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第四章 電磁振蕩與電磁波 講和練
一、電磁振蕩
1．振蕩電流：大小和方向都做___________變化的電流。
2．振蕩電路：能產(chǎn)生___________的電路。
二、電磁振蕩中的能量問(wèn)題
1．電容器放電：線圈有自感作用，放電電流不會(huì)立刻達(dá)到最大值，而是由零逐漸增大，極板上的電荷逐漸減少；放電完畢時(shí)，極板上的電荷量為零，放電電流達(dá)到最大值；該過(guò)程電容器的電場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為線圈的___________。
2．電容器充電：電容器放電完畢時(shí)，線圈有自感作用，電流并不會(huì)立刻減小為零，而會(huì)保持原來(lái)的方向繼續(xù)流動(dòng)，并逐漸減小，電容器開(kāi)始反向充電，極板上的電荷逐漸增多，電流減小到零時(shí)，充電結(jié)束，極板上的電荷量達(dá)到最大值．該過(guò)程中線圈的磁場(chǎng)能又全部轉(zhuǎn)化為電容器的___________。
三、電磁振蕩的周期和頻率
1．周期：電磁振蕩完成一次___________變化需要的時(shí)間。
2．頻率：1s內(nèi)完成的___________變化的次數(shù)。
如果振蕩電路沒(méi)有能量損失，也不受其他外界影響，這時(shí)的周期和頻率分別叫做振蕩電路的固有周期和固有頻率。
3．周期和頻率公式
四、電磁場(chǎng)
1．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)
①基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，電路里就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。
②麥克斯韋的觀點(diǎn)：電路里感應(yīng)電流的產(chǎn)生，一定是變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)，自由電荷在電場(chǎng)的作用下發(fā)生了定向移動(dòng)。
③本質(zhì)：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)。
2．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)：麥克斯韋假設(shè)，既然變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。
五、電磁波
1．電磁波的產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，形成___________。
2．電磁波是橫波：根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，電磁波在真空中傳播時(shí)，它的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度互相___________，而且二者均與波的傳播方向___________，因此電磁波是橫波。
3．電磁波的速度：麥克斯韋指出了光的電磁本性，預(yù)言電磁波的速度等于___________。
4．赫茲證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論
六、無(wú)線電波的發(fā)射
1.要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個(gè)特點(diǎn)：
①要有足夠高的振蕩頻率，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大；
②振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，因此采用開(kāi)放電路。
2．實(shí)際應(yīng)用中的開(kāi)放電路，線圈的一端用導(dǎo)線與大地相連，這條導(dǎo)線叫做地線；線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連。
3．電磁波的調(diào)制：在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)。
調(diào)制包括
①調(diào)幅（AM）：使高頻電磁波的___________隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變的調(diào)制方法。
②調(diào)頻（FM）：使高頻電磁波的___________隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變的調(diào)制方法。
七、無(wú)線電波的接收
1．接收原理：電磁波在傳播時(shí)遇到導(dǎo)體，會(huì)使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體可用來(lái)接收電磁波，這個(gè)導(dǎo)體就是接收天線。
2．電諧振：接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)中的共振。
①調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程。
②解調(diào)：把聲音或圖象信號(hào)從高頻電流中還原出來(lái)的過(guò)程．調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波。
八、電磁波譜
1．無(wú)線電波：波長(zhǎng)大于1mm（頻率小于300GHz）的電磁波是無(wú)線電波，主要用于通信、廣播及其他信號(hào)傳輸。
2．紅外線
①紅外線是一種光波，波長(zhǎng)比無(wú)線電波短，比可見(jiàn)光長(zhǎng)，不能引起人的視覺(jué)。
②所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強(qiáng)。
③紅外線主要用于紅外遙感和紅外高速攝影。
3．可見(jiàn)光：可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在760nm到400nm之間。
4．紫外線
①波長(zhǎng)范圍在5nm到370nm之間，不能引起人的視覺(jué)。
