电磁波
题型1 电磁振荡及过程分析 题型2 电磁振荡的图像问题
题型3 麦克斯韦电磁场理论 题型4 电磁波的产生
题型5 电磁波的发射和接收 题型6 电磁波谱
▉题型1 电磁振荡及过程分析
【知识点的认识】
1.振荡电流与振荡电路
大小和方向都做周期性迅速变化的电流,叫作振荡电流,产生振荡电流的电路叫作振荡电路。
由电感线圈L和电容C组成的电路,就是最简单的振荡电路,称为LC振荡电路。
2.电路图如下:
3.电磁振荡过程
在开关掷向线圈一侧的瞬间,也就是电容器刚要放电的瞬间(图a),电路里没有电流,电容器两极板上的电荷最多。
电容器开始放电后,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,同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时(图b),放电电流达到最大值,电容器极板上没有电荷。
电容器放电完毕时,由于线圈的自感作用,电流并不会立即减小为0,而要保持原来的方向继续流动,并逐渐减小。由于电流继续流动,电容器充电,电容器两极板带上与原来相反的电荷,并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间,电流减小为0,电容器极板上的电荷最多(图c )。
此后电容器再放电(图d)、再充电(图e)。这样不断地充电和放电,电路中就出现了大小、方向都在变化的电流,即出现了振荡电流。
在整个过程中,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。这种现象就是电磁振荡。
4.电磁振动中的能量变化
从能量的观点来看,电容器刚要放电时,电容器里的电场最强,电路里的能量全部储存在电容器的电场中;电容器开始放电后,电容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为磁场能;在放电完毕的瞬间,电场能全部转化为磁场能;之后,线圈的磁场逐渐减弱,电容器里的电场逐渐增强,磁场能逐渐转化为电场能;到反方向充电完毕的瞬间,磁场能全部转化为电场能。所以,在电磁振荡的过程中,电场能和磁场能会发生周期性的转化。
如果没有能量损失,振荡可以永远持续下去,振荡电流的振幅保持不变。但是,任何电路都有电阻,电路中总会有一部分能量会转化为内能。另外,还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。这样,振荡电路中的能量就会逐渐减少,振荡电流的振幅也就逐渐减小,直到最后停止振荡。
如果能够适时地把能量补充到振荡电路中,以补偿能量损耗,就可以得到振幅不变的等幅振荡(下图)。实际电路中由电源通过电子器件为LC电路补充能量。
1.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=0.02s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=0.04s
B.t=0.05s时,回路电流方向与图乙中所示电流方向相同
C.t=0.06s时,线圈中的磁场能最大
D.t=0.10s时,电容器中的电场能最大
2.如图所示的LC振荡电路中,已知某时刻电流i的方向指向A板,则( )
A.若i正在减小,线圈两端电压在增大
B.若i正在增大,此时A板带正电
C.若仅增大线圈的自感系数,振荡频率增大
D.若仅增大电容器的电容,振荡频率增大
(多选)3.关于电磁振荡与电磁波,下列说法中正确的是( )
A.麦克斯韦从理论上预言了电磁波,并用实验证实了电磁波的存在
B.在LC振荡电路中,仅增大线圈的电感,电磁振荡的频率减小
C.可利用红外线的荧光作用进行信号分析,从而探知物体的特征
D.无线电波的接收中,使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐
(多选)4.如图所示,单刀双掷开关S先拨到a端让电容器充满电。t=0时开关S拨到b端,已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01s,不考虑振荡过程中的能量损失,下列说法正确的是( )
A.LC的振荡电路周期为0.02s
B.t=1.005s时,M点与N点的电势差为零
C.t=1.00s至t=1.005s内,电容器一直充电
D.若仅增大电容器的电容,振荡频率增大
(多选)5.如图所示为LC振荡电路,已知线圈自感系数L=1.5×10﹣2H,电容器电容C=6μF,在电容器开始放电时设为零时刻(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=6π×10﹣4s
B.当t=3π×10﹣4s时,电容器上极板带正电
C.当t=π×10﹣4s时,电路中电流方向为逆时针
D.当t=2π×10﹣4s时,电场能正转化为磁场能
(多选)6.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,电容器上板带正电
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,则电容器正在充电,电流由a向b
7.如图所示的电路中,电感的自感系数为,电容器的电容可调节,电源的电动势为,内阻为r=1Ω,定值电阻的阻值为R=4Ω,忽略电感线圈的直流电阻,闭合开关S,经过一段时间电路达到稳定状态,t=0时刻将开关S断开。LC振荡电路的频率为,求:
(1)电容器的电容;
(2)断开开关S后,电流表的示数;
(3)哪些时刻电容器的上极板开始带正电。
▉题型2 电磁振荡的图像问题
【知识点的认识】
用图像对应分析电路中的电流与电荷量的变化如下图:
