資源簡介

1.電磁振蕩
課標要求
1．理解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念．
2．了解LC回路中振蕩電流的產生過程．
3．了解無阻尼振蕩和阻尼振蕩．
4．會計算LC電路的周期與頻率．
思維導圖
必備知識·自主學習——突出基礎性　素養夯基
一、LC振蕩電路和振蕩電流
1．振蕩電流：大小和方向都隨時間做________迅速變化的電流．
2．振蕩電路：能夠產生________的電路．
3．振蕩過程：如圖所示，將開關S擲向1，先給電容器充電，再將開關S擲向2，從此時起，電容器要對線圈放電．
(1)放電過程：由于線圈的________作用，放電電流不能立刻達到最大值，而是由零逐漸增大，線圈產生的________逐漸增強，電容器里的________逐漸減弱，放電完畢時，________全部轉化為________．
(2)充電過程：電容器放電完畢，由于線圈的________作用，電流并不立即消失，仍保持原來的方向繼續流動，電容器被反向________，極板上帶上相反的電荷，充電結束，極板上的電荷最多，________又轉化為電容器的________．此后電容器再放電、再充電，周而復始，于是電路中就有了周期性變化的振蕩電流．
(3)電磁振蕩：電場和磁場周期性的相互轉變的過程也就是________和________周期性相互轉化的過程．
二、無阻尼振蕩和阻尼振蕩
1．阻尼振蕩：振蕩電路中的能量逐漸損耗，振蕩電流的________逐漸減小，直到停止振蕩．
2．無阻尼振蕩：沒有能量損失，振蕩電流的________永遠保持不變的振蕩．
3．實際的LC振蕩是阻尼振蕩：任何電路中都有電阻，電路中總會有一部分能量會轉化為________．另外，還會有一部分能量以________的形式輻射出去．如果要實現等幅振蕩，必須有能量補充到電路中．
三、電磁振蕩的周期和頻率
1．周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的________．
2．頻率：1 s內完成周期性變化的________．
3．固有周期和固有頻率：振蕩電路里發生無阻尼振蕩時的周期和頻率叫作________周期、________頻率，簡稱振蕩電路的周期和頻率．
4．周期和頻率公式：T＝________，f＝________．
[導學1]
(1)在電容器放電過程中，電容器帶電荷量減少，兩極間電壓減小，板間電場強度減弱；線圈中的電流增大，磁場增強，自感電動勢的作用是阻礙電流增大．
(2)充電過程中，電容器帶電荷量增加，兩極間電壓增大，板間電場強度增大；線圈中的電流減小，磁場減弱，自感電動勢的作用是阻礙電流減小．
[導學2]
電容器放電過程中，電場能向磁場能轉化，充電過程中磁場能向電場能轉化．
[導學3]
電場能與磁場能轉化的周期等于振蕩電流周期的一半．
關鍵能力·合作探究——突出綜合性　素養形成
探究點一　振蕩電流的產生過程
導學探究
如圖所示，將開關S擲向1，先給電容器充電，再將開關擲向2，從此時起，電容器通過線圈放電，線圈中是否會產生自感電動勢？自感電動勢產生什么效果？線圈中的電流怎樣變化？電容器的電場能轉化為什么形式的能？當線圈中的電流減小時，是否會對電容器充電？此時線圈中的磁場能轉化為什么形式的能？
歸納總結
1.各物理量變化情況一覽表
時刻(時間) 工作過程 q E i B 能量
0→ 放電過程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E電→E磁
充電過程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E電
放電過程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E電→E磁
→T 充電過程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E電
2.振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖像(如圖所示)
3．板間電壓u、電場能EE、磁場能EB隨時間變化的圖像(如圖所示)
u、EE規律與q t圖像相對應；EB規律與i t圖像相對應．
4．分類分析
(1)同步關系
在LC振蕩回路發生電磁振蕩的過程中，電容器上的物理量：電荷量q、電場強度E、電場能EE是同步變化的，即：
q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．
振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能EB也是同步變化的，即：
i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)．
(2)同步異變關系
在LC振蕩過程中，電容器上的三個物理量q、E、EE與線圈中的三個物理量i、B、EB是同步異向變化的，即q、E、EE同時減小時，i、B、EB同時增大，且它們的變化是同步的．
注意：自感電動勢E的變化規律與q t圖像相對應．
典例示范
例 1 如圖所示，L是直流電阻可以忽略的電感線圈，LC振蕩電路工作時的周期為T，在t＝0時斷開電鍵K，則在0到這段時間內，下列敘述正確的是(　　)
A．電容器C放電，A板上正電荷逐漸減小，LC回路中電流逐漸增大，當t＝時電流達到最大
B．電容器C放電，A板上正電荷逐漸減少，LC回路中電流逐漸減小，t＝0時放電電流最大
C．電容器C被充電，B板上正電荷逐漸增多，LC回路中電流逐漸減小，到t＝時電流為零
D．電容器C被充電，A板上正電荷逐漸增多，LC回路中電流逐漸減小，到t＝時電流為零
名師點撥
LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法
(1)根據電流流向判斷，當電流流向帶正電的極板時，處于充電過程；反之，處于放電過程．
(2)根據物理量的變化趨勢判斷：當電容器的帶電荷量q(U、E)增大時，處于充電過程；反之，處于放電過程．
(3)根據能量判斷：電場能增加時，充電；磁場能增加時，放電．
素養訓練1　
(多選)如圖所示，LC振蕩電路中，已知某時刻電流i的方向指向A板，且正在增大，則(　　)
A．B板帶正電
B．A、B兩板間的電壓在減小
C．電容器C正在充電
D．電場能正在轉化為磁場能
素養訓練2　
(多選)某時刻LC振蕩電路的狀態如圖所示，則此時刻(　　)
A．振蕩電流i在減小
B．振蕩電流i在增大
C．電場能正在向磁場能轉化
D．磁場能正在向電場能轉化
探究點二　電磁振蕩的周期和頻率
導學探究
如圖所示的電路，如果僅更換自感系數L更大的線圈，將開關S擲向1，先給電容器充電，再將開關擲向2，電容器通過線圈放電，線圈因自感現象產生的自感電動勢是否更大？“阻礙”作用是否也更大？由于延緩了振蕩電流的變化，振蕩周期T會怎樣變化？
歸納總結
1.固有周期和頻率：若振蕩過程中無能量損失，也不受其他影響，此時的周期和頻率叫作固有周期和固有頻率，簡稱振蕩電路的周期和頻率．
2．公式：T＝2π，f＝.
