高中物理复习13-3第3讲电磁振荡电磁波课件

第3讲电磁振荡电磁波课

程

标

准素

养

目

标1.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，了解磁场的统一性与多样性，体会物理学对统一性的追求．2.了解电磁振荡，知道电磁波的发射、传播和接收．3.认识电磁波谱，知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用．物理观念：(1)理解振荡电流、振荡电路及LC电路、调制、调幅、调频、调谐、解调等概念．(2)了解电磁振荡的周期与频率．(3)了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容．(4)能说出电磁波发射、传播和接收的过程．科学思维：(1)了解LC回路中振荡电流的产生过程，会求LC电路的周期与频率．(2)知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用．考点一考点一电磁振荡过程分析【必备知识·自主落实】1．振荡电流：大小和方向都做______迅速变化的电流．2．振荡电路：能产生________的电路．3．振荡过程：包括充电过程和________过程．如图所示：周期性振荡电流放电4．电磁振荡的周期与频率(1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的________．(2)频率：电磁振荡完成周期性变化的________与所用时间之比．振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率分别叫作________周期、________频率．(3)周期和频率公式：T＝________，f＝________．时间次数固有固有

【关键能力·思维进阶】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．先给电容器充满电．t＝0时如图(a)所示，电容器两板间的电势差最大，电容器开始放电．t＝0.005s时如图(b)所示，LC回路中线圈上的电流第一次达到最大值，则(

)A.此LC振荡电路的周期T＝0.01sB．t＝0.025s时，回路电流方向与图(b)中所示电流方向相反C．t＝0.035s时，线圈中的磁场能最大D．t＝0.040s至t＝0.045s时，线圈中的电流逐渐减小答案：C

2．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，则下列有关说法正确的是(

)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，振荡电流频率变大D．从图乙波形可判断汽车正远离地感线圈答案：D

思维提升1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像2.LC振荡电路充、放电过程的判断方法(1)根据电流流向判断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程．(2)根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q(电压U、场强E)增大或电流i(磁场B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程．(3)根据能量判断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电．考点二考点二电磁波和电磁波谱【必备知识·自主落实】1．电磁场(1)________的磁场产生电场．(2)________的电场产生磁场．2．电磁波(1)电磁波的产生变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成________．

电磁波传播不需要介质(2)电磁波是横波．(3)真空中，电磁波的速度等于________．变化变化电磁波光速3．电磁波的发射(1)发射电磁波的振荡电路的特点(2)电磁波的调制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分类调幅(AM)使高频电磁波的________随信号的强弱而变的调制技术调频(FM)使高频电磁波的________随信号的强弱而变的调制技术振幅频率4.电磁波的接收(1)原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生________，因此，空中的导体可以用来接收电磁波．(2)电谐振与调谐电谐振：当接收电路的________跟收到的电磁波的________相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象．5．电磁波谱(1)按照电磁波的________或________大小的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱．(2)按波长由长到短排列的电磁波谱：无线电波、红外线、________、紫外线、X射线、γ射线等．感应电流固有频率频率波长频率可见光【关键能力·思维进阶】1．对麦克斯韦电磁场理论的理解2．电磁波的发射示意图(如图所示)3．电磁波接收的方法(1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强．(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来．(3)调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程．4．电磁波的共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义．(2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108m/s.(3)它们的传播都不需要介质．(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．例1[2024·济南模拟]关于电磁波谱，下列说法正确的是(

)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射线频率越高，波动性较强，粒子性较弱，较难使金属发生光电效应D．手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象答案：D解析：一切物体都会发射红外线，A错误；紫外线的频率比可见光高，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康，B错误；X射线、γ射线频率较高，波动性较弱，粒子性较强，较易使金属发生光电效应，C错误；手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象，D正确．例2(多选)现在的手机是“数码通信”，也就是我们讲话的声音(连续的类比信号)先由手机转换成不连续的0与1两种数码信号，再经由数码调变转换成电磁波(类比信号载着数码信号)，最后从天线传送出去，原理如图所示．下面的说法中正确的是(

