2025届高三物理一轮复习学案：电磁振荡与电磁波

第3讲电磁振荡与电磁波

学习目标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。

■夯实必备知识

T振荡电流卜大小和方向都做周期性变化的电流

—［振荡电路］—能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

在LC振荡电路中，电容器不断地兖曳和放电，就

」由磁振荡「会使电容器极板上的电荷量9、电路中的电流〃

FL电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B

-

电发生周期性的变化

磁-

振(1)放电过程中电容器储存I\

s0

荡厂的曳场能逐渐转化为线圈

±E

一T

的磁场能(“一讣)^

电磁振荡

中的能量(2)充电过程中线圈中的磁场能逐渐转化为电容

.器的电场能(公一卬

变化

(3)在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生

周期性的转化

厂周期7=也叵

-［周期和频率］-］

1.1-----------------1L频率/=薪辰(其中L指自感系数，C指电容)

电厂变化的磁场周围会产生也场

麦克斯韦

磁

电磁场理论

场一变化的电场周围会产生遨场

与

电厂电磁场在空间由近及远的传播

磁

,一不需要介质,真空中传播速度为匕m/s

波H电磁波卜—在同一介质中,频率越高的电磁波的传播速度

Z越小

一波速与电磁波频率关系：”“

一①要有足够昂的振荡频率

发射

条件②要使LC振荡电路的电场和磁场分散到尽可能

电磁大的空间

波的

发射调频:使高频电磁波的曼里随信号的强弱而变

----［调制］~~j-

与接调幅：使高频电磁波的地胆随信号的强弱而变

[-电谐振：接收电路的固有频率等于无线电波的频率

心收卜[检波（解调）：从高频振荡电流中“检”出它所携带

的低频信号电流的过程，是调制的逆过程

回T按波长由长到短卜无线电波、红外线、可见光、紫外线、

磁X射线、第射线

波

H应用上无线电技术、红外遥感、照明摄影、医用消毒、防

4.3伪检查、医用透视、工业探伤、医用治疗

1.思考判断

（1）LC振荡电路中，电容器放电完毕时，回路中电流最小。（X）

（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。（J）

⑶电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。（X）

（4）振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。（J）

（5）要将传递的声音信号向远距离发射，必须以高频电磁波作为载波。（J）

（6）只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。（X）

（7）解调是调制的逆过程。（J）

2.如图甲所示为某一LC振荡电路，图乙中的i-t图像为LC振荡电路的电流随时

间变化的关系图像。在/=0时刻，回路中电容器的上板带正电，下列说法中正确

的是（）

A.0〜。阶段，电容器正在充电，电场能正在向磁场能转化

B.a〜6阶段，电容器正在放电，磁场能正在向电场能转化

C力〜c阶段，电容器正在放电，回路中电流沿顺时针方向

D.c〜d阶段，电容器正在充电，回路中电流沿逆时针方向

答案C

■研透核心考点

考点一电磁振荡

1.各物理量变化情况（电容器电量最大时开始计时）

TTT3T

时亥（时间）八T―—►———>-

U422441

工作过程放电过程充电过程放电过程充电过程

电荷量q变小变大变小变大

电压U变小变大变小变大

电场强度E变小变大变小变大

电流，变大变小变大变小

磁感应强度B变大变小变大变小

能量转化E电—>E磁E磁-4E电E电—>E磁E磁-4E电

2.振荡电流'极板带电荷量随时间的变化图像

（甲）以逆时针方向电流为正

（乙）图中g为上面极板的电荷量

|跟踪训练

1.如图1为发射电磁波的LC振荡电路，某时刻电路中电流方向如图所示，此时电

容器的上极板带正电，下极板带负电，则下列说法正确的是（）

图1

A.电容器正在放电

B.电流正在减小

C.线圈中的磁场能正在增大

D.电容器中的电场能正在减小

答案B

解析由题图知，电流正流向电容器正极，电容器正在充电，电流正在减小，磁

场能转化为电场能，线圈中磁场能正在减小，电容器中的电场能正在增大，故B

正确。

2.如图2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，贝女)

