高考物理一轮复习 考点61 电磁振动和电磁波 相对论核心考点精讲+分层精练原卷版

考点61电磁振荡和电磁波相对论1.3年真题考点分布题型选择题高考考点电磁震荡现象解释和判断；电磁波普判断；相对论现象解释新高考2023浙江卷14题、浙江卷春招14题2022天津卷7题2021无2.命题规律及备考策略【命题规律】近3年新高考卷对于本节内容考查共计3次，主要考查：（1）电场震荡现象解释和判断；（2）电磁波普识别和判断；（3）相对论现象解释；【备考策略】理解并掌握电磁震荡现象识别和解释；了解电磁波普图像；识记相对论的内容并能够解释物理现象。【命题预测】本节内容属于高考中的冷门知识点，在全国各省份的高考卷中出现的概率不大，2024年考生对于本节内容不要花过多时间复习，只需要了解最基本的历史知识，不分的现象解释即可。考法1电磁震荡1．LC振荡电路由自感线圈和电容器组成的电路就是最简单的振荡电路，简称LC电路。如图所示，先将开关S和1接触，开关闭合后电源给电容器C充电，然后将S和2接触，在LC电路中就出现了大小与方向都做周期性变化的振荡电路。在产生电流的过程中，电容器极板上的电荷q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E和线圈中的磁感应强度B都发生周期性变化，这种现象叫做电磁振荡。（1）从振荡的表象上看：LC振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C充、放电的过程。（2）2．电磁振荡的规律LC电路中电场振荡的规律可用下图表示。（图中↗表示增大，↘表示减小）3．电磁振荡的周期和频率与力学中的简谐运动类似，如果没有能量损失，也不受外界影响，电磁振荡的周期与频率由振荡电路本身的结构与性质所决定，因此称这个周期与频率为固有周期与固有频率，LC电磁振荡的周期和频率公式为T=2π，频率。4．电磁振荡规律的分析（1）电磁振荡中各物理量的变化规律分析LC电路中的振荡电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板上的电荷量q、电容器两端的电压u、极板间的电场强度E均是随时间按正弦（或余弦）规律做周期性变化的，如图所示。LC电路中各物理量的变化规律如下表所示。电路状态时刻0电荷量最大0最大0最大电压最大0最大0最大电场能最大0最大0最大电流0正向最大0反向最大0磁场能0最大0最大0【典例1】（2023·江苏·模拟预测）为了测量储液罐中液体的液面高度，有人设计了如图所示装置。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波，再使用调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波，这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率，进而再获知电容C的值（L值已知），从而测量油罐内的液面高度。下列分析判断正确的是（

）

A．该装置适用于测量任意种类液体的液面高度B．该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关C．当装置使用过久电源电动势减小时，测量的液面高度比真实值偏小D．当储物罐内的液面高度降低时，所测到的LC回路中电流的振荡频率变小【变式1】（2023·河北·校联考三模）如图所示为某时刻振荡电路所处的状态，则该时刻（）

A．振荡电流i在增大 B．电容器上的电荷量增多C．磁场能正在向电场能转化 D．电流的变化率增大【变式2】（2023·四川成都·成都七中校考模拟预测）如图甲所示，LC电路中，周期。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时，回路中的振荡电流i-t图像如图乙所示，规定顺时针为电流正向，不计电路产生的内能及电磁辐射，g取。线圈中电流最大时（未打到极板），灰尘的加速度大小为；回路的磁场能在减小，且电容器上极板带负电，则回路应在时间段（，ab，bc，或cd）；灰尘在遇到极板之前，它的速度（不断增大、不断减小、或周期性增大、减小）。

考法2电磁波1．电磁场、电磁波、电磁波谱(1)麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产，变化的电场能够在周围空间产生(2)电磁波①电磁场在空间由近及远的传播，形成②电磁波的传播不需要，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)．③不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越④v＝λf，f是电磁波的频率．(3)电磁波的发射①发射条件：电路和信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频)．②调制方式a．调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．b．调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．(4)无线电波的接收①当接收电路的固有频率跟接收到无线电波的频率时，激起的振荡电流，这就是电谐振现象．②使接收电路产生电谐振的过程叫做，能够调谐的接收电路叫做电路．③从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波是的逆过程，也叫做(5)电磁波谱：按照电磁波的或的大小顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱．按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、、紫外线、X射线、γ射线．【典例2】（2023·浙江·校联考模拟预测）如图所示为一种新型的发令枪，由闪光发令元件，模拟枪声电路，同步控制电路，扬声器及电源等电子元部件组成。发令裁判扣动扳机，发令枪同时发出清晰的激光信号和声音信号，可以很好取代传统发令枪产生的烟雾污染，由以上信息可以判断（）

