2019-2020学年高中物理第14章电磁波学案新人教版选修3-4【共4套25页】.pdf

本套资源目录 2019_2020 学年高中物理第 14 章 1 电磁波的发现 2 电磁振荡学案新人教版选修 3_4 2019_2020 学年高中物理第 14 章 3 电磁波的发射和接收学案新人教版选修 3_4 2019_2020 学年高中物理第 14 章 4 电磁波与信息化社会 5 电磁波谱学案新人教版选修 3_4 2019_2020 学年高中物理第 14 章章末复习课学案新人教版选修 3_4 1 电磁波的发现 2 电磁振荡 学习目标 1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义.2.了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性(重点)3.理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程(难点)4.了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率 一、电磁场和电磁波 1麦克斯韦电磁理论的两个基本假设(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场(如图所示)(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场(如图所示)变化的磁场在其周围空间产生电场 变化的电场在其周围空间产生磁场 2 电磁场：变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场 3电磁波(1)电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波(2)电磁波的特点：电磁波是横波，电磁波在空间传播不需要介质；电磁波的波长、频率、波速的关系：vf，在真空中，电磁波的速度c3.0108m/s.(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象 4赫兹的电火花(1)赫兹实验的分析 和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出感应电动势，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花这个导线环实际上是电磁波的检测器 结论：赫兹实验证实了电磁波的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性(2)赫兹的其他成果 赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象测量证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c，证实了麦克斯韦关于光的电磁场理论 二、电磁振荡 1振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流 2振荡电路：能够产生振荡电流的电路最基本的振荡电路为LC振荡电路 3电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，电场和磁场周期性相互转变的过程也就是电场能和磁场能周期性相互转化的过程 4电磁振荡的周期与频率(1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间(2)频率：1 s 内完成周期性变化的次数 振荡电路里发生无阻尼振蒎时的周期和频率分别叫作固有周期、固有频率(3)周期和频率公式：T2LC，f12LC.1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)变化的电场一定产生变化的磁场()(2)电磁波和光在真空中的传播速度都是 3.0108 m/s.()(3)在振荡电路中，电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能()(4)电容器放电完毕，电流最大()(5)L和C越大，电磁振荡的频率越高()2关于电磁场理论的叙述，正确的是()A变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 C变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D电场周围一定存在磁场 E磁场周围一定存在电场 ABC 3.LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是()A若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电 B若电容器正在充电，则电容器下极板带正电 C若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大 D若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大 E若电容器正在充电，则自感电动势正在阻碍电流增大 BCD 本题考查各物理量发生变化的判断方法 由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板的带电情况，可分两种情况讨论：(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则 C 对，A 错；(2)若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则 B 对，由楞次定律可判定 D 对 E 错故正确答案为 BCD.电磁场和电磁波 1电磁场的产生 如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场 2对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 3.