第34讲 电磁振荡与电磁波
例1 C [解析] LC回路振荡电流的频率为f=,根据平行板电容器电容的决定式有C=,储罐内的液面高度降低时,介电常数减小,电容减小,则LC回路振荡电流的频率将变大,故A错误;根据图乙可知,t1~t2内电流减小,极板电荷量增大,电容器充电,故B错误;根据图乙可知,t2~t3内电流增大,磁场能增大,电场能减小,LC回路中电场能逐渐转化为磁场能,故C正确;根据正弦式交流电的有效值规律可知,该振荡电流的有效值为I==,故D错误.
例2 C [解析] 先把开关置于电源一侧为电容器充电,则当断开开关后,电容器两极板间的电压一定,再把开关置于线圈一侧后,电容器放电,电场能转化为磁场能,两极板间的电压随着电荷量的减少而减小,当电容器两极板的电荷量减为零时,电容器两极板间的电压为零,此时线圈中的磁场能达到最大,紧接着磁场能又向电场能转化,即线圈产生自感电动势给电容器反向充电,但在电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转化为电场能的过程中,电路向外辐射电磁波,电路中的能量在耗散,因此电容器两极板间的电压越来越小,而电容器的充放电有其自身的固有周期,即周期不变,故选C.
例3 D [解析] 电磁波在真空中的传播速度都相等,等于光速c,与电磁波的频率无关,故A正确;周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁场,电磁场由发生的区域向远处传播,形成电磁波,故B正确;电磁场本身就是一种物质,电磁波可以在真空中自由传播,电磁波是横波,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直,故C正确;电磁波可以由电磁振荡产生,当电磁振荡停止时,不能产生新的电磁波,但已发出的电磁波不会消失,还要继续传播,故D错误.
例4 D [解析] 电磁波能在真空中传播,故A错误;IC卡工作肯定不是依靠X射线,X射线的辐射能量较大,长时间接触对人体有害,故B错误;只有在接收电磁波时才需要调谐和解调,读卡机发射电磁波时需要进行调制,故C错误;IC卡既能接收读卡机发射的电磁波,也有向读卡机传输数据的功能,故D正确.
例5 D [解析] 有温度的物体都会发射红外线,A错误;紫外线的频率比可见光高,B错误;X射线、γ射线的频率较高,波动性较弱,粒子性较强,较易发生光电效应,C错误;手机通信使用的是无线电波,其波长较长,更容易观察到明显的衍射现象,D正确.
例6 BD [解析] 红外线、X射线、γ射线中红外线的频率最小,波长最长,选项A错误;微波不但能加热物体,而且能传播信息,故可以用于通信、广播及其他信号传输,故B正确;银行的验钞机发出的光是紫外线,家用电器的遥控器发出的光是红外线,选项C错误;X射线有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体,γ射线有极强的穿透能力和很高的能量,可以摧毁病变的细胞,故D正确.第34讲 电磁振荡与电磁波
1.C [解析] 太赫兹波的频率比红外线的频率低,所以其光子的能量比红外线光子的能量小,故A错误;太赫兹波的频率比微波的频率高,波长比微波的波长短,所以比微波更不容易发生明显的衍射现象,故B错误;太赫兹波的频率比紫外线的频率低,所以比紫外线更难使金属发生光电效应,故C正确;太赫兹波的频率远低于X射线的频率,其光子能量远低于X射线的光子能量,所以比X射线穿透性更弱,故D错误.
2.D [解析] 电磁波同声波一样,遇到障碍物会反射,雷达利用电磁波的反射特性工作,故A错误;电磁波发射时需要进行调制,接收时需要进行调谐和解调,故B错误;电磁波的频率由波源决定,与介质无关,故C错误;在电磁波中,电场和磁场随时间和空间做周期性变化,故D正确.
3.B [解析] 电磁波的波长越长,越容易发生明显的衍射现象,与X射线相比,红外线波长更长,更容易发生明显的衍射现象,故A错误;机械波的形成可表达为离波源近的质点带动离波源远的质点,故离波源较近的质点振动得早一些,故B正确;在真空中各种频率的电磁波传播速度都相同,故C错误;机械波在给定的介质中传播时,波的传播速度不变,与振动的频率无关,故D错误.
4.BC [解析] 题图乙中的a是电场能最大的时刻,此时上极板带正电,说明充电时电流沿顺时针方向,对应题图甲中的T时刻,A错误;题图乙中的b是电场能最大的时刻,此时下极板带正电,此后的时间内电容器放电,电流沿顺时针方向,即电流方向为正,B正确;题图乙中的c是磁场能最大的时刻,此后磁场能转化为电场能,由安培定则判断,电流方向为逆时针方向,题图甲中的时刻电流为逆时针方向,C正确;题图乙中的d是磁场能最大的时刻,此后磁场能转化为电场能,由安培定则判断,电流方向为顺时针方向,此后电容器的下极板将充上负电荷,D错误.
5.AC [解析] FM97.5表示调频97.5 MHz,根据波速公式得λ== m≈3 m,A正确;真空中107.5 MHz的电磁波与97.5 MHz的电磁波传播速度一样,均是光速,B错误;FM97.5在信号调制的过程中,载波的频率变化,振幅不变,C正确;信号频率增大时,根据振荡电路的频率公式f=可知,需要减小接收模块的电容,D错误.
