文档文本内容
第55 讲 电磁振荡与电磁波 传感器
目录
01 考情解码·命题预警..........................................................................................................................2
02 体系构建·思维可视.........................................................................................................................3
03 核心突破·靶向攻坚.........................................................................................................................4
考点一 电磁振荡 ...........................................................................................................4
知识点1 电磁振荡.................................................................................................................................................4
考向1 电磁振荡..............................................................................................................................................5
考点二 电磁波的特点及应用 .........................................................................................8
知识点1 电磁波的特点及应用............................................................................................................................8
考向1 电磁波的特点及应用.......................................................................................................................10
考点三 利用传感器制作简单的自动控制装置 ...............................................................10
知识点1 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析.....................................................10
考向1 实验原理与操作................................................................................................................................11
考向2 数据处理与误差分析............................................................................................................................12
04 真题溯源·考向感知.......................................................................................................................14
常考考点
真题举例
振荡回路
————————
电磁波的特点
2022·全国乙卷·高考
传感器的应用
2019·全国Ⅱ卷·高考真题
考情分析：
1. 电磁振荡和电磁波在高考中的考查主要以选择题和实验题为主，常结合生活中的常见情景进行考查，
实验：利用传感器制作简单的自动控制装置在高考物理中考查较少，但会在电学实验中涉及到光敏电阻等
传感器件的考查。
2．从命题思路上看，考查方向为
基本知识考查：振荡回路的基本原理，电磁波的特点，电磁波谱，各类传感器的原理及特点；
常见模型考查：振荡回路，温度传感器，压敏传感器，气敏传感器。
3．从命题思路上看，试题情景为
生活实践类：信息传递，体温测量，电磁波的应用，光控开关装置，温控报警/风扇装置，自动门/感应水
龙头，烟雾/气体报警器；
学习探究类：电磁振荡中的电流，电场，磁场，能量的变化规律，自动平衡/水平仪，智能温室控制，压
力/称重报警装置。
复习目标：
目标一：了解振荡电路中电磁振荡过程的能量转化情况，掌握电磁振荡的周期公式。
目标二：理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收。
目标三：理解和掌握各类传感器的特点，并会处理有关传感器的电路问题，做出必要的误差分析。
考点
一
电磁振荡
知识点1 电磁振荡
1.振荡电路：产生大小和方向都做周期性迅速变化的电流(即振荡电流)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LC 振荡电路。
2.电磁振荡：在LC 振荡电路中，电容器不断地充电和放电，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的电
流
i 、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度
B 发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡。
3.电磁振荡中的能量变化
(1)放电过程中电容器储存的电场能逐渐转化为线圈的磁场能。
(2)充电过程中线圈中的磁场能逐渐转化为电容器的电场能。
(3)在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。
4.电磁振荡的周期和频率
(1)周期T＝2π❑√LC。