机械波与电磁波的比较 机械波 电磁波 研究对象 力学现象 电磁现象 周期性变化的物位移随时间和空间做周期电场强度E和磁感应强度B随时间和理量 性变化 空间做周期性变化 传播 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系 产生 由质点(波源)的振动产生 由周期性变化的电流(电磁振荡)激发 干涉 可以发生 可以发生 衍射 可以发生 可以发生 横波 可以是 是 纵波 可以是 不是【例 1】下列关于电磁波的叙述中，正确的是()A电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播 B电磁波在任何介质中的传播速度均为 3108 m/s C电磁波由真空进入介质传播时，波长变短 D电磁波不能产生干涉、衍射现象 E电磁波具有波的一切特征 ACE 电磁波是交替产生呈周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播而产生，故 A项正确；电磁波只有在真空中传播时，其速度为 3108 m/s，故 B 项不正确；电磁波在传播过程中其频率f不变，由波速公式vf知，由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小，所以可得此时波长变短，故 C 正确；电磁波是一种波，具有波的一切特性，能产生干涉、衍射等现象，故 E 项正确，D 项不正确 电磁波的特点 1电磁波有波的一切特点：能发生反射、折射现象；能产生干涉、衍射等现象 2电磁波是横波在电磁波中，每处的电场强度和磁感应强度方向总是互相垂直的，并且都跟那里的电磁波的传播方向垂直 3电磁波可以在真空中传播，向外传播的是电磁能 1麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，_用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了_，测定了电磁波的_和_，得到了电磁波的_，证实在真空中它等于_ 解析 赫兹用实验验证了麦克斯韦电磁场理论的正确性，研究出电磁波的特点及其性质，揭示了光的本质是电磁波 答案 赫兹 电磁波 波长 频率 波速 光速 电磁振荡 1各物理量变化情况一览表 时刻(时间)工作过程 q E i B 能量 0T4 放电过程 qm0 Em0 0im 0Bm E电E磁 T4T2 充电过程 0qm 0Em im0 Bm0 E磁E电 T23T4 放电过程 qm0 Em0 0im 0Bm E电E磁 3T4T 充电过程 0qm 0Em im0 Bm0 E磁E电 2振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象(如图所示)3板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图象(如图所示)u、EE规律与qt图象相对应；EB规律与it图象相对应 4分类分析(1)同步关系 在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即：qEEE(或qEEE)振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即：iBEB(或iBEB)(2)同步异变关系 在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、EE与线圈中的三个物理量i、B、EB是同步异向变化的，即q、E、EE同时减小时，i、B、EB同时增大，且它们的变化是同步的，也即：q、E、EE同步异向变化,i、B、EB.注意：自感电动势E的变化规律与qt图象相对应【例 2】如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D 为一灯泡，C为电容器，开关 S 处于闭合状态，灯 D 正常发光，现突然断开 S，并开始计时，画出反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图象(q为正值表示a极板带正电)解析 开关 S 处于闭合状态时，电流稳定，又因L电阻可忽略，因此电容器C两极板间电压为 0，所带电荷量为 0，S 断开的瞬间，D 灯立即熄灭，L、C组成的振荡电路开始振荡，由于线圈的自感作用，此后的T4时间内，线圈给电容器充电，电流方向与线圈中原电流方向相同，电流从最大逐渐减为 0，而电容器极板上电荷量则由 0 增为最大，根据电流流向，此T4时间里，电容器下极板b带正电，所以此T4时间内，a极板带负电，由 0 增为最大 答案 解决电磁振荡问题的基本思路 分析电磁振荡的过程时，可以结合图象，这样会使问题更直观首先依据题意找出振荡图象的初状态，然后画出其电流或电荷量随时间变化的图象，根据时间关系，可以大体找出该时刻在图象上对应的位置，从而确定处于充电还是放电状态，最后再依据充、放电过程中各物理量的变化规律求解具体问题 2 如图所示，LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则()AB板带正电 BA、B两板间的电压在减小 C电容器C正在充电 D电场能正在转化为磁场能 E磁场能正在转化为电场能 ABD 电流i正在增大，磁场能增大，电容器在放电，电场能减小，电场能转化为磁场能，选项 C、E 错误，D 正确；由题图中i方向可知B板带正电，选项 A 正确；由于电容器放电，电荷量减少，两板间的电压在减小，选项 B 正确 课 堂 小 结 知 识 脉 络 1.麦克斯韦电磁场理论的主要观点 2电磁波的概念及电磁场的物质性 3LC电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程及相关物理量的变化情况 4LC振荡电路固有周期和固有频率的公式.3 电磁波的发射和接收 学习目标 1.能说出电磁波的发射、传播和接收的过程知道无线电通信的基本原理(重点)2.能正确区分调制、调幅、调频、调谐、解调等概念(难点)3.