第三章 电磁振荡 电磁波
章末整合提升
一、麦克斯韦电磁场理论
1．对麦克斯韦电磁场理论两个基本观点的理解
(1)变化的磁场产生电场，可从以下三个方面理解：
①稳定的磁场不产生电场
②均匀变化的磁场产生恒定的电场
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，也可从以下三个方面理解：
①恒定的电场不产生磁场
②均匀变化的电场产生恒定的磁场
③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场
2．感应电场方向的判定
变化的磁场产生的感应电场的方向，与存在闭合回路时产生的感应电流的方向是相同的．
例1 关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．稳定的电场产生稳定的磁场
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．变化的电场产生的磁场一定是变化的
D．振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的
解析 麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确答案为D项．
答案 D
例2 一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图1所示．当磁感应强度均匀增大时，此粒子的( )
图1
A．动能不变
B．动能增大
C．动能减小
D．以上情况都可能
解析 当磁场均匀增强时，根据麦克斯韦电磁场理论，将激起一稳定的电场，带电粒子将受到电场力作用，电场力对带正电的粒子做正功，所以粒子的动能将增大．故正确答案为B．
答案 B
二、LC回路振荡规律、周期及频率
1．LC回路中各量的变化规律
电容器上的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能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．
放电过程：q↓—E↓—EE↓―→i↑—B↑—EB↑
充电过程：q↑—E↑—EE↑―→i↓—B↓—EB↓
充电结束时q、E、EE最大，i、B、EB均为零
放电结束时q、E、EE均为零，i、B、EB最大
2．电磁振荡的周期和频率
(1)周期T＝2π
频率f＝
(2)对周期公式T＝2π的定性分析
①L对T的影响：L越大，振荡过程中因自感现象产生的自感电动势就越大，楞次定律中所说的“阻碍”作用也就将越大，从而延缓振荡电流的变化，使振荡周期T变长．
②C对T的影响：C越大，振荡过程中无论是充电阶段(将C充至一定电压)，还是放电阶段(将一定电压下的电容器C中的电荷量放完)，其时间都相应地变长，从而使振荡周期T变长．
例3 (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2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( )
图2
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
解析 当罐中液面上升时，电容器极板间的介电常数变大，则电容器的电容C增大，根据T＝2π，可知LC回路的振荡周期T变大，又f＝，所以振荡频率变小，故选项B、C正确，选项A、D错误．
答案 BC
三、电磁波的传播特点及应用
1．电磁波谱
无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X射线)、γ射线等合起来，便构成了范围非常广阔的电磁波谱．
2．各种不同的电磁波既有共性，又有个性
(1)共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都满足公式v＝f λ，它们在真空中的传播速度都是c＝3×108 m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间的区别并没有绝对的意义．
(2)个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性．波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难．正是这些不同的特性决定了它们不同的用途．
例4 (多选)下列有关电磁波的说法中正确的是( )
A．电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波
B．电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线
C．频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播
D．雷达用的是微波，因为微波传播的直线性好
解析 波长越长，越容易发生衍射现象，在电磁波中，无线电波波长最长，γ射线的波长最短，故选项A错误，B正确；波长越短，频率越大的电磁波，其衍射现象越不明显，传播的直线性越好，遇到障碍物反射性越好，故C、D正确．
答案 BCD
第1讲 电磁振荡
第2讲 电磁场和电磁波
[目标定位] 1.了解振荡电流、振荡电路及LC振荡电路的振荡过程，会求LC振荡电路的周期与频率.2.了解阻尼振荡和无阻尼振荡.3.了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点以及在物理学发展史上的意义.4.了解电磁波的特点及其发展过程，通过电磁波体会电磁场的物理性质．
一、电磁振荡
1．振荡电流的产生 电磁振荡
(1)振荡电流和振荡电路
①振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流．
②振荡电路：能够产生振荡电流的电路．由线圈L和电容器C组成的电路是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路．
(2)电磁振荡的过程
放电过程：由于电感线圈对交变电流的阻碍作用，放电电流由零逐渐增大，线圈产生的磁场逐渐增强，电容器里的电场逐渐减弱，电场能逐渐转化为磁场能．放电完毕后，电场能全部转化为磁场能．
充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方向继续流动，电容器将进行反向充电，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．充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能. 此后电容器再放电，再充电．
(3)电磁振荡
电容器不断地充电和放电，电路中就出现了周期性变化的振荡电流，这种现象叫做电磁振荡．
2．无阻尼振荡和阻尼振荡
(1)在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡将永远持续下去，振荡电流的振幅应该永远保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡，如图1甲．
(2)由于电路中有电阻，电路中的能量有一部分要转化成内能，还有一部分能量以电磁波的形式辐射到周围空间去了．这样，振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的振幅逐渐减小，直到停止振荡．这种振荡叫做阻尼振荡．如图乙．
图1
3．电磁振荡的周期和频率
(1)电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期.1 s内完成周期性变化的次数叫频率．
(2)振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率叫做振荡电路的固有周期、固有频率，简称振荡电路的周期和频率．
(3)LC振荡电路的周期T和频率f跟电感线圈的电感L和电容器的电容C的关系是T＝2π、f＝.
