高中物理竞赛基础：电磁振荡与电磁波

电磁振荡与电磁波电磁振荡和电磁波是电磁学中两个非常重要的概念。

电磁振荡指的是电场和磁场在空间中周期性地变化，而电磁波则是由电磁振荡产生的能量传播的方式。

在本文中，我们将深入探讨电磁振荡和电磁波的原理、特性和应用。

一、电磁振荡的原理电磁振荡是由充满空间的电场和磁场的相互作用产生的。

当一个物体具有电荷量时，它就产生了电场，而当电荷在物体上运动时，会产生磁场。

电场和磁场相互关联，当它们相互作用时，会产生一个闭合的能量传播系统，即电磁振荡。

电磁振荡的基础理论可以由麦克斯韦方程组来描述。

麦克斯韦方程组是描述电磁场相互作用的基本规律，包括麦克斯韦-安培定律、法拉第电磁感应定律、库仑定律和高斯定律。

这些方程描述了电场和磁场的生成和变化规律，从而揭示了电磁振荡的基本原理。

二、电磁波的特性电磁场振荡产生的能量传播方式称为电磁波。

电磁波具有一些特性，包括频率、波长、速度和极化等。

1. 频率：电磁波的频率指的是电场和磁场振荡的次数。

频率的单位是赫兹（Hz），1 Hz表示每秒振荡一次。

频率与波长有关，它们之间的关系可以由光速公式c = λν来表示，其中c是光速，λ是波长，ν是频率。

2. 波长：电磁波的波长是指在一个完整的振荡周期内电磁波传播的距离。

波长的单位可以是米（m），也可以是其他长度单位。

波长和频率之间满足反比关系，即波长越长，频率越低。

3. 速度：电磁波的传播速度是一个常数，即光速。

光速在真空中的数值约为3×10^8米每秒。

这意味着无论频率和波长如何变化，电磁波的传播速度始终是光速。

4. 极化：电磁波可以存在不同的极化方式，包括线偏振、圆偏振和无偏振。

线偏振的电磁波的电场振荡方向始终保持在同一平面上；圆偏振的电磁波的电场振荡方向在平面内旋转；无偏振的电磁波的电场振荡方向随机变化。

三、电磁波的应用电磁波的应用非常广泛，涉及到许多领域。

以下是一些典型的应用：1. 通信：无线通信技术是电磁波的主要应用之一。

电磁振荡与电磁波知识点总结电磁振荡和电磁波是电磁学领域中的两个重要概念。

它们在现代通信、无线电技术、光学等方面具有广泛应用。

本文将对电磁振荡和电磁波的知识点进行总结，并探讨其相关性及应用。

一、电磁振荡的基本概念与特征电磁振荡是指电磁场的能量在空间中以波动形式传播的过程。

具体来说，电磁振荡是由电场和磁场相互作用而形成的，是电磁辐射的基础。

1. 电磁振荡的基本方程电磁振荡满足麦克斯韦方程组，其中电磁振荡的波动方程描述了电磁场的传播速度和特性。

这个方程是当电磁波在真空中传播时的基本方程。

2. 电磁振荡的特点电磁振荡具有频率、波长和速度等特点。

其中，频率指的是电磁波的振动次数，波长指的是电磁波的传播长度，而速度则是指电磁波在介质中传播的速度。

3. 电磁波的分类根据频率的不同，电磁波可以分为射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同类型。

