77　第十二章　第68课时　电磁振荡与电磁波

第十二章交变电流电磁波传感器第68课时电磁振荡与电磁波[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的转化情况。

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。考点1电磁振荡1．振荡电路：产生大小和方向都做________迅速变化的电流(即__________)的电路。由电感线圈L和电容C组成最简单的振荡电路，称为____振荡电路。2．电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器不断地______和______，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的_______、电容器内的电场强度E、线圈内的_____________发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡。周期性振荡电流LC

充电放电电流i

磁感应强度B

电场磁场磁场电场周期性

5．振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(1)LC振荡电路中，电容器放电完毕时，回路中电流最小。 (

)(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。 (

)(3)电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。 (

)×

√

×[典例1]

(2025·浙江1月选考)有关下列四幅图的描述，正确的是(

)A．图1中，U1∶U2＝n2∶n1B．图2中，匀速转动的线圈电动势正在增大C．图3中，电容器中电场的能量正在增大D．图4中，增大电容C，调谐频率增大√

[典例2]

(2025·江苏卷)如图所示，将开关S由a拨到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是(

)√A

[根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和自感线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性迅速变化的振荡电流，由于电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，振荡电流的振幅越来越小。故选A。]归纳总结：LC振荡电路充、放电过程的判断方法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、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程根据能量判断电场能增加时充电，磁场能增加时放电1．对麦克斯韦电磁场理论的理解考点2电磁波的特点及应用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磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化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。(1)只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。 (

)(2)解调是调制的逆过程。 (

)(3)为了有效地向外发射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率。 (

)×

√

√[典例3]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(

)√A

B

C

DD

[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。][典例4]关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是(

)A．如果空间某区域有高频振荡电流，就能产生电磁波B．电磁波是纵波，不能产生偏振现象C．麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在D．用手机通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调谐后，把信号发送到基站中转√A

[振荡电流能在空间产生周期性变化的电场和磁场，则能产生电磁波，故A正确；电磁波是横波，能产生偏振现象，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故C错误；用手机通话时，手机将声音信号转变成电信号，经过调制后，把信号发送到基站，故D错误。]考点3电磁波谱电磁波谱及电磁波的应用电磁波谱频率/Hz真空中的波长/m特性应用无线电波<3×1011>10-3波动性强，易衍射无线电技术红外线1011～101510-3～10-7热效应红外遥感可见光101510-7引起视觉照明、摄影电磁波谱频率/Hz真空中的波长/m特性应用紫外线1015～101710-7～10-9化学效应、荧光效应医用消毒、防伪X射线1016～101910-8～10-11贯穿本领强检查、医用透视γ射线>1019<10-11贯穿本领最强、能量高工业探伤、医用治疗(1)红外线是一种电磁波，波长较长，容易发生衍射。 (

)(2)电磁波传播不需要介质，机械波必须有介质才能传播。 (

)(3)各种电磁波中，最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线。 (

)√

√

×[典例5]

(2025·陕西西安模拟)如图所示为电磁波谱，该电磁波谱中从左到右波长越来越短，电焊工在焊接作业时会产生很高的温度，同时向外辐射出大量的电磁波，已知向外辐射的电磁波的频率为ν＝1.0×1016Hz，普朗克常量h＝6.6×10-34J·s，光在真空中的速度为c＝3.0×108m/s。下列说法正确的是(

)A．该电磁波属于紫外线B．该电磁波的波长比X射线短C．该电磁波的能量为6.6×10-19JD．该电磁波的能量为6.6×10-17

J√

课时作业(六十八)电磁振荡与电磁波题号135246879101．电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法正确的是(

)A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场B．蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度比手机通信的电磁波速度小C．盒装牛奶内壁有铝箔，放入微波炉中不能被加热D．某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调制√C

[根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，A错误；蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度等于手机通信的电磁波速度，B错误；盒装牛奶内壁有铝箔，这属于金属材料，金属能聚集能量产生高频电流，进而出现发热产生电火花的现象，不能放入微波炉中加热，C正确；某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐，D错误。]题号135246879102．图甲为LC振荡电路，振荡电流i随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是(