6.C [解析] 若甲、乙两图的磁场均匀变化,就会产生稳定不变的电场,稳定不变的电场不会产生磁场,就不会持续产生电磁波,故A错误;对甲图,从上向下看,感应电流沿顺时针方向,电子在回路中沿逆时针方向运动,故B错误;变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象,与闭合电路是否存在无关,甲图的闭合电路只是检验变化的磁场产生电场,乙图没有闭合电路空间仍能产生电场,故C正确;同理,变化的电场周围产生磁场也是一种普遍存在的现象,与闭合电路是否存在无关,故D错误.
7.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小.从题图乙可以看出,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,振荡电流最大,可知t=0时刻,振荡电流为负向最大,所以D项正确.
8.CD [解析] 0.5~1 s时间内,振荡电流是充电电流,充电电流是由负极板流向正极板,故A、B错误;1~1.5 s时间内,振荡电流是放电电流,放电电流是由正极板流向负极板,由于电流为负值,所以由Q流向P,Q点的电势比P点的电势高,电场能正在转变成磁场能,故C、D正确.
9.C [解析] t=0.02 s时,LC回路中线圈中的电流第一次达到最大值,则T=0.02 s,周期T=0.08 s,故A错误;t=0.04 s时电流再次为零,0.04 s到0.08 s时间内电流的方向与图乙中所示方向相反,故B错误;在t=0.02 s时,电流第一次达到最大值,此时线圈中的磁场能最大,t=0.06 s=T时刻线圈中的磁场能也最大,故C正确;当t=0.10 s=T时的情况与t=0.02 s时的情况是一致的,故D错误.
10.C [解析] 在t=0时刻,回路中电容器的上极板(M板)带正电,尘埃处于静止状态,受力平衡,由于重力方向向下,则电场力方向向上,因电场方向向下,故尘埃带负电,A错误;在0~t1时间里,线圈中的电流增大,则回路的磁场能在增大,B错误;在t1~t2时间里,线圈中的电流减小,则磁场能转化为电场能,电容器在充电,根据C=可知,两板间的电压在增大,C正确;在t3时刻,线圈中的电流最大,则电场能全部转化为磁场能,电容器放电完毕,尘埃受到的电场力为零,所以尘埃的加速度为重力加速度,D错误.
11.C [解析] 根据图中电场方向可知,此时电容器右极板带正电,左极板带负电,由磁场方向可知,此时电流由正极板流向负极板,故此时电容器正在放电,振荡电流正在增大,A、B错误;当储罐内的液面高度降低时,介电常数εr减小,根据电容的决定式C=,可知此时电容变小,由T=2π,可知此时振荡周期减小,振荡频率变大,C正确;开关从a拨到b时,此时电容器开始放电,经过时间t,电感线圈L上的电流第一次达到最大,此时经过周期,即t=T,故该LC回路中的振荡周期为T=4t,D错误.
12.D [解析] t1时刻,电流最大,则磁场能最大,电容器间的电场强度为零,故A错误;t1~t2时间内,电流减小,则磁场能减小,电场能增大,电容器处于充电过程,故B错误;当车辆靠近地感线圈时,线圈自感系数变大,根据T=2π可知,振荡电流的周期增大,频率减小,故C错误;从图乙的波形可知,振荡电流的频率越来越大,说明汽车正远离地感线圈,故D正确.第34讲 电磁振荡与电磁波
一、电磁振荡
1.振荡电路:产生大小和方向都做 迅速变化的电流(即 )的电路.由电感线圈L和电容器C组成最简单的振荡电路,称为 振荡电路.
2.电磁振荡:在LC振荡电路中,电容器不断地 和 ,就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的 、电容器内的电场强度E、线圈内的 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 能逐渐转化为线圈的 能.
(2)充电过程中线圈中的 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
T= ,f= .(周期为T、频率为f、自感系数为L、电容为C)
二、电磁波的发射
1.发射条件:开放电路和高频振荡信号.
2.调制方式
(1)调幅:使高频电磁波的 随信号的强弱而变.
(2)调频:使高频电磁波的 随信号的强弱而变.
三、电磁波的接收
1.调谐:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相等时,激起的振荡电流最强,这就是电谐振,产生电谐振的过程叫作调谐.
2.解调:从接收到的高频电磁波中还原出所携带的信号波的方法.
四、电磁波谱
按波长从长到短排列电磁波谱:无线电波、 、可见光、紫外线、 、γ射线.
【辨别明理】
1.在LC振荡电路中,电容器放电完毕时刻,回路中磁场能最小. ( )
2.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. ( )
3.电场周围一定存在磁场,磁场周围一定存在电场. ( )
4.可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪. ( )
5.雷达是利用超声波测定物体位置的. ( )
6.无线电波不能发生干涉和衍射现象. ( )
电磁振荡
振荡电流、板载电荷量随时间的变化图像
注意:u、E、E电规律与q t图像相对应;B、E磁规律与i t图像相对应.