3．影響電磁振蕩的周期和頻率的因素
由電磁振蕩的周期公式T＝2π知，要改變電磁振蕩的周期和頻率，必須改變線圈的自感系數L或電容器的電容C.
影響線圈自感系數L的是：線圈的匝數、有無鐵芯及線圈的橫截面積和長度．匝數越多，自感系數L越大，有鐵芯的自感系數比無鐵芯的大．
影響電容器電容C的是：兩極板正對面積S、兩極板間介電常數εr以及兩極板間距d，由C＝(平行板電容器電容)，不難判斷εr、S、d變化時，電容C也變化．
典例示范
例 2 (多選)要增大LC振蕩電路的頻率，下列方法正確的是(　　)
A．將正對著的電容器的兩個極板錯開些
B．增大電容器的充電電荷量
C．減少自感線圈的匝數
D．抽出自感線圈中的鐵芯
素養訓練3　電子鐘是利用LC振蕩電路來工作計時的，現發現電子鐘每天要慢30 s，造成這一現象的原因可能是(　　)
A．電池用久了
B．振蕩電路中電容器的電感小了
C．振蕩電路中線圈的電感大了
D．振蕩電路中的電容器的電容小了
素養訓練4　在LC振蕩電路中，電容器放電時間的長短決定于(　　)
A．充電電壓的大小
B．電容器帶電荷量的多少
C．放電電流的大小
D．電容C和電感L的數值
隨堂演練·自主檢測——突出創新性　素養達標　
1.
如圖所示，某瞬間回路中電流方向如箭頭所示，且此時電容器的極板A帶正電荷，則該瞬間(　　)
A．電流i正在增大，線圈L中的磁場能也正在增大
B．電容器兩極板間的電壓正在增大
C．電容器帶電荷量正在減小
D．線圈中電流產生的磁感應強度正在增強
2.
(多選)LC振蕩電路中，某時刻磁場方向如圖所示，則下列說法正確的是(　　)
A．若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電
B．若電容器正在充電，則電容器下極板帶正電
C．若電容器上極板帶正電，則線圈中電流正在增大
D．若電容器正在放電，則自感電動勢正在阻礙電流增大
3.
(多選)如圖所示為LC振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量q隨時間t變化的圖線，由圖可知(　　)
A．在t1時刻，電路中的磁場能最小
B．t1到t2電路中的電流值不斷變小
C．從t2到t3電容器不斷充電
D．在t4時刻，電容器的電場能最小
4．如果收音機調諧電路是采用改變電容器電容的方式來改變回路固有頻率的，則當接收的電磁波的最長波長是最短波長的3倍時，電容器的最大電容與最小電容之比為(　　)
A．3∶1 B．9∶1
C．∶1 D．3∶1
1．電磁振蕩
必備知識·自主學習
一、
1．周期性
2．振蕩電流
3．(1)自感　磁場　電場　電場能　磁場能　(2)自感　充電　磁場能　電場能　(3)電場能　磁場能
二、
1．振幅
2．振幅
3．內能　電磁波
三、
1．時間
2．次數
3．固有　固有
4．2π
關鍵能力·合作探究
探究點一
【導學探究】
提示：線圈中的電流發生變化時，線圈中會產生自感電動勢，阻礙線圈中電流的變化，電流逐漸增大，電容器的電場能轉化為磁場能；線圈中電流減小時，對電容器充電，線圈中的磁場能轉化為電容器的電場能．
【典例示范】
例1　解析：開關閉合時，通過L的電流從上往下，電容器帶電荷量為零；在t＝0時斷開電鍵K，則在0到這段時間內，則電容器C被充電，B板上正電荷逐漸增多，LC回路中電流逐漸減小，到t＝時電流為零，C正確，A、B、D錯誤．
答案：C
素養訓練1　解析：電流i正在增大，磁場能增大，電容器在放電，電場能減小，電場能轉化為磁場能，C錯誤，D正確；由題圖中i方向可知B板帶正電，A正確；由于電容器放電，電荷量減少，兩板間的電壓在減小，B正確．
答案：ABD
素養訓練2　解析：由圖中上極板帶正電荷、下極板帶負電荷及電流的方向可判斷出電容器正在充電．電容器充電的過程中電流減小，磁場能向電場能轉化，正確選項為A、D.