②具有較高的能量，應(yīng)用于滅菌消毒，具有較強(qiáng)的熒光效應(yīng)，用來(lái)激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光．
5．X射線和γ射線。
①X射線頻率比紫外線高，穿透力較強(qiáng)，用來(lái)檢查工業(yè)部件有無(wú)裂紋或氣孔，醫(yī)學(xué)上用于人體透視。
②γ射線頻率比X射線還要高，具有很高的能量，穿透力更強(qiáng)，醫(yī)學(xué)上用來(lái)治療癌癥，工業(yè)上用于探測(cè)金屬部件內(nèi)部是否有缺陷。
電磁振蕩過(guò)程各物理量的變化規(guī)律
LC振蕩電路的放電、充電過(guò)程
項(xiàng)目 過(guò)程　 電荷量q 電場(chǎng)強(qiáng)度E 電勢(shì)差U 電場(chǎng)能 電流i 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 磁場(chǎng)能
0～電容器放電 減少 減小 減小 減少 增大 增大 增加
t＝時(shí)刻 0 0 0 0 最大 最大 最大
～反向充電 增加 增大 增大 增加 減小 減小 減少
t＝時(shí)刻 最大 最大 最大 最大 0 0 0
～反向放電 減少 減小 減小 減少 增大 增大 增加
t＝時(shí)刻 0 0 0 0 最大 最大 最大
～T電容器充電 增加 增大 增大 增加 減小 減小 減少
【例題】
1．在LC振蕩電路中，以下辦法可以使振蕩頻率增大到原來(lái)的兩倍的是（　　）
A．自感系數(shù)L和電容C都增大到原來(lái)的兩倍
B．自感系數(shù)L增大到原來(lái)的兩倍，電容C減小一半
C．自感系數(shù)L減小一半，電容C增大到原來(lái)的兩倍
D．自感系數(shù)L和電容C都減小一半
2．為營(yíng)造更為公平公正的高考環(huán)境，“反作弊”工具金屬探測(cè)儀被各考點(diǎn)廣為使用。某興趣小組設(shè)計(jì)了一款金屬探測(cè)儀，如圖所示，探測(cè)儀內(nèi)部的線圈與電容器構(gòu)成LC振蕩電路，當(dāng)探測(cè)儀檢測(cè)到金屬物體時(shí)，探測(cè)儀線圈的自感系數(shù)發(fā)生變化，從而引起振蕩電路中的電流頻率發(fā)生變化，探測(cè)儀檢測(cè)到這個(gè)變化就會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲響。已知某時(shí)刻，電流的方向由b流向a，且電流強(qiáng)度正在減弱過(guò)程中，則（　　）
A．該時(shí)刻線圈的自感電動(dòng)勢(shì)正在減小
B．該時(shí)刻電容器下極板帶正電荷
C．若探測(cè)儀靠近金屬時(shí)其自感系數(shù)增大，則振蕩電流的頻率升高
D．若探測(cè)儀與金屬保持相對(duì)靜止，則金屬中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
3．在理想LC振蕩電路中的某時(shí)刻，電容器極板間的場(chǎng)強(qiáng)E的方向如圖所示，M是電路中的一點(diǎn)，若該時(shí)刻電容器正在充電，據(jù)此可判斷此時(shí)（　　）
A．電路中的磁場(chǎng)能在減小
B．電路中電流正在增加
C．流過(guò)M點(diǎn)的電流方向向左
D．電容器兩板間的電壓在減小
4．圖1所示是圖2中通過(guò)小電阻R中的電流隨時(shí)間變化的圖像，請(qǐng)定性描述0到這段時(shí)間內(nèi)電容器上電荷量的變化及能量的轉(zhuǎn)化。
【練習(xí)題】
5．實(shí)際的電磁振蕩電路中，如果沒(méi)有外界能量的適時(shí)補(bǔ)充，振蕩電流的振幅總是要逐漸減小，下述各種情況中，哪些是造成振幅減小的原因（　　）
A．線圈的自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流的阻礙作用
B．電路中的電阻對(duì)電流的阻礙作用
C．線圈鐵芯上渦流產(chǎn)生的電熱
D．向周圍空間輻射電磁波
6．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論提出：變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。以平行板電容器為例：圓形平行板電容器在充、放電的過(guò)程中，板間電場(chǎng)發(fā)生變化，產(chǎn)生的磁場(chǎng)相當(dāng)于一連接兩板的板間直導(dǎo)線通以充、放電電流時(shí)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。如圖所示，若某時(shí)刻連接電容器的導(dǎo)線具有向上的電流，則下列說(shuō)法中正確的是（　　）
A．電容器正在放電
B．兩平行板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E在增大
C．該變化電場(chǎng)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较颍ǜ┮暎┑拇艌?chǎng)
D．兩極板間電場(chǎng)最強(qiáng)時(shí)，板間電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)達(dá)到最大
7．如圖甲所示的LC振蕩電路中，通過(guò)P點(diǎn)的電流隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示，若把通過(guò)P點(diǎn)向右規(guī)定為電流的正方向，則（　　）
A．0.5~1ms內(nèi)，Q點(diǎn)比P點(diǎn)電勢(shì)低
B．1~1.5ms內(nèi)，電容器C正在放電
C．0.5~1ms內(nèi)，電場(chǎng)能正在增加
D．增大電容C的電容值該電路振蕩頻率將變大
1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論
①變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)：均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)、非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)、振蕩的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩的電場(chǎng)。