图2

A.此LC振荡电路的周期T=0.01s

B.?=0.025S时，回路电流方向与图(b)中所示电流方向相反

Cl=0.035s时，线圈中的磁场能最大

Dl=0.040s至r=0.045s时，线圈中的电流逐渐减小

答案C

解析从开始放电到第一次放电完毕需要5T,可知此LC振荡电路的周期为T=

0.02s,选项A错误；因为/=0.025s=4T,所以回路电流方向与图(b)中所示电

流方向相同，选项B错误；因为-0.035s=l%,此时电容器反向放电完毕，线

圈中电流最大，磁场能也最大，选项C正确；/=0.040s至f=0.045s时，即2T-

2^T,电容器正向放电，线圈中的电流逐渐增大，选项D错误。

3.某LC电路的振荡频率为520kHz,为能提高到1040kHz,以下说法正确的是

A.调节可变电容，使电容增大为原来的4倍

B.调节可变电容，使电容减小为原来的1

C.调节电感线圈，使线圈匝数增加到原来的4倍

D.调节电感线圈，使线圈电感变为原来的3

答案B

解析由振荡频率公式产可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以减小

2TV\/LC

电容使之变为原来的/或减小电感使之变为原来的故B正确，A、C、D错

误。

考点二电磁场与电磁波电磁波谱

1.对麦克斯韦电磁场理论的理解

恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场

均匀变化的电场在周围空间产生恒定的均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的

磁场电场

不均匀变化的电场在周围空间产生变化不均匀变化的磁场在周围空间产生变化

的磁场的电场

振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场

2.电磁波的发射示意图（如图3所示）

图3

3.电磁波接收的方法

⑴利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强。

⑵利用解调把接收电路中的有用信号分离出来。

■跟踪训练

4.某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是（）

答案D

解析由麦克斯韦电磁场理论知，当空间出现恒定的电场时（如题图A）,由于它

不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时（如题图B、C）,会激发

出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；周期性

变化的电场（如题图D）,会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的

电场如此交替的产生磁场和电场，便会形成电磁波，故D正确。

5.（多选）关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是（）

A.音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波

B.为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的

C.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

D.要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程

答案ACD

解析音频电流的频率比较低，需放大后搭载到高频电磁波上，故A正确；为了

使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是开放电路，故B错误；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C

正确；解调就是从调频或调幅的高频信号中把音频、视频等调制信号分离出来的

过程，要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程，故D正确。

6.电磁波谱就是电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱，如图4所示，由电磁

波谱可知（）

可见光

波长A/m无线电波

l()fIO51()-101()-12

长波中波短波微波红外线紫外线X射线Y射线

暖气

紫

海

外

马

执放射性

及

线

消

骨

髓

心标志

器

毒

柜

透

视

照

片

图4

A.微波是不可见光

B.红外线可以灭菌消毒

C.紫外线的波长比红外线长

D.X射线能在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行人体透视

答案A

解析微波是不可见光，选项A正确；红外线有热效应，紫外线可以灭菌消毒,

选项B错误；紫外线的波长比红外线短，选项C错误；X射线是电磁波，不带电，

在磁场中不偏转，选项D错误。

7.（多选）（2024.广东广州市真光中学检测）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5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，则以下说法正确的是（）