答案：AD
探究點二
【導學探究】
提示：自感電動勢更大，“阻礙”作用更大，周期變長．
【典例示范】
例2　解析：要使LC振蕩電路的頻率增大，根據公式f＝＝，可減小線圈的自感系數L或減小電容器的電容C；將正對著的電容器的兩個極板錯開些，正對面積減小，電容C減小，A正確；增大電容器的充電電荷量，電容不變，B錯誤；減少自感線圈的匝數，自感系數L減小，C正確；抽出自感線圈中的鐵芯，自感系數L減小，D正確．
答案：ACD
素養訓練3　解析：電子鐘變慢的原因是LC振蕩電路的振蕩周期變大了，而影響周期的因素是振蕩電路中的L和C，這兩個物理量有一個或兩個變大都會造成振蕩周期變大，故C正確．
答案：C
素養訓練4　解析：電容器放電一次經歷四分之一個周期，而周期T＝2π，周期T是由振蕩電路的電容C和電感L決定的，與充電電壓、帶電荷量、放電電流等無關．綜上所述，D正確．
答案：D
隨堂演練·自主檢測
1．解析：根據電流方向可知電容器正處于充電狀態，電容器充電過程中，回路中電流減小，磁場能減小，電場能增大，電容器帶電荷量正在增大，電壓正在增大，線圈中電流產生的磁場的磁感應強度正在減弱，故只有B正確．
答案：B
2．解析：由電流的磁場方向和安培定則可判斷振蕩電流方向，由于題目中未標明電容器兩極板帶電情況，可分兩種情況討論：①若該時刻電容器上極板帶正電，則可知電容器處于放電狀態，電流正在增大，則C正確，A錯誤；②若該時刻電容器下極板帶正電，可知電容器處于充電狀態，電流正在減小，則B正確；由楞次定律可判定D正確．
答案：BCD
3.
解析：作出i t圖線(圖中虛線)，注意到i t圖線按余弦規律變化，電流大，磁場能大；電容器C上帶電荷量大，電場能大，不難判斷出A、C、D正確．
答案：ACD
4．解析：調諧電路固有頻率f＝當接收電磁波的頻率為f時，調諧電路發生電諧振，接收電磁波的波長λ＝＝c·2π可見λ與成正比，即λ2與C成正比，又因為λmax∶λmin＝3∶1，即1，所以Cmax∶Cmin＝9∶1，故選B.
答案：B2.電磁波
課標要求
1．了解麥克斯韋電磁場理論的基本內容以及在物理學發展史上的意義．
2．了解電磁波的基本特點及其發現過程，通過電磁波體會電磁場的物質性．
3．了解電磁波與機械波的區別．
思維導圖
必備知識·自主學習——突出基礎性　素養夯基
一、麥克斯韋電磁理論的兩個基本假設
1．變化的磁場能夠在周圍空間產生電場．
2．變化的電場能夠在周圍空間產生磁場．
二、電磁波
1．電磁波的產生
變化的電場和磁場交替產生而形成的電磁場由近及遠傳播就形成了________．
2．電磁波是橫波
電磁波的電場和磁場的方向都與傳播方向________，所以電磁波是________波．電磁波是電磁場的傳播，傳播過程________介質．
3．電磁波的速度
電磁波的速度等于________．
三、赫茲實驗
1．赫茲的實驗裝置
2．實驗現象
當感應圈兩個金屬球間有火花跳過時，檢波器兩個小銅球間也跳過火花．
3．現象分析
當感應圈使得與它相連的兩個金屬球間產生火花時，空間出現了________向外傳播．當電磁波到達檢波器時，檢波器的兩銅球間也產生了火花．
4．實驗結論：證實了________的存在．
四、麥克斯韋電磁場理論的意義
不僅預言了________的存在，而且揭示了電、磁、光現象在本質上的________，建立了完整的電磁場理論．
[導學1]
麥克斯韋電磁理論的理解：
(1)均勻變化的磁場產生穩定的電場；均勻變化的電場產生穩定的磁場．
(2)非均勻變化的磁場產生變化的電場；非均勻變化的電場產生變化的磁場．
[導學2]
電磁波是橫波，電磁波在真空中傳播時，它的電場強度和磁感應強度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直．
[導學3]
電磁波能產生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現象．
關鍵能力·合作探究——突出綜合性　素養形成
探究點一　麥克斯韋電磁理論
導學探究
如圖所示，磁鐵相對閉合線圈上下運動時，閉合線圈中的自由電荷做定向移動，是受到什么力的作用？這能否說明變化的磁場產生了電場？如果沒有導體，情況會怎樣？
歸納總結
對麥克斯韋電磁場理論的理解
恒定的電場不產生磁場 恒定的磁場不產生電場
均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場 均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場
不均勻變化的電場在周圍空間產生變化的磁場 不均勻變化的磁場在周圍空間產生變化的電場
振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場 振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場
典例示范
例 1 (多選)關于電磁場的理論，下列說法中正確的是(　　)
A．變化的電場周圍產生的磁場一定是變化的
B．變化的電場周圍產生的磁場不一定是變化的
C．均勻變化的磁場周圍產生的電場也是均勻變化的
D．振蕩電場在周圍空間產生同樣頻率的振蕩磁場
名師點撥
(1)變化的磁場所產生的電場的電場線是閉合的，而靜電場中的電場線是不閉合的．
(2)①振蕩電場(即周期性變化的電場)產生同頻率的振蕩磁場；②振蕩磁場(即周期性變化的磁場)產生同頻率的振蕩電場．
素養訓練1　(多選)關于電磁場理論的敘述正確的是(　　)
A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關
B．周期性變化的磁場產生同頻率的周期性變化的電場
C．變化的電場和變化的磁場相互關聯，形成一個統一的場，即電磁場
D．電場周圍不一定存在磁場，磁場周圍不一定存在電場
素養訓練2　某電路中電場隨時間變化的圖像如下列各圖所示，能發射電磁波的電場是(　　)
探究點二　電磁波
歸納總結