二、电磁波的基本特性与传播方式电磁波是由电场和磁场相互作用而形成的能量传播过程。

具体来说，电磁波将电磁能量以波动方式传播，具有固定的速度和波长。

1. 电磁波的基本特性电磁波具有频率、波长、速度和幅度等基本特性。

其中频率和波长决定了电磁波的性质，速度则是电磁波在介质中传播的速度，幅度则表示了电磁波的强度。

2. 电磁波的传播方式电磁波可以通过空气、真空、介质等媒质进行传播。

其中，在真空中，电磁波的传播速度为光速，即约为3 × 10^8 m/s。

而在介质中，电磁波的传播速度则取决于该介质的折射率。

3. 电磁波的应用电磁波在通信、无线电技术、雷达、医学成像、激光加工等方面有着广泛的应用。

通过调节电磁波的频率和波长，人们可以实现无线通信、遥感探测、医学影像等各种功能。

三、电磁振荡与电磁波的关系与应用电磁振荡和电磁波是密切相关的两个概念。

电磁波是由电磁振荡产生的，而电磁振荡是电磁波传播的基础。

1. 电磁振荡与电磁波的关系电磁振荡是电磁波的产生过程，是电磁场的能量振荡传播。

物理高三电磁振荡知识点电磁振荡是物理高考中重要的知识点之一，它是指由于外界激励或系统固有特性而产生的周期性电磁现象。

了解电磁振荡的概念、特点以及相关公式是理解和掌握这一知识点的关键。

本文将对电磁振荡的相关知识进行详细介绍。

一、电磁振荡的概念电磁振荡是指电磁系统中电场和磁场的周期性变化现象。

当电磁系统受到外界的激励时，电场和磁场会发生周期性的相互转化。

在振荡过程中，电场和磁场的能量不断在空间中传递。

二、电磁振荡的特点1. 周期性：电磁振荡是由于外界激励或系统固有特性而引起的周期性变化。

2. 能量守恒：在电磁振荡过程中，电场和磁场的能量不断在空间中转化，并且总能量保持不变。

3. 振幅：电磁振荡的振幅表示电场或磁场的最大值，其大小与激励源或系统的特性有关。

4. 频率：电磁振荡的频率表示单位时间内振荡周期的次数，单位为赫兹（Hz）。

5. 相位差：电磁振荡的相位差表示两个振动体的相位之间的差异，用来描述振动体之间的关系。

三、电磁振荡的公式1. 简谐振动的周期公式：T = 2π/ω其中，T表示周期，ω表示角频率。

2. 简谐振动的频率公式：f = 1/T = ω/2π其中，f表示频率。

3. 电磁波的速度公式：v = fλ其中，v表示电磁波的速度，f表示频率，λ表示波长。

4. 电磁波的能量公式：E = h f其中，E表示电磁波的能量，h为普朗克常数，f表示频率。

四、电磁振荡的应用1. 通信：电磁振荡是无线通信传输的基础，如无线电、电视、手机信号等。

2. 医学：电磁振荡在医学影像技术中的应用，如核磁共振成像（MRI）等。

3. 光学：电磁振荡是光的传播方式，光的干涉、衍射等现象都与电磁振荡密切相关。

4. 物理实验：电磁振荡是许多物理实验的基础，如电磁感应实验、电磁波实验等。

五、总结电磁振荡是物理高考中的重要知识点，了解其概念、特点以及相关公式对于理解和掌握电磁振荡非常重要。

通过学习电磁振荡的应用，我们可以更好地理解其在现实生活和科学研究中的作用。

十六、电磁振荡和电磁波电子技木基础水平预测（10分）双基训练★1.关于电磁波,下列说法中正确的是( ).(A)电磁波是电磁场由发生区向远处的传播(B)电磁波必须依靠介质来传播(C)电磁波会发生反射、折射、干涉和衍射(D)电磁波具有能量答案:ACD纵向型★★2.在LC振荡电路中,某时刻线圈中磁场方向如图所示,则下列说法中正确的是( ).(A)若磁场正在加强,则电容器正在放电,电流方向为a→b(B)若磁场正在减弱,则电场能止在减少,电容器下板带负电荷(C)若磁场正在减弱,则电场能正在增加,电容器下板带负电荷(D)若磁场正在加强,则电容器正在充电,电流方向为b→a答案:AC横向型★★★★3.1999年11月20日我国成功发射和回收了“神舟”号实验飞船,标志着我国的航天技术和运载火箭技术水平已跻身于世界先进行列.(1)如图所示,图中A为某火箭发射场,B为山区,c为城市.发射场正在进行某型号火箭的发射试验.该火箭起飞时质量为2.02×105kg,起飞推力2.75×105N,火箭发射塔高100m,则该火箭起飞时的加速度大小为_______m／s2.在火箭推力不变的情况下,若不考虑空气阻力及火箭质景的变化,火箭起飞后,经_______s飞离火箭发射塔(参考公式及常数：F合=ma,v1=v0+at,S=v0t+1/2at2,取取9.8m／s2).(2)为了转播火箭发射的实况,在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号.已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550m,而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566m,为了不让山区挡住信号的传播,使城市居民能收听和收看火箭发射的实况,必须通过建在山顶上的转发站来转发______________(选填“无线电广播信号”或“电视信号”).