例1 [2024·广东深圳模拟] 图甲为测量储罐中不导电液体高度的电路,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C可通过开关S与电感器L或电源相连.当开关从a拨到b时,由电感器L与电容器C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示.在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下,下列说法正确的是 ( )
A.储罐内的液面高度降低时,LC回路振荡电流的频率将变小
B.t1~t2内电容器放电
C.t2~t3内LC回路中电场能逐渐转化为磁场能
D.该振荡电流的有效值为Im
[反思感悟]
例2 [2024·湖北武汉模拟] 把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照如图所示连成电路.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.电路工作过程中,向外辐射电磁波,则电压Uab随时间t变化的波形图是 ( )
[反思感悟]
电磁场与电磁波
1.对麦克斯韦电磁场理论的理解
2.对电磁波的理解
电磁波是横波.电磁波的电场、磁场、传播方向两两垂直,如图所示.
例3 关于电磁波,下列说法不正确的是 ( )
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.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
[反思感悟]
例4 [2024·福建福州一中模拟] 如图所示为公交车上车时刷卡的情景,当听到“嘀”的声音,表示刷卡成功.刷卡所用的IC卡内部有电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路.刷卡时,读卡机向外发射某一特定频率的电磁波,IC卡内的LC振荡电路产生电谐振,线圈L中产生感应电流,给电容器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.读卡机发射的电磁波不能在真空中传播
B.IC卡是通过X射线工作的
C.读卡机在发射电磁波时,需要进行调谐和解调
D.IC卡既能接收读卡机发射的电磁波,也有向读卡机传输数据的功能
[反思感悟]
电磁波谱
电磁波谱 产生机理 特性 应用
无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生 波动性强,易发生衍射 无线电技术
红外线 原子的外层电子受激发后产生 热效应 红外线遥感
紫外线 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪
X射线 原子的内层电子受激发后产生 贯穿性强 检查、医用透视
γ射线 原子核受激发后产生 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗
例5 [2024·山西大同模拟] 电磁波谱就是电磁波按波长大小的顺序排列成谱,如图所示,由电磁波谱可知 ( )
A.红外体温计的工作原理是人的体温越高,发射的红外线越强,有时物体温度较低,不发射红外线,导致无法使用
B.紫外线的频率比可见光低,医学中常用于杀菌消毒,长时间照射人体可能损害健康
C.X射线、γ射线的频率较高,波动性较强,粒子性较弱,较难发生光电效应
D.手机通信使用的是无线电波,其波长较长,更容易观察到明显的衍射现象
[反思感悟]
例6 (多选)关于电磁波的应用,下列说法正确的是 ( )
A.红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最短
B.微波可用于广播及其他信号的传播
C.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线
D.X射线可以用于诊断病情,γ射线可以摧毁病变的细胞
[反思感悟]
一、1.周期性 振荡电流 LC 2.充电 放电 电流i 磁感应强度B 3.(1)电场 磁场 (2)磁场 电场 (3)周期性 4.2π
二、2.(1)振幅 (2)频率
四、红外线 X射线
【辨别明理】
1.× 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.×第34讲 电磁振荡与电磁波 (限时40分钟)
1.[2024·江西南昌模拟] 太赫兹辐射通常是指频率在0.1~10 THz(1 THz=1012 Hz)即频率在微波与红外线之间的电磁辐射,其频率高于微波,低于红外线、紫外线,远低于X射线.太赫兹波对人体安全,可以穿透衣物等不透明物体,实现对隐匿物体的成像.近年来太赫兹技术在国家安全、信息技术等诸多领域取得了快速发展,被誉为“改变未来世界十大技术”之一.由上述信息可知,太赫兹波 ( )
A.其光子的能量比红外线光子的能量大
B.比微波更容易发生明显的衍射现象
C.比紫外线更难使金属发生光电效应
D.比X射线穿透性更强
2.雪深雷达是2020珠峰高程测量主力设备之一,该系统主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测珠峰峰顶冰雪层厚度,如图所示.下列说法正确的是 ( )
A.雷达利用电磁波的干涉特性工作
B.电磁波发射时需要进行调谐和解调
C.电磁波从空气进入雪地,频率减小,波长增大
D.在电磁波中,电场和磁场随时间和空间做周期性变化
3.[2024·湖南岳阳模拟] 关于电磁波和机械波,下列说法正确的是 ( )
A.与X射线相比,红外线更不容易发生明显的衍射现象
B.离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些
C.频率越高的电磁波在真空中的传播速度越大
D.机械波在给定的介质中传播时,振动的频率越高则传播速度越大
4.(多选)图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系,若图乙回路中以顺时针方向的电流为正,a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻,则下列说法正确的是 ( )
甲
乙
A.图乙中的a是电场能最大的时刻,对应图甲中的时刻
B.图乙中的b是电场能最大的时刻,此后的时间内电流方向为正
C.图乙中的c是磁场能最大的时刻,对应图甲中的时刻
D.图乙中的d是磁场能最大的时刻,此后电容器的下极板将充上正电荷
5.(多选)[2024·浙江衢州模拟] 如图所示为小罗同学用手机收听FM97.5衢州交通广播的软件界面截图,下列说法正确的是 ( )