能结合生活实际，说出无线电通信在生活中的应用 一、电磁波的发射 1发射电磁波的振荡电路的特点(1)要有足够高的振荡频率：频率越高，发射电磁波的本领越大(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用开放电路 2电磁波的调制 调制 在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术 分类 调幅(AM)使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术 调频(FM)使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制技术 二、电磁波的接收 1原理 电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，因此，空中的导体可以用来接收电磁波 2电谐振与调谐(1)电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象(2)调谐：使接收电路产生电谐振的过程 3解调 使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，它是调制的逆过程 4无线电波 技术上把波长大于 1 mm 的电磁波称做无线电波，并按波长把无线电波分为若干波段：长波、中波、中短波、短波、微波 1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)频率越高，振荡电路发射电磁波本领越大()(2)电视台发射的电磁波都经过了调制()(3)当接收电路的固有频率和电磁波频率相同时，出现谐振现象()(4)收音机能够直接接收声波()(5)要使电视机的屏幕上出现图像，必须将电视机接收到的无线电信号解调()2要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是()A增加辐射波的波长 B增加辐射波的频率 C使振荡电容的正对面积足够小 D尽可能使电场和磁场分散开 E减小回路中的电容和电感 BCE 提高电磁波发射本领(功率)应增大f，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路f12LC，CrS4kd，要使f增大，应减小L或C，故正确答案为 B、C、E.3关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是()A为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的 B音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波 C当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强 D要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程 E振荡电路的频率越高，产生的电磁波在空间传播越快 BCD 有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示，B、C、D 正确 电磁波的发射 1发射电磁波的条件(1)要有足够高的振荡频率理论研究表明，振荡电路向外辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量，与振荡频率密切相关，频率越高，发射电磁波的本领越大(2)开放电路，要使振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间 2电磁波的发射示意图(如图所示)【例 1】为子增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施()A减小电容器极板的正对面积 B增大电容器极板的间距 C增大自感线圈的匝数 D向外抽出铁芯 E提高供电电压 ABD 要增大无线电台向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由f12LC知，减小L和C可以提高f.要减小L可采取减少线圈匝数、向外抽出铁芯的办法，要减小C可采取增大极板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法故选 ABD.1无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需要传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去 2一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，都采用调幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波 低频信号类比成货物，高频波类比成运载工具，调制的过程类比成将货物装载到运载工具上 1为了把需要传递的信号(图像、声音等)加载到电磁波上发射出去，必须对振荡电流进行_(填“调谐”“调制”或“解调”)解析 信息(声音或图像等)转化为电信号后，往往由于信号频率低不能直接用来发射，需要把要传递的电信号“加载”到高频电磁波上，这就是调制 答案 调制 电磁波的接收 1原理 利用电磁感应在接收电路产生和电磁波同频率的电流 2方法(1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来(3)调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程【例 2】调节收音机的调谐回路时，可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号，为接收到该电台信号，则应()A加大电源电压 B减小电源电压 C增加谐振线圈的圈数 D减少谐振线圈的圈数 D 由于f12LC，C越小、L越小，f越大动片旋出，正对面积S减小，C减小，S调到最小，即C最小时，f还未达到高频率f0，则必须调节L减小，即减少谐振线圈数，选项 C 错误，D 正确；频率f与电源电压无关，选项 A、B 错误 相近概念的辨析技巧(1)调频和调幅：这是调制的两种方式，使电磁波的频率随信号改变的调制方式叫调频；使电磁波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅(2)调制和解调：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上叫调制；把低频电信号从高频载波中检出来叫解调，是调制的逆过程 2世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的固有频率_，产生了_ 解析 选台就是调谐过程，使f固f电磁波，在接收电路中产生电谐振，激起的感应电流最强 答案 相同 电谐振 课 堂 小 结 知 识 脉 络 1.