電磁波是電磁現象，機械波是力學現象，兩種波因產生機理不同，除具有波的共性外，還有不同之處．
機械波 電磁波
研究對象 力學現象 電磁現象
周期性變化的物理量 位移隨時間和空間做周期性變化 電場強度E和磁感應強度B隨時間和空間做周期性變化
傳播 傳播需要介質，波速與介質有關，與頻率無關 傳播無需介質，在真空中波速總是c，在介質中傳播時，波速與介質及頻率都有關系
產生 由質點(波源)的振動產生 由周期性變化的電流(電磁振蕩)激發
干涉 可以發生 可以發生
衍射 可以發生 可以發生
橫波 可以是 是
縱波 可以是 不是
典例示范
例 2 (多選)關于機械波與電磁波，下列說法正確的是(　　)
A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關
B．電磁波可以發生衍射現象和偏振現象
C．簡諧機械波在給定的介質中傳播時，振動的頻率越高，則波傳播速度越大
D．機械波不但能傳遞能量，而且能傳遞信息，其傳播方向就是能量或信息傳遞的方向
素養訓練3　(多選)以下關于機械波與電磁波的說法，正確的是(　　)
A．機械波與電磁波本質上是一致的
B．機械波的波速只與介質有關，而電磁波在介質中的波速，不僅與介質有關，還與電磁波的頻率有關
C．機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波
D．它們都能發生反射、折射、干涉和衍射現象
素養訓練4　(多選)關于電磁波，下列說法正確的是(　　)
A．手機既能發射電磁波，也能接收電磁波
B．手機只能接收電磁波，不能發射電磁波
C．收音機既能發射電磁波，也能接收電磁波
D．收音機不能發射電磁波，只能接收電磁波
隨堂演練·自主檢測——突出創新性　素養達標　
1．下列說法中正確的是(　　)
A．任何變化的磁場都要在周圍空間產生變化的電場，振蕩磁場在周圍空間產生同頻率的振蕩電場
B．任何電場都要在周圍空間產生磁場，振蕩電場在周圍空間產生同頻率的振蕩磁場
C．任何變化的電場都要在周圍空間產生磁場，振蕩電場在周圍空間產生同頻率的振蕩磁場
D．電場和磁場總是相互聯系著，形成一個不可分割的統一體，即電磁場
2．(多選)下列關于電磁波的說法，正確的是(　　)
A．電磁波是電磁場由發生區域向遠處傳播的
B．電磁波在任何介質中的傳播速度均為3.0×108 m/s
C．電磁波由真空進入介質傳播時，波長將變短
D．只要空間中某個區域有變化的電場或變化的磁場，就能產生電磁波
3．(多選)電磁波與聲波比較，下列說法正確的是(　　)
A．電磁波的傳播不需要介質，聲波的傳播需要介質
B．由空氣進入水中時，電磁波速度變小，聲波速度變大
C．由空氣進入水中時，電磁波波長變短，聲波波長變長
D．由空氣進入水中時，電磁波波長變長，聲波波長變短
4．(多選)電磁波與機械波相比較，下列說法正確的是(　　)
A．電磁波傳播不需要介質，機械波傳播也不需要介質
B．電磁波傳播不需要介質，機械波傳播需要介質
C．電磁波在任何介質中傳播速度都相同，機械波的速度大小取決于介質
D．機械波有橫波、縱波，而電磁波只有橫波
2．電磁波
必備知識·自主學習
二、
1．電磁波
2．垂直　橫　不需要
3．光速
三、
3．電磁波
4．電磁波
四、
電磁波　統一性
關鍵能力·合作探究
探究點一
【導學探究】
提示：磁鐵上、下運動時，導體中自由電荷定向移動，說明電荷受到靜電力作用，即導體處在電場中．磁鐵的上、下運動使線圈處在變化的磁場中，這表明變化的磁場周圍產生了電場．如果沒有導體，該處仍會產生電場．
【典例示范】
例1　解析：變化的電場產生磁場有兩層含義．①均勻變化的電場產生恒定的磁場．②非均勻變化的電場產生變化的磁場．振蕩的電場產生同頻率的振蕩的磁場．均勻變化的磁場產生恒定的電場，B、D正確，A、C錯誤．
答案：BD
素養訓練1　解析：變化的磁場周圍產生電場，當電場中有閉合回路時，回路中有電流，若無閉合回路電場仍然存在，A正確；若形成電磁場必須有周期性變化的電場和磁場，B正確，C錯誤；電場(或磁場)周圍不一定存在磁場(或電場)，D正確．
答案：ABD
素養訓練2　解析：圖A中電場不隨時間變化，不會產生磁場；圖B和圖C中電場都隨時間均勻變化，只能在周圍產生恒定的磁場，不會產生和發射電磁波；圖D中電場隨時間做不均勻的變化，能在周圍空間產生變化的磁場，而這個磁場的變化也是不均勻的，又能產生變化的電場，從而交織成一個不可分割的統一體，即形成電磁場，能發射電磁波．綜上所述，D正確．
答案：D
探究點二
【典例示范】
例2　解析：電磁波在真空中的傳播速度都等于光速，與電磁波的頻率無關，A錯誤；衍射現象是波特有的現象，而偏振現象是橫波特有的現象，電磁波也是一種橫波，可以發生衍射現象和偏振現象，B正確；波傳播速度與介質有關，則在同一種介質中傳播時，簡諧機械波的傳播速度相等，C錯誤；機械波不但能傳遞能量，而且能傳遞信息，其傳播方向就是能量或信息傳遞的方向，如聲波，D正確．
答案：BD
素養訓練3　解析：機械波由振動產生，電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產生；機械波傳播需要介質，波速由介質決定；電磁波的傳播不需要介質，波速由介質和本身頻率共同決定；機械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波．綜上所述，B、C、D正確．
答案：BCD
素養訓練4　解析：手機在使用過程中，將要傳遞的信息用電磁波發射出去，另一方面又可以通過接受電磁波來獲取他人傳遞給自己的信息，故B錯誤，A正確；收音機只能利用天線接收電磁波，不能發射電磁波，故C錯誤，D正確．
答案：AD
隨堂演練·自主檢測
1．解析：根據麥克斯韋電磁場理論，如果電場(磁場)的變化是均勻的，產生的磁場(電場)是恒定的；如果電場(磁場)的變化是不均勻的，產生的磁場(電場)是變化的；振蕩電場(磁場)在周圍空間產生同頻率的振蕩磁場(電場)；周期性變化的電場和周期性變化的磁場總是相互聯系著，形成一個不可分割的統一體，即電磁場，故選C.