这是因为：_____________.(2001年上海高考试题)【5】答案:3.81,7.25,电视信号,电视信号的波长短,沿直线传播,受山坡阻挡,不易衍射阶梯训练电磁振荡双基训练★1.在LC振荡电路中,当电容器上的电荷量最大时( ).【1】(A )振荡电流达到最大 (B )电容器两极板间的电压最大 (C )电场能恰好全部转化为磁场能 (D )磁场能恰好全部转化为电场能 答案:BD★★★2.由自感系数为L 的线圈和可变电容器C 构成LC 同路,为使振荡频率在f 1=550kHz 至f 1=1650kHz 范围内,则可变电容器与f 1对应的电容C 和与f 2对应的电容C 2之比为( ).(1993年全国高考试题)【3】 (A )3:1(B )1:3(C )1：9 (D )9：1答案:D 纵向应用★★3.如图所示是一个LC 振荡电路电流变化的图线,下列说法中正确的是()(A )在t 1时刻线圈两端电压最大 (B )在t 1时刻电容器极板上没有电荷 (C )在t 1到t 2时刻电容器放电 (D )在t 2时刻电路中只有电场能 答案:B★★4.如图所示为某时刻LC 振荡电路中电容器中电场的方向和电流的方向,则下列说法中正确的是( ).【2】 (A )电容器正在放电(B )电感线圈的磁场能正在减少(C )电感线圈中的自感电动势正在阻碍电流的减小 (D )电容器的电场能正在增加 答案:BCD★★★5.如下图所示,甲、乙、丙、丁四个LC 振荡电路中,某时刻振荡电流i 的方向如箭头所示,下列对各同路情况的判断正确的是( ).【3】(A )若甲电路中电流i 正住增大,则该电路中线圈的自感电动势必定在增大 (B )若乙电路中电流i 正在增大,则该电路中电容器里的电场方向必定向下 (C )若丙电路中电流i 正在减小,则该电路中线圈周围的磁场必在增强(D )若丁电路中电流i 正在减小,则该电路中电容器极板电荷必是上负下正 答案:BD★★★6.右图所示的LC 振荡电路中,电容器极板所带电荷从最大变化到零经历的最短时间是( ).【2】 (A )LC 4π(B )LC 2π(C )LC π (D )LC 2π答案:B★★★7.在右图所示的LC 振荡电路中,通过P 点的电流随时间变化的图线如图(b )所示,若把通过P 点向右的电流规定为i 轴的正方向,则( ).【3】(A )0至0.5ms 内,电容器C 正在充电(B )0.5ms 至1ms 内,电容器上极板带正电荷 (C )1ms 至1.5ms 内,Q 点比P 点电势高 (D )1.5ms 至2ms 内磁场能在减少 答案:CD .★★★8.如图所示的LC 振荡电路,其中L 是一个带铁芯的有抽头的线圈,C 的两极间插有电介质板,为了降低振荡频率,下列措施正确的是( ).【15】(A )从两极间抽出介质板 (B )从线圈中抽出铁芯 (C )将电键S 从a 拨到b (D )增加两极的带电量 答案:C★★★9.右图所示的是某振荡电路中电流随时间变化的图线,由图线可知,在_______时刻电容器刚好充电完毕；在_______时刻线圈中的磁感应强度最大；在一个周期内,电容器充电与放电各进_______次.【2】 答案:3142t ,t ,t ,t ,2★★★★10.如果下表中给出的是LC 电路上电容器中电场强E 或振荡电流i 与各时刻的对应关系,T 是振荡周期,则下列选项中正确的是( ).【5】(A )若甲表示电场强度E ,则丙表示相应的振荡电流 (B )若乙表示电场强度E ,则甲表示相应的振荡电流 (C )若丙表示电场强度E ,则甲表示相应的振荡电流 (D )若丁表示电场强度E ,则丙表示相应的振荡电流 答案:AC 横向拓展★★11.实际的LC 电磁振荡回路如果没有外界能量的适时补充,振荡电流的振幅总是要 逐渐减小的.下述各种情况中为造成振幅减小原因的是( ).【1】 (A )线圈自感电动势对电流的阻碍作用上涡流产生的电热 (B )电路中的电阻对电流的阻碍作用 (C )线圈铁芯电磁波 (D )向周围空间辐射 答案:BCD★★★12.如图所示的电路中,L 是电阻不计的电感线圈,C 是电容器,闭合电键S ,待电路达到稳定状态后再断开电键S ,LC 电路中将产生电磁振荡.如果规定电感L 中的电流方向从a 到b 为正,断开电键时刻为t =0,那么右图中能正确表示电感线圈中的电流i 随时间t 变化规律的是图( ).(1998年上海高考试题)【3】答案:A★★★★13.如图所示的电路中,电容器电容C =1μF ,线圈自感系数L =0.1mH .先将电键S 向右扳到a ,这时电容器内有一带电液滴恰能保持静止.然后将电键向左扳到b ,经过t =3.14×10-5S ,带电液滴的加速度是_______m ／s 2.当LC 同路中的振荡电流有最大值时,带电液滴的加速度为m ／s 2(研究粒子未与极板发生碰撞的情况).【6】 答案:19.6,9.8电磁场和电磁波电子技术基础双基训练★1.