)A．电磁波可以传递信息，声波也能传递信息B．手机在通话时发射出去的是电磁波C．数码信号加载到高频振动信号上是解调D．基地台接收到的电磁波频率很高，穿透能力强答案：AB解析：电磁波可以传递信息，如电视信号；声波也可以传递信息，如人说话，故A正确；手机用电磁波传递信息，故B正确；数码信号加载到高频振动信号上是调制，故C错误；手机通信利用的电磁波是无线电波，无线电流的穿透能力很差，D错误．例3(多选)[2024·广东佛山模拟]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下图所示．若基站与耳机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波和乙波，则下列说法正确的是(

)A．甲、乙波的频率都比可见光的频率小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答案：AC解析：由图示可知，甲、乙波的波长大于可见光，根据波长与频率成反比可知，甲、乙波的频率都比可见光的频率小，A正确；真空中所有电磁波的传播速度都是光速，B错误；由于甲波的波长大于乙，所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物，C正确；由于甲乙两波波长不同，不能够产生稳定的干涉，D错误．考点三考点三常见的传感器【必备知识·自主落实】1．传感器的组成(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测________的部分．(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成________的部分．2．传感器的应用模式一般模式可以用如下方框图表示．非电学量电信号3．常见敏感元件(1)光敏电阻①特点：光照越强，电阻________．②原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能________；随着光照的________，载流子增多，导电性________．③作用：把________这个光学量转换为________这个电学量．越小差增强变好光照强弱电阻(2)热敏电阻和金属热电阻①热敏电阻：热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻________，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线．②金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而________，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．③作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．减小增大(3)电阻应变片①电阻应变片的作用：电阻应变片能够把物体________这个力学量转换为________这个电学量．②电子秤的组成及敏感元件：由________和电阻________组成，敏感元件是________．③电子秤的工作原理形变电阻金属梁应变片应变片【关键能力·思维进阶】3．物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为lx.某实验室采用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，光敏电阻在不同照度下的阻值如下表．控制电路原理如图所示，电路中的电阻R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势E＝3V，内阻不计，实验室某日的光照强度随时间变化曲线如图，当控制开关两端电压U≥2V时，控制开关自动启动照明系统．照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻/kΩ754024201815则下列说法正确的是(

)A.R1为定值电阻，R2为光敏电阻B.照度越大，该电路控制开关两端的电压越大C.若将定值电阻的阻值变为20kΩ，该天6：00后照明系统即可工作D.该电路中定值电阻阻值越大，该天的照明系统工作的时间越短答案：D解析：当控制开关两端电压U≥2V时，控制开关自动启动照明系统，可知光照小时，控制开关两端电压大；根据表格数据可知光照强度小时，光敏电阻阻值大，则R1为光敏电阻，R2为定值电阻；照度越大，光敏电阻R1阻值越小，该电路控制开关两端的电压越小，故A、B错误；若将定值电阻的阻值变为20kΩ，则控制开关自动启动时光敏电阻为40kΩ，此时对应照度为0.4lx，根据图乙可知该天系统工作时间段为0～6：00、18：00～24：00，故C错误；该电路中定值电阻阻值越大，控制开关自动启动时光敏电阻越大，此时对应照度越小，该天的照明系统工作的时间越短，故D正确．故选D.4．(多选)传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似．不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能．关于图中应用传感器的实际情景，下列说法正确的是(

)

A.甲图传感器用来测量位移的微小变化，是位移传感器B.乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器C.丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是位移传感器D.丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的答案：ABC解析：甲图中，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以甲图传感器是位移传感器，A正确；乙图中，A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高．这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能，B正确；丙图中，在两块磁感应强度相同、同极相对的放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点．当霍尔元件沿着z轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，C正确；丁图干簧管利用磁场控制电路的通断，不是利用电磁感应原理工作的，D错误．故选ABC.5.如图甲所示是电饭锅的电路图，S1是一个限温开