②變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)：均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)、非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)、振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場(chǎng)
2．電磁波的特點(diǎn)
①電磁波是橫波，電場(chǎng)方向與磁場(chǎng)方向都跟傳播方向垂直。
②電磁波的傳播不需要介質(zhì)，真空中電磁波的的傳播速度和光速相同，即，光的本質(zhì)是電磁波。
③電磁波具有波的共性，能夠發(fā)生反射、折射、干涉、偏振和衍射現(xiàn)象。
④波長(zhǎng)、波速和頻率滿足。
⑤同一種電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，由波源決定的頻率不變，波速和波長(zhǎng)發(fā)生改變，介質(zhì)中電磁波的速度均比真空中的小。
【例題】
8．關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．光不是電磁波 B．只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就可以產(chǎn)生電磁波
C．電磁波需要有介質(zhì)才能傳播 D．真空中，電磁波的傳播速度與光速相同
9．關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列描述正確的是（　　）
A．周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相激發(fā)由近及遠(yuǎn)傳播形成電磁波
B．靜止的電荷能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)
C．穩(wěn)定的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)
D．均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)
10．1864年，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在；1886年，赫茲在實(shí)驗(yàn)室探測(cè)到了電磁波。關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．波長(zhǎng)越大，頻率越大 B．波長(zhǎng)越大，頻率越小
C．波長(zhǎng)越大，波速越大 D．波長(zhǎng)越大，波速越小
11．關(guān)于電磁波與聲波，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．電磁波是橫波，聲波是縱波
B．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，波速均變小
C．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，波長(zhǎng)均變長(zhǎng)
D．電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度，均由介質(zhì)決定，與頻率無(wú)關(guān)
【練習(xí)題】
12．下列關(guān)于麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，說(shuō)法正確的是（　　）
A．在電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng) B．穩(wěn)定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)一定是穩(wěn)定的
C．均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng) D．振蕩的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生的電場(chǎng)是振蕩的
13．關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波的說(shuō)法正確是（　　）
A．電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，它們統(tǒng)稱為電場(chǎng)
B．電磁場(chǎng)由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播形成電磁波
C．在電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)
D．電磁波是一種波，聲波也是一種波，理論上它們是同種性質(zhì)的波動(dòng)
14．已知真空中的電磁波波速是3×108 m/s.在真空中波長(zhǎng)是5 m的無(wú)線電波，它的頻率是 （　　）
A．6×107 Hz B．1.5×109 Hz
C．8×108 Hz D．1.7×108 Hz
15．關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法中正確的是（　　）
A．在真空中，頻率越高的電磁波速度越大
B．在真空中，電磁波的能量越大，傳播速度越大
C．電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)，速度變小，波長(zhǎng)也變小，而頻率不變
D．只要發(fā)射電路的電磁振蕩停止，產(chǎn)生的電磁波立即消失
16．如圖所示是我國(guó)500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST），它可以通過(guò)接收來(lái)自宇宙深處的電磁波，探索宇宙。截止到去年11月，它已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的脈沖星超過(guò)240顆，我國(guó)也因此成為世上發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量最多的國(guó)家。下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是（　　）