8.如图甲所示为LC振荡电路,图乙的q﹣t图像表示LC振荡电路中电容器上极板电荷量随时间变化的关系,下列说法正确的是( )
A.t1~t2时间内,线圈中磁场能在减少
B.t1、t3两时刻电路中电流最小
C.t1、t3两时刻电容器中电场能最小
D.该电路可以有效地发射电磁波
▉题型3 麦克斯韦电磁场理论
【知识点的认识】
1.麦克思维电磁场理论
(1)变化的磁场产生电场。(2)变化的电场产生磁场。
2.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。
3.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。
9.以下关于电磁波的说法不正确的是( )
A.机械波和电磁波本质上是一致的,它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
B.电磁波是交替变化的电磁场传播形成
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹证实了电磁波的存在
D.不同频率的电磁波在真空中传播的速度是相同的
10.下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场周围一定产生变化的磁场,变化的磁场周围也一定产生变化的电场
B.在LC振荡电路中,电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小
C.在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短,速度依次变小
D.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谐
▉题型4 电磁波的产生
【知识点的认识】
1.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,由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。
2.电磁波的产生: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。
11.电磁波在现代通信中扮演着至关重要的角色,它们能够以光速传播。关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
B.电磁波能传播信息,但不能传播能量
C.当电磁波的波源关闭后,已发出的电磁波立即消失
D.电磁波能在空气中传播,也能在真空中传播
12.下列关于磁场、电场及电磁波的说法中正确的是( )
A.紫外线可以用来加热理疗,也可以诊断病情
B.只要空间某处的电场或磁场发生变化,就会在其周围产生电磁波
C.不同电磁波具有不同的波长,紫外线的波长大于可见光的波长
D.微波炉是利用电磁波的能量来快速加热食物的
▉题型5 电磁波的发射和接收
【知识点的认识】
1.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,由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。
2.电磁波的产生: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。
13.“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备,随着无线电技术的应用,很多老师用上了蓝牙“小蜜蜂”(蓝牙属于电磁波),麦克风与扩音器不用导线连接,老师拿着麦克风在教室中间说话,放在讲台上的扩音器也能工作.下列说法正确的是( )
A.“小蜜蜂”直接接收到了来自麦克风的声波信号
B.为了将信号发射出去,先要进行调制
C.“小蜜蜂”接收电磁波时,通过解调来使接收电路中出现电谐振现象
D.载波频率越高,经调制后发射出来的电磁波传播的越快
14.振荡电路首先要有足够高的振荡频率才能有效地发射电磁波。关于电磁波,下列选项正确的是( )
A.公式对电磁波同样适用
B.当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时,接收电路产生的振荡电流最弱
C.音频电流能直接用来发射电磁波
D.若要提高振荡频率,可增大自感线圈的自感系数
15.如果收音机调谐电路中是采用改变电容的方式来改变回路固有频率的,那么当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时,电容器的最大电容与最小电容之比为( )
A.3:1 B.9:1 C.6:1 D.27:1
16.下列关于无线电广播的叙述中,不正确的是( )
A.发射无线电广播信号必须采用调频方式
B.发射无线电广播信号必须进行调制
C.接收无线电广播信号必须进行调谐
D.接收到无线电广播信号必须进行解调才能由扬声器播放
(多选)17.如图所示是某收音机的调谐电路,当转换开关S置于位置1时,电路中线圈的自感为L1,接收中波段的无线电波;当S置于位置2时,电路中线圈的自感为L2,接收短波段的无线电波,C为可变电容器.已知LC电路的周期为.则( )
A.L1>L2
B.L1<L2
C.当该调谐电路开关置于1,并把电容调到最小时,接收的频率最高
D.当该调谐电路开关置于2,并把电容调到最小时,接收的频率最高
▉题型6 电磁波谱
【知识点的认识】
电磁波谱
1.电磁波谱:按照电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱,叫做电磁波谱.