二、电磁场和电磁波
1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设
(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场．
(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场．
2．电磁场
如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间引起变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场……于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场．
3．电磁波
(1)产生：由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波．
(2)麦克斯韦在1865年从理论上预见了电磁波的存在，1888年物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在．赫兹还运用自己精湛的实验技术测定了电磁波的波长和频率，得到了电磁波的传播速度，证实了这个速度等于光速．
(3)电磁波的波长λ、波速v和周期T、频率f的关系：λ＝vT＝.
(4)电磁波在真空中的传播速度v＝c≈3×108 m/s.
一、电磁振荡中各物理量的变化情况
如图2所示
图2
【例1】 (多选)某时刻LC振荡电路的状态如图3所示，则此时刻( )
图3
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
解析 图中电容器上极板带正电荷，根据振荡电流方向可知负电荷向下极板聚集，所以电容器正在充电，电容器充电的过程中，电流减小，磁场能向电场能转化，所以A、D选项正确．
答案 AD
二、对麦克斯韦电磁场理论的理解
1．恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场．
2．均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，同样，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场．
3．振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡的电场，同样，振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场．
【例2】 关于电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，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．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
解析 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场．
答案 D
针对训练 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( )
解析 图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和图C中电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中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，进而能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，能发射电磁波．
答案 D
三、电磁波与机械波的比较
1．电磁波和机械波的共同点
(1)二者都能产生干涉和衍射．
(2)二者在不同介质中传播时频率不变．
(3)二者都满足波的公式v＝＝λf.
2．电磁波和机械波的区别
(1)二者本质不同
电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播．
(2)传播机理不同
电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用．
(3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质．
(4)电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震波．
【例3】 (多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是( )
A．机械波和电磁波，本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关
C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
解析 机械波由振动产生；电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，故选项B、C、D正确．
答案 BCD
借题发挥 机械波的传播速度完全由介质决定，而电磁波的传播速度是由介质和频率共同决定.
电磁振荡
1．(多选)在LC回路中，电容器两端的电压u随时间t变化的关系如图4所示，则( )
图4
A．在时刻t1，电路中的电流最大
B．在时刻t2，电路中的磁场能最大
C．从时刻t2至t3，电路的电场能不断增大
D．从时刻t3至t4，电容器的带电荷量不断增大
解析 电磁振荡中的物理量可分为两组：①电容器带电荷量q、极板间电压u、电场强度E及电场能为一组．②自感线圈中的电流i、磁感应强度B及磁场能为一组．同组量的大小变化规律一致，同增同减同为最大或为零值；异组量的大小变化规律相反．若q、E、u等量按正弦规律变化，则i、B等量必按余弦规律变化．根据上述分析由题图可以看出，本题正确选项为A、D.
答案 AD
2．在LC振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍( )
A．自感L和电容C都增大一倍
B．自感L增大一倍，电容C减小一半
C．自感L减小一半，电容C增大一倍
D．自感L和电容C都减小一半
解析 据LC振荡电路频率公式f＝，当L、C都减小一半时，f增大一倍，故选项D是正确的．
答案 D
麦克斯韦电磁场理论
3．用麦克斯韦的电磁场理论判断，图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图像是( )
解析 A图中的左图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，A图中的右图是错误的；B图中的左图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，右图的磁场应是稳定的，所以B图错误；C图中的左图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的；D图中的左图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是右图中的图像与左图相比较，相位相差π，故D图错误．
答案 C
电磁波的特点
4．(多选)下列关于电磁波的说法中，正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短
D．电磁波不能产生干涉、衍射现象
解析 电磁波在真空中的传播速度为光速c＝3×108 m/s，且c＝λf，从一种介质进入另一种介质，频率不变，但速度、波长会变．电磁波仍具有波的特征，电磁波只有在真空中的速度才为3×108 m/s，在其他介质中的传播速度小于3×108 m/s.