A．頻率越高的電磁波，波長(zhǎng)越短
B．電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度均為3×108m/s
C．赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波，證實(shí)了奧斯特的電磁理論
D．變化的電場(chǎng)可能激發(fā)出變化的磁場(chǎng)，空間將可能產(chǎn)生電磁波
1．電磁波的發(fā)射與接收
2．電磁波的應(yīng)用
①雷達(dá)：利用微波遇到障礙物的反射來(lái)測(cè)定物體的位置。
若從發(fā)射無(wú)線電波到接收反射波的時(shí)間為，就可以確定障礙物的距離，再由發(fā)射無(wú)線電波的方向和仰角確定障礙物的位置。
②電視廣播的發(fā)射和接收過(guò)程
攝像機(jī)取景后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)→調(diào)制和發(fā)射→天線接收高頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)諧、解調(diào)→顯示器還原信號(hào)顯示圖像
③移動(dòng)電話的因特網(wǎng)
【例題】
17．最新車載GPS導(dǎo)航儀通過(guò)與導(dǎo)航衛(wèi)星互相傳遞信息，確定汽車所處的準(zhǔn)確位置，并在電子地圖上顯示出來(lái)（如圖所示），為汽車駕駛員導(dǎo)航，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（　　）
A．導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的電磁波比光的傳播速度慢
B．導(dǎo)航儀上的移動(dòng)電話通過(guò)電流傳遞信息
C．導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的電磁波不能在真空中傳播
D．導(dǎo)航儀與導(dǎo)航衛(wèi)星通過(guò)電磁波傳遞信息
18．北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開(kāi)通以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，持續(xù)為全球用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，系統(tǒng)服務(wù)能力步入世界一流行列。下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．北斗衛(wèi)星利用電磁波向地面?zhèn)鬟f信息
B．電磁波在空氣中的傳播速度為340m/s
C．北斗衛(wèi)星上的芯片采用超導(dǎo)材料制成
D．北斗衛(wèi)星長(zhǎng)期工作不需要消耗任何能量
19．從調(diào)諧電路接收到的高頻振蕩電流中，還原出聲音信號(hào)的過(guò)程是（　　）
A．調(diào)諧 B．解調(diào) C．調(diào)頻 D．調(diào)幅
20．雷達(dá)是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。試回答下列問(wèn)題∶
（1）雷達(dá)是如何接收電磁波的？
（2）利用雷達(dá)可以測(cè)出飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向和速度。某固定雷達(dá)正在跟蹤一架勻速飛行的飛機(jī)，其每隔固定時(shí)間T0發(fā)射一短脈沖的電磁波（如圖中幅度大的波形），收到的由飛機(jī)反射回的電磁波經(jīng)雷達(dá)處理后顯示如圖中幅度較小的波形，反射滯后的時(shí)間已在圖中標(biāo)出。其中T0、T和ΔT為已知量，光在真空中的傳播速度為c。則飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向和飛機(jī)的速度大小分別為多少？
【練習(xí)題】
21．關(guān)于無(wú)線電波的發(fā)射和接收，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．天波是無(wú)線電波傳播的唯一方式
B．音頻信號(hào)應(yīng)經(jīng)調(diào)制以后發(fā)射，調(diào)頻是調(diào)制的唯一方式
C．手機(jī)接收的信號(hào)屬于微波段的無(wú)線電波
D．無(wú)線電波的發(fā)射過(guò)程必須使信號(hào)產(chǎn)生電諧振
22．目前，我國(guó)正在開(kāi)展5G網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)工作，并將于2020年進(jìn)入全面5G時(shí)代。屆時(shí)，將開(kāi)啟萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代：車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)駕駛技術(shù)等將一一變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。5G，即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，采用頻段，相比于現(xiàn)有的4G（即第四代移動(dòng)通信技術(shù)，頻段）技術(shù)而言，具有極大的帶寬、極大的容量和極低的時(shí)延。5G信號(hào)與4G信號(hào)相比下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．5G信號(hào)比4G信號(hào)在真空中的傳播速度更快 B．5G信號(hào)比4G信號(hào)更容易被障礙物阻擋
C．5G信號(hào)比4G信號(hào)需要更少的通信基站 D．5G信號(hào)比4G信號(hào)更適合長(zhǎng)距離傳輸
