高考物理 考点一遍过 专题71 电磁振荡与电磁波.docx
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高考物理考点一遍过专题71电磁振荡与电磁波
2019年高考物理考点一遍过专题71电磁振荡与电磁波
一、麦克斯韦电磁场理论
1．理论内容
变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场。
根据这个理论，周期性变化的电场和磁场相互联系，交替产生，形成一个不可分割的统一体，即电磁场。
2．深度理解
（1）恒定的电场不产生磁场；恒定的磁场不产生电场。
（2）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。
（3）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。
三、电磁振荡
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K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：
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）从物理本质上看：
振荡过程实质上是磁场能和电场能之间通过充、放电相互转化的过程。
2．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T=2π
，频率
。
3．电磁振荡的规律
电路状态
电容器充
放电状态
电容器正向
充电完成
电容器正向
完全放电
电容器反向
充电完成
电容器反向
完全放电
时刻
0
电荷量
最大
0
最大
0
电压
最大
0
最大
0
电场能
最大
0
最大
0
电流
0
正向最大
0
反向最大
磁场能
0
最大
0
最大
三、电磁波
1．电磁波与机械波的比较
名称
电磁波
机械波
研究对象
电磁现象
力学现象
产生
由周期性变化的电场、磁场产生
由质点（波源）的振动产生
波的特点
横波
纵波或横波
波速
在真空中等于光速c=3×108m/s
在空气中不大（如声波波速一般为340m/s）
介质需要
不需要介质，真空中仍可传播
必须有介质，真空中不能传播
能量传播
电磁能
机械能
2．无线电波的发射与接收
无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。
无线电波的波长从几毫米到几十千米。
根据波长（或频率），通常将无线电波分成几个阶段，每个波段的无线电波分别有不同的用途。
（1）无线电波的发射：
高频振荡、开放电路（如左图所示）。
①调制：
在无线电传播技术中，首先将声音、图象等信息通过声电转换、光电转换等方式转换为电信号，但这种电信号频率低，不能用来直接发射电磁波，所以要把传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，使电磁波的频率或振幅随各种信号而改变，这种使电磁波随各种信号而改变的基数叫调制。
②调制的两种方式：
调幅和调频。
使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅；使高频振荡的频率随信号而改变的叫调频。
（2）无线电波的接收：
调谐电路（如右图所示）。
①调谐：
调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变，将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同，使接收电路产生电谐振，这一过程叫做调谐。
电谐振：
当接收到的电磁波的频率跟接收电路的固有频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。
②解调：
从接收到的高频振荡中分离出所携带的信号的过程叫做解调。
解调是调制的逆过程。
调幅波的解调也叫检波。
3．电磁波谱及电磁波的应用
电磁波谱
频率/Hz
真空中波长/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
1011~1015
10–3~10–7
热效应
红外遥感
可见光
1015
10–7
引起视觉
照明、摄影
紫外线
1015~1017
10–7~10–9
化学效应、荧光效应
医用消毒、防伪
X射线
1016~1019
10–8~10–11
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
根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是
A．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
B．非均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，非均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C．非均匀变化的电场不产生磁场，非均匀变化的磁场不产生电场
D．均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场
【参考答案】D
【详细解析】根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场（磁场）产生恒定的磁场（电场），不均匀变化的电场（磁场）产生变化的磁场（电场），振荡交变的电场产生同频率的振荡交变磁场，ABC错误，D正确。
【名师点睛】要特别注意的是：
非均匀变化的电场（磁场）产生的磁场（电场）可能是均匀变化的，也可能是非均匀变化的，如电场（磁场）随时间以二次函数关系变化，则该电场（磁场）将产生均匀变化的磁场（电场）。
1．下列关于电磁场和电磁波的正确说法是
A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场
B．电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波
C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
D．电磁波是一种物质，可以在真空中传播
【答案】BD
在LC回路中产生电磁振荡的过程中
A．从电容器放电开始计时，当
（k=0,1,2,…）时，振荡电流最大
B．当电容器中电场强度增大时，线圈中的自感电动势与振荡电流方向相反
C．向电容器充电是磁场能转化成电场能的过程
D．电容器在相邻的充、放电时间内，电流方向一定相同
【参考答案】C
【详细解析】当
（k=0,1,2,…）时，由图可知振荡电路电流为零，A错误；当电场强度增大时，电容器充电，线圈中自感电动势与电流方向相同，B错误；电容器充电时，电场能增大，磁场能减小，磁场能转化为电场能，C正确；相邻的充、放电时间内，电荷的运动方向相反，电流方向相反，D错误。
【名师点睛】由于电磁振荡电路可以产生电磁波，而电磁波可以用正弦函数图象表示，所以电路中的电流、极板电荷量均是按照正弦函数关系变化的。
1．如图，L是电阻不计的电感，C是电容器，闭合开关S，待电路稳定后，再断开S，LC电路将产生电磁振荡。
若规定L中电流方向从a到b为正，断开S的时刻为t=0，则能正确表示电感中电流i随时间t变化规律的是
A
B
C
D
【答案】B
【解析】S断开瞬间，L产生感应电流，电流方向与原来方向相同，即从a到b，电流减小，电容器充电，右端为正极板，然后电容器放电，电流方向从b到a，选B。
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，即使车队离开，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
【参考答案】B
【详细解析】遥感照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，而晚上关灯行驶的汽车基本不会反射可见光，一般也不会发出紫外线或X射线，但有温度的宏观物体一定会发出红外线，可知这种遥感照相机敏感的电磁波属于红外波段，选B。
【名师点睛】解电磁波谱及电磁波的应用类问题，首先要牢记电磁波谱中各类电磁波按照频率或波长大小关系的排列顺序（无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线），根据其波长和频率的大小关系，联系其表现为波动性或粒子性，理解记忆其应用。