2.电磁波谱按波长由大到小的排列顺序为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.
3.各种电磁波的特性:红外线热效应显著;紫外线化学、生理作用显著并能产生荧光效应;X射线穿透本领很大;γ射线穿透本领更大.
18.各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是( )
A.γ射线、紫外线、可见光、红外线
B.γ射线、红外线、紫外线、可见光
C.紫外线、可见光、红外线、γ射线
D.红外线、可见光、紫外线、γ射线电磁波
题型1 电磁振荡及过程分析 题型2 电磁振荡的图像问题
题型3 麦克斯韦电磁场理论 题型4 电磁波的产生
题型5 电磁波的发射和接收 题型6 电磁波谱
▉题型1 电磁振荡及过程分析
【知识点的认识】
1.振荡电流与振荡电路
大小和方向都做周期性迅速变化的电流,叫作振荡电流,产生振荡电流的电路叫作振荡电路。
由电感线圈L和电容C组成的电路,就是最简单的振荡电路,称为LC振荡电路。
2.电路图如下:
3.电磁振荡过程
在开关掷向线圈一侧的瞬间,也就是电容器刚要放电的瞬间(图a),电路里没有电流,电容器两极板上的电荷最多。
电容器开始放电后,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,同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时(图b),放电电流达到最大值,电容器极板上没有电荷。
电容器放电完毕时,由于线圈的自感作用,电流并不会立即减小为0,而要保持原来的方向继续流动,并逐渐减小。由于电流继续流动,电容器充电,电容器两极板带上与原来相反的电荷,并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间,电流减小为0,电容器极板上的电荷最多(图c )。
此后电容器再放电(图d)、再充电(图e)。这样不断地充电和放电,电路中就出现了大小、方向都在变化的电流,即出现了振荡电流。
在整个过程中,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。这种现象就是电磁振荡。
4.电磁振动中的能量变化
从能量的观点来看,电容器刚要放电时,电容器里的电场最强,电路里的能量全部储存在电容器的电场中;电容器开始放电后,电容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为磁场能;在放电完毕的瞬间,电场能全部转化为磁场能;之后,线圈的磁场逐渐减弱,电容器里的电场逐渐增强,磁场能逐渐转化为电场能;到反方向充电完毕的瞬间,磁场能全部转化为电场能。所以,在电磁振荡的过程中,电场能和磁场能会发生周期性的转化。
如果没有能量损失,振荡可以永远持续下去,振荡电流的振幅保持不变。但是,任何电路都有电阻,电路中总会有一部分能量会转化为内能。另外,还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。这样,振荡电路中的能量就会逐渐减少,振荡电流的振幅也就逐渐减小,直到最后停止振荡。
如果能够适时地把能量补充到振荡电路中,以补偿能量损耗,就可以得到振幅不变的等幅振荡(下图)。实际电路中由电源通过电子器件为LC电路补充能量。
1.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=0.02s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=0.04s
B.t=0.05s时,回路电流方向与图乙中所示电流方向相同
C.t=0.06s时,线圈中的磁场能最大
D.t=0.10s时,电容器中的电场能最大
【答案】C
【解答】解:A、t=0.02s时,LC回路中线圈上的电流第一次达到最大值,则 T=0.02s,所以周期为T=0.08s,故A错误;
B、0.04s时电流再次为零,0.04s到0.08s时间内电流的方向相反,故B错误;
C、在t=0.02s时电流第一次达到最大值,此时磁场能最大,那么 T时刻磁场能也最大,故C正确;
D、t=0.10s=1T时的情况与t=0.02s时的情况是一致的,故D错误。
故选:C。