23．在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫調(diào)制，調(diào)制分調(diào)幅和調(diào)頻兩種。如圖甲所示有A、B兩幅圖，在收音機(jī)電路中天線接收下來(lái)的電信號(hào)既有高頻成分又有低頻成分，經(jīng)放大后送到下一級(jí)，需要把高頻成分和低頻成分分開(kāi)，只讓低頻成分輸入下一級(jí)，如果采用如圖乙所示的電路，圖中虛線框a和b內(nèi)只用一個(gè)電容器或電感器。以下關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收的說(shuō)法中，正確的是（　　）
A．在電磁波的發(fā)射技術(shù)中，圖甲中A是調(diào)幅波
B．在電磁波的發(fā)射技術(shù)中，圖甲中B是調(diào)幅波
C．圖乙中a是電容器，用來(lái)通高頻，阻低頻，b是電感器，用來(lái)阻高頻，通低頻
D．圖乙中a是電感器，用來(lái)阻交流，通直流，b是電容器，用來(lái)通高頻，阻低頻
24．雷達(dá)是利用無(wú)線電波來(lái)測(cè)定物體位置的設(shè)備，它有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的天線，能朝一定方向發(fā)射無(wú)線電脈沖，每次發(fā)射持續(xù)的時(shí)間短于1μs，發(fā)射出去的無(wú)線電波遏到障礙物后反射回來(lái)被天線接收。根據(jù)從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔，可以確定障礙物的距離；再根據(jù)發(fā)射無(wú)線電波的方向和仰角，便可以確定障礙物的位置了。有一個(gè)雷達(dá)站正在跟蹤一架飛機(jī)，此時(shí)飛機(jī)正朝著雷達(dá)站方向勻速飛來(lái)。某一時(shí)刻雷達(dá)發(fā)出一個(gè)無(wú)線電脈沖，經(jīng)200μs后收到反射波；隔后再發(fā)出一個(gè)脈沖，經(jīng)198μs后收到反射波。求該飛機(jī)的飛行速度。
1．按電磁波的波長(zhǎng)大小或頻率高低的順序把它們排列成譜，叫電磁波譜。
2．電磁波譜按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短或頻率從低到高的排列次序：無(wú)線電波（長(zhǎng)波、中波、短波、微波）、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線，它們合起來(lái)構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜，需要注意的是電磁波譜中的各部分沒(méi)有嚴(yán)格的分界線。
【例題】
25．關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，下列說(shuō)淮正確的是（　　）
A．紫外線有殺菌消毒的作用，是因?yàn)槠溆袩嵝?yīng)
B．雷達(dá)使用微波是因?yàn)槲⒉úㄩL(zhǎng)較短能沿直線傳播
C．發(fā)射無(wú)線電波時(shí)需要對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)
D．“紅外夜視儀”能看清黑暗中的物體，是其能發(fā)射出強(qiáng)大的紅外線，照射被視物體。
26．機(jī)場(chǎng)等處是用那種電磁波進(jìn)行對(duì)旅客的行禮箱進(jìn)行安全檢查（　　）
A．無(wú)線電波 B．紅外線 C．紫外線 D．X射線
27．關(guān)于電磁波的下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．T射線（1THz=1012Hz）是指頻率從0.3~10THz、波長(zhǎng)介于無(wú)線電波中的毫米波與紅外線之間的電磁輻射，它的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光波長(zhǎng)短
B．電磁波可以通過(guò)電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸，但不能實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，光纜傳遞的信息量最大，這是因?yàn)轭l率越高可以傳遞的信息量越大
C．太陽(yáng)輻射的能量大部分集中在可見(jiàn)光及附近的區(qū)域
D．調(diào)制的方法分調(diào)幅和調(diào)頻，經(jīng)過(guò)調(diào)制后的電磁波在空間傳播得更快
【練習(xí)題】
28．電磁波在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．微波爐加熱食物是利用了紅外線的熱作用
B．紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中，是利用了它穿透本領(lǐng)強(qiáng)的特性
C．醫(yī)院用X射線進(jìn)行透視，是因?yàn)樗歉鞣N電磁波中穿透能力最強(qiáng)的
D．利用紫外線滅菌消毒，是因?yàn)樽贤饩€具有較高的能量
29．對(duì)下圖所描述的現(xiàn)象表述正確的是（　　）
A．甲圖中驗(yàn)鈔筆是利用紫光進(jìn)行防偽識(shí)別的
B．乙圖中醫(yī)院放射科給病人做胸透利用射線照射人體進(jìn)行透視
C．丙圖中夜視系統(tǒng)是利用紅外線
D．丁圖中蝙蝠和雷達(dá)均利用超聲波定位
30．關(guān)于對(duì)電磁波的理解及其應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．可見(jiàn)光不屬于電磁波
B．紫外線可以用于消毒
C．雷達(dá)是利用電磁波的反射來(lái)偵測(cè)目標(biāo)的
D．夜視儀是利用紅外線來(lái)幫助人們?cè)谝归g看見(jiàn)物體的
試卷第10頁(yè)，共14頁(yè)
試卷第9頁(yè)，共14頁(yè)
參考答案：
1．D
【詳解】A．由LC振蕩電路的頻率公式
可知，當(dāng)自感系數(shù)L和電容C都增大到原來(lái)的兩倍時(shí)，其振蕩頻率變?yōu)樵瓉?lái)的一半，故A錯(cuò)誤；
B．由LC振蕩電路的頻率公式
可知，當(dāng)自感系數(shù)L增大到原來(lái)的兩倍，電容C減小一半時(shí)，其振蕩頻率不變，故B錯(cuò)誤；
C．由LC振蕩電路的頻率公式
可知，當(dāng)自感系數(shù)L減小一半，電容C增大到原來(lái)的兩倍時(shí)，其振蕩頻率不變，故C錯(cuò)誤；
D．由LC振蕩電路的頻率公式
可知，當(dāng)自感系數(shù)L和電容C都減小一半時(shí)，其振蕩頻率恰好增大到原來(lái)的兩倍，故D正確。