有效地发射电磁波的两个条件 2 调制、调幅、调频在电磁波发射过程中的作用 3调谐、解调、电谐振在电磁波接收过程中的作用.4 电磁波与信息化社会 5 电磁波谱 学习目标 1.了解电磁波在电视、雷达和移动电话中的应用.2.能说出电磁波谱的组成，知道光是电磁波(重点)3.能说出电磁波谱各波段的特性和主要用途(难点)一、电磁波与信息化社会 1电磁波与信息的传递 可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大 2电磁波的应用实例(1)电视广播的发射和接收过程 摄像管：摄取景物的图像并将其转换为电信号 调制和发射 天线接收高频信号，调谐，解调 显像管：还原出与摄像管屏上相同的图像 (2)雷达的工作原理 雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置，根据发射无线电波到接收反射波的时间t，确定障碍物的距离sct2，再根据发射无线电波的方向和仰角，可以确定障碍物的位置(3)移动电话、因特网也是利用电磁波来传输信息的 二、电磁波谱 1概念 按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱 2电磁波谱的排列 按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、射线 3不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 波动性强 通讯、广播、导航 红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X 射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗 射线 穿透力最强 探测、治疗 4电磁波的能量 各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，说明电磁波具有能量，电磁波是一种物质 5太阳辐射的特点 太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强 1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)高频电磁波是信息传送的载体()(2)雷达是利用微波定位的()(3)电视机是一种发射电磁波的装置()(4)X 射线对生命物质有较强的作用，过量的 X 射线辐射会引起生物体的病变()(5)射线是波长最短的电磁波，它比 X 射线的频率还要高()2(单选)对于雷达指示器的荧光屏上出现的尖形波如图所示，下列说法正确的是()两个尖形波都是雷达向目标发射的无线电波形成的 两个尖形波都是雷达收到反射回来的无线电波形成的 第一个尖形波是雷达向目标发射的无线电波形成的 第二个尖形波是雷达收到反射回来的无线电波形成的 A B C D C 第一个尖形波振幅大能量大，是发射的无线电波形成的，第二个尖形波振幅小，能量小，是反射回来的无线电波形成的 3(单选)电磁波包含了 射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是()A无线电波、红外线、紫外线、射线 B红外线、无线电波、射线、紫外线 C射线、红外线、紫外线、无线电波 D紫外线、无线电波、射线、红外线 A 电磁波的频率由小到大的顺序依次是无线电波、红外线、紫外线和 射线，这也是波长由长到短的顺序故 A 正确 电磁波与信息化社会 1雷达的原理与构造 雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成 2雷达的优点 雷达利用的电磁波在微波波段，因为波长越短，传播的直线性越好，方向性越好，反射性越强雷达每隔万分之秒向某一方向发射一次时间约为百万分之一秒的不连续的微波，微波遇到障碍物反射回来，这样可在显示器的荧光屏上呈现发射和接收的两个尖形波，通过计算可得到障碍物到雷达站的距离，再根据发射微波的方向和仰角，便可判定障碍物的位置了 3使雷达测到更远处的物体的方法(1)增大雷达发射微波的能量(2)使雷达发射不连续的微波的时间间隔增大【例 1】某高速公路自动测速仪装置如图甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间为 106 s，相邻两次发射时间间隔为t.当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现一个尖波形；在收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现第二个尖波形根据两个波形的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，根据自动打下的纸带(如图乙所示)，可求出车速请根据t1、t2、t、c求出汽车车速的表达式 解析 第一次测量时汽车距雷达的距离s1ct12，第二次测量时汽车距雷达的距离s2ct22，两次发射时间间隔为t，则汽车车速vsts1s2tct1t22t.