A．计时裁判听到枪声后立即按下计时表B．扬声器的工作原理是将声音信号转换成电信号C．发令枪产生的光信号和声信号的信息载体都是横波D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程【变式1】（2023·湖南邵阳·统考模拟预测）二十世纪中叶以后，移动电话得到了快速发展，到目前为止，我们可以通过移动电话机上网购物、玩游戏、刷抖音、查资料等等，给我们人类的生活带来了便捷与欢乐。有关移动电话的下列说法错误的是（）A．移动电话既能发射电磁波，也能接收电磁波B．移动电话只能发射电磁波，不能接收电磁波C．移动电话不仅能利用电磁波传递声音，也能传递图像D．在加油站一般禁止利用移动电话打电话【变式2】（2023·四川绵阳·统考模拟预测）下列说法正确的是（）A．麦克斯韦总结前人的结果，提出了系统的电磁理论B．用相机拍摄水中的鱼时，可通过镜头表面的增透膜，以减弱水面反射光的影响C．凡是做变速运动的电荷都会在空间中产生电磁波，所以人们周围到处是地磁波D．因为光也是一种电磁波，所以电磁波可以通过光缆传输，但不能通过电缆传播E．德国科学家赫兹首次用实验证实了电磁波的存在考法3相对论2．相对论(1)狭义相对论的两个基本假设①狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是的．②光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速和光源、观测者间的相对运动没有关系．(2)质速关系①物体的质量随物体速度的增加而，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系：m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c)2)).②物体运动时的质量总要静止时的质量m0.(3)质能关系用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝【典例3】（2023·江苏南京·模拟预测）已知μ子低速运动时的平均寿命是3.0微秒，当μ子以高速飞行时，μ子寿命明显变长，可以用来解释这一现象的理论是（）A．相对论 B．黑体辐射 C．原子核衰变 D．物质波【变式1】（2023·江苏苏州·江苏省木渎高级中学校联考三模）A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度和朝相反方向飞行的飞行器中，且，A观察者认为走得最快的时钟是（）A．A时钟 B．B时钟 C．C时钟 D．无法确定【变式2】（2019·江苏南京·统考二模）如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v接近光速c）。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离（选填“大于”、“等于”或“小于”）L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为。【基础过关】1．关于经典力学的建立，下列说法中不正确的是（）A．标志着近代自然科学的诞生B．实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合C．确立了一切自然科学理论应有的基本特征D．成为量子力学的基础2．（2023·河北衡水·河北衡水中学校考模拟预测）被誉为“救命神器”的自动体外除颤仪（AED），是一种用于抢救心脏骤停患者的便携式的医疗设备。其结构如图所示，低压直流电经高压直流发生器后向储能电容器C充电。除颤治疗时，开关拨到2，利用电极将脉冲电流作用于心脏，使患者心脏恢复正常跳动，若无其他条件变化时，下列说法正确的是（）A．脉冲电流作用于不同人体时，电流大小相同B．放电过程中，电流大小不变C．自感系数L越小，放电脉冲电流的振荡周期越短D．电容C越小，电容器的放电时间越长3．（2023·河北石家庄·统考三模）在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流i随时间t变化的图线如图乙所示，规定通过P点的电流方向向右为正方向。下列说法正确的是（）A．0至0.5ms内，电容器C正在充电B．0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电C．1ms至1.5ms内，Q点的电势比P点的电势高D．若电容器C的电容加倍，则电流的周期将变为4ms4．（2023·福建·模拟预测）业余无线电是一种在全世界非常普遍的业余爱好。业条无线电爱好者在进行收发设备的设计与测试中，常需运用到相关的物理知识。下列说法错误的是（）A．发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性电路，无线电波与光波均属于电磁波B．如图1，利用霍尔元件获取磁感应强度的数据。为半导体薄片，载流子为自由电子；为外加与薄片垂直的磁场，若从左侧面向右侧面通以恒定电流，稳定后，上侧面的电势高于下侧面的电势C．图2是接收电磁波的调谐电路，利用电谐振的原理接收特定频率的电磁波D．设备测试完毕后，发射的电磁波可以在真空中进行传播5．（2023·重庆·校联考模拟预测）某收音机中的LC振荡电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生频率范围为f到kf（）的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比为（）A． B． C． D．6．（2023·浙江温州·乐清市知临中学校考模拟预测）下列说法正确的是（）