下列说法中正确的是( ).【0.5】 (A )电磁场的本质是电场 (B )电磁场的本质是磁场(C )电磁场是电场和磁场的统称(D )电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体 答案:D★★2.根据麦克斯韦电磁场理沦,下列说法中正确的是( ).【1】 (A )在电场周围一定存在磁场,在磁场周围一定存在电场(B )在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场(C )在均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场,在均匀变化的磁场周围一定产生均匀变化的电场(D )在振荡的电场周围一定产生同频率的振荡的磁场,在振荡的磁场周围一定产生同频率的振荡的电场 答案:D★★3.关于电磁波在真空中的传播速度,下列说法中正确的是( ).【1】 (A )频率越高,传播速度越大 (B )波长越长,传播速度越大(C )电磁波能量越大,传播速度越大(D )频率、波长、能量都不影响电磁波在真空中的传播速度 答案:D★★★4.收音机中的调谐电路线圈的自感系数为L ,要想接收波长是λ的电台信号,应把调谐电路中电容器的电容调至(光速为c )( ).【2】(A )Lc 2πλ (B )λπLc 21 (C )Lc 22πλ (D )Lc 42πλ答案:D 纵向应用★★5.关于电视接收的原理,下列说法中正确的是( ).【1】 (A )电视接收天线接收到的电磁波中包括有图像信号和伴音信号(B )电视接收天线收到电磁波经过处理还原成图像,天线上并不产生感应电流 (C )电视接收机收到电磁波,通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号 (D )电视接收机收到电磁波,经扬声器得到电视节目的伴音信号 答案:AC★★6.无线电广播的中波段波长范围为187～560m ,为了避免邻近电台的十扰,两个电台的频率范围至少应相差104Hz ,则在此波段中最多可容纳的电台数为个.【2】 答案:106★★★7.在LC 振荡电路中,电容器C 檄板上的电量q 随时间变化的图像如图所示,在t 1=1×10-6s 至t 2=2×10-6内,关于电容器的充(或放)电过程及因此产生的电磁波波长,下列判断中正确的是( ).【2】 (A )充电过程,波跃为1200m (B )充电过程,波长为1500m (C )放电过程,波长为1200m (D )放电过程,波长为1500m 答案:A★★★8.LC 叫路中电容C =3.6pF ,电感L =1/π2mH ,若能向外发射电磁波,则所发射的电磁波的波长是_______m ,电场能变化的周期_______s .【2.5】 答案:36,8106-⨯★★★9.在右图所示电路中,当可变电容器C 2调到某个数值时,小灯泡D 最亮.这个现象叫_______,若此时L 1：L 2=1：2,则C 1=_______C 2.【3】 答案:电谐振,2 横向拓展★★10.比较机械波和电磁波,下列结论正中确的是( ).【1】 (A )它们都可发生反射、折射、干涉和衍射现象 (B )它们在本质上是相同的,只是频率不同而已(C )机械波的传播速度取决于介质,电磁波的传播速度取决于频率 (D )机械波的传播需要介质,电磁波可以在真空中传播 答案:AD★★★11.电感线圈中的电流在0.6s 时间内改变了1A .在这段时间内线圈中产生的感应电动势为0.2mV ,求由这个线圈和1.4×104pF 的电容器组成的振荡电路产生的电磁波在真空中的波长.【3】答案:m 1044.23⨯=λ★★★12.如图所示装置,区域Ⅰ为匀强电场,区域Ⅱ为匀强磁场,阴极K 发射的电子经电场加速后射入磁场,则电子在哪个区域可能发射电磁波?(第一届全国中学生物理竞赛预赛试题,原题为选择题)【3】 答案:区域Ⅱ★★★★13.如图所示,内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于环口径的带正电的小球,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随时间成正比增加的变化磁场.设运动过程中小球带电量不变,那么( ).【5】(A)小球对玻璃环的压力一定不断增大(B)小球受到的磁场力一定不断增大(C)小球先沿逆时针方向减速运动,过一段时间后沿顺时针方向加速运动(D)磁场力对小球一直不做功答案:CD★★★★14.在图16-17所示的电路中,两电容器的电容相等,即C1=C2=C,两个二极管D1、D2皆为理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大).当电源输入电压为如图16-18所示的稳定方波时,试在图16-19和图16-20中分别画出达到稳定状态后L点的电压U L和M点的电压U M随时间变化的图像.(第六届全国中学生物理竞赛预赛试题)【8】答案:略。