答案 vct1t22t 雷达侦察问题的解决方法(1)电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，可求得侦察距离(2)根据发射无线电波的方向和仰角，确定被侦察物体的位置(3)雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离的一半 1一雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图像如图，A是发射时的雷达探索波的脉冲波形，B是敌机反射回来的脉冲波形，则敌机距雷达站的距离是_ 解析 由题图知两波形相差 3103 s，即敌机与雷达站距离为svt3108123103m4.5105 m.答案 4.5105 m 电磁波谱 1电磁波的共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义(2)都遵守公式vf，它们在真空中的传播速度都是c3.0108 m/s.(3)它们的传播都不需要介质(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性 2电磁波的个性(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，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(2)同频率的电磁波，在不同介质中速度不同不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小(3)产生机理不同 无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生 红外线、可见光和紫外线 原子的外层电子受激发后产生 X 射线 原子的内层电子受激发后产生 射线 原子核受激发后产生(4)用途不同：无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒，X 射线应用于医学上的 X 光照片，射线检查金属部件的缺陷等【例 2】下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上(1)X 光机，_.(2)紫外线灯，_.(3)用理疗“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好，这里的“神灯”是利用_ A光的全反射 B紫外线具有很强的荧光作用 C紫外线具有杀菌消毒作用 DX 射线的很强的贯穿力 E红外线具有显著的热效应 F红外线波长较长，易发生衍射 解析(1)X 光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X 射线，选择 D.(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择 C.(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择 E.答案(1)D(2)C(3)E X 射线与 射线都具有穿透能力，但 射线的穿透能力最强，X 射线能穿透人体，通常用作人体透视，而 射线可以穿过几厘米厚的铅板，可以用于探测金属内部的缺陷 2无线电波的中波波长范围为 2003 000 m求该波段的频率范围 解析 根据频率公式fc得f1c13108200 Hz1.5106 Hz，f2c231083 000 Hz1.0105 Hz，即该波段的频率范围为 1.01051.5106 Hz.答案 1.01051.5106 Hz 课 堂 小 结 知 识 脉 络 1.按电磁波的波长由大到小的排列顺序.2.无线电波的特点是具有波动性，可用于通讯、广播红外线具有较强热效应，可用于遥感加热等可见光具有较强的感光性可用于照明、照相等紫外线具有化学作用和荧光作用，可用于日光灯、杀菌等，X 射线和 射线具有较强穿透能力，可用于检查、探测、治疗等.章末复习课 体系构建 电磁波 核心速填 一、电磁波的发现 1麦克斯韦的电磁场理论(1)变化的电场产生磁场；(2)变化的磁场产生电场 2电磁波(1)预言电磁波的存在(2)电磁场：变化的电场和变化的磁场不可分割(3)电磁波：电磁场由近及远向外传播(4)赫兹实验：电磁波的传播速度等于光速；电磁波的干涉、衍射、偏振等 二、电磁振荡 1LC电磁振荡产生了周期性变化的高频电流 2振荡过程中各物理量的变化规律 3LC振荡电路的周期公式：T2LC，频率公式f12LC.4实际的LC振荡是阻尼振荡 三、电磁波的发射和接收 1发射 采用高频率和开放电路 调制：分为调幅和调频，将信息加在高频振荡电流上 2接收：调谐和解调(检波)四、电磁波谱 1定义：按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱 2谱线：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、射线 3电磁波的特点与应用(1)应用：广播电视、雷达、移动通讯、因特网、电磁波谱(2)特点：横波、真空中传播等于光速，cf.电磁振荡过程分析 1 分析两类物理量：电荷量Q决定了电场能的大小，电容器极板间电压U、电场强度E、电场能EE的变化规律与Q的变化规律相同；振荡电流i决定了磁场能的大小，线圈中的磁感应强度B、磁通量、磁场能EB的变化规律与i的变化规律相同 2两个过程：放电过程电荷量Q减小，振荡电流i增加；充电过程电荷量Q增加，振荡电流i减小 3两个瞬间：放电完毕瞬间Q0，i最大；充电完毕瞬间i0，Q最大【例 1】如图所示，it图象表示LC振荡电流随时间变化的图象，在t0 时刻，电路中电容器的M板带正电，在某段时间里，电路的磁场能在减少，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中_段 解析 由电流图象可得，在t0 时刻是电容器开始放电，电路中电容器的M板带正电，故电流方向逆时针为正方向；某段时间里，电路的磁场能在减少，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段 答案 cd 一语通关 LC振荡电路充、放电过程的判断方法 1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 