对小球做正功,小球的速度逐渐增大,向心力的大小F=m,随之增大,A项错误,B项正确;洛伦兹力对小球不做功,C项错误;带电小球所受的洛伦兹力为F=qvB,因为速率随时间逐渐增大,且磁感应强度B的大小跟时间成正比,所以小球受到的洛伦兹力大小与时间不成正比,D项错误。
11.C 解析 γ射线能量高、穿透力强,医院常用γ射线照射癌细胞,治疗癌症,A项正确;X射线具有穿透性,荧光性和摄影效应的特性,所以可以用来做胸透,B项正确;红外线测温仪,是利用了红外线的热效应,C项错误;医院用紫外线灯照射的方法来消毒灭菌,是利用了紫外线的消毒特性,D项正确。
12.A 解析 根据题图中磁场方向结合右手螺旋定则可知,此时电流方向沿顺时针方向,由下极板流向上极板,且下极板带正电,所以此时电容器正在放电,电容器两板间的电压正在减小,电容器中的电场能减小,线圈中磁场能增大,则电路中电流正在增大,但电流增大越来越慢,所以此时穿过线圈的磁通量的变化率正在减小,A项正确,B项错误;根据T=2π可知,若LC振荡电路中的电感减小,则其振荡周期减小,若自感系数L和电容C都增大到原来的2倍,则其振荡周期变为原来的2倍,C、D两项错误。
13.B 解析 在无线电广播中,人们先将声音信号转换为电信号,然后将这些信号由高频电磁波带着向周围空间传播,可知a是调制。而在另一地点,人们利用接收机接收到这些电磁波后,又将其中的电信号还原成声音信号,这就是无线电广播的大致过程。其中“收音”的顺序大致为:天线接收电磁波→调谐器选出某一频率的电磁波→解调器从高频电流中取出音频电信号,放大后送到扬声器→扬声器把音频电信号转换成声音,可知b是解调,B项正确。(共32张PPT)
微练45
电磁振荡 电磁波
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1.(2025·沧州模拟)500米口径球面射电望远镜(简称FAST)又被称为“中国天眼”，是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，若其工作频率范围是7×107 Hz~3×109 Hz，那么它观测到的电磁波最长波长为( )
A.约0.1米 B.约4米
C.约40米 D.约1 000米
梯级Ⅰ 基础练
频率最小的电磁波的波长最长，则最长波长为λ== m≈4 m，B项正确。
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2.某电路中电场随时间变化的图像如图所示，能发射电磁波的电场是( )
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电场不随时间变化，不会产生磁场，A项错误；电场随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波，B、C两项错误；电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波，D项正确。
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3.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，电磁波谱如图所示，下列说法正确的是( )
A.只有高温物体才辐射红外线
B.紫外线常用于杀菌消毒，长时间照射可能损害人体健康
C.无限电波的频率比γ射线的频率大
D.红光光子的能量比X射线大
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所有的物体都在向外辐射红外线，A项错误；紫外线常用于杀菌消毒，但是长时间照射可能损害人体健康，B项正确；无限电波的频率比γ射线的频率小，C项错误；光子的能量与其频率成正 比，红光的频率比X射线小，则红光光子的能量比X射线小，D项错误。
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4.医生用来诊断病情的胸透胶片如图所示，拍摄该胶片利用电磁波中( )
A.紫外线 B.红外线
C.X射线 D.无线电波
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医生用来诊断病情的胸透胶片，利用了电磁波中X射线的穿透能力较强这一特点，C项正确。
解析
5.图甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙，P点电流向左为正，下列说法正确的是( )
A.0~t1电容器上极板带正电
B.t1~t2电容器中的电场能增大
C.在t3时刻，线圈中的磁场能最大
D.增大电容器两板间距，振荡电流的周期将减小
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根据题图乙可知，0~t1内电流逐渐减小，则磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，电容器被充电，且电流为正方向，即电流方向为逆时针方向，可知下极板带正电，上极板带负电，A项错误；t1~t2内电流逐渐增大，则磁场能逐渐增大，电场能逐渐减小，B项错误；在t3时刻，电流为0，则线圈中的磁场能最小，C项错误；增大电容器两板间距，根据C=，T=2π，电容减小，振荡电流的周期减小，D项正确。
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6.(多选)麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设:变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例:圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两极的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻R的导线中电流i的方向，及电容器极板间电场强度E的方向如图中所示，则下列说法正确的是( )
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A.两平行板间的电场正在增强
B.该变化电场产生逆时针方向(俯视)的磁场
C.该变化电场产生的磁场越来越弱
D.电路中的电流正比于板间的电场强度的大小
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电容器内电场场强方向向上，下极板带正电，根据电流的方向，自由电子正在流向下极板，因此电容器处于放电过程，电容器的带电量越来越少，两平行板间的电场正在减弱，A项错误；该变化电场产生磁场方向等效成向下的电流产生磁场的方向，根据右手螺旋定则可知，电场产生为顺时针方向(俯视)的磁场，B项错 误；放电过程，放电电流越来越小，该变化电场产生的磁场越来越弱，C项正确；电路中的电流I==，故电路中的电流正比于板间的电场强度的大小，D项正确。
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7.(2025·德州模拟)把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图示连成电路。把示波器的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，从此刻开始计时，电容器通过线圈放电(规定逆时针方向为电流的正方向)。电路工作过程中，同时会向外辐射电磁波，则电压Uab随时间t变化的波形正确的是( )
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电容器放电时，电流由a通过线圈流向b，为正方向。起始时刻电压最大，电路向外辐射电磁波的过程中，电路中的能量减小，则电容器两极板的最大电压逐渐减小，D项正确。