答案 AC
题组一 麦克斯韦电磁场理论
1．建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是( )
A．法拉第 B．奥斯特
C．赫兹 D．麦克斯韦
解析 麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在，选项D正确．
答案 D
2．(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稳定的磁场
C．稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场
D．均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场
解析 变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流．若无闭合回路电场仍然存在，A正确；电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场)，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故C错，D对；恒定电流周围存在稳定磁场，B对．
答案 ABD
3．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
解析 电磁波既可以在真空中传播，也可在其他介质中传播，选项A错误；只有变化的电场才能产生磁场，也只有变化的磁场才能产生电场，选项B错误；做变速运动的电荷对应变化的电场，激发磁场，相当于变化的电流，产生变化的磁场，产生电磁波，选项C正确；电磁波的存在首先由赫兹实验证实，选项D错误．
答案 C
4．(多选)某空间出现了如图1所示的一组闭合电场线，这可能是( )
图1
A．沿AB方向磁场在迅速减弱 B．沿AB方向磁场在迅速增强
C．沿BA方向磁场在迅速增强 D．沿BA方向磁场在迅速减弱
解析 根据电磁感应，闭合回路中的磁通量发生变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断．根据麦克斯韦电磁场理论，闭合回路中产生感应电流，是因为闭合回路中的自由电荷受到了电场力作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间内磁场变化产生的电场方向，仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知，选项A、C正确．
答案 AC
题组二 电磁波的特点
5．所有电磁波在真空中传播时，具有的相同物理量是( )
A．频率 B．波长
C．能量 D．波速
解析 不同电磁波在真空中传播时，只有速度相同，即为光速．
答案 D
6．当电磁波的频率减小时，它在真空中的波长将( )
A．不变 B．增大
C．减小 D．无法确定
解析 电磁波的波长为：λ＝，频率减小，波长增大，选项B正确．
答案 B
7．(多选)以下关于电磁波的说法中正确的是( )
A．只要电场或磁场发生变化，就能产生电磁波
B．电磁波传播需要介质
C．电磁振荡一旦停止，电磁波仍能独立存在
D．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随有能量向外传递的
解析 如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是稳定的，就不能再产生新的电场(或磁场)，也就不能产生电磁波；电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质；电磁振荡停止后，电磁波仍独立存在；电磁波具有能量，它的传播是伴随有能量传递的．故选C、D.
答案 CD
8．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，但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E、B两个振动矢量的方向都垂直，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．
答案 C
题组三 电磁振荡
9．(多选)关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是( )
A．电荷量最大时，线圈中振荡电流也最大
B．电荷量为零时，线圈中振荡电流最大
C．电荷量增大的过程中，电路中的磁场能转化为电场能
D．电荷量减小的过程中，电路中的磁场能转化为电场能
解析 电容器电荷量最大时，振荡电流为零，A错；电荷量为零时，放电结束，振荡电流最大，B对；电荷量增大时，磁场能转化为电场能，C对；同理可判断D错．
答案 BC
10．LC振荡电路中，平行板电容器两极板间电场强度随时间变化关系如图2所示，则与该图中A点相对应的是( )
图2
A．电路中的振荡电流最大
B．电路中的磁场能最大
C．电路中的振荡电流为零
D．电容器两极板所带电荷量最少
解析 图像中的A点表示电场强度负向最大，此时电路中的振荡电流为零、磁场能最小、电容器所带电荷量最大，选项C正确．
答案 C
11．在LC回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C，达到增大振荡频率的目的，D正确．
答案 D
12．(多选)一台电子钟，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变大了 B．L不变C变小了
C．L变小了C不变 D．L、C均减小了
解析 由题意可知，LC振荡电路的周期T变小了，根据周期公式T＝2π，选项B、C、D正确．
答案 BCD
13．(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图3所示，则( )
图3
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，电容器上极板带负电
C．若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板带正电
D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，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，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误．
答案 ABC
第3讲 电磁波谱 电磁波的应用
第4讲 无线电波的发射、传播和接收
[目标定位] 1.认识电磁波谱，了解电磁波各波段的特性和主要作用.2.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用.3.知道有效发射电磁波的条件，知道调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振等概念．
一、电磁波谱 电磁波的应用
1．电磁波谱：按波长(或频率)的顺序把所有电磁波排列起来．
2．电磁波的应用
(1)无线电波：波长从几毫米到几十千米．
(2)红外线：波长位于微波和可见光之间的电磁波．
应用：热作用，红外线脉冲信号，用来遥控电视机、录像机和空调机，利用物体发射红外线做红外线遥感．
(3)紫外线：波长比最短波长的可见光(紫光)还短的电磁波．
