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2025高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器第33讲电磁振荡与电磁波课件
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这是一份2025高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器第33讲电磁振荡与电磁波课件，共42页。PPT课件主要包含了知识梳理·易错辨析，周期性，振荡电流，电流I，磁感应强度B，不可分割，不需要，×108，同样适用，高频振荡等内容，欢迎下载使用。
一、电磁振荡1．振荡电流：大小和方向都做__________迅速变化的电流。2．振荡电路产生____________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。
3．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。4．电磁振荡中的能量变化(1)放电过程中电容器储存的________能逐渐转化为线圈的________能。(2)充电过程中线圈中的_______能逐渐转化为电容器的_______能。(3)在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生__________的转化。
5．电磁振荡的周期和频率(1)周期T＝_________。(2)频率f＝________。
二、电磁场与电磁波1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生________，变化的电场产生________(如图所示)。
2．电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个____________统一的电磁场。
3．电磁波(1)产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。(2)电磁波是横波，在空间传播__________介质。(3)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝_________ m/s。(4)v＝λf对电磁波____________。(5)电磁波能产生反射、折射、________、偏振和衍射等现象。(6)________在人类历史上首先捕捉到了电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论。
4．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①调幅：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变。②调频：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变。
5．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作________，能够调谐的接收电路叫作________电路。(3)从经过调制的高频振荡信号中还原出调制信号的过程，叫作________。这个过程是________的逆过程。调幅波的解调也叫作________。
6．电磁波谱按照电磁波的____________或____________的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。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。
1．电磁波在真空中和介质中的传播速度相同。( )2．变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线。( )3．LC振荡电路中，回路中的电流值最大时回路中的磁场能最大。( )4．电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。( )5．振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。( )6．制作天线必须用导体。( )7．只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。( )
(能力考点·深度研析)振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
注意：电容器面板间电势差u、板间电场强度E、电路中的磁场能自感电动势E规律与q－t图像相对应；磁感应强度B电路中的电场能规律与i－t图像相对应。
►考向1 电磁振荡各物理量的变化规律 (2024·山东省沂南高三阶段练习)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，先把电容器充满电，t＝0时如图甲所示，电容器中的电场强度最大，电容器开始放电，t＝0.02 s时如图乙所示，LC回路中线圈中的电流第一次达到最大值，则( )A．此LC振荡电路的周期T＝0.04 sB．t＝0.05 s时，回路电流方向与图乙中所示电流方向相同C．t＝0.06 s时，线圈中的磁场能最大D．t＝0.10 s时，电容器中的电场能最大
LC振荡电路充、放电过程的判断方法
►考向2 振荡电路中的图像问题 如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间的变化规律如图乙所示，则电路中振荡电流随时间的变化图像是(振荡电流以电路中逆时针方向为正)( )
►考向3 电磁振荡的周期和频率 (多选)如图所示，要增大该振荡电路的频率，下列说法正确的是( )A．减少电容器所带电荷量B．将开关S从“1”位置拨到“2”位置C．在线圈中插入铁芯D．将电容器的动片旋出些
麦克斯韦电磁场理论的理解与应用
(基础考点·自主探究)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)
【跟踪训练】 (麦克斯韦电磁场理论的理解)(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
[解析] 稳定的磁场不产生电场，A项错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，B项正确；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，C项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，二者相差四分之一个周期，D项错误。
(麦克斯韦电磁场理论的应用)(多选)如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于玻璃圆环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球所带电荷量不变，那么( )A．小球对玻璃圆环的压力不断增大B．小球受到的磁场力不断增大C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动D．磁场力对小球一直不做功
[解析] 玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功。由楞次定律可判断感生电场方向为顺时针方向。在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿玻璃圆环半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考虑小球速度大小、方向以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大。磁场力始终与小球做圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功。故选CD。
(电磁波的反射和接收)关于电磁波的发射和接收，下列说法中不正确的是( )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
[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，不符合题意；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，符合题意；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，不符合题意；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，不符合题意。本题选错误的，故选B。
(基础考点·自主探究)1．几种电磁波的产生机理、主要特性和用途
2．对电磁波谱的三点说明(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、明显衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强。(2)电磁波的能量随频率的增大而增大。(3)同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越高，折射率越大，速度越小。
3．电磁波与机械波的比较
【跟踪训练】 (电磁波的产生与传播)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
[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、光缆传播，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。
(电磁波的特性)(多选)中国的网络建设已经进入5G时代，5G即第五代移动通信技术，采用3 300～5 000 MHz频段，相比于4G(即第四代移动通信技术，采用1 880～2 635 MHz频段)技术而言，具有更大的优势。5G信号与4G信号相比，下列说法不正确的是( )A．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快B．4G信号波动性更显著C．4G和5G信号都是纵波D．5G信号更容易发生明显衍射现象E．5G信号能量比4G信号能量更大
[解析] 任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号和4G信号的传播速度相同，故A错误；4G信号频率较低，波动性更显著，故B正确；电磁波均为横波，故C错误；因5G信号的频率高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，故D错误；5G信号的频率更高，所以能量更大，故E正确。
(电磁波和机械波的比较)关于电磁波和机械波，下列说法正确的是( )A．电磁波和机械波的传播都需要借助介质B．电磁波在任何介质中传播的速度都相同，而机械波的波速大小与介质密切相关C．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象D．机械波和电磁波都可以是横波，也可以是纵波
[解析] 电磁波传播不需要介质，故A项错误；电磁波在真空中的传播速度最快，在不同的介质中传播的速度不同，机械波的波速与介质有关，故B项错误；干涉、衍射是波所特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象，故C项正确；电磁波是横波，电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直，故D项错误。故选C项。