A．微波炉利用紫外线对食物进行加热B．“彩超”利用多普勒效应的原理测定血管中血液的流速C．互感式钳式电流表可以测量恒定电流的大小D．医院用“CT”检查身体利用γ射线穿透本领较强7．（2023·广西南宁·南宁三中校考二模）在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了巨大的贡献，下列说法正确的是（）A．麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫感生电场B．安培首先发现了电流的磁效应，并提出了判断电流周围磁场方向的方法——安培定则C．开普勒在牛顿定律的基础上，提出了行星运动的三大定律D．伽利略通过理想斜面实验得出力是维持物体运动状态的原因8．（2022·浙江·校联考一模）图甲为某种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，则下列有关说法错误的是（

）

A．t1时刻电容器间的电场强度为最小值 B．t1~t2时间内，电容器处于充电过程C．汽车靠近线圈时，振荡电流频率变小 D．从图乙波形可判断汽车正靠近地感线圈9．（2023秋·江苏南通·高三统考开学考试）如图所示，假设一列火车沿水平轨道接近光速匀速行驶，车厢正中央的光源S发出了一个闪光，车上的人甲和车旁边的人乙进行观察，则（）

A．甲认为闪光先到达车厢的后壁 B．甲认为闪光先到达车厢的前壁C．乙认为闪光先到达车厢的后壁 D．乙认为闪光先到达车厢的前壁10．（多选）（2023·广东茂名·统考二模）图甲为某种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路如图乙，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小值B．t1~t2时间内，电容器处于充电过程C．汽车靠近线圈时，振荡电流频率变小D．从图乙波形可判断汽车正靠近地感线圈【能力提升】1．（2023·山东·统考二模）图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点——节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，P、Q为波源，点、点分别为两列波的波前，已知声波传播的速度为340m/s，LC振荡回路的振荡周期为，则下列说法正确的是（）

A．该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为340HzB．两列波稳定叠加后，波源P、Q之间小水珠共有10个悬浮点C．两列波稳定叠加后，波源P、Q之间振幅为2A的点共有8个D．拔出图乙线圈中的铁芯，可以减少悬浮仪中的节点个数2．（2023·浙江宁波·校考三模）关于无线电波的发射和接收，下列说法错误的是（）A．振荡电路频率越高，发射电磁波的本领就越大B．振荡电路的电场和磁场必须集中到尽可能小的空间，这样才能有效地把能量辐射出去C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫做调制，有调幅和调频两种方法来调制D．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调，调制的逆过程叫做调谐3．（2023·广东梅州·统考二模）某同学观察到在商场入口有一自动门，不论什么天气，当有人靠近时，门会自动开启，人走后又自动关闭；当一个篮球滚向自动门时，门也会自动打开；但两人从门两侧抬着一块很大的无色透明玻璃板靠近自动门时（抬玻璃板的人不在自动门的探测范围之内），门却不会自动打开。该同学根据以上观察到的现象，对自动门的自控原理提出了以下几种猜想，其中最合理的猜想是（）A．自动门通过声控装置实现自动开关门B．自动门通过接收物体发出的红外线实现自动开关门C．自动门通过发射红外线并接收反射回来的红外线信号实现自动开关门D．自动门通过感受空气产生的压力实现自动开关门4．（2023·北京东城·北京一七一中校考模拟预测）宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为L，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，引力常量为G，下列说法正确的是（）A．每颗星做圆周运动的角速度为B．每颗星做圆周运动的加速度大小与三星的质量无关C．若距离L和每颗星的质量m都变为原来的2倍，则周期变为原来的2倍D．若距离L和每颗星的质量m都变为原来的2倍，则线速度变为原来的4倍5．（2023·江苏盐城·统考三模）把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图示连成电路。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t变化的波形是（）

A．

B．

C．

D．

6．（2023·浙江嘉兴·统考一模）关于如图四幅图像，下列说法正确的是（

）A．图甲中，洒水车在洒水过程中惯性变小B．图乙中，篮球在空中上升时处于超重状态C．图丙中，离心机分离血液时，血液受到离心力作用D．图丁中，行进火车上向前射出的光，其速度大于光速c7．（多选）（2023·广东佛山·统考模拟预测）如图（a）所示的LC振荡电路中，电容器C极板上的带电量q随时间t变化的规律如图（b）所示，则该振荡电路（）

A．电容器处于放电过程B．时磁场能最大C．增大电容器C的板间距，则周期会增大D．时，电路中电流为零8．（多选）（2023·浙江宁波·校考三模