故選D。
2．B
【詳解】A．某時(shí)刻，電流的方向由b流向a，且電流強(qiáng)度正在減弱過(guò)程中，電場(chǎng)能增加，磁場(chǎng)能減小，故自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大，則該時(shí)刻線圈的自感電動(dòng)勢(shì)正在增大，故A錯(cuò)誤；
B．電流的方向由b流向a，且電流強(qiáng)度正在減弱過(guò)程中，電容器充電，由右手螺旋定則判斷，電容器下極板帶正電，故B正確；
C．若探測(cè)儀靠近金屬時(shí)，相當(dāng)于給線圈增加了鐵芯，所以其自感系數(shù)L增大，根據(jù)公式可知，其自感系數(shù)L增大時(shí)振蕩電流的頻率降低，故C錯(cuò)誤；
D．此時(shí)電流強(qiáng)度正在減弱過(guò)程中，雖然探測(cè)儀與金屬保持相對(duì)靜止，金屬也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D錯(cuò)誤。
故選B。
【點(diǎn)睛】物理知識(shí)與生活實(shí)際相結(jié)合，把電磁感應(yīng)運(yùn)用于日常生活中，熟練掌握自感的知識(shí)點(diǎn)。
3．AC
【詳解】A．電容器充電，電場(chǎng)能增加，故磁場(chǎng)能減小，故A正確；
B．充電過(guò)程，電容器極板上的電荷量正在增加，電路電流逐漸減小，故B錯(cuò)誤；
C．電容器極板上極板帶正電，充電過(guò)程，流過(guò)M點(diǎn)的電流方向向左，故C正確；
D．充電過(guò)程，電容器極板上的電荷量正在增加，根據(jù)，電容器兩板間的電壓在增加，故D錯(cuò)誤。
故選AC。
4．見(jiàn)解析
【詳解】由圖1可得，0到這段時(shí)間內(nèi)電流先增大后減小，則說(shuō)明電容器先放電后充電，所以電容器上的電荷量變化情況是：0到時(shí)間內(nèi)電荷量減少，時(shí)間內(nèi)電荷量增加。則能量轉(zhuǎn)化情況是：0到時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，時(shí)間內(nèi)磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能。
5．BCD
【詳解】A．線圈自感電流的阻礙作用，是把電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，不會(huì)造成振蕩能量的損失，振幅不會(huì)減小，A錯(cuò)誤；
B．電路中電阻對(duì)電流的阻礙作用使部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而造成振蕩能量的損失，使振幅減小，B正確；
C．線圈鐵芯上渦流產(chǎn)生的電熱，也是由振蕩能量轉(zhuǎn)化來(lái)的，也會(huì)引起振蕩能量的損失，使振幅減小，C正確；
D．向周圍空間輻射電磁波，使振蕩能量以電磁波的形式散發(fā)出去，引起振蕩能量的損失，使振幅減小，D正確。
故選BCD。
6．B
【詳解】AB．根據(jù)電場(chǎng)方向可知，下板帶正電荷，上板帶負(fù)電荷；根據(jù)電流方向可知，下板帶正電荷并且電流流向下板，則電容器正在充電，兩板間電場(chǎng)增強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；
CD．根據(jù)楞次定律和右手定則判斷得出，電場(chǎng)增強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较颍ǜ┮暎┑拇艌?chǎng)，兩極板間電場(chǎng)最強(qiáng)時(shí)，電場(chǎng)變化率為零，板間電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)為零，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。
故選B。
7．BC
【詳解】AC．由題圖乙知0.5~1ms內(nèi)電流在減小，電容器正在反向充電，經(jīng)過(guò)P點(diǎn)電流方向右，線圈相當(dāng)于電源，Q點(diǎn)比P點(diǎn)電勢(shì)高，磁場(chǎng)能在減小，電場(chǎng)能正在增加，C正確，A錯(cuò)誤；
B．1~1.5ms內(nèi)電流增大，為放電過(guò)程，磁場(chǎng)能在增加，電場(chǎng)能正在減小，B正確；
D．增大電容C的電容值該電路振蕩頻率將變小，D錯(cuò)誤；
故選BC。
8．D
【詳解】A．光屬于電磁波的一部分，所以光是電磁波，A錯(cuò)誤；
B．只有非均勻變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)，才能產(chǎn)生電磁波，B錯(cuò)誤；
C．電磁波可以在真空中傳播，C錯(cuò)誤；
D．真空中，電磁波的傳播速度與光速相同，D正確。
故選D。
9．A
【詳解】ABD．根據(jù)麥克斯韋電磁理論可知，均勻變化的電場(chǎng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，周期性變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)互相激發(fā)，由近及遠(yuǎn)傳播形成電磁波，而靜止的電荷周圍的電場(chǎng)是穩(wěn)定的，故不產(chǎn)生磁場(chǎng)，故A正確，BD錯(cuò)誤；
C．穩(wěn)定的磁場(chǎng)周圍沒(méi)有電場(chǎng)產(chǎn)生，故C錯(cuò)誤。
故選A。
10．B
【詳解】在真空中，所有電磁波的傳播速度一定，都等于光速，所以波速與波長(zhǎng)、頻率無(wú)關(guān)，根據(jù)公式
可知波長(zhǎng)越大，頻率越小，B正確，ACD錯(cuò)誤。
故選B。
11．A
【詳解】A．電磁波的振動(dòng)與傳播方向相互垂直，是橫波；聲波的振動(dòng)與傳播方向相互平行，是縱波，故A正確；
BC．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波波速變小，由于頻率不變，則其波長(zhǎng)變小；由空氣進(jìn)入水中時(shí)，聲波波速變大，因頻率不變，可知聲波的波長(zhǎng)變大，故BC錯(cuò)誤；