(2)频率f＝1
2π❑√LC 。
5.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
得分速记
1．LC 振荡电路充、放电过程的判断方法
根据电流流向判断
当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场
能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷
量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程
根据物理量的变化趋
势判断
当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强
度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程
根据能量判断
电场能增加时充电，磁场能增加时放电
考向1 电磁振荡
例1 （2025·辽宁·模拟预测）一个电感线圈L 和电容器C 组成的振荡电路，如图所示，该时刻电感线圈内
的磁场方向向上，电容器的a 极板带正电荷，则该时刻下列说法正确的是（ ）
A．电感线圈内的磁场在增强
B．电感线圈内的电流在变大
C．电容器带的电荷量在增加
D．两极板之间的电压在减小
【变式训练1·变考法】（2025·辽宁大连·模拟预测）如图，为测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计
了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物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 与电感或电源相连，当开关从a 拨到b 时，由电感L 和电容C 构成的回路中产生振荡电
流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置下面说法正确的是（ ）
A．电源电动势越小，则振荡电流的频率越低
B．当电路中电流最大时，电容器两端的电压最小
C．开关a 拨向b 瞬间，电感L 的自感电动势为零
D．检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在升高
【变式训练2·变考法】（2024·吉林长春·模拟预测）电感为L 的线圈与电容为C 的电容器组成一个理想的
振荡电路，某时刻电路中电流的方向和电容器中电场强度的方向如甲图所示，电容器a 极板所带的电量随
时间变化的图像如图乙所示（
为电容器所带最大电量的绝对值），则下列说法中正确的是（ ）
A．甲图所示的时刻可能为乙图中从0 时刻开始的第四个四分之一周期的某个时刻
B．甲图所示的时刻线圈的自感电动势正在减小
C．该振荡电路从乙图中0 时刻开始的第一个四分之一周期内的平均电流为
D．该振荡电路中电容器两极板间的正弦交流电压的有效值为
考向2 电磁波的发射和接收
例1 （2025·浙江杭州·二模）以下电路中，能够最有效发射电磁波的是（ ）
A．V
B．
C．
D．
【变式训练1·变考法】在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，调制分调幅和调
频两种。如图甲所示有A、B 两幅图。在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，
经放大后送到下一级，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一级，如果采用如图乙所示
的电路，图中虚线框a 和b 内只用一个电容器或电感器。以下关于电磁波的发射和接收的说法电，正确的
是（ ）
①在电磁波的发射技术中，甲图中A 是调幅波
②在电磁波的发射技术中，甲图中B 是调幅波
乙图中
③
a 是电容器，用来通高频阻低频，b 是电感器，用来阻高频通低频
乙图中
④
a 是电感器，用来阻交流通直流，b 是电容器，用来阻高频通低频
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
考点
二
电磁波的特点及应用
知识点1 电磁波的特点及应用
1.麦克斯韦电磁场理论
2.电磁波
(1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成电磁波。
(2)电磁波的传播不需要(填“需要”或“不需要”)介质。在真空中不同频率的电磁波传播速度相同，都等
于光速
3 ×
10
8 m/s
。在同一介质中不同频率的电磁波传播速度是不同的，频率越高，波速越小。
(3)v＝λf，f 是电磁波的频率。
3.无线电波的发射
(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制。
(2)调制方式
①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。
②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。
4.无线电波的接收
(1)当接收电路的固有频率跟收到的无线电波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这就是电谐
振现象。
(2)使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。
(3)从经过调制的高频振荡信号中“检”出调制信号的过程，叫作检波。检波是调制的逆过程，也叫作解调。
5.电磁波谱
(1)电磁波谱：按照电磁波的波长大小或频率高低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、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线
。
(2)电磁波谱分类及应用
电磁波谱
频率/Hz
真空中波长/m
特性
应用
递变规律
无线电波
<3×1011
>10－3
波动性强，易发
生衍射
无线电技术
波长越长，越容易产生
干涉、衍射现象，波长
越短，穿透能力越强。
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
红外线
1011~1015
10－7~10－3
热效应
红外遥感
可见光
1015
10－7
引起视觉
照明、摄影
紫外线
1015~1016
10－8~10－7
化学效应、荧光
效应、灭菌消毒
医用消毒、防伪
X 射线
1016~1019
10－11~10－8
穿透本领强