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8.(多选)图甲为某种车辆智能道闸系统的简化原理图:预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡电路中的电流如图乙，下列说法正确的是( )
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A.t1时刻电容器间的电场强度为最小值
B.t1~t2时间内，电容器处于充电过程
C.汽车靠近线圈时，振荡电流频率变小
D.从图乙波形可判断汽车正靠近地感线圈
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t1时刻电流最大，线圈中磁场能最大，电容器中电场能最小，电容器间的电场强度为最小值，A项正确；t1~t2时间内，电流逐渐减 小，线圈中磁场能减小，电容器中电场能增大，电容器处于充电过程，B项正确；当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，根据T=2π可知周期变大，频率变小，C项正确；从题图乙波形可知周期越来越小，频率越来越大，汽车正远离地感线圈，D项错误。
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9.(多选)无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、图乙、图丙所示，LC振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就可以有效地把无线电波发射出去了。手机作为常用的通信工具需要用天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的时，收发无线电波的能力最好。曾经有人将手机外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着5G时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列有关说法正确的是( )
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梯级Ⅱ 能力练
A.只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流
B.与4G相比，5G使用的电磁波传播速度更大
C.手机信号的频率与100 MHz的数量级相同
D.手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化
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任何频率的无线电波均可以在天线上产生振荡电流，只不过特定频率的无线电波产生的振荡电流较大，其他频率的无线电波产生的振荡电流较小，A项错误；电磁波的传播速度与光速相同，与电磁波的频率无关，B项错误；手机外壳的金属边框长度几十厘米，因此无线电波的波长应为几米，根据c=λf，可知手机信号的频率与100M Hz的数量级相同，C项正确；手机天线在发射信号 时，天线上会形成LC振荡电路，因此会有电荷出现，且周期性变化，D项正确。
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10.如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时，有一变化的磁场垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比，方向竖直向下。设小球在运动过程中所带电荷量不 变，那么( )
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A.小球受到的向心力大小不变
B.小球受到的向心力大小不断增大
C.洛伦兹力对小球做了功
D.小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比
根据麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场，根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同，因小球带正电，故电场力对小球做正功，小球的速度逐渐增大，向心力的大小F=m，随之增大，A项错误，B项正确；洛伦兹力对小球不做功，C项错误；带电小球所受的洛伦兹力为F=qvB，因为速率随时间逐渐增大，且磁感应强度B的大小跟时间成正比，所以小球受到的洛伦兹力大小与时间不成正 比，D项错误。
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11.(2025·宿迁模拟)电磁波在医院得到了广泛应用，关于电磁波的某些特性，下列说法不正确的是( )
A.伽马手术刀治疗癌症是利用γ强穿透力，能量高的特性
B.胸透又称荧光透视，是利用X射线具有穿透性，荧光性和摄影效应的特性
C.红外线测温仪，是利用了红外线波长较长的特性
D.医用紫外灭菌灯是利用了紫外线的消毒特性
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γ射线能量高、穿透力强，医院常用γ射线照射癌细胞，治疗癌 症，A项正确；X射线具有穿透性，荧光性和摄影效应的特性，所以可以用来做胸透，B项正确；红外线测温仪，是利用了红外线的热效应，C项错误；医院用紫外线灯照射的方法来消毒灭菌，是利用了紫外线的消毒特性，D项正确。
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12.金属探测仪在各场景广泛应用，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数会发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场方向和电容器中的电场方向如图所示。下列说法正确的是( )
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A.此时电容器中的电场能正在减小
B.此时穿过线圈的磁通量的变化率正在增大
C.若LC振荡电路中的自感系数L减小，则其振荡周期增大
D.若自感系数L和电容C都增大到原来的2倍，则其振荡周期变为原来的
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根据题图中磁场方向结合右手螺旋定则可知，此时电流方向沿顺时针方向，由下极板流向上极板，且下极板带正电，所以此时电容器正在放电，电容器两板间的电压正在减小，电容器中的电场能减小，线圈中磁场能增大，则电路中电流正在增大，但电流增大越来越慢，所以此时穿过线圈的磁通量的变化率正在减小，A项正确，B项错误；根据T=2π可知，若LC振荡电路中的电感减小，则其振荡周期减小，若自感系数L和电容C都增大到原来的2倍，则其振荡周期变为原来的2倍，C、D两项错误。
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13.无线电广播系统方框图如图所示，下列关于a、b装置说法正确的是( )
A.a是调制、b是调谐 B.a是调制、b是解调
C.a是调谐、b是解调 D.a是调谐、b是调制
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梯级Ⅲ 创新练
在无线电广播中，人们先将声音信号转换为电信号，然后将这些信号由高频电磁波带着向周围空间传播，可知a是调制。而在另一地点，人们利用接收机接收到这些电磁波后，又将其中的电信号还原成声音信号，这就是无线电广播的大致过程。其中“收音”的顺序大致为:天线接收电磁波→调谐器选出某一频率的电磁波→解调器从高频电流中取出音频电信号，放大后送到扬声器→扬声器把音频电信号转换成声音，可知b是解调，B项正确。
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