应用：杀细菌、消毒、激发荧光做防伪标志．
(4)X射线：波长比紫外线还短的电磁波．
应用：医用透视．
(5)γ射线：比X射线波长更短的电磁波．
应用：工业探伤，杀死病态细胞(γ刀)．
二、无线电波的发射、传播和接收
1．无线电波的发射
(1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：
第一，振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中，才能有效地把电磁场的能量传播出去．
第二，要有足够高的振荡频率．
(2)载波：用来“运载”信号的高频等幅波．
(3)调制：把传递的信号“加”到载波上的过程．
分类
2．无线电波的传播
(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波．
适用于能够绕过地面障碍物的长波、中波和中短波．
短波和微波不宜用地波传播．
(2)天波：依靠电离层的反射来传播的无线电波．
适用于不易吸收和穿过电离层而易被电离层反射的短波．
实验证明：微波易穿过电离层进入太空，长波易被电离层吸收掉．
(3)直线传播：沿直线传播的电磁波，叫做空间波或视波．适用于微波．
3．无线电波的接收
(1)原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会在导体中产生感应电流．因此空中的导体可以用来接收电磁波．
(2)电磁谐振(电谐振)：当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率相等时，电路中激起的感应电流最强．
(3)调谐：使接收电路产生电谐振的过程．
调谐电路：能够调谐的接收电路．
想一想 在我们周围弥漫着各种电台、电视台及无线电设备发出的电磁波，我们若想收听某一电台的广播时，需要调节收音机的旋钮选台，你知道“选台”的作用吗？
答案 “选台”是为了使想收听的某一电台发射的电磁波的频率与收音机的接收电路的固有频率相同.
一、各种电磁波的特点及应用
电磁波谱
无线电波
红外线
可见光
紫外线
伦琴射线(X射线)
γ射线
频率(Hz)
由左向右，频率变化由小到大
真空中波长
由左向右，波长变化由长到短
特性
波动性强
热作用强
感光性强
化学作用，荧光效应
穿透力强
穿透力最强
用途
通信、广播、导航
加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导
照明、照相等
日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等
检查、探测、透视、治疗
探测、治疗
例1 (多选)在电磁波中，波长按从长到短排列的是( )
A．无线电波、可见光、红外线
B．无线电波、可见光、γ射线
C．红光、黄光、绿光
D．紫外线、X射线、γ射线
解析 电磁波谱按波长从长到短排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)→紫外线→X射线→γ射线，由此可知B、C、D选项正确．
答案 BCD
例2 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为γ射线，最容易用它来观察衍射现象
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，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误．
答案 D
二、无线电波的发射、传播和接收
1．无线电波的发射、传播和接收过程
2．对概念的理解
(1)“调幅”和“调频”都是调制过程，解调是调制的逆过程．
(2)电谐振就是电磁振荡中的“共振”．
(3)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程．
例3 要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是( )
A．增加辐射波的波长
B．使振荡电容的正对面积足够小
C．减小电容器两极板间的距离
D．增加回路中的电容和电感
解析 研究表明频率越高，电磁波发射本领越大，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路．f＝，C＝，要使f增大，应减小L或C，只有B符合题意．
答案 B
借题发挥 f＝和C＝这两个公式是分析这类问题的基础．由C＝可清楚判断影响电容C大小的因素，同时也应清楚影响自感系数L大小的因素，如增大自感线圈的匝数可增大自感系数L，将铁芯取走可减小自感系数L等．再由公式f＝进行综合分析即可．
例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，再经过检波、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，只不过频率跟谐振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，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故正确答案为A、D．
答案 AD
电磁波的特点及应用
1．下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应的字母填写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．紫外线具有很强的荧光作用
C．紫外线具有杀菌消毒作用
D．X射线的很强的贯穿力
E．红外线具有显著的热效应
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的伤害的X射线，故选择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，故选择C．
(3)“神灯”又称红外线灯，主要是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E.
答案 (1)D (2)C (3)E
无线电波的发射、传播和接收
2．(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．必须使用开放回路
解析 电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制．为了有效地向外发射电磁波，必须用开放电路发射，A、C、D正确；而产生电谐振的过程是在接收无线电波，B不正确．
答案 ACD
3．图1中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市．发射场正在进行某型号火箭的发射试验．为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号．已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550 m，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发________(填“无线电广播信号”或“电视信号”)．这是因为_________________________________________________________________________.