A.FM97.5电磁波的波长约为3 m
B.真空中107.5 MHz的电磁波比97.5 MHz的电磁波传播速度更快
C.FM97.5在信号调制的过程中,载波的振幅不变
D.为了能接收到FM107.5的信号,在其他条件不变的情况下需要增大接收模块的电容
6.如图甲所示,在变化的磁场中放置一个闭合电路,电路里产生了感应电流;如图乙所示,空间存在变化的磁场,其周围产生感应电场,下列说法正确的是 ( )
A.甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B.对甲图,从上向下看,电子在回路中沿顺时针方向运动
C.闭合电路只是检验变化的磁场产生电场,即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D.变化的电场周围产生磁场,与闭合电路是否存在有关
7.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(振荡电流以电路中逆时针方向为正) ( )
A
B
C
D
8.(多选)[2024·安徽淮南模拟] 如图甲所示,在LC振荡电路中,通过P点的电流变化规律如图乙所示,且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向,则 ( )
A.0.5~1 s时间内,电容器C在放电
B.0.5~1 s时间内,电容器C的上极板带正电
C.1~1.5 s时间内,Q点的电势比P点的电势高
D.1~1.5 s时间内,电场能正在转变成磁场能
9.[2024·山东沂南模拟] 如图所示是由线圈L和电容器C组成的最简单的LC振荡电路,先把电容器充满电,t=0时如图甲所示,电容器中的电场强度最大,电容器开始放电,t=0.02 s时如图乙所示,LC回路中线圈中的电流第一次达到最大值,则 ( )
A.此LC振荡电路的周期T=0.04 s
B.t=0.05 s时,回路电流方向与图乙中所示电流方向相同
C.t=0.06 s时,线圈中的磁场能最大
D.t=0.10 s时,电容器中的电场能最大
10.[2024·湖北黄冈模拟] 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,回路中电容器的上极板(M板)带正电,两极板间有一带电尘埃处于静止状态.下列说法正确的是 ( )
A.尘埃带正电
B.在0~t1时间里,回路的磁场能在减小
C.在t1~t2时间里,电容器两板间电压在增大
D.在t3时刻,尘埃的加速度为零
11.为了测量储罐中不导电液体的高度,有人设计了如图所示的装置.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C可通过单刀双掷开关S与电感线圈L或电源相连.当开关从a拨到b时,由电感线圈L与电容器C构成的回路中产生振荡电流.现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定,当两极板间充入电介质时,电容增大.在该LC振荡电路中,某一时刻的磁场方向、电场方向如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A.此时电容器正在充电
B.振荡电流正在减小
C.当储罐内的液面高度降低时,LC回路的振荡频率变大
D.当开关从a拨到b时开始计时,经过时间t,电感线圈L上的电流第一次达到最大,则该LC回路的振荡周期为2t
12.图甲为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,使得振荡电流的频率发生变化,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.某段时间内振荡电路中的电流如图乙所示,则 ( )
A.t1时刻,电容器间的电场强度为最大值
B.t1~t2时间内,电容器处于放电过程
C.汽车靠近线圈时,振荡电流的频率变大
D.从图乙的波形可判断出汽车正远离地感线圈(共71张PPT)
第34讲 电磁振荡与电磁波
作业手册
必备知识自查
核心考点探究
◆
答案核查【听】
答案核查【作】
备用习题
一、电磁振荡
1.振荡电路：产生大小和方向都做________迅速变化的电流(即__________)的
电路．由电感线圈和电容器 组成最简单的振荡电路，称为____振荡电路．
周期性
振荡电流
2.电磁振荡：在 振荡电路中，电容器不断地______和______，就会使电
容器极板上的电荷量、电路中的______、电容器内的电场强度 、线圈
内的_____________发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡．
充电
放电
电流
磁感应强度
3.电磁振荡中的能量变化
(1) 放电过程中电容器储存的______能逐渐转化为
线圈的______能．
电场
磁场
(2) 充电过程中线圈中的______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
_______，_ _____.(周期为、频率为、自感系数为、电容为 )
二、电磁波的发射
1.发射条件：开放电路和高频振荡信号.
2.调制方式
(1) 调幅：使高频电磁波的______随信号的强弱而变.
(2) 调频：使高频电磁波的______随信号的强弱而变.
振幅
频率
三、电磁波的接收
1.调谐：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相等时，激起的
振荡电流最强，这就是电谐振，产生电谐振的过程叫作调谐.
2.解调：从接收到的高频电磁波中还原出所携带的信号波的方法.
四、电磁波谱
按波长从长到短排列电磁波谱：无线电波、________、可见光、紫外线、
_______、 射线.
红外线
射线
【辨别明理】
1.在 振荡电路中，电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小.( )
×
2.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.( )
√
3.电场周围一定存在磁场,磁场周围一定存在电场.( )
×
4.可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪.( )
×
5.雷达是利用超声波测定物体位置的.( )
×
6.无线电波不能发生干涉和衍射现象.( )
×
考点一 电磁振荡
振荡电流、板载电荷量随时间的变化图像
注意：、、规律与图像相对应；、规律与 图像相对应.