D．聲波的傳播速度在介質(zhì)中是由介質(zhì)決定的，與頻率無(wú)關(guān)；而電磁波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)和電磁波本身的頻率有關(guān)；故D錯(cuò)誤。
故選A。
12．D
【詳解】AB．根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可知變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，若電場(chǎng)不變化，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)；磁場(chǎng)不變化不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，AB錯(cuò)誤；
C．均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，C錯(cuò)誤；
D．振蕩的磁場(chǎng)是周期性變化的，所以產(chǎn)生的電場(chǎng)也是振蕩的，D正確。
故選D。
13．B
【詳解】A．變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互聯(lián)系，他們統(tǒng)稱為電磁場(chǎng)，故A錯(cuò)誤；
B．電磁場(chǎng)由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播形成電磁波，選項(xiàng)B正確；
C．在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
D．電磁波是一種波，聲波也是一種波，但聲波是機(jī)械波，它們是不同種性質(zhì)的波動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選B。
14．A
【詳解】由
帶入數(shù)據(jù)得
【點(diǎn)睛】考查波速與波長(zhǎng)和頻率之間的關(guān)系。
15．C
【詳解】AB．在真空中，所有電磁波的速度都相同，與頻率、能量無(wú)關(guān)，故AB錯(cuò)誤；
C．電磁波的頻率由波源決定，電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)，頻率不變，而波速減小，波長(zhǎng)減小，故C正確；
D．當(dāng)發(fā)射電路的電磁振蕩停止，產(chǎn)生的電磁波不會(huì)立即消失，還會(huì)在空間繼續(xù)傳播，一直到能量消耗殆盡，故D錯(cuò)誤。
故選C。
16．AD
【詳解】A．根據(jù)公式可知，頻率越高的電磁波，波長(zhǎng)越短，故A正確；
B．電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度不一樣，電磁波在真空中傳播速度為3×108m/s，故B錯(cuò)誤；
C．赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論，故C錯(cuò)誤；
D．周期性變化的電場(chǎng)激發(fā)出周期性變化的磁場(chǎng)，空間將產(chǎn)生電磁波，故D正確。
故選AD。
17．D
【詳解】A．電磁波和光的傳播速度是一樣的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
B．導(dǎo)航儀上的移動(dòng)電話也是通過(guò)電磁波來(lái)傳遞信息的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．電磁波可以在真空中傳播，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
D．導(dǎo)航儀和導(dǎo)航衛(wèi)星是通過(guò)電磁波來(lái)傳遞信息的，選項(xiàng)D正確。
故選D。
18．A
【詳解】A．衛(wèi)星導(dǎo)航是利用電磁波傳遞信息的，所以“北斗導(dǎo)航系統(tǒng)”是利用電磁波向地面?zhèn)鬟f信息的，故A正確；
B．電磁波在空氣中的傳播速度約為，故B錯(cuò)誤；
C．北斗衛(wèi)星上的芯片采用半導(dǎo)體材料制成，故C錯(cuò)誤；
D．北斗衛(wèi)星需要發(fā)射電磁波，消耗能量，故D錯(cuò)誤。
故選A。
19．B
【詳解】解調(diào)是從攜帶消息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息的過(guò)程。所以從調(diào)諧電路接受到的高頻振蕩電流中，還原出聲音信號(hào)的過(guò)程叫解調(diào)，故選B。
20．（1）見(jiàn)解析；（2）遠(yuǎn)離雷達(dá)方向，
【詳解】（1）電磁波在傳播時(shí)遇到導(dǎo)體會(huì)使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以導(dǎo)體可用來(lái)接收電磁波，這就是雷達(dá)接收電磁波的原理。
（2）由屏幕上顯示的波形可以看出，反射波滯后于發(fā)射波的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，說(shuō)明飛機(jī)離信號(hào)源的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，飛機(jī)向遠(yuǎn)離雷達(dá)方向運(yùn)動(dòng)；
從雷達(dá)發(fā)出第一個(gè)電磁波起開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)被飛機(jī)接收，故飛機(jī)第一次接收電磁波時(shí)與雷達(dá)距離
第二個(gè)電磁波從發(fā)出至返回，經(jīng)T+ΔT時(shí)間，飛機(jī)第二次接收電磁波時(shí)與雷達(dá)距離
飛機(jī)從接收第一個(gè)電磁波到接收第二個(gè)電磁波內(nèi)前進(jìn)了，接收第一個(gè)電磁波時(shí)刻為，接收第二個(gè)電磁波時(shí)刻為
所以接收第一個(gè)和第二個(gè)電磁波的時(shí)間間隔為
故飛機(jī)速度為
解得
21．C
【詳解】A．無(wú)線電波的傳播方式有天波、地波和直線傳播三種方式，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