答案：C
2．解析：電磁波在真空中的傳播速度為光速c＝3.0×108 m/s，且c＝λf，從一種介質進入另一種介質，頻率不變，但速度、波長會變化．電磁波仍具有波的特征，電磁波只有在真空中的傳播速度才為3.0×108 m/s，在其他介質中的傳播速度小于3.0×108 m/s，波長變短，只有交變的電場和磁場才能產生電磁波．綜上所述，A、C正確．
答案：AC
3．解析：電磁波傳播不需要介質，而聲波屬于機械波，聲波傳播離不開介質，A正確；電磁波在空氣中的速度接近光在真空中的速度，進入水中速度變小，而聲波進入水中速度反而比空氣中大，B正確；由v＝λf，電磁波或聲波由一種介質進入另一種介質時，頻率不變，可見波速v與波長λ成正比，C正確，D錯誤．
答案：ABC
4．解析：電磁波傳播不需要介質，而機械波的傳播需要介質，A錯誤，B正確；不同頻率的機械波在同一種介質中傳播速度相同(例如男女聲大合唱)，不同頻率的電磁波在同一種介質中傳播速度不同(例如光的色散)，C錯誤；由二者的特性可知D正確．
答案：BD3.電磁波譜
課標要求
1．認識電磁波譜．
2．知道各個波段的電磁波的名稱、特征和典型應用．
思維導圖
必備知識·自主學習——突出基礎性　素養夯基
1．概念
按電磁波的________或________大小的順序把它們排列成譜．
2．電磁波譜的排列
按波長由長到短依次為：____________、紅外線、________、紫外線、X射線、________．
3．不同電磁波的特點及應用
特點 用途
無線電波 ________________ 通訊、廣播、導航
紅外線 ________________ 加熱、遙測、遙感、紅外線制導
可見光 ________________ 照明、照相等
紫外線 ________________ 殺菌消毒、治療皮膚病等
X射線 ________________ 檢查、探測、透視、治療
γ射線 ________________ 探測、治療
[舉例]
手機信號的傳輸利用的是無線電波，電視機遙控器用的是紅外線，現代冰箱、洗衣機內消毒殺菌用的是紫外線，醫院做胸透用的是X射線，癌癥病人放療用的是γ射線．
[提醒]
熟記不同波長電磁波的性質和用途是解答電磁波譜問題的關鍵．
關鍵能力·合作探究——突出綜合性　素養形成
探究點一　電磁波譜
歸納總結
電磁波的共性
(1)它們在本質上都是電磁波，它們的行為服從相同的規律，各波段之間的區別并沒有絕對的意義．
(2)都遵守公式v＝λf，它們在真空中的傳播速度都是c＝3.0×108 m/s.