例1 [2024·广东深圳模拟] 图甲为测量储罐中不导电液体高度的电路，将
与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器置于储罐中，电容器
可通过开关与电感器或电源相连.当开关从拨到时，由电感器 与电容
器 构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示.在平行板电容器极板面积一
定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是( )
A.储罐内的液面高度降低时， 回路振荡电流
的频率将变小
B. 内电容器放电
C.内 回路中电场能逐渐转化为磁场能
D.该振荡电流的有效值为
√
[解析] 回路振荡电流的频率为 ，根据平行板电容器电容的决定式有 ，储罐内的液面高度降低时，介电常数减小，电容减小，
则 回路振荡电流的频率将变大，故A错误；
根据图乙可知， 内电流减小，极板电荷量增大，电容器充电，故B错误；根据图乙可知， 内电流增大，磁场能增大，电场能减小， 回路中电场能逐渐转化为磁场能，故C正确；根据正弦式交流电的有效值规律可知，该振荡电流的
有效值为 ，
故D错误.
例2 [2024·湖北武汉模拟] 把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照如
图所示连成电路.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.电路工作过程中，向外辐射电磁波，则电压 随时
间 变化的波形图是( )
A. B. C. D.
√
[解析] 先把开关置于电源一侧为电容器充电，则当断
开开关后，电容器两极板间的电压一定，再把开关置
于线圈一侧后，电容器放电，电场能转化为磁场能，
两极板间的电压随着电荷量的减少而减小，当电容器两极板的电荷量减为
零时，电容器两极板间的电压为零，此时线圈中的磁场能达到最大，紧接
着磁场能又向电场能转化，即线圈产生自感电动势给电容器反向充电，但
在电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转化为电场能的过程中，电路向
外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，因此电容器两极板间的电压越来越
小，而电容器的充放电有其自身的固有周期，即周期不变，故选C.
考点二 电磁场与电磁波
1.对麦克斯韦电磁场理论的理解
2.对电磁波的理解
电磁波是横波.电磁波的电场、磁场、传播方向两两垂直,如图所示.
例3 关于电磁波，下列说法不正确的是( )
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.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
√
[解析] 电磁波在真空中的传播速度都相等，等于光速 ，与电磁波的频率
无关，故A正确；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁场，
电磁场由发生的区域向远处传播，形成电磁波，故B正确；电磁场本身就
是一种物质，电磁波可以在真空中自由传播，电磁波是横波，其传播方向
与电场强度、磁感应强度均垂直，故C正确；电磁波可以由电磁振荡产生，
当电磁振荡停止时，不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会消失，
还要继续传播，故D错误.
例4 [2024·福建福州一中模拟] 如图所示为公交车上车时刷卡
的情景，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功.刷卡所用的 卡
内部有电感线圈和电容器构成的 振荡电路.刷卡时，读
A.读卡机发射的电磁波不能在真空中传播
B.卡是通过 射线工作的
C.读卡机在发射电磁波时，需要进行调谐和解调
D. 卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能
卡机向外发射某一特定频率的电磁波，卡内的 振荡电路产生电谐振，
线圈中产生感应电流，给电容器 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( )
√
[解析] 电磁波能在真空中传播，故A错误； 卡工作肯定不
是依靠射线， 射线的辐射能量较大，长时间接触对人体有
害，故B错误；只有在接收电磁波时才需要调谐和解调，读
卡机发射电磁波时需要进行调制，故C错误； 卡既能接收
读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能，故D正确.
考点三 电磁波谱
电磁波谱 产生机理 特性 应用
无线电波 振荡电路中电子周期 性运动产生 波动性强，易发 生衍射 无线电技术
红外线 原子的外层电子受激 发后产生 热效应 红外线遥感
紫外线 化学效应、荧光 效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪
电磁波谱 产生机理 特性 应用
原子的内层电子受激 发后产生 贯穿性强 检查、医用透视
原子核受激发后产生 贯穿本领最强 工业探伤、医用
治疗
续表
例5 [2024·山西大同模拟] 电磁波谱就是电磁波按波长大小的顺序排列成
谱，如图所示，由电磁波谱可知( )
A.红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体
温度较低，不发射红外线，导致无法使用
B.紫外线的频率比可见光低，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可
能损害健康
C.射线、 射线的频率较高，波动性较强，粒子性较弱，较难发生光电
效应
D.手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到明显的衍射现象
√
[解析] 有温度的物体都会发射红外线，A错误；紫外线的频率比可见光高，
B错误；射线、 射线的频率较高，波动性较弱，粒子性较强，较易发
生光电效应，C错误；手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易
观察到明显的衍射现象，D正确.
例6 (多选)关于电磁波的应用，下列说法正确的是( )
A.红外线、射线、 射线中红外线的波长最短
B.微波可用于广播及其他信号的传播
C.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线
D.射线可以用于诊断病情， 射线可以摧毁病变的细胞
√
√
[解析] 红外线、射线、 射线中红外线的频率最小，波长最长，选项A
错误；微波不但能加热物体，而且能传播信息，故可以用于通信、广播及
其他信号传输，故B正确；银行的验钞机发出的光是紫外线，家用电器的
遥控器发出的光是红外线，选项C错误； 射线有很高的穿透本领，常用
于医学上透视人体， 射线有极强的穿透能力和很高的能量，可以摧毁病
变的细胞，故D正确.