1．电磁波与我们的生活密切相关，下列关于电磁波及其应用的说法正确的是
A．电磁波不会产生污染
B．电磁波不能在真空中传播
C．电饭煲是利用电磁波来加热食物的电器
D．雷达是利用电磁波测定物体位置的无线电设备
【答案】D
1．关于电磁波，下列说法正确的是
A．雷达是用X光来测定物体位置的设备
B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D．变化的电场可以产生变化的磁场
2．关于电磁波和电磁场，下列叙述正确的是
A．电磁波的能量越大，在真空中传播速度就越大
B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直
C．电磁波依赖于介质传播
D．只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
3．在下列说法中符合实际的是
A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒
B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒
C．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力
D．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
4．实际发射无线电波的过程如图所示。
高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图乙所示。
根据以上图象，发射出去的电磁波图象应是
A
B
C
D
5．太赫兹辐射是指频率从0.1~10THz（1THz=1012Hz），波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射，辐射所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。
最近，科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4THz的T射线激光器，从而使T射线的有效利用成为现实，如图所示，关于4.4THz的T射线下列说法中正确的是
A．它的波长比可见光短
B．它是原子内层电子受激发产生的
C．与红外线相比，T射线更容易发生衍射现象
D．与X射线相比，T射线更容易表现出粒子性
6．下列方法中能使平行板电容器的极板间产生磁场的是
A．把电容器接在直流电源两端
B．把电容器接在交流电源两端
C．给电容器充电后保持电荷量不变，将两板间距离匀速增大
D．以上说法均不对
7．如图是现代家庭生活中常见的微波炉，它的作用是快速加热食物，既省时、省电，又安全、卫生。
有关微波炉使用的说法中正确的是
A．加热食物不能使用金属器皿
B．袋装牛奶可直接用微波炉加热
C．微波炉的外壳及玻璃门上的屏蔽网都是塑料的
D．微波炉加热食物快的原因是电磁波可以深入到食物内部，食物的内、外部几乎同时变热
8．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1/4
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1/2
9．在LC振荡电路中，t1时刻和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中极板的带电情况分别如图所示，则下列说法中正确的是
A．在t1时刻电容器正在充电
B．在t2时刻电容器正在充电
C．在t1时刻电路中的电流处在增大状态
D．在t2时刻电路中的电流处在增大状态
10．（2016新课标全国Ⅱ卷）关于电磁波，下列说法正确的是
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．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
D．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
E．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
11．（2016北京卷）下列说法正确的是
A．电磁波在真空中以光速c传播
B．在空气中传播的声波是横波
C．声波只能在空气中传播
D．光需要介质才能传播
12．（2016上海卷）各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是
A．γ射线、紫外线、可见光、红外线
B．γ射线、红外线、紫外线、可见光
C．紫外线、可见光、红外线、γ射线
D．红外线、可见光、紫外线、γ射线
13．（2016天津卷）我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1~10m范围内，则对该无线电波的判断正确的是
A．米波的频率比厘米波频率高
B．和机械波一样须靠介质传播
C．同光波一样会发生反射现象
D．不可能产生干涉和衍射现象
1．D【解析】雷达是用无线电波来测定物体位置的设备，A错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，包括调频和调幅两种，B错误；用紫外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，C错误；非均匀变化的电场可以产生变化的磁场，D正确。
2．BD【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电磁波的能量无关，A错误；电磁波是横波，每一处的电场强度和磁感应强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，B正确；电磁波能在真空中传播，不需要介质，C错误；只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波，D正确。
3．BD【解析】紫外线具有杀菌、消毒的作用，X射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用X射线透视人体，A错误，B正确；在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用射线的衍射能力较强，容易透过云雾烟尘，因而用波长较长的红外线，C错误，D正确。
6．B【解析】要想使平行板电容器的极板间产生磁场，则必须要在两板间产生变化的电场，把电容器接在直流电源两端，则只产生稳定的电场，A错误；把电容器接在交流电源两端，则能产生变化的电场，B正确；给电容器充电后保持电荷量不变，将两板间距离匀速增大，则由于电容器两板间的场强与距离无关，则电场不变，CD错误。
7．AD【解析】导体能反射微波，绝缘体可使微波透射，所以加热食物时不能使用金属器皿，A正确；袋装牛奶不能直接用微波炉加热，因为温度升高，袋内压强增大，容易引起爆炸，B错误；微波炉的外壳及玻璃门上的屏蔽网都是金属的，不会使微波透射出去，C错误；使用微波炉加热食物时，食物的内、外几乎同时变热，D正确。
8．B【解析】由LC电路的振荡频率
可知，要使频率提高到原来的2倍，则可以只减小电容或只减小电感为原来的1/4，B正确，ACD错误。
9．BC【解析】由图可知，t1时刻产生磁场的感应电流方向沿顺时针方向，则此时电容器正在放电，放电电流逐渐增大，A错误，C正确；t2时刻产生磁场的感应电流方向沿顺时针方向，则此时电容器正在充电，充电电流逐渐减小，B正确，D错误。
10．ABC【解析】电磁波在真空中的传播速度即为真空中的光速，与频率无关，A正确；根据麦克斯韦的电磁场理论，B正确；电磁波是横波，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，C正确；电磁波可以通过全反射在光缆中传播，D错误；波源停止振动，波会继续传播，直到能量为零，E错误。
12．A【解析】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，选A。
13．C【解析】根据
可知，波长越长的波频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，A错误；无线电波不需要介质传播，B错误；同光波一样会发生反射现象，C正确；干涉和衍射是波特有的现象，D错误。
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