高二物理电磁振荡整理知识点电磁振荡是高中物理中重要的内容之一，也是电磁学的基础。

在本文中，我们将对高二物理电磁振荡的知识点进行整理和总结，以供学生复习和巩固。

1. 电磁场的概念电磁场是指电荷或电流所产生的空间中存在的物理量，它包括电场和磁场两部分。

电场是由电荷产生的作用力，在空间中可以用电场线表示；磁场是由电流产生的作用力，在空间中可以用磁感线表示。

电磁场的性质主要有强度、方向和分布等。

2. 电磁振荡的基本概念电磁振荡是指在电磁场中，电磁波或者电磁信号以一定的频率在空间中传播的现象。

其基本特点包括振幅、频率、周期和波长等。

电磁振荡可以通过电磁波方程模型来进行描述，其中包括电场和磁感应强度的变化规律。

3. 电磁振荡的物理量在电磁振荡中，有一些重要的物理量需要了解。

(1) 振幅：振幅是指电磁振荡的最大偏移量，表示波的振动幅度。

(2) 频率：频率是指电磁波在单位时间内的振动次数，通常用赫兹(Hz)来表示。

(3) 周期：周期是指电磁波振动完成一个完整的周期所需的时间，通常用秒(s)来表示。

(4) 波长：波长是指电磁波振动完成一个完整的波长所需的距离，通常用米(m)来表示。

4. 电磁振荡的类型电磁振荡可以分为两种类型，即机械振荡和电磁振荡。

(1) 机械振荡：机械振荡是指由于机械系统的周期性运动而产生的振动。

例如，弹簧振子、单摆等都属于机械振荡。

(2) 电磁振荡：电磁振荡是指由于电磁场的周期性变化而产生的振动。

典型的例子包括电磁波、交流电等。

5. 电磁振荡的应用领域电磁振荡的应用非常广泛，涉及电信、无线通信、雷达、电磁感应等众多领域。

(1) 电信领域：电磁振荡在电信领域中被广泛应用，可以用于传输和接收信息。

(2) 无线通信领域：无线通信是指不通过物理连接的方式进行信息传输，电磁振荡可以实现无线通信的传输和接收。

(3) 雷达领域：雷达是宇航和军事等领域中常用的一种目标检测和测距的设备，它利用电磁波的速度和反射来实现对目标的探测。

第四章电磁振荡和电磁波（练基础）一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分。

在每小题给出的四个选项中，第1~4题只有一项符合题目要求，第5~8题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

）1．下列说法正确的是（ ）A ．变化的磁场不能产生电场B ．变化的电场一定能产生电磁波C ．电磁波能在真空中传播D ．麦克斯韦证实了电磁波的存在2．我国500m 口径球面射电望远镜（F AST ）如图所示，它可以接收来自宇宙深处的电磁波。

关于电磁波，下列说法正确的是（ ）A ．电磁波是纵波B ．变化的电场一定产生变化的磁场C ．频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大D ．电磁波可以传递信息和能量3．如图所示，高效而环保的光催化捕蚊器采用蚊子喜爱的紫外线诱捕蚊子。

捕蚊器发射的紫外线的频率为148.010Hz ⨯，普朗克常量h 取346.610J s -⨯⋅，则下列说法正确的是（ ）A ．紫外线可用于加热理疗B ．紫外线的频率比可见光小C ．该紫外线在真空中的波长为232.410m ⨯D ．该紫外线能量子的能量为195.2810J -⨯4．在理想LC 振荡电路中的某时刻，电容器极板间的场强E 的方向如图所示，M 是电路中的一点。

若该时刻电容器正在充电，据此可判断此时（）A．电路中的磁场能在增大B．流过M点的电流方向向左C．电路中电流正在增加D．电容器两板间的电压在减小5．2022年7月1日，庆祝香港回归祖国25周年大会隆重举行，世界各地观众都能收看到大会实况，是因为电视信号可通过卫星覆盖全球。

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频率、能量有关，频率越高、能量越大，传播速度越大B．当电磁波源消失后就不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失C．电磁波不能在真空中传播，且只能传递声音信号，不能传递图像信号D．香港电视台与南京电视台发射的电磁波的频率不同，但传播速度相同6．下列有关电磁波的发射、传播和接收的说法正确的是（）A．电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波这个特性工作的B．由调谐电路接收到的感应电流，是经过调制的高频电流，是我们需要的声音或图像信号C．不同波段的无线电波的传播特点不一样，有不同的用途，发射、接收所用的设备可以相同D．某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，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。