(电磁波谱)(多选)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有( )A．杀菌用的紫外灯B．拍胸片的X光机C．治疗咽喉炎的超声波雾化器D．检查血流情况的“彩超”机
一、电磁振荡1．振荡电流：大小和方向都做__________迅速变化的电流。2．振荡电路产生____________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。
3．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。4．电磁振荡中的能量变化(1)放电过程中电容器储存的________能逐渐转化为线圈的________能。(2)充电过程中线圈中的_______能逐渐转化为电容器的_______能。(3)在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生__________的转化。
5．电磁振荡的周期和频率(1)周期T＝_________。(2)频率f＝________。
二、电磁场与电磁波1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生________，变化的电场产生________(如图所示)。
2．电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个____________统一的电磁场。
3．电磁波(1)产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。(2)电磁波是横波，在空间传播__________介质。(3)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝_________ m/s。(4)v＝λf对电磁波____________。(5)电磁波能产生反射、折射、________、偏振和衍射等现象。(6)________在人类历史上首先捕捉到了电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论。
4．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①调幅：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变。②调频：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变。
5．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作________，能够调谐的接收电路叫作________电路。(3)从经过调制的高频振荡信号中还原出调制信号的过程，叫作________。这个过程是________的逆过程。调幅波的解调也叫作________。
6．电磁波谱按照电磁波的____________或____________的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。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。
1．电磁波在真空中和介质中的传播速度相同。( )2．变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线。( )3．LC振荡电路中，回路中的电流值最大时回路中的磁场能最大。( )4．电磁振荡的固有周期与电流的变化快慢有关。( )5．振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。( )6．制作天线必须用导体。( )7．只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。( )
(能力考点·深度研析)振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
注意：电容器面板间电势差u、板间电场强度E、电路中的磁场能自感电动势E规律与q－t图像相对应；磁感应强度B电路中的电场能规律与i－t图像相对应。
►考向1 电磁振荡各物理量的变化规律 (2024·山东省沂南高三阶段练习)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，先把电容器充满电，t＝0时如图甲所示，电容器中的电场强度最大，电容器开始放电，t＝0.02 s时如图乙所示，LC回路中线圈中的电流第一次达到最大值，则( )A．此LC振荡电路的周期T＝0.04 sB．t＝0.05 s时，回路电流方向与图乙中所示电流方向相同C．t＝0.06 s时，线圈中的磁场能最大D．t＝0.10 s时，电容器中的电场能最大
LC振荡电路充、放电过程的判断方法
►考向2 振荡电路中的图像问题 如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间的变化规律如图乙所示，则电路中振荡电流随时间的变化图像是(振荡电流以电路中逆时针方向为正)( )
►考向3 电磁振荡的周期和频率 (多选)如图所示，要增大该振荡电路的频率，下列说法正确的是( )A．减少电容器所带电荷量B．将开关S从“1”位置拨到“2”位置C．在线圈中插入铁芯D．将电容器的动片旋出些
麦克斯韦电磁场理论的理解与应用
(基础考点·自主探究)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)
【跟踪训练】 (麦克斯韦电磁场理论的理解)(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
[解析] 稳定的磁场不产生电场，A项错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，B项正确；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，C项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，二者相差四分之一个周期，D项错误。
(麦克斯韦电磁场理论的应用)(多选)如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于玻璃圆环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球所带电荷量不变，那么( )A．小球对玻璃圆环的压力不断增大B．小球受到的磁场力不断增大C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动D．磁场力对小球一直不做功
[解析] 玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功。由楞次定律可判断感生电场方向为顺时针方向。在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿玻璃圆环半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考虑小球速度大小、方向以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大。磁场力始终与小球做圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功。故选CD。
(电磁波的反射和接收)关于电磁波的发射和接收，下列说法中不正确的是( )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
[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，不符合题意；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，符合题意；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，不符合题意；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，不符合题意。本题选错误的，故选B。
(基础考点·自主探究)1．几种电磁波的产生机理、主要特性和用途
2．对电磁波谱的三点说明(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、明显衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强。(2)电磁波的能量随频率的增大而增大。(3)同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越高，折射率越大，速度越小。
3．电磁波与机械波的比较
【跟踪训练】 (电磁波的产生与传播)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
[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、光缆传播，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。
(电磁波的特性)(多选)中国的网络建设已经进入5G时代，5G即第五代移动通信技术，采用3 300～5 000 MHz频段，相比于4G(即第四代移动通信技术，采用1 880～2 635 MHz频段)技术而言，具有更大的优势。5G信号与4G信号相比，下列说法不正确的是( )A．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快B．4G信号波动性更显著C．4G和5G信号都是纵波D．5G信号更容易发生明显衍射现象E．5G信号能量比4G信号能量更大
[解析] 任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号和4G信号的传播速度相同，故A错误；4G信号频率较低，波动性更显著，故B正确；电磁波均为横波，故C错误；因5G信号的频率高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，故D错误；5G信号的频率更高，所以能量更大，故E正确。
(电磁波和机械波的比较)关于电磁波和机械波，下列说法正确的是( )A．电磁波和机械波的传播都需要借助介质B．电磁波在任何介质中传播的速度都相同，而机械波的波速大小与介质密切相关C．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象D．机械波和电磁波都可以是横波，也可以是纵波
[解析] 电磁波传播不需要介质，故A项错误；电磁波在真空中的传播速度最快，在不同的介质中传播的速度不同，机械波的波速与介质有关，故B项错误；干涉、衍射是波所特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象，故C项正确；电磁波是横波，电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直，故D项错误。故选C项。
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