2.如图所示的LC振荡电路中,已知某时刻电流i的方向指向A板,则( )
A.若i正在减小,线圈两端电压在增大
B.若i正在增大,此时A板带正电
C.若仅增大线圈的自感系数,振荡频率增大
D.若仅增大电容器的电容,振荡频率增大
【答案】A
【解答】解:A、若i正在减小说明电容器正在充电,线圈两端电压增大,故A正确;
B、若i正在增大,说明电容器在放电,电流由正极板流出,负极板流入,故A板带负电,故B错误;
C、根据f可知,若仅增大线圈的自感系数,振荡频率减小,故C错误;
D、根据f可知,若仅增大电容器的电容,振荡频率减小,故D错误。
故选:A。
(多选)3.关于电磁振荡与电磁波,下列说法中正确的是( )
A.麦克斯韦从理论上预言了电磁波,并用实验证实了电磁波的存在
B.在LC振荡电路中,仅增大线圈的电感,电磁振荡的频率减小
C.可利用红外线的荧光作用进行信号分析,从而探知物体的特征
D.无线电波的接收中,使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐
【答案】BD
【解答】解:A、根据物理学史可知,麦克斯韦从理论上预言了电磁波,赫兹用实验证实了电磁波的存在,故A错误;
B、根据电磁振荡的频率公式f可知,在LC振荡电路中,仅增大线圈的电感,电磁振荡的频率减小,故B正确;
C、可利用紫外线的荧光作用进行信号分析,从而探知物体的特征,故C错误;
D、在电磁波的接受过程,必须对信号进行调谐,使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐,故D正确。
故选:BD。
(多选)4.如图所示,单刀双掷开关S先拨到a端让电容器充满电。t=0时开关S拨到b端,已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01s,不考虑振荡过程中的能量损失,下列说法正确的是( )
A.LC的振荡电路周期为0.02s
B.t=1.005s时,M点与N点的电势差为零
C.t=1.00s至t=1.005s内,电容器一直充电
D.若仅增大电容器的电容,振荡频率增大
【答案】AB
【解答】解:A.已知线圈中的磁场能连续两次达到最大的时间间隔为0.01s,则电磁振荡周期T=0.02s,故A正确;
B.时,电容器放电完毕,电荷量为0,电流达到最大值,则M点与N点的电势相等,则M点与N点的电势差为零,故B正确;
C.t=1.00s至t=1.005s内,,电容器一直放电,故C错误;
D.LC振荡电路的周期公式为,若仅增大电容器的电容,周期增大,振荡频率减小,故D错误。
故选:AB。
(多选)5.如图所示为LC振荡电路,已知线圈自感系数L=1.5×10﹣2H,电容器电容C=6μF,在电容器开始放电时设为零时刻(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=6π×10﹣4s
B.当t=3π×10﹣4s时,电容器上极板带正电
C.当t=π×10﹣4s时,电路中电流方向为逆时针
D.当t=2π×10﹣4s时,电场能正转化为磁场能
【答案】AC
【解答】解:A.线圈自感系数L=1.5×10﹣2H,电容器电容C=6μF,LC振荡电路周期公式
故A正确;
B.当时,电容器反向充满电,所以电容器上极板带负电,故B错误;
C.当t=π×10﹣4s时,是之间,电容器正在放电,所以电流方向为逆时针,故C正确;
D.当t=2π×10﹣4s时,介于之间,电容器正在充电,磁场能转化为电场能,故D错误。
故选:AC。
(多选)6.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,电容器上板带正电
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,则电容器正在充电,电流由a向b
【答案】AC
【解答】解:AB、若磁场正在减弱,则磁场能向电场能转化,电容器正在充电,电场能正在增大。
由于磁场减弱,则穿过线圈的磁通量减小,那么线圈中产生的感应电流的磁场将阻碍原磁场的磁通量的减小,即感应电流的磁场的方向竖直向上,根据安培定则可知感应电流的方向为逆时针方向,即电流由b向a,故电容器下极板带正电、上极板带负电。故A正确,B错误。
