2026届高考物理一轮复习课件 第十三章 第3讲 电磁振荡与电磁波

这是一份2026届高考物理一轮复习课件 第十三章 第3讲 电磁振荡与电磁波，共52页。PPT课件主要包含了情境导思，知识构建，小题试做，考点一，电磁振荡，考点二，满分60分，课时作业，基础对点练，ABC等内容，欢迎下载使用。
随着科技的发展,越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机,手机与基站及耳机的通信如图所示。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:
(1)甲、乙两波是怎么产生的?(2)甲、乙波都是横波还是纵波?都能在真空中传播吗?(3)甲、乙两波的频率哪个高?真空中,谁的速度大?(4)甲波与乙波有可能发生干涉现象吗?
1.如图甲所示为LC振荡电路,从t=0时刻开始,回路中的电流随时间的变化规律如图乙所示,规定电流沿顺时针方向为正方向。下列说法正确的是(　　)[A] 0～t1时间内,两极板间的电压逐渐增大[B] t2时刻,LC振荡电路的电场能最小[C] t2～t3时间内,上极板的正电荷逐渐减少[D] t3～t4时间内,电容器正在充电,且下极板带负电
2.关于电磁波的应用,下列说法不正确的是(　　)[A] 电磁炉是利用电磁波来工作的[B] 微波炉是利用电磁波的能量来快速加热食物的[C] 雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的[D] 夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的
1.各物理量变化情况(电容器电量最大时开始计时)
2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
[例1] 【电磁振荡过程的判断】(2024·江苏苏州期中)LC振荡电路既可产生特定频率的信号,也可从复杂的信号中分离出特定频率的信号,是许多电子设备中的关键部件。如图所示,某时刻线圈中磁场方向向上,且电路中的电流正在增大,下列说法正确的是(　　)[A] 电容器正在充电[B] 电路中的电场能正在增大[C] 电容器上极板带正电[D] 电容器两极板间的电场强度正在减小
【解析】 因为电路中的电流正在增大,可知电容器正在放电,电路中的电场能正在减小,极板带电量正在减小,则两极板间的电场强度正在减小,由右手螺旋定则可知,回路中的电流为顺时针方向,电容器下极板带正电,故选项A、B、C错误,D正确。
[例2] 【电磁振荡过程的分析】(2025·湖北阶段练习)(多选)如图所示,图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系,若以图乙回路中顺时针方向的电流为正,a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻,下列说法正确的是(　 　)
[例3] 【周期公式的应用】 某LC电路的振荡频率为520 kHz,为能提高到1 040 kHz,下列说法正确的是(　　)
电磁场和电磁波　电磁波谱
1.麦克斯韦电磁场理论
2.电磁波与机械波的比较
3.电磁波谱的分析及应用
[例4] 【麦克斯韦电磁场理论】(2024·广西桂林期末)(多选)如图所示,在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中,下列判断正确的是(　 　)[A] 图甲能产生电场,不能产生电磁波[B] 图乙能产生电场,不能产生电磁波[C] 图丙能产生电场,也能产生电磁波[D] 图丁能产生电场,不能产生电磁波
【解析】 题图甲是均匀变化的磁场,可以产生稳定的电场,但不能产生电磁波,故A正确;题图乙是稳定的磁场,不可以产生电场,不能产生电磁波,故B错误;题图丙是周期性变化的磁场,能产生周期性变化的电场,也能产生电磁波,故C正确;题图丁是周期性变化的磁场,能产生周期性变化的电场,也能产生电磁波,故D错误。
[例5] 【电磁波与机械波的比较】(2024·江苏徐州阶段练习)下列关于机械波与电磁波的说法,错误的是(　　)[A] 机械波可能是纵波,而电磁波必定是横波[B] 机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关,还与电磁波的频率有关[C] 它们都能发生干涉和衍射现象[D] 机械波和电磁波本质上是一致的
【解析】 机械波可能是横波也可能是纵波,而电磁波必定是横波,故A说法正确;机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关,还与电磁波的频率有关,故B说法正确;它们都能发生干涉和衍射现象,故C说法正确;机械波与电磁波本质上不同,电磁波的传播不需要介质,机械波的传播需要介质,故D说法错误。
[例6] 【电磁波的应用】(2024·江苏宿迁开学考试)电磁波在医院得到了广泛应用。关于电磁波的某些特性,下列说法不正确的是(　　)[A] 伽马手术刀治疗癌症是利用γ射线强穿透力,能量高的特性[B] 胸透又称荧光透视,是利用X射线具有穿透性、荧光性和摄影效应的特性[C] 红外线测温仪,是利用了红外线波长较长的特性[D] 医用紫外灭菌灯是利用了紫外线的消毒特性
【解析】 γ射线能量高、穿透力强,医院常用γ射线照射癌细胞,治疗癌症,故A说法正确;X射线具有穿透性、荧光性和摄影效应的特性,所以可以用来做胸透,故B说法正确;红外线测温仪,是利用了红外线的热效应,故C说法错误;医院用紫外线灯照射的方法来消毒灭菌,是利用了紫外线的消毒特性,故D说法正确。
对点1.电磁振荡1.(4分)(2024·江苏徐州期末)某同学利用自制线圈和一个可调电容,制作一个最简单的LC调谐电路,用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到,但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台,下列做法可行的是(　　)[A] 线圈中插入铁芯[B] 减小线圈的匝数[C] 增大电容器正对面积[D] 减小电容器极板间距离
2.(4分)(2024·四川绵阳期末)中高考等国家考试使用“考试专用”的金属探测仪检查考生是否携带金属物体进入考场。如图所示,金属探测仪内部有线圈与电容器,构成了LC振荡电路。当探测仪检测到金属物体时,探测仪线圈的自感系数发生变化,从而引起振荡电路中的电流频率发生变化,探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻电流的方向由b流向a,且电流正在增大,则(　　)[A] 该时刻电容器下极板带正电荷[B] 线圈的磁场能在减小[C] 电容器两极板间的电场强度正在加强[D] 线圈的自感电动势在减小
3.(6分)(2024·河南开封二模)(多选)图甲为测量储罐中不导电液体高度的电路,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中,电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时,由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下,下列说法正确的是(　 　)[A] 储罐内的液面高度降低时,LC回路振荡电流的频率将变大[B] t1～t2时间内电容器放电[C] t2～t3时间内LC回路中电场能逐渐转化为磁场能