电磁振荡
1.在如图所示的电路中，是直流电阻可以忽略的电感线圈，电流计 可视
为理想电表，先将开关置于处，待电路稳定后将开关移至 处同时开始
计时，电感线圈和电容器组成振荡电路，其振荡周期为 .下列说法正确
的是( )
A.开关刚移至处，电流计 中将有从左向右的
电流经过
B.过程中，电容器 放电，电容减小
C.时刻，电感线圈 中磁场能最大
D.过程中，电流计 的读数逐渐变大
√
[解析] 开关置于处时，电容器 上极板接电源
正极，开关移至处瞬间，电容器 开始放电，
电流计 中将有从右向左的电流经过，故A错误；
过程中，电容器放电，带电荷量 减小，
但是其电容不会发生变化，故B错误； 时刻，
电容器放电完毕，电容器极板上没有电荷，电场能全部转化为磁场能，所
以此时电感线圈中磁场能最大，故C正确； 过程是电容器充电过程，
此时电路中的电流逐渐变小，所以电流计 的读数逐渐变小，故D错误.
A.在状态 时，电容器正在充电
B.在状态和 时，电容器两端的电压相等
C.在状态和 时，电容器极板的电性相反
D.造成电流 不断衰减的主要原因是电路中电阻发热和向外辐射电磁波
2.(多选)如图甲所示为 振荡电路，用电流传感器可以将快速变化的电流显示在计算机屏幕上，如图乙所示.规定图甲中标注的电流方向为正方向，下列说法正确的是( )
√
√
[解析] 在 振荡电路中，电流在减小，说明
电容器正在充电，故A正确；由图像可知，随
着 振荡电路能量的消耗，电容器充电结束后
的电荷量逐渐减小，电容器两端电压也逐渐减
小，故在状态时电容器两端的电压大于在状态 时电容器两端的电压，
故B错误；经历状态充电后，状态 为充电结束后的放电状态，电容器极
板的电性没有发生变化，故C错误；造成电流 不断衰减的主要原因是电路
中电阻发热和向外辐射电磁波，故D正确.
电磁场与电磁波
3.关于电磁场理论，下列叙述不正确的是( )
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.变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，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
√
[解析] 根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场周围一定存在电场，与
是否有闭合电路无关，故A正确，不符合题意；周期性变化的磁场产生同
频率变化的电场，故B正确，不符合题意；由电磁场的定义可知C正确，
不符合题意；只有变化的电场才产生磁场，只有变化的磁场才产生电场，
故D错误，符合题意.
4.汽车的自适应巡航功能能够帮助驾驶员减轻疲劳，毫米波雷达是其中一
个重要部件.毫米波的波长比短波波长短，比红外线波长长，则( )
A.这三种电磁波，红外线最容易发生明显的衍射绕过粉尘
B.这三种电磁波在真空中传播，短波的传播速度最小
C.这三种电磁波中毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘
D.这三种电磁波，短波频率最高
√
[解析] 这三种电磁波中，短波的波长最长，最容易发生明显的衍射绕过
粉尘，故A错误；这三种电磁波在真空中传播时速度相同，都为光速，故
B错误；毫米波波长比红外线波长长，则毫米波比红外线更容易发生明显
衍射绕过粉尘，故C正确；由公式 可知，波长越小，频率越高，则
红外线的频率最高，故D错误.
5.某同学自己绕制天线线圈,制作一个简单的收音机,用来收听中波无线电
广播,初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到,但可以接收其他
中波电台,适当调整后,去户外使用.假设空间中存在波长分别为 、
、 的无线电波,下列说法正确的是( )
A.为了能收到频率最高的中波电台,应增加线圈的匝数
B.为更好接收的无线电波,应把收音机的频率调到
C.使接收电路产生电谐振的过程叫作解调
D.为了能接收到长波,应把电路中电容器的电容调大一点
√
[解析] 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
可知,应减少线圈的匝数,故A错误;为更好接收 的无线电波,
应把收音机的频率调到 ,故B错误;使接收电
路产生电谐振的过程叫作调谐,故C错误;为了能接收到长波,即接收到频率
更低的电磁波,根据 可知,应把电路中电容器的电容调大一点,故D
正确.
电磁波谱
6.电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、 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.无线电波的频率比 射线的频率大
D.红光的波长比 射线小
√
[解析] 所有的物体都在向外辐射红外线，故A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，故B正确；无线电波的波长比
射线的波长大，则无线电波的频率比 射线的频率小，故C错误；红光
是可见光，波长比 射线大，故D错误.
7.电磁波在生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
A.雷达是利用无线电波中的长波来测定物体位置的
B.太阳辐射在黄绿光附近辐射最强，人眼对黄绿光最敏感
C.在电磁波的发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调谐
D.紫外线的波长比可见光的波长更长，具有较高的能量，可以用来灭菌消毒
√
[解析] 微波波长较短，直线传播性能好，雷达是利用微波来测定物体位
置的，故A错误；太阳辐射在黄绿光附近辐射最强，而人眼也对黄绿光最
敏感，故B正确；在电磁波的发射技术中，使载波随各种信号而改变的技
术叫调制，故C错误；紫外线的波长比可见光的波长更短，频率更高，具
有较高的能量，可以用来灭菌消毒，故D错误.