CD、若磁场正在增强,则电场能在向磁场能转化,电容器正在放电,电场能正在减少。由磁场的方向可以判断出放电电流的方向从b向a,故电容器上极板带正电、下极板带负电,故C正确,D错误。
故选:AC。
7.如图所示的电路中,电感的自感系数为,电容器的电容可调节,电源的电动势为,内阻为r=1Ω,定值电阻的阻值为R=4Ω,忽略电感线圈的直流电阻,闭合开关S,经过一段时间电路达到稳定状态,t=0时刻将开关S断开。LC振荡电路的频率为,求:
(1)电容器的电容;
(2)断开开关S后,电流表的示数;
(3)哪些时刻电容器的上极板开始带正电。
【答案】(1)电容器的电容等于;
(2)电流表的示数为1A;
(3)电容器的上极板开始带正电时刻为t=(2n+1)π×10﹣5s(n=0、1、2、3、 )
【解答】解:(1)根据
解得
(2)断开开关S前,由闭合电路欧姆定律可得
断开开关S后,电流表的示数
联立,解得
I有效=1A
即电流表示数等于1A。
(3)LC振荡电路的周期为
t=0时刻开始,LC振荡电路开始工作,在一个振荡周期内,电容器充电,下极板为正极板,电容器反向充电,上极板开始带正电。由此可知电容器的上极板开始带正电的时刻为
答:(1)电容器的电容等于;
(2)电流表的示数为1A;
(3)电容器的上极板开始带正电时刻为t=(2n+1)π×10﹣5s(n=0、1、2、3、 )
▉题型2 电磁振荡的图像问题
【知识点的认识】
用图像对应分析电路中的电流与电荷量的变化如下图:
8.如图甲所示为LC振荡电路,图乙的q﹣t图像表示LC振荡电路中电容器上极板电荷量随时间变化的关系,下列说法正确的是( )
A.t1~t2时间内,线圈中磁场能在减少
B.t1、t3两时刻电路中电流最小
C.t1、t3两时刻电容器中电场能最小
D.该电路可以有效地发射电磁波
【答案】B
【解答】解:A.从q﹣t图像可知,t1~t2时间内,电容器的电荷量在减少,故电容器的电场能在减少,根据能量守恒定律可知,线圈中的磁场能在增加,故A错误;
BC.从q﹣t图像可知,t1,t3两时刻电容器的电荷量最大,故电容器中电场能最大,根据能量守恒定律可知,线圈中磁场能最小,故电路中电流最小,故B正确,C错误;
D.根据电磁波发射的特点可知,要有效的发射电磁波应该需要开放电路,且振荡电路必须要有足够高的振荡频率,该电路并不能有效地发射电磁波,故D错误。
故选:B。
▉题型3 麦克斯韦电磁场理论
【知识点的认识】
1.麦克思维电磁场理论
(1)变化的磁场产生电场。(2)变化的电场产生磁场。
2.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。
3.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。
9.以下关于电磁波的说法不正确的是( )
A.机械波和电磁波本质上是一致的,它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
B.电磁波是交替变化的电磁场传播形成
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹证实了电磁波的存在
D.不同频率的电磁波在真空中传播的速度是相同的
【答案】A
【解答】解:A、电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生,机械波由振动产生,它们的本质是不一致的,但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象,故A错误;
B、周期性变化的磁场产生周期性变化的电场,周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,从而形成电磁波,所以电磁波是交替变化的电磁场传播形成的,故B正确;
C、麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹证实了电磁波的存在,故C正确;
D、不同频率的电磁波在真空中均以光速传播,是相同的,故D正确。
由于本题选择错误的,故选:A。
10.下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场周围一定产生变化的磁场,变化的磁场周围也一定产生变化的电场
B.在LC振荡电路中,电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小