(3)它們的傳播都不需要介質．
(4)它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．
典例示范
例 1 電磁波包含了γ射線、紅外線、紫外線、無線電波等，按波長由長到短的排列順序是(　　)
A．無線電波、紅外線、紫外線、γ射線
B．紅外線、無線電波、γ射線、紫外線
C．γ射線、紅外線、紫外線、無線電波
D．紫外線、無線電波、γ射線、紅外線
素養訓練1　下列各組電磁波中，按波長由小到大排列的是(　　)
A．γ射線、紫外線、紅外線、可見光
B．γ射線、紫外線、可見光、紅外線
C．紅外線、可見光、紫外線、γ射線
D．紫外線、可見光、紅外線、γ射線
探究點二　不同波長電磁波的性質和用途
歸納總結
不同波長電磁波的性質和用途
(1)不同電磁波的頻率或波長不同，表現出不同的特性，波長越長越容易產生干涉、衍射現象，波長越短穿透能力越強．
(2)同頻率的電磁波，在不同介質中速度不同．不同頻率的電磁波，在同一種介質中傳播時，頻率越大折射率越大，速度越小．
(3)產生機理不同
無線電波 振蕩電路中電子周期性運動產生
紅外線、可見光和紫外線 原子的外層電子受激發后產生
X射線 原子的內層電子受激發后產生
γ射線 原子核受激發后產生
(4)用途不同：無線電波用于通信和廣播，紅外線用于加熱和遙感技術，紫外線用于殺菌消毒，X射線應用于醫學上的X光照片，γ射線檢查金屬部件的缺陷等．
典例示范
例 2 下面列出一些醫療器械的名稱和這些器械運用的物理現象，請將相應的字母填寫在運用這種現象的醫療器械后面的空格上．
(1)X光機，________．
(2)紫外線燈，________．
(3)用理療“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好，這里的“神燈”是利用________．
A．光的全反射
B．紫外線具有很強的熒光作用
C．紫外線具有殺菌消毒作用
D．X射線具有很強的貫穿力
E．紅外線具有顯著的熱效應
F．紅外線波長較長，易發生衍射
素養訓練2　關于電磁波的特性和應用，下列說法正確的是(　　)
A．紅外線和X射線都有很高的穿透本領，常用于醫學上透視人體
B．過強的紫外線照射有利于人的皮膚健康
C．電磁波中頻率最大的為γ射線，最容易發生衍射現象
D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光
隨堂演練·自主檢測——突出創新性　素養達標　
1．(多選)關于電磁波譜，下列說法中正確的是(　　)
A．在真空中各種電磁波的傳播速度都相同
B．γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高
C．紫外線比紫光更容易發生干涉和衍射
D．在電磁波譜中，最容易發生衍射現象的是γ射線
2．(多選)對紅外線的作用及來源的敘述中正確的有(　　)
A．一切物體都在不停地輻射紅外線
B．紅外線有很強的熒光效應
C．紅外線最顯著的作用是熱效應
D．紅外線容易穿過云霧、煙塵
3．下列關于紫外線的說法正確的是 (　　)
A．照射紫外線可增進人體對鈣的吸收，因此人們應盡可能多地接受紫外線的照射
B．一切高溫物體發出的光都含有紫外線
C．紫外線有很強的熒光效應，常被用來防偽
D．紫外線有殺菌消毒的作用，是因為其有熱效應
4．無線電波的中波波長范圍為200～3 000 m．求該波段的頻率范圍．
3．電磁波譜
必備知識·自主學習
一、
1．波長　頻率
2．無線電波　可見光　γ射線
3．波動性強　熱作用強　感光性強　化學作用、熒光效應　穿透力強　穿透力最強
關鍵能力·合作探究
探究點一
【典例示范】
例1　解析：電磁波的頻率由小到大的順序依次是無線電波、紅外線、紫外線和γ射線，這也是波長由長到短的順序，故A正確．
答案：A
素養訓練1　解析：依照波長由長到短，電磁波譜可大致分為：無線電波，紅外線，可見光，紫外線，倫琴射線，γ射線，故選B.
答案：B
探究點二
【典例示范】
例2　解析：(1)X光機是用來透視人的體內器官的，因此需要具有較強穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的傷害，因此采用了穿透能力比較強又不會給人體造成太大傷害的X射線，選擇D.(2)紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，因此選擇C.(3)“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進局部血液循環，它利用的是紅外線的熱效應，使人體局部受熱，血液循環加快，因此選擇E.
答案：(1)D　(2)C　(3)E
素養訓練2　解析：X射線有很高的穿透本領，常用于醫學上透視人體，選項A錯誤；過強的紫外線照射對人的皮膚有害，選項B錯誤；電磁波中頻率最大的為γ射線，其波長最短，最不容易發生衍射現象，選項C錯誤；紫外線和X射線都可以使感光底片感光，選項D正確．
答案：D
隨堂演練·自主檢測
1．解析：電磁波在真空中的速度都為3.0×108 m/s，A正確；γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，B正確；在電磁波譜中從無線電波到γ射線，波長逐漸減小，頻率逐漸增大，而波長越大，波動性越強，越容易發生干涉、衍射現象，因此紫光比紫外線更容易發生干涉和衍射現象，無線電波最容易發生衍射現象，C、D錯誤．
答案：AB
2．解析：任何物體在不停地輻射紅外線，且熱物體比冷物體的紅外輻射本領大，A正確；熒光效應是紫外線的特性，紅外線沒有，紅外線的顯著作用是熱效應，B錯誤，C正確；紅外線波長較長，衍射能力比較強，D正確．
答案：ACD
3．解析：紫外線有顯著的生理作用，殺菌能力較強，在醫療上有其應用，但是過多地接受紫外線的照射，對人體來說也是有害的，A、D錯誤；并不是所有的高溫物體發出的光都含有紫外線，B錯誤；紫外線有很強的熒光效應，可用來防偽，C正確．
答案：C
4．解析：根據頻率公式f＝得f1＝＝3× Hz＝1.5×106 Hz，f2＝＝ Hz＝1.0×105 Hz，即該波段的頻率范圍為1.0×105～1.5×106 Hz.