作业手册
1.[2024·江西南昌模拟] 太赫兹辐射通常是指频率在 即频率在微波与红外线之间的电磁辐射，其频率高于微波，低于红外线、紫外线，远低于 射线.太赫兹波对人体安全，可以穿透衣物等不透明物体，实现对隐匿物体的成像.近年来太赫兹技术在国家安全、信息技术等诸多领域取得了快速发展，被誉为“改变未来世界十大技术”之一.由上述信息可知，太赫兹波( )
A.其光子的能量比红外线光子的能量大
B.比微波更容易发生明显的衍射现象
C.比紫外线更难使金属发生光电效应
D.比 射线穿透性更强
√
[解析] 太赫兹波的频率比红外线的频率低，所以其光子的能量比红外线
光子的能量小，故A错误；太赫兹波的频率比微波的频率高，波长比微波
的波长短，所以比微波更不容易发生明显的衍射现象，故B错误；太赫兹
波的频率比紫外线的频率低，所以比紫外线更难使金属发生光电效应，故
C正确；太赫兹波的频率远低于射线的频率，其光子能量远低于 射线的
光子能量，所以比 射线穿透性更弱，故D错误.
2.雪深雷达是2020珠峰高程测量主力设备之一，该系统主要利用天线发射
和接收高频电磁波来探测珠峰峰顶冰雪层厚度，如图所示.下列说法正确
的是( )
A.雷达利用电磁波的干涉特性工作
B.电磁波发射时需要进行调谐和解调
C.电磁波从空气进入雪地，频率减小，
波长增大
D.在电磁波中，电场和磁场随时间和
空间做周期性变化
√
[解析] 电磁波同声波一样，遇到障碍物会反射，雷达利用电磁波的反射特
性工作，故A错误；电磁波发射时需要进行调制，接收时需要进行调谐和解
调，故B错误；电磁波的频率由波源决定，与介质无关，故C错误；在电磁
波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化，故D正确.
3.[2024·湖南岳阳模拟] 关于电磁波和机械波，下列说法正确的是( )
A.与 射线相比，红外线更不容易发生明显的衍射现象
B.离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些
C.频率越高的电磁波在真空中的传播速度越大
D.机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高则传播速度越大
√
[解析] 电磁波的波长越长，越容易发生明显的衍射现象，与 射线相比，
红外线波长更长，更容易发生明显的衍射现象，故A错误；机械波的形成
可表达为离波源近的质点带动离波源远的质点，故离波源较近的质点振动
得早一些，故B正确；在真空中各种频率的电磁波传播速度都相同，故C
错误；机械波在给定的介质中传播时，波的传播速度不变，与振动的频率
无关，故D错误.
4.(多选)图甲是 振荡回路中电流随时间的变化关系，若图乙回路中以顺时针方向的电流为正，、、、 均为电场能或磁场能最大的时刻，则
下列说法正确的是( )
A.图乙中的是电场能最大的时刻，对应图甲中的 时刻
B.图乙中的是电场能最大的时刻，此后的 时间内电流方向为正
C.图乙中的是磁场能最大的时刻，对应图甲中的 时刻
D.图乙中的 是磁场能最大的时刻，此后电容器的下极板将充上正电荷
√
√
[解析] 题图乙中的 是电场能最大的时刻，此时上极板带正电，说明充电时电流沿顺时针方向，对应题图甲中的时刻，A错误；
题图乙中的 是电场能最大的时刻，此时下极板带正电，此后的 时间内电容器放电，电流沿顺时针方向，即电流方向为正，B正确；
题图乙中的 是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由安培定则判断，电流方向为逆时针方向，题图甲中的 时刻电流为逆时针方向，C正确；题图乙中的 是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由安培定则判断，电流方向为顺时针方向，此后电容器的下极板将充上负电荷，D错误.
5.(多选)[2024·浙江衢州模拟] 如图所示为小罗同学用手机收听 衢州交通广播的软件界面截图，下列说法正确的是( )
A.电磁波的波长约为
B.真空中的电磁波比 的电磁波传播速度更快
C. 在信号调制的过程中，载波的振幅不变
D.为了能接收到 的信号，在其他条件不
变的情况下需要增大接收模块的电容
√
√
[解析] 表示调频 ,根据波速公式
得 ，A正确；真空中
的电磁波与 的电磁波传播速
度一样，均是光速，B错误； 在信号调制
的过程中，载波的频率变化，振幅不变，C正确；
信号频率增大时，根据振荡电路的频率公式 可知，需要减小接收
模块的电容，D错误.
6.如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；
如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的
是( )
A.甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B.对甲图，从上向下看，电子在回路
中沿顺时针方向运动
C.闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生
电场
D.变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关
√
[解析] 若甲、乙两图的磁场均匀变化，就会产生稳定不变的电场，稳定
不变的电场不会产生磁场，就不会持续产生电磁波，故A错误；对甲图，
从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，
故B错误；变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路
是否存在无关，甲图的闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，乙图没有
闭合电路空间仍能产生电场，故C正确；同理，变化的电场周围产生磁场
也是一种普遍存在的现象，与闭合电路
是否存在无关，故D错误.
7.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(振荡电流以电路中逆时针
方向为正)( )
A. B. C. D.
√
[解析] 电容器极板间的电压 ，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小.从题图乙可以看出，在 这段时间内电
容器充电，且，即， 板应带正电，只有顺时针方向的电
流才能使板被充电后带正电，同时考虑到 时刻电压为零，电容器带
电荷量为零，振荡电流最大，可知
时刻，振荡电流为负向最大，
所以D项正确.