检查、医用透视
γ 射线
>1019
<10－11
穿透本领最强
工业探伤、医用治
疗
得分速记
1.电磁波与机械波的比较
名称
项目
电磁波
机械波
产生
由周期性变化的电场、磁场产生
由质点(波源)的振动产生
传播介质
不需要介质(在真空中仍可传播)
必须有介质(真空中不能传播)
波的种类
横波
既有横波也有纵波
速度特点
由介质和频率决定，在真空中等于光速(c
＝3×108 m/s)
仅由介质决定
能量
都能携带能量并传播能量
速度公式
v＝λf
遵循规律
都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象
考向1 电磁波的特点及应用
例1 （2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）下列电磁波中，频率最大的是（ ）
A．红外线
B．紫外线
C．可见光
D．无线电波
【变式训练1·变考法】（2022·辽宁锦州·一模）5G 是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特点之
一为具有超高速的数据传播速率，5G 信号—般采用
频段的无线电波，而第四代移动通
信技术4G 采用的是
频段的无线电波，则下列说法正确的是（ ）
A．空间中的5G 信号和4G 信号相遇会产生干涉现象
B．5G 信号比4G 信号所用的无线电波在真空中传播的更快
C．5G 信号相比于4G 信号更不容易绕过障碍物，所以5G 通信需要搭建更密集的基站
D．5G 信号比4G 信号波长较长
【变式训练2】（2024·全国·模拟预测）下列有关电磁波、机械波的应用及说法，正确的是（ ）
A．隐形飞机表面涂上了特殊材料，是为了增强波的反射，从而达到隐形的目的
B．光纤通信、全息照相以及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
C．两个完全相同的振源产生的波相遇时，振幅最大的质点是发生了共振
D．医院检查病人的血流速度时应用了多普勒效应
考点三
用传感器
作
的
利
制
简单
自动控制装置
知识点1 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
1．实验目的
(1)了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性。
(2)学会传感器的简单使用。
2．实验原理
(1)传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。
(2)其工作过程如下图所示。
3．实验器材
热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、
开关、导线等。
4．误差分析
误差主要来源于温度计和欧姆表的读数。
5．注意事项
(1)在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。
(2)光敏实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到
光敏电阻上的光的多少。
(3)欧姆表每次换挡后都要重新进行电阻调零。
考向1 实验原理与操作
例1（2024·吉林长春·模拟预测）有一种测量物体重力的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要
由三部分构成：踏板、压力传感器
（实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器）、显示体重的仪表
（实质上是电流表）。不计踏板的质量，已知电流表的量程为
，内阻为
，电源电动势为
，内阻
为
，电阻
随压力
变化的函数式为
（
和
的单位分别为
和
）。下列说法中正确
的是（ ）
A．该秤能测量的最大体重是
B．电流表
的量程越大，则能测量的最大体重越小
C．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表
刻度盘的
处
D．该秤可以通过电路规律转换成
关系进行刻度转换
【变式训练1·变考法】（2025·辽宁沈阳·模拟预测）在机器人的设计中，各类传感器是感知外界的重要元
件。某实验小组新购进了某型号的薄膜压敏电阻，现在需要测定该压敏电阻在不同压力下的阻值。实验室
准备了图（a）中的实验器材，电压表内阻约为20kΩ，电流表内阻约为50Ω。
(1)请在图（a）中，把实物连线补充完整 。
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器滑片调至 （填“左端”“右端”或“中间”）。将压敏电阻水平
放置并在上面放置适量砝码，实验得到不同压力下压敏电阻阻值
，将砝码重力记为
，描绘出
图线，如图（b）所示。
(3)若将
定义为压敏电阻的灵敏度，则由图（b）可知该型号薄膜压敏电阻的灵敏度随着所受压力的增
大而 。
(4)将测定好的压敏电阻安装在机械手的指尖处，如图（c）所示，并如图（d）所示连接好电路。已知电源
电动势
，电源内阻和检测电流表内阻均忽略不计，保护电阻
，机械手指尖与圆柱体的最
大静摩擦力是压力的0.5 倍。若要用机械手三个指尖竖直抓起重力
的圆柱体且不滑落（机械手三个
指尖对圆柱体施加的压力大小相等），则检测电流表的示数至少为 μA（结果保留3 位有效数
字）。
考向2 数据处理与误差分析
例1（2025·辽宁·三模）某小组同学进行“测量热敏电阻的温度特性曲线”实验，实验室提供如下器材∶
电池组E（3V，内阻约1Ω）、电压表V（量程3V，内阻约为3kΩ）、电流表A（量程0.6A，内阻约
5Ω）、热敏电阻Rₜ（常温下约10Ω）、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）、开关S、导线若干、温度计、
烧杯和水。
（1）将图甲所示的实物图中所缺导线补充完整，要使电阻测量尽量准确 ；
（2）利用补充完整的实验电路测量出不同温度下热敏电阻的阻值，画出该热敏电阻的电阻随温度变化的
特性曲线如图乙所示；
（3）考虑电表内阻的影响，本实验中热敏电阻的测量值比真实值 （选填“偏大”或“偏小”），
误差原因主要是 （选填“电压表分流”或“电流表分压”）；
（4）将该热敏电阻放在如图丙所示电路中，在温室中用来做低温报警器。已知蜂鸣器的电阻为30Ω，其
两端电压大于3V 就发出鸣叫声音。要求当环境温度低于10℃，蜂鸣器就要报警，那么蜂鸣器的右端应接
（选填“a”或“b”），可调电阻
的阻值应调为 Ω。
【变式训练1·变考法】（2024·辽宁·三模）材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利