答案：1.0×105～1.5×106 Hz4.無線電波的發射、傳播與接收
5．無線電波與移動互聯網
課標要求
1．了解調制、調幅、調頻、調諧、解調、電諧振在電磁波發射、接收過程中的作用．
2．了解電磁波在信息傳遞中的應用，初步了解電視的應用和原理．
3．了解移動通信技術發展情況，并了解藍牙、Wi Fi等無線通信設備的原理、使用的電磁波頻段和常用頻率．
4．了解無線電波在移動互聯網中的應用．
思維導圖
必備知識·自主學習——突出基礎性　素養夯基
一、無線電波的發射
1．要有效地發射電磁波，振蕩電路必須具有兩個條件
(1)振蕩電路產生的電場和磁場必須分布到廣大的開放空間．
(2)要有________的振蕩頻率．頻率越高，發射電磁波的本領越強．
2．發射前
(1)載波：用來運載信號的________電磁波．
(2)調制：把傳遞的信號加到載波上的過程．
(3)調幅：使高頻振蕩的振幅隨信號而變．
(4)調頻：使高頻振蕩的頻率隨信號而變．
二、無線電波的傳播
1．地波：沿地球表面空間傳播的無線電波叫作地波．________、________和中短波可用地波．地波在傳播過程中________損失較大，傳播距離近，一般只在幾百千米范圍內．
2．天波：依靠________的反射來傳播的無線電波叫作天波．________最適合以天波的形式傳播，可傳播到幾千千米外的地方．
3．直線傳播：沿直線傳播的電磁波叫作空間波或視波．________適合沿直線傳播，傳播距離為幾十千米，遠距離通信時需要設立________．
三、無線電波的接收
1．接收原理：電磁波在傳播時遇到________會使導體里感應出振蕩電流．
2．電磁諧振：當振蕩電路的________與傳播來的電磁波的________相等時，電路中激起的感應電流就最強，這種現象叫作電磁諧振，也稱為電諧振．
3．調諧：使接收電路產生________的過程叫作調諧．
四、無線電波與移動互聯網
1．信息技術的核心內容：獲取、表達、________和________．
2．蜂窩系統：每一個________的工作范圍經過合理調配后呈正六邊形，排列起來像蜂窩一樣，這就是“蜂窩系統”名字的由來．
3．網絡協議：無線路由器以及與它相連的各種設備間遵守的一個共同的約定．設備間的連接方式除Wi Fi外還有藍牙和近場通信(________)等．
4．用電磁波傳遞二進制數據：二進制數據也可以通過調幅波或________向外傳播．
[導學1]
頻率越高，發射電磁波的本領就越大，提高電磁波發射頻率的方法有：①減小電容C(增大板間距d，減小正對面積S)；②減小自感系數L.
[導學2]
圖示幾種常見的傳播方式：
關鍵能力·合作探究——突出綜合性　素養形成
探究點一　無線電波的發射
導學探究
古代人們有哪些傳遞信息的方式？ 現在我們有哪些傳遞信息的方式？ 這兩種傳遞方式有什么不同？
歸納總結
1.發射電磁波的條件
(1)要有足夠高的振蕩頻率．理論研究表明，振蕩電路向外輻射能量的本領，即單位時間內輻射出去的能量，與振蕩頻率密切相關，頻率越高，發射電磁波的本領越大．
(2)開放電路，要使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間．
2．電磁波的發射示意圖(如圖所示)
典例示范
例 1 (多選)為了增大無線電臺向空間發射無線電波的能力，對LC振蕩電路的結構可采用下列哪些措施(　　)
A．減小電容器極板的正對面積
B．增大電容器極板的間距
C．增大自感線圈的匝數
D．向外抽出鐵芯
素養訓練1　電臺將播音員的聲音轉換成如圖甲所示的電信號，再加載到如圖乙所示的高頻載波上，使高頻載波的振幅隨電信號改變(如圖丙所示)．這種調制方式稱為(　　)
A．調頻　　B．調諧　　C．調幅　　D．電諧振
探究點二　無線電波的接收
導學探究
如圖，我們調節旋鈕調改變的是什么？調節的目的又是什么？
歸納總結
原理：利用電磁感應在接收電路產生和電磁波同頻率的電流．調諧就是使接收電路發生電諧振的過程，此時接收電路的感應電流最強．
典例示范
例 2 在如圖所示的電路中，C1＝200 pF，L1＝40 μH，L2＝160 μH，怎樣才能使回路2與回路1發生電諧振？發生電諧振的頻率是多少？
素養訓練2　(多選)關于無線電波的接收，下列說法中正確的是(　　)
A．當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波頻率相同時，該電磁波在接收電路中激起的感應電流最大
B．使接收電路中產生電諧振的過程叫作調諧
C．收音機的接收電路是LC振蕩回路
D．從接收到的高頻率振蕩中“檢”出所攜帶的信號，叫作調諧
隨堂演練·自主檢測——突出創新性　素養達標　
1．(多選)關于電磁波的發射過程，下列說法正確的是(　　)
A．必須對信號進行調制
B．必須使信號產生電諧振
C．必須把傳輸信號加到高頻電流上
D．必須使用開放電路
2．(多選)雷達是利用無線電波來探測目標方向和距離的一種裝置，雷達的天線猶如喊話筒，能使電脈沖的能量集中向某一方向發射；接收機的作用則與人耳相仿，用以接收雷達發射機所發出電脈沖的回波．測速雷達主要是利用多普勒效應，可由回波的頻率改變數值，計算出目標與雷達的相對速度．以下說法正確的是(　　)
A．雷達發射的是不連續的電磁波
B．雷達用的是微波波段的無線電波
C．目標離雷達天線而去時，反射信號頻率將高于發射信號頻率
D．目標向雷達天線靠近時，反射信號頻率將高于發射信號頻率
3．簡單的、比較有效的電磁波的發射裝置，至少應具備以下電路中的(　　)
①調諧電路　②調制電路　③高頻振蕩電路　④開放振蕩電路
A．①②③ B．②③④
C．①④ D．①②④
4．對講機是深山探險愛好者必備的通訊工具，原理如圖甲所示，不使用時高頻振蕩器產生的高頻等幅振蕩如圖乙所示，在正常使用的過程中，即探險家對話筒喊話時產生的低頻振蕩如圖丙所示．根據以上可知，該對講機發射的無線電波應為(　　)
4．無線電波的發射、傳播與接收
5．無線電波與移動互聯網
必備知識·自主學習
一、
1．(2)足夠高
2．(1)高頻等幅
二、
1．長波　中波　能量
2．電離層　短波
3．微波　中繼站
三、
1．導體
2．固有頻率　頻率
3．電諧振
四、
1．存儲　傳遞
2．基站
3．NFC
4．調頻波
關鍵能力·合作探究
探究點一
【導學探究】
提示：烽火臺，鴿子，驛站，郵差等；廣播，電視，電話，手機，互聯網；古代通過的是人力和動物，現在依靠的是電磁波．
【典例示范】
例1　解析：要增大無線電臺向空間發射電磁波的能力，必須提高其振蕩頻率，由f＝知，減小L和C可以提高f.要減小L可采取減少線圈匝數、向外抽出鐵芯的辦法，要減小C可采取增大極板間距、減小極板正對面積、減小介電常數的辦法，A、B、D正確．
答案：ABD
素養訓練1　解析：使電磁波隨各種信號而改變的技術叫作調制，而調制共有兩種方式：一種是調幅，即通過改變電磁波的振幅來實現信號加載；另一種是調頻，即通過改變電磁波的頻率來實現信號加載．由題意可知高頻載波的振幅隨電信號改變，所以調制方式為調幅，故選C.