C.在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短,速度依次变小
D.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谐
【答案】B
【解答】解:A.根据麦克斯韦电磁场理论可知,均匀变化的电场产生恒定的磁场,均匀变化的磁场产生恒定的电场,故A错误;
B.根据振荡电路的特点可知,在LC振荡电路中,电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小,故B正确;
C.在真空中电磁波传播速度相同,故C错误;
D.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D错误。
故选:B。
▉题型4 电磁波的产生
【知识点的认识】
1.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,由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。
2.电磁波的产生: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。
11.电磁波在现代通信中扮演着至关重要的角色,它们能够以光速传播。关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
B.电磁波能传播信息,但不能传播能量
C.当电磁波的波源关闭后,已发出的电磁波立即消失
D.电磁波能在空气中传播,也能在真空中传播
【答案】D
【解答】解:A、赫兹用实验证实了电磁波的存在,麦克斯韦用预言了电磁波,故A错误;
B、电磁波能传播能量和信息,故B错误;
C、当波源消失后只是不能产生新的电磁波,但已发出的电磁波不会立即消失,故C错误;
D、电磁波在空气、真空中都能传播,故D正确。
故选:D。
12.下列关于磁场、电场及电磁波的说法中正确的是( )
A.紫外线可以用来加热理疗,也可以诊断病情
B.只要空间某处的电场或磁场发生变化,就会在其周围产生电磁波
C.不同电磁波具有不同的波长,紫外线的波长大于可见光的波长
D.微波炉是利用电磁波的能量来快速加热食物的
【答案】D
【解答】解:A、电磁波谱中的红外线可用来加热理疗,紫外线可杀菌消毒,X射线片可用于诊断病情,γ射线可摧毁癌变的细胞,故A错误;
B、根据麦克斯韦电磁场理论可知,空间中均匀变化的电场或磁场,不会在其周围产生电磁波,故B错误;
C、根据电磁波谱,可知不同电磁波具有不同的波长,紫外线的波长小于可见光的波长,故C错误;
D、微波属于电磁波,微波炉利用微波来快速加热食物的,故D正确。
故选:D。
▉题型5 电磁波的发射和接收
【知识点的认识】
1.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,由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。
2.电磁波的产生: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。
13.“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备,随着无线电技术的应用,很多老师用上了蓝牙“小蜜蜂”(蓝牙属于电磁波),麦克风与扩音器不用导线连接,老师拿着麦克风在教室中间说话,放在讲台上的扩音器也能工作.下列说法正确的是( )
A.“小蜜蜂”直接接收到了来自麦克风的声波信号
B.为了将信号发射出去,先要进行调制
C.“小蜜蜂”接收电磁波时,通过解调来使接收电路中出现电谐振现象
D.载波频率越高,经调制后发射出来的电磁波传播的越快
【答案】B
【解答】解:A、无线麦克风有一个无线电发射装置,可以把声音信号转化成电磁波信号,再发射出去,故A错误;
B、为了将信号发射出去,需要把声音信号加到高频电磁波中,这个过程叫做调制,故B正确;
C、“小蜜蜂”接收电磁波时,需要接收电磁波的LC振荡电路的固有频率与电磁波的频率相同,从而发生电谐振,这个过程叫做调谐,故C错误;
D、真空中任何频率电磁波的波速都等于光速,故D错误;