图1
解析 从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550 m，根据发生明显衍射现象的条件，已知该电磁波很容易发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不需要转发装置．电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必须通过建在山顶的转发站来转发．
答案 电视信号 电视信号波长短，沿直线传播，受山坡阻挡，不易衍射
题组一 电磁波的特点及应用
1．根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且频率顺序由大到小排列的是( )
A．微波、红外线、紫外线
B．γ射线、X射线、紫外线
C．紫外线、可见光、红外线
D．紫外线、X射线、γ射线
解析 红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻，更不会频率重叠，A错误；紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者间有明确的界线，频率也不相重叠，C错误；在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠，γ射线频率最大，紫外线频率最小，故B正确，D错误．
答案 B
2．(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辐射红外线
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
解析 荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，红外线波长比可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾，故A、D正确，B、C错误．
答案 AD
3．(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )
A．电磁波中最容易表现干涉、衍射现象的是无线电波
B．红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
C．伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
D．红外线最显著的作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
解析 波长越长的无线电波的波动性越显著，干涉、衍射现象越容易发生；从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受到激发后产生的；不论物体温度高低如何，都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强．由此可知答案为A、B．
答案 AB
4．(多选)关于电磁波的应用，下列说法正确的是( )
A．医院里常用X射线对病房和手术进行消毒
B．工业上利用γ射线检查金属部件内有无砂眼或裂缝
C．刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高
D．卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线衍射能力较强
解析 医院里用紫外线杀菌消毒，A错误，B、C、D均正确．
答案 BCD
5．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，即使车已离开，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
题组二 无线电波的发射、传播和接收
6．(多选)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，要收到电信号，应( )
A．增大调谐电路中线圈的匝数
B．加大电源电压
C．减少调谐电路中线圈的匝数
D．将线圈中的铁芯取走
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．本题中收不到信号的原因是调谐电路的固有频率低，由f＝知，在C无法再调节的情况下，可减小L以提高f，故选项C、D正确．
答案 CD
7．(多选)下列关于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．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强
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不变
D．经过调制后的电磁波在空间传播波长改变
解析 调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡波上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由v＝λf，知波长与波速和传播频率有关，C错，D对．
答案 AD
8．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，通过馈线输送到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，通过馈线输送到LC电路
C．天线只是有选择地接收某台电信号，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
解析 处于变化的电磁场中的导体，都会产生感应电动势．
答案 A
9．把经过调制的高频电流变为图像信号电流的过程叫做( )
A．调幅 B．调频
C．调谐 D．解调
解析 解调是调制的逆过程，该过程把所载的声音信号或图像信号从高频电流中还原出来．
答案 D
10．(多选)雷达采用微波的原因是( )
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
解析 雷达采用微波，是利用微波的频率高，不容易发生衍射，具有很好的直线传播的特性和反射性强的特点，所以A、B、C均正确；因微波不易发生衍射，传播的距离不一定比无线电波的长波、中波、短波段远，因此D不正确．
答案 ABC
11．下列哪些设备内部只有接收装置而无发射装置( )
A．发报机 B．对讲机
C．收音机 D．雷达
解析 收音机只能接收无线电波，不能发射无线电波．
答案 C
12．(多选)关于电磁波的传播，下列叙述正确的是( )
A．电磁波频率越高，越易沿地面传播
B．电磁波频率越高，越易沿直线传播
C．电磁波在各种介质中传播波长恒定
D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全世界
解析 电磁波的频率越高，波长就越小，不容易发生衍射，越难以沿地面传播，越易沿直线传播，选项A错误，B正确；电磁波在各种介质中传播不同，但是频率不变，则波长不同，选项C错误；只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全世界，选项D正确．
答案 BD
13．在波长分别为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756 kHz时，
(1)哪种波长的无线电波在收音机激起的感应电流最强？
(2)如果想接收到波长为290 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？
解析 (1)根据公式f＝，设波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波的频率分别为f1、f2、f3则有
f1＝＝ Hz≈1 034 kHz
f2＝＝ Hz≈756 kHz
f3＝＝ Hz≈530 kHz.
所以波长为397 m的无线电波在收音机中激起的感应电流最强．
(2)要接收波长为290 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率．因此，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些．
答案 (1)波长为397 m的无线电波 (2)旋出一些