8.(多选)[2024·安徽淮南模拟] 如图甲所示，在振荡电路中，通过 点
的电流变化规律如图乙所示，且把通过点向右的方向规定为电流 的正方
向，则( )
A. 时间内，电容器C在放电
B.时间内，电容器 的上
极板带正电
C.时间内，点的电势比 点的电势高
D. 时间内，电场能正在转变成磁场能
√
√
[解析] 时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板流向
正极板，故A、B错误； 时间内，振荡电流是放电电流，放电电流
是由正极板流向负极板，由于电流为负值，所以由流向， 点的电势比
点的电势高，电场能正在转变成磁场能，故C、D正确.
9.[2024·山东沂南模拟] 如图所示是由线圈和电容器组成的最简单的
振荡电路，先把电容器充满电， 时如图甲所示，电容器中的电场强
度最大，电容器开始放电，时如图乙所示，
回路中线圈中的电流第一次达到最大值，则( )
A.此振荡电路的周期
B. 时，回路电流方向与图乙中所示电流方向相同
C. 时，线圈中的磁场能最大
D. 时，电容器中的电场能最大
√
[解析] 时， 回路中线圈中的电流第一次达到最大值，则
，周期，故A错误； 时电流再次为零，
到 时间内电流的方向与图乙中所示方向相反，故B错误；在
时，电流第一次达到最大值，此时线圈中的磁场能最大，
时刻线圈中的磁场能也最大，故C正确；当
时的情况与 时的情况是一致的，
故D错误.
10.[2024·湖北黄冈模拟] 如图所示，图像表示 振荡电路的电流随时
间变化的图像.在时刻，回路中电容器的上极板( 板)带正电，两极板
间有一带电尘埃处于静止状态.下列说法正确的是( )
A.尘埃带正电
B.在 时间里，回路的磁场能在减小
C.在 时间里，电容器两板间电压在增大
D.在 时刻，尘埃的加速度为零
√
[解析] 在时刻，回路中电容器的上极板( 板)带正电，尘埃处于静止
状态，受力平衡，由于重力方向向下，则电场力方向向上，因电场方向向
下，故尘埃带负电，A错误；在 时间里，线圈中的电流增大，则回路
的磁场能在增大，B错误；在 时间里，线圈中的电流减小，则磁场
能转化为电场能，电容器在充电，根据 可知，两板间的电压在增大，
C正确；在 时刻，线圈中的电流最大，
则电场能全部转化为磁场能，电容器放电
完毕，尘埃受到的电场力为零，所以尘埃
的加速度为重力加速度，D错误.
11.为了测量储罐中不导电液体的高度，有人设计了如图所示的
装置.将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器 置于储
罐中，电容器可通过单刀双掷开关与电感线圈 或电源相连.当
开关从拨到时，由电感线圈与电容器 构成的回路中产生振
荡电流.现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定，当两极
板间充入电介质时，电容增大.在该 振荡电路中，某一时刻的磁场方向、
电场方向如图所示，则下列说法正确的是 ( )
A.此时电容器正在充电
B.振荡电流正在减小
C.当储罐内的液面高度降低时， 回路的振荡频率变大
D.当开关从拨到时开始计时，经过时间，电感线圈 上
的电流第一次达到最大，则该回路的振荡周期为
√
[解析] 根据图中电场方向可知，此时电容器右极板带正电，左
极板带负电，由磁场方向可知，此时电流由正极板流向负极板，
故此时电容器正在放电，振荡电流正在增大，A、B错误；当储
罐内的液面高度降低时，介电常数 减小，根据电容的决定式
，可知此时电容变小，由 ，可知此时振荡周
期减小，振荡频率变大，C正确；开关从拨到 时，此时电容器
开始放电，经过时间，电感线圈 上的电流第一次达到最大，此
时经过周期，即，故该回路中的振荡周期为 ，D错误.
12.图甲为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 和电
容器构成 振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得
振荡电流的频率发生变化，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.某段时间内振荡电路中的电流如图乙所示，则 ( )
A. 时刻，电容器间的电场强度为最大值
B. 时间内，电容器处于放电过程
C.汽车靠近线圈时，振荡电流的频率变大
D.从图乙的波形可判断出汽车正远离地
感线圈
√
[解析] 时刻,电流最大，则磁场能最大，电容器间的电场强度为零，故
A错误； 时间内，电流减小，则磁场能减小，电场能增大，电容器
处于充电过程，故B错误；当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，
根据 可知，振荡电流的周期增大，频率减小，故C错误；从图
乙的波形可知，振荡电流的频率越来越大，说明汽车正远离地感线圈，故
D正确.
必备知识自查
一、1.周期性,振荡电流, 2.充电,放电,电流,磁感应强度
3.（1）电场,磁场 （2）磁场,电场 （3）周期性 4.,
二、2.（1）振幅 （2）频率 四、红外线,射线
【辨别明理】 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.×
核心考点探究
考点一 例1.C 例2.C 考点二 例3.D 例4.D
考点三 例5.D 例6.BD
基础巩固练
1.C 2.D 3.B 4.BC
综合提升练
5.AC 6.C 7.D 8.CD 9.C 10.C
拓展挑战练
11.C 12.D