故选:B。
14.振荡电路首先要有足够高的振荡频率才能有效地发射电磁波。关于电磁波,下列选项正确的是( )
A.公式对电磁波同样适用
B.当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时,接收电路产生的振荡电流最弱
C.音频电流能直接用来发射电磁波
D.若要提高振荡频率,可增大自感线圈的自感系数
【答案】A
【解答】解:A、机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波同样适用,故A正确;
B、当接收电路的固有频率与接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,故B错误;
C、音频电流的频率较低,通常在几千赫兹以下,而电磁波的发射需要高频信号。因此,音频信号需要通过调制(如调频或调幅)搭载到高频载波上,才能有效地发射电磁波,故C错误;
D、根据LC振荡电路的频率公式可知,若要提高振荡频率,可减小自感线圈的自感系数或者电容器的电容,故D错误。
故选:A。
15.如果收音机调谐电路中是采用改变电容的方式来改变回路固有频率的,那么当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时,电容器的最大电容与最小电容之比为( )
A.3:1 B.9:1 C.6:1 D.27:1
【答案】B
【解答】解:最长波长是最短波长的3倍,根据公式c=fλ可知,最短波长和最长波长的频率之比为3:1,由公式f,可得f2,则电容与频率的平方成反比,因此最短波长和最长波长相比,电容器的电容之比为1:32=1:9,故电容器的最大电容量与最小电容量之比为9:1,故ACD错误,B正确。
故选:B。
16.下列关于无线电广播的叙述中,不正确的是( )
A.发射无线电广播信号必须采用调频方式
B.发射无线电广播信号必须进行调制
C.接收无线电广播信号必须进行调谐
D.接收到无线电广播信号必须进行解调才能由扬声器播放
【答案】A
【解答】解:AB、发射无线电广播信号必须经过调制,调制可以采用调频方式,也可以采用调幅方式,故A错误,B正确;
C、接收无线电广播信号必须经过调谐也就是选台,故C正确;
D、由于无线电波中有高频信号,所以要经过解调将低频信号检出来,才能由扬声器播放,故D正确。
本题选择不正确的,
故选:A。
(多选)17.如图所示是某收音机的调谐电路,当转换开关S置于位置1时,电路中线圈的自感为L1,接收中波段的无线电波;当S置于位置2时,电路中线圈的自感为L2,接收短波段的无线电波,C为可变电容器.已知LC电路的周期为.则( )
A.L1>L2
B.L1<L2
C.当该调谐电路开关置于1,并把电容调到最小时,接收的频率最高
D.当该调谐电路开关置于2,并把电容调到最小时,接收的频率最高
【答案】AD
【解答】解:A、B、已知LC电路的周期为.和波长与周期的关系式:,
所以: ①
由于中波段电磁波的波长大于短波段的波长,所以L1>L2;故A正确,B错误;
C、D、由①式可得,当电路中的自感系数L和电容C最小时,接受的波长最短,根据可得此时的频率最高,所以需要把该调谐电路开关置于2,并把电容调到最小时。故C错误,D正确。
故选:AD。
▉题型6 电磁波谱
【知识点的认识】
电磁波谱
1.电磁波谱:按照电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱,叫做电磁波谱.
2.电磁波谱按波长由大到小的排列顺序为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.
3.各种电磁波的特性:红外线热效应显著;紫外线化学、生理作用显著并能产生荧光效应;X射线穿透本领很大;γ射线穿透本领更大.
18.各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是( )
A.γ射线、紫外线、可见光、红外线
B.γ射线、红外线、紫外线、可见光
C.紫外线、可见光、红外线、γ射线
D.红外线、可见光、紫外线、γ射线
【答案】A
【解答】解:波长越长、频率越小,按照波长逐渐变长,即频率逐渐变小的顺序排列,电磁波谱可大致分为:γ射线,伦琴射线,紫外线,可见光,红外线,微波,无线电波,故A正确,BCD错误。
故选:A。