可见光

波长A/m10,illIO。一而一||1O^一湎一记s

蓝牙

（＜*））---------L---------►手机-----------*耳机

J卜基波长（0.333句.375）m/波长（0.121~0.125）mQ

患会站■机与基站通信（一波）VI，手机与耳机通信（乙波）

图5

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.测量体温时使用的测温枪探测的是乙波

D.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物

答案AD

解析由图可知甲、乙两列波的波长都比可见光波长长，由c=〃可得，甲、乙

两列波的频率都比可见光的频率小，A正确；所有频率的电磁波在真空中的传播

速度都为3X108m/s,B错误；测量体温时使用的测温枪探测的是红外线，而通

信用的是无线电波，C错误；波长越长的波越容易发生明显衍射，甲波的波长比

乙波长，所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物，D正确。

■提升素养能力（限时：40分钟）

A级基础对点练

对点练1电磁振荡

1.在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场和电容器中的电场如图1所示，则此时

亥W）

图1

A.电容器正在放电

B.振荡电流正在减小

C.线圈中的磁场最强

D.磁场能正在向电场能转化

答案A

2.如图2所示，L为电感线圈，C为电容器，R为定值电阻，线圈及导线电阻均不

计。先闭合开关S,稳定后，再将其断开，并规定此时f=0。当A=0.03s时，LC

回路中电容器左极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则当fe=0.13s时，

下列判断正确的是（）

-I

——L"—

____rrw'）____

图2

A.电容器中的电场能最大

B.线圈中的磁场能最大

C.电流沿顺时针方向，电容器正在充电

D.电流沿逆时针方向，电容器正在放电

答案A

解析断开开关S,L、C组成闭合振荡电路，/=0时，能量全在线圈L中，磁场

31

能开始向电场能转化，由题意知4T=0.03s,则T=0.04s,当/2=0.13

时，电容器充电完毕，此时电容器中电场能最大，电路中电流为零，故A正确，

B、C、D错误。

3.在LC振荡电路中，电容器上的带电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是

（）

Aj^\[LCB^\[LCC.TV\[LCD.2TV\[LC

答案B

解析LC振荡电路的周期T=2周五，其电容器上的带电荷量从最大值变化到零

rri

的最短时间/=不故/=列无，故B正确。

对点练2电磁场与电磁波电磁波谱

4.关于电磁波，下列说法正确的是（）

A.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

B.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

C.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输

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

答案B

解析均匀变化的电（磁）场产生恒定的磁（电）场，恒定的磁（电）场不会产生电（磁）

场，也就不会产生电磁波，A错误；变化的电场和磁场相互激发，且相互垂直，

形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直，B正确；电磁波可以通过电缆、

光缆传输，C错误；电磁振荡停止后，电磁波可以在空间继续传播，直到能量消

耗完为止，D错误。

5.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的波长不变

D.经过调制后的电磁波在空间传播的周期不变

答案A

解析调制是把要发射的信号“加”到高频振荡电流上去，频率越高，传播信息

能力越强，A正确；电磁波在空气中的传播速度接近光速且恒定不变，B错误；

由0=4/■知波长与波速和传播频率有关，C错误；由T=｝知，周期与频率有关，

D错误。

6.如图3所示的后车安装了“预碰撞安全系统”，其配备的雷达会发射毫米级电

磁波(毫米波)，并对前车反射的毫米波进行运算，则()

图3

A.毫米波的频率比可见光高

B.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象

C.经前车反射后毫米波的速度将比反射前大

D.前车的金属尾板遇到毫米波时会产生极其微弱的感应电流

答案D

解析从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低，故A错误；毫米波的波

长远小于车的大小，所以遇到前车时不会发生明显衍射现象，故B错误；电磁波

在空中传播的速度不会变化，故C错误；系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣

并显示警示信号，说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应

电流，故D正确。

7.关于电磁波谱，下列说法中正确的是()

无由电波可,光

辍

波长/m1(户1()1(产io-110-"1()-Rl()-,n1()-'2

图4

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、丁射线频率较高，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，更容易观察到衍射现象

答案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、丁射线频率较高，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，更容易观察到衍射现象，D正

确。

B级综合提升练

8.图5甲为LC振荡电路，极板”的带电荷量随时间的变化如图乙所示。在某段

时间里，回路磁场能在减小，电流方向为顺时针，则这段时间对应图像中哪一段

()

答案D

解析依题意，在LC振荡电路中，由于回路磁场能在减小，说明线圈L正在对

电容器C进行充电，把储存的磁场能转化为电容器极板间的电场能，由于回路中

电流为顺时针方向，则此时M极板带正电，且所带电荷量逐渐增大，结合题图可

知对应这段时间为/3〜/4,故D正确。

9.如图6所示，单刀双掷开关S打到。端让电容器充满电。/=0时开关S打到6

端，f=0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。

则（）

L

E

b

图6

AZC回路的周期为0.02s

B2C回路的电流最大时电容器中电场能最大

CJ=1.01s时线圈中磁场能最大

D.?=1.01s时回路中电流沿顺时针方向

答案C

解析当电容器C充满电后，电容器上极板带正电，电容器中的电场强度最大,

电场能最大，然后开始放电，电荷释放完瞬间，LC振荡电路电流最大，电场能转

化为磁场能；接着自感线圈对电容器反向充电，电流逐渐减弱，磁场能转化为电

场能，此时电容器下极板带正电；随后电容器开始反向放电，然后自感线圈对电

容器充电，最后电容器上极板带正电，一个完整的电磁振荡周期结束。根据以上

分析T=0.04s,选项A错误；电流最大时磁场能最大，电场能最小，选项B错

误；/=L01s=25：T,即从题目初始状态开始，经过1.01s,电荷释放完，电流最

大，自感线圈中磁场能最大，选项C正确；在1.01s时，线路中的电流是逆时针

方向，选项D错误。

10.（多选）下列说法正确的是（）

图7

A.在均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场，在均匀变化的磁场周围一定

产生均匀变化的电场

B.电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体

C.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是丁射线

D.机械波和电磁波都可发生反射、折射、干涉和衍射现象

答案BD

解析均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电

场，故A错误；根据麦克斯韦理论，电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生

而形成的不可分离的统一体，故B正确；在电磁波谱中，无线电波的波长最长,

最容易发生衍射现象的是无线电波，故C错误；反射、折射、干涉和衍射是波的

特性，机械波和电磁波它们都可发生反射、折射、干涉和衍射现象，故D正确。

n.如图8所示为一理想LC电路，已充电的平行板电容器两极板水平放置。电路

中开关断开时，极板间有一带电灰尘（图中未画出）恰好静止。若不计带电灰尘对

电路的影响，重力加速度为g,灰尘运动时间大于振荡电路周期。当电路中的开

关闭合以后，贝1）（）

图8

A.灰尘将在两极板间做往复运动

B.灰尘运动过程中加速度方向可能会向上

C.电场能最大时灰尘的加速度一定为零

D.磁场能最大时灰尘的加速度一定为g

答案D

解析当开关断开时，灰尘静止，则有qE=mg,此时电场