B．音頻信號(hào)應(yīng)經(jīng)調(diào)制以后發(fā)射，而調(diào)制有調(diào)頻和調(diào)幅兩種，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．手機(jī)接收的信號(hào)屬于微波段的無(wú)線電波，選項(xiàng)C正確；
D．電磁波的發(fā)射過(guò)程中，一定要對(duì)低頻輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，用開(kāi)放電路發(fā)射，無(wú)線電波在接受過(guò)程中要產(chǎn)生電諧振，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選C。
22．B
【詳解】A．5G信號(hào)和4G信號(hào)都是電磁波，在真空中傳播速度等于光速，A錯(cuò)誤；
BC．根據(jù)
可知5G信號(hào)頻率更高，波長(zhǎng)更短，4G信號(hào)頻率更低，波長(zhǎng)更長(zhǎng)，更容易發(fā)生明顯衍射，即5G信號(hào)比4G信號(hào)更容易被障礙物阻擋，需要建設(shè)更密集的基站，B正確，C錯(cuò)誤；
D．近距離數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)也是未來(lái)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過(guò)程中所研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。近距離數(shù)據(jù)傳輸也就是指移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信號(hào)可以不經(jīng)過(guò)移動(dòng)信號(hào)基站，而是直接實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的通信傳輸，D錯(cuò)誤。
故選B。
23．AC
【詳解】AB．調(diào)幅，即通過(guò)改變電磁波的振幅來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)加載，故題圖A、B中A為調(diào)幅波，B為調(diào)頻波，故A正確，B錯(cuò)誤；
CD．根據(jù)交流電路中電容器的通高頻阻低頻和電感線圈的通低頻阻高頻作用可知，元件a要讓高頻信號(hào)通過(guò)，阻止低頻信號(hào)通過(guò)，故元件a是電容較小的電容器，元件b要讓低頻信號(hào)通過(guò)，阻止高頻信號(hào)通過(guò)，故元件b是高頻扼流圈，故C正確，D錯(cuò)誤。
故選AC。
24．μs
【詳解】在這段時(shí)間內(nèi)飛機(jī)的位移為
則飛機(jī)飛行的速度
25．B
【詳解】A．紫外線化學(xué)效應(yīng)強(qiáng)，所以能殺菌，而不是其熱效應(yīng)，A錯(cuò)誤；
B．由于微波的頻率極高，波長(zhǎng)很短，其在空中的傳播特性與光波相近，也就是直線前進(jìn)，遇到阻擋就被反射或被阻斷，故雷達(dá)使用微波工作，B正確；
C．發(fā)射無(wú)線電波時(shí)，需要對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制，C錯(cuò)誤；
D．一切物體都不停地向外輻射紅外線，不同物體輻射出來(lái)的紅外線不同，采用紅外線接收器，可以清楚地分辨出物體的形狀、大小和位置，D錯(cuò)誤。
故選B。
26．D
【詳解】在車站和機(jī)場(chǎng)的安檢入口，要用X射線對(duì)旅客行李進(jìn)行安全檢查，X射線有較強(qiáng)的穿透本領(lǐng)。
故選D。
27．C
【詳解】A．T射線（1THz=1012Hz）是指頻率從0.3~10THz、波長(zhǎng)介于無(wú)線電波中的毫米波與紅外線之間的電磁輻射，它的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光波長(zhǎng)長(zhǎng)，所以A錯(cuò)誤；
B．電磁波可以通過(guò)電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸，也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，光纜傳遞的信息量最大，這是因?yàn)轭l率越高可以傳遞的信息量越大，所以B錯(cuò)誤；
C．太陽(yáng)輻射的能量大部分集中在可見(jiàn)光及附近的區(qū)域，所以C正確；
D．調(diào)制的方法分調(diào)幅和調(diào)頻，經(jīng)過(guò)調(diào)制后的電磁波在空間傳播速度不變，所以D錯(cuò)誤；
故選C。
28．D
【詳解】A．微波爐加熱食物是利用微波進(jìn)行加熱的，A錯(cuò)誤；
B．紅外遙感技術(shù)是基于一切物體都在輻射紅外線，用紅外探測(cè)器接收物體發(fā)出的紅外線，然后進(jìn)行分析，從而得知被測(cè)物體的信息，B錯(cuò)誤；
C．γ射線的穿透能力比X射線的強(qiáng)，C錯(cuò)誤；
D．紫外線具有較高的能量，足以破壞細(xì)胞核中的物質(zhì)，從而進(jìn)行滅菌消毒，D正確；
故選D。
29．C
【詳解】A．甲圖中驗(yàn)鈔筆是利用紫外線進(jìn)行防偽識(shí)別的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
B．乙圖中醫(yī)院放射科給病人做胸透利用X射線照射人體進(jìn)行透視，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．丙圖中夜視系統(tǒng)是利用紅外線，選項(xiàng)C正確；
D．丁圖中蝙蝠利用超聲波定位，雷達(dá)利用無(wú)線電波定位，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選C。
30．BCD
【詳解】A．可見(jiàn)光屬于電磁波，故A錯(cuò)誤；
B．紫外線可以用于消毒，故B正確；
C．雷達(dá)是利用電磁波的反射來(lái)偵測(cè)目標(biāo)的，故C正確；
D．不同溫度的物體發(fā)出的紅外線特征不同，夜視儀是利用紅外線來(lái)幫助人們?cè)谝归g看見(jiàn)物體的，故D正確。
故選BCD。
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