)A．t1时刻，电容器充电完毕B．t2时刻，线圈中的磁场最弱C．t1到t2过程中，电容器极板间的电压变大D．t1到t2过程中，线圈中的自感电动势变大√题

[在振荡电路中，当振荡电流为0时，表示电容器充电结束，故A正确；t1到t2过程中电容器放电，电场能向磁场能转化，t2时刻放电电流达到最大，此时电场能最小，电容器两极板间的电压最小，而线圈中的磁场能最大，故B、C错误；电流的变化率越大自感电动势越大，反之电流的变化率越小自感电动势越小，在t1到t2过程中，电流的变化率逐渐减小，则线圈的自感电动势逐渐减小，故D错误。]题号135246879103．(多选)产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻(

)A．线圈中磁场的方向向下B．电容器两极板间电场强度正在变大C．电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反√√题B

[根据线圈中电流方向，应用右手螺旋定则判断出线圈中磁场方向向下，A正确；电流流向正极板，表示电容器在充电，两极板带电荷量增大，板间电场强度在变大，电路中电流在减小，线圈储存的磁场能正在减小，逐渐转化成电场能，根据“增反减同”可知，线圈中感应电流的方向与线路中原电流方向相同，B正确，C、D错误。]135246879104．我国科学家利用脑机接口技术帮助截瘫患者实现意念控制体外仪器。植入患者颅骨内的微处理器，将意念对应的低频神经信号，通过高频载波无线传输给体外仪器，下列说法正确的是(

)A．高频载波属于纵波B．使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制C．体外接收电路的固有频率与低频神经信号的频率相等D．体外接收电路中的信号经过调谐还原出低频神经信号√题

[高频载波是电磁波，属于横波，故A错误；使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制，故B正确；体外接收电路的固有频率与高频载波的频率相等，故C错误；体外接收电路中的信号经过解调还原出低频神经信号，故D错误。]题号题号135246879105．(2025·江苏苏州一模)微波炉是利用微波(高频电磁波)进行工作的。微波能穿透玻璃、陶瓷等容器，遇到金属炉壁会反射，遇到水和食物等会被吸收，并使食物内水分子剧烈振动而达到加热目的。某次利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况，造成该现象的主要原因是(

)A．电磁波在食物内部发生了干涉B．电磁波在食物内部发生了折射C．电磁波在食物表面发生了反射D．电磁波经过食物时发生了衍射√题

[利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况，造成该现象的主要原因是电磁波在食物内部发生了干涉，形成振动加强区和减弱区，从而使食物受热不均，故A正确，B、C、D错误。]题号135246879106．(2025·天津一模)关于电磁波的应用，下列说法正确的是(

)A．雷达可以利用反射电磁波定位，是因为其工作波段的电磁波衍射效应较为明显B．移动电话选择微波作为工作波段，是因为微波比其他波段的电磁波的波速更快C．X射线衍射能探测晶体内原子的排列结构，是因为X射线的波长与原子的间距相近D．工程上用γ射线探测金属内部缺陷，是因为γ射线具有频率高、波动性强的特点√题

[雷达可以利用反射电磁波定位，是因为其工作波段的电磁波衍射效应不明显，故A错误；微波和其他波段的电磁波的波速一样，都为光速，故B错误；X射线衍射能探测晶体内原子的排列结构，是因为X射线的波长与原子的间距相近，故C正确；工程上用γ射线探测金属内部缺陷，是因为γ射线具有频率高、波动性弱的特点，故D错误。]题号135246879107．(多选)如图所示的电路称为“电荷泵”电路。D为二极管，具有单向导电性，C为电容器，L为电感线圈，电源的电动势为E。开关S每闭合、断开一次，电容器C两端电压即提升一次。使开关S多次闭合、断开，在电容器C两端可以获得远远超出E的高压。关于此电路，下列说法正确的是(

)A．开关S断开后，电感线圈中有往复的交变电流B．开关S断开后，电感线圈两端电压始终等于电容器两端的电压C．电容器C的上极板不断积累负电荷，下极板不断积累正电荷D．开关S闭合、断开次数相同的情况下，电感线圈匝数越多，电容器两端最终能够获得的电压值越大√√题D

[开关S断开后，电感线圈中的电流不会立即消失，而是会继续流动，形成一个自感电动势，阻碍电流的变化，这个自感电动势会使得电感线圈两端的电压大于电容器两端的电压，因为二极管D具有单向导电性，只允许电流从电感线圈流向电容器，不允许电流从电容器流向电感线圈，这个自感电动势不会在电感线圈中产生往复的交变电流，故A、B错误；当开关S