用这种效应可以制作压敏电阻。某中学创新小组准备从实验室中两个压敏电阻m、n 中选择一个，与电磁
继电器组成电路为学校食堂设计一个小型“可自动注水的储水池”，主要步骤如下：
(1)利用图甲所示电路测量压敏电阻的阻值随压力变化的规律。主要器材如下：
压敏电阻两个
电源（电动势E=12V，内阻不计）
电流表G1（量程10mA，内阻Rg1=200Ω）
电流表G2（量程50mA，内阻Rg2约为100Ω）
定值电阻R1=200Ω
滑动变阻器R2（最大阻值为150Ω）
开关S1、S2及导线若干
①为尽量准确的测量压敏电阻的阻值，导线c 端应与 （选填“a”或“b”）点连接。
②首先测量R0的数值，正确连接电路，使压敏电阻上的压力F=0，闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器的滑
片到合适位置，分别记录电流表G2和G1的读数I2和I1，可知R0= （用字母I1、I2、Rg1、R1表示）。
两名同学分别测得两个压敏电阻
③
m、n 的阻值随压力变化的图像如图乙、丙所示。
(2)“可自动注水储水池”的电路如图丁所示，RA为保护电阻。当线圈中的电流超过某一值I0时，继电器的
衔铁将被吸合，与上方触点分离、注水装置所在电路断开并停止注水。
①分析原理可知，压敏电阻应选择 （选填“m”或“n”），水位上升时，保护电阻RA的电功率会
（选填“变大”或“变小”）。
②若想增大可自动注水储水池的蓄水量，可将保护电阻RA的阻值 （选填“变大”或“变小”）。
1．（2025·江苏·高考真题）如图所示．将开关S 由a 拔到b，使电容器C 与线圈L 构成回路。以电容器C
开始放电取作0 时刻，能正确反映电路中电流i 随时间t 变化关系的图象是（ ）
A．
B．
C．
D．
2．（2025·浙江·高考真题）有关下列四幅图的描述，正确的是（ ）
A．图1 中，
B．图2 中，匀速转动的线圈电动势正在增大
C．图3 中，电容器中电场的能量正在增大
D．图4 中，增大电容C，调谐频率增大
3．（2021·浙江·高考真题）大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接
收的微波功率达到
时会引起神经混乱，达到
时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，
其发射功率
。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最
远距离约为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．（2020·浙江·高考真题）在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列
说法正确的是（ ）
A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
5．（2025·河北·高考真题）(1)某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1 所示电路研究
热敏电阻的温度特性。
①闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R 随温度t 变化的规
律时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻a、b两端测量其阻值，这时开关S 应 （填“断开”或
“闭合”）。
②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻R1、R2与温度t 的关系分别对应图2 中曲线I、Ⅱ。
设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可串联一个
热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻 （填“R1”或“R2”）具
有相同温度特性。
(2)某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图3 所示，当地重力加速度为g。
①方案设计阶段，该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见。
甲同学：需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
乙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
丙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。
你认为 （填“甲”“乙”或“丙”）同学的方案不可行。
②如图3，光电门中光源与光敏管相对，光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时，遮光条把光遮住，
计时器记录遮光时间，可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度d1=10.0 mm，光电门宽度
d2=20.0 mm。某次测量时，记录通过光电门A 的遮光时间为25.0 ms，则滑块经过光电门A 的速度大小为
m/s。
6．（2025·河南·高考真题）实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温
箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1 所示，保温箱原理图如图2 所示。回答下列问题：
(1)图1 中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是 （填“线性”或“非线性”）的。
(2)存在一个电流值I 0，若电磁铁线圈的电流小于I 0，衔铁与上固定触头a 接触；若电流大于I 0，衔铁与下
固定触头b 接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I 0附近上下波动，加热电路持续地断开、
闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2 中加热电阻丝的c 端应该与触头 （填“a”或“b”）相
连接。
(3)当保温箱的温度设定在50° C时，电阻箱旋钮的位置如图3 所示，则电阻箱接入电路的阻值为
Ω。
(4)若要把保温箱的温度设定在100° C，则电阻箱接入电路的阻值应为 Ω。