2根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电量q(电压U、场强E)增大或电流i(磁场B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程 3根据能量判断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电 1 已知LC振荡电路中电容器极板 1 上的电荷量随时间变化的曲线如图所示 则()Aa、c两时刻电路中电流最大，方向相同 Ba、c两时刻电容器里的电场能最大 Cb、d两时刻电路中电流最大，方向相同 Db、d两时刻电路中电流最大，方向相反 Eb、d两时刻磁场能最大 BDE a、c两时刻电容器极板上电荷量最大，电场能最大，所以电路中电流最小；b、d两时刻电容器极板上电荷量最小，电路中电流最大，磁场能量最大，b、d两点时间间隔为半个周期，故电流方向相反 电磁波的特点和应用 1按波长由长到短(频率由低到高)的顺序 无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X 射线)、射线等合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱 2各种不同的电磁波既有共性，又有个性(1)共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都遵守公式vf，它们在真空中的传播速度都是c3.0108 m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间并没有绝对的区别(2)个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难正是这些不同的特性决定了它们不同的用途 3电磁波和机械波在波动性上有相同点，都遵守vf，但本质不同，机械波不能在真空中传播，而电磁波的传播不需要介质【例 2】声呐能发射超声波，雷达能发射电磁波，超声波和电磁波相比较，下列说法正确的是()A超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量 B电磁波既可以在真空中传播，又可以在介质中传播，超声波只能在介质中传播 C在空气中传播的速度与在其他介质中传播速度相比，均是在空气中传播时具有较大的传播速度 D超声波是纵波，电磁波是横波 E超声波与电磁波相遇时可能会发生干涉 ABD 超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量、信息，A 正确；声呐发出的超声波是机械波，不可以在真空中传播，B 对；机械波在空气中传播时速度较小，在其他介质中传播时速度大，而电磁波恰好相反，C 错；声波是纵波，电磁波是横波，D 正确；超声波和电磁波不是同一类波，不可能发生干涉，E 错 2关于电磁波谱，下列说法正确的是()A电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波 B紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康 CX 射线和 射线的波长比较短，穿透力比较强 D红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线 E所有物体都发射红外线 ACE 无线电波的波长长，易发生衍射现象，A 正确；紫外线的频率比可见光高，B 错；任何物体都能辐射红外线，D 错，选项 C、E 正确 雷达的原理和应用 1利用雷达测定物体的距离：解决这类问题的关键是区分发射脉冲波形和反射脉冲波形，找出从发射电磁波和接收到回来的电磁波的时间差，再利用s12vt，求出物体的距离 2利用雷达测定物体的速度：这类问题往往要有两个(或两个以上)的发射脉冲与反射脉冲，可以确定一段时间前后物体的两个位置或一段时间的位移，从而测出物体的速度 3利用雷达确定物体的位置：雷达有一个可以转动的天线，它能向一定方向发射无线电(微波)脉冲，雷达可根据发射无线电波的方向和仰角，再参考所测得物体的距离，从而确定某一时刻物体的位置 实际上，这一切数据都由电子电路自动计算并在荧光屏上显示出来 【例 3】某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为 5104 s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t173 s 后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达荧光屏上相邻刻线间表示的时间间隔为 104 s，电磁波的传播速度为c3108 m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？甲 乙 解析 由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0104s，甲图发射波和接收波的时间间隔t14104 s，乙图时间间隔t21104s，所以，第一次战斗机距雷达的距离为s1ct126.0104 m，第二次战斗机在雷达正上方所以，战斗机的高度hct221.5104 m，故 173 s 内战斗机飞行的水平距离为ss21h25.8104 m所以vst335 m/s.答案 335 m/s 3目前雷达发射的电磁波频率多在 200 MHz 至 1 000 MHz 的范围内请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题(1)雷达发射电磁波的波长范围是多少？(2)能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？解析(1)由cf可得：1cf13.0108200106 m1.5 m，2cf23.01081 000106 m0.3 m.故雷达发出的电磁波的波长范围是 0.31.5 m.(2)电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间隔来确定距离，所以可根据xvt2确定雷达和目标间的距离 答案(1)0.31.5 m(2)能