答案：C
探究點二
【導學探究】
提示：調節旋鈕調改變的是可變電容器的電容，可以改變調諧電路的頻率，使它跟要接收的電臺發出的電磁波的頻率相同，這個頻率的電磁波在調諧電路里激起較強的感應電流，這樣就選出了這個電臺．
【典例示范】
例2　解析：發生電諧振時兩電路的固有頻率相同．為使回路發生電諧振，可以改變可變電容器C2，使f2＝f1，
即＝
C2＝＝pF＝50 pF.
發生電諧振時的頻率
f1＝≈1.78×106 Hz＝1.78 MHz.
答案：改變可變電容器C2的電容，使得C2為50 pF
1．78 MHz
素養訓練2　解析：接收電路與電磁波發生電諧振時，即接收電路的固有頻率等于電磁波的頻率時，電路中激起的感應電流最大，A正確；根據調諧概念可知，B正確，D錯誤；收音機的接收電路是LC回路，C正確．
答案：ABC
隨堂演練·自主檢測
1．解析：電磁波的發射過程中，一定要對低頻輸入信號進行調制，把傳輸信號加到高頻電流上，為了有效地向外發射電磁波，必須使用開放電路，A、C、D正確．產生電諧振是在接收過程，B錯誤．
答案：ACD
2．解析：雷達發射的是不連續的電磁波，采用微波進行發射．根據多普勒效應，當目標離雷達天線而去時反射信號頻率低于發射信號頻率，當目標向雷達天線靠近時反射信號頻率高于發射信號頻率，A、B、D正確，C錯誤．
答案：ABD
3．解析：比較有效的發射電磁波的裝置應該有調制電路、高頻振蕩電路和開放振蕩電路．調制電路是把需要發射的信號裝載在高頻電磁波上才能發射出去，高頻振蕩電路能產生高頻電磁波，開放振蕩電路能把電磁波發送的更遠．而調諧電路是在接收端需要的電路，B正確．
答案：B
4．解析：高頻振蕩器產生高頻等幅振蕩，話筒里有碳膜電阻，它的阻值隨壓力變化而變化．當我們對著它說話時，空氣對它的壓力隨著聲音而變化，那么它的電阻也就隨聲音信號而變化，振蕩電流的振幅也就隨著聲音信號而變化，這就是調制．它不但影響了正半周，也影響了負半周，故選B.
答案：B章末素養培優（四）
核心素養——科學思維
LC振蕩過程中規律的表達
(1)定性表達．在LC振蕩過程中，磁場能及與磁場能相關的物理量(如線圈中電流強度、線圈電流周圍的磁場的磁感應強度、穿過線圈的磁通量等)和電場能及與電場能相關的物理量(如電容器的極板間電壓、極板間電場的電場強度、極板上電量等)都隨時間做周期相同的周期性變化．這兩組量中，一組最大時，另一組恰最小；一組增大時，另一組正減小．
(2)定量表達．在LC振蕩過程中，盡管磁場能和電場能的變化曲線都比較復雜，但與之相關的其他物理量和變化情況卻都可以用簡單的正(余)弦曲線給出定量表達．以LC振蕩過程中線圈L中的振蕩電流i(與磁場能相關)和電容器C的極板間交流電壓u(與電場能相關)為例，其變化曲線分別如圖中的(a)、(b)所示．
例 如圖所示的LC振蕩回路中振蕩電流的周期為2×10－2s.自振蕩電流沿逆時針方向達最大值時開始計時，當t＝3.4×10－2s時．電容器正處于________狀態(填“充電”“放電”“充電完畢”或“放電完畢”)．這時電容器的上極板________(填“帶正電”“帶負電”或“不帶電”)．
章末素養培優
例　解析：電磁振蕩過程是電路中振蕩電流、極板帶電量等物理量周期性變化的
過程．為分析某時刻t(t>T)振蕩情況，可由下列變換式t＝nT＋t′(0設t＝3.4×10－2s＝2×10－2s＋1.4×10－2s＝T＋t′.則從圖線處于t軸下方可知，電路中振蕩電流沿順時針方向，故上極板應帶正電．
答案：充電　帶正電

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