对点2.电磁场和电磁波　电磁波谱4.(4分)(2024·山西太原期中)2024年10月30日,我国神舟十九号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功飞向我国空间站。神十八、神十九两个乘组“太空会师”,直播画面通过电磁波传送到地面。下列关于电磁波的说法正确的是(　　)[A] 电磁波可以在真空中传播[B] 麦克斯韦首次通过实验验证了电磁波的存在[C] 电磁波传播过程中,电场和磁场都是均匀变化的[D] 太空中航天员讲话时画面与声音同步,说明电磁波与声波具有相同的传播速度
【解析】 电磁波可以在真空中传播,故A正确;赫兹首次通过实验验证了电磁波的存在,故B错误;均匀变化的电场和磁场变化时只能产生恒定的磁场和电场,不会产生电磁波,故电磁波传播过程中,电场和磁场不是均匀变化的,故C错误;太空中航天员讲话时画面与声音都是通过电磁波传播到地面的,故画面和声音同步,但不能说明电磁波与声波具有相同的传播速度,故D错误。
5.(4分)(2024·福建莆田期末)关于电磁波的特性和应用,下列说法正确的是(　　)[A] 微波炉利用红外线的热效应快速加热食物[B] 紫外线具有杀菌作用,医院常用紫外线进行消毒[C] γ射线穿透力很强,医学上常用它进行人体透视检查[D] 车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置利用的是红外线
【解析】 微波炉是利用了微波的频率与水的固有频率相接近,从而使水振动而发热的,故A错误;紫外线具有杀菌作用,医院常用紫外线进行消毒,故B正确;X射线有很强的穿透本领,常用于医学上透视人体,故C错误;车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置利用的是X射线,故D错误。
6.(6分)(2021·福建卷,5)(多选)以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日,中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10 909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换,如图所示。下列说法正确的是(　 　 )[A] “奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波[B] “奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波[C] “探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现[D] “探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
【解析】 “奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声通信,声音在水中的传播是纵波,故信息载体属于纵波,故A错误;“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过无线蓝绿光通信,光以横波的形式传播,故信息载体属于横波,故B正确;因为太空中没有介质,故机械波无法传播,所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现,故C错误;传递信息的过程也是传递能量的过程,故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程,故D正确。
7.(6分)(2024·广东江门期中)(多选)第五代移动通信技术(简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术,5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比,5G使用的电磁波频率更高。下列说法正确的是( 　 　)[A] 4G比5G使用的电磁波发生衍射现象更明显[B] 5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同[C] 5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象[D] 在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长
8.(6分)(多选)如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所示,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] 从图乙波形可判断车辆正靠近地感线圈
9.(4分)(2024·浙江金华期末)如图所示,L为电阻可忽略的线圈,R为电阻,C为电容器,开关S处于闭合状态。现突然断开S,并开始计时,电路工作过程中,同时会向外辐射电磁波。下列选项能正确反映LC回路中电流i(顺时针方向为正)、电容器中电场E(竖直向下为正)、以及两极板间电势差Uab随时间变化的图像是(　　)
[A] [B] [C] [D]
【解析】 L为一电阻可忽略的线圈,当开关闭合时,电容器带电量为零,通过线圈L的电流向下;断开S后,电流在LC电路中开始振荡,电容器开始充电,电流沿逆时针方向(负方向)且电流逐渐减小,故A、B错误;断开S后,电容器开始充电,b板带正电荷且逐渐增加,即负方向的电场强度逐渐增加,则两极板间电势差Uab逐渐增大,且为负,故C错误,D正确。
10.(4分)(2024·江西一模)如图甲所示,在LC振荡电路实验中,多次改变电容器的电容C并测得相应的振荡电流的周期T,如图乙所示,以C为横坐标、T2为纵坐标,将测得的数据标示在坐标系中并用直线拟合数据,则(　　)[A] 电路中的磁场能最大时,电容器板间电场能最大[B] 电容器板间场强增大时,电路中电流正在增大[C] 电容器带电量最大时,电路中电流最大[D] 可由T2-C图像计算线圈的自感系数
11.(12分)(2024·江苏淮安期中)如图所示的LC电路中,电容C为0.4 μF,电感L为1 mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时,极板间有一带负电灰尘恰好静止。当t=0时闭合开关S,灰尘在电容器内运动,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求LC电路中电磁振荡的周期;
【答案】 (1)4π×10-5 s
(2)当t=2π×10-5 s时,求带电灰尘的加速度大小;
【答案】 (2)20 m/s2
(3)若电容器两板间电压最大为10π V,求在0～π×10-5 s内的平均电流大小和方向。
【答案】 (3)0.4 A,逆时针方向