【名師1號】2011高考物理 電磁場電磁波章末復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)

1、第三課時電磁場和電磁波第一關(guān)：基礎(chǔ)關(guān)展望高考基 礎(chǔ) 知 識一、麥克斯韋的電磁場理論知識講解變化的磁場能夠產(chǎn)生電場，變化的電場能夠產(chǎn)生磁場.據(jù)這個理論，周期性變化的電場和磁場相互聯(lián)系，交替產(chǎn)生，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場.對麥克斯韋電磁波理論的理解：恒定的電場不產(chǎn)生磁場.恒定的磁場不產(chǎn)生電場.均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場.均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場.振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場.振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場.活學(xué)活用1.根據(jù)麥克斯韋電磁理論，下列說法正確的是（）A.電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍也一定產(chǎn)生電場B.變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍也一定產(chǎn)生電

2、場C.變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場D.電磁波在真空中的傳播速度為3.00108 m/s解析：根據(jù)麥克斯韋的電磁理論，只有變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，但變化的電場周圍不一定產(chǎn)生變化的磁場，如均勻變化的電場產(chǎn)生的是穩(wěn)定的磁場，所以正確的選項是BD.答案：BD二、電磁波知識講解1.電磁波的形成：如果在空間某區(qū)域中有不均勻變化的電場，那么這個變化的電場就在空間引起變化的磁場；這個變化的磁場又引起新的變化的電場于是，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播，形成電磁波.2.特點（1）電磁波是橫波，電場方向與磁場方向都跟傳播方向垂直.v=f.（2）電磁波的傳播不需要介質(zhì)

3、，在真空中電磁波以光速c=3.00108 m/s傳播.（3）電磁波具有波的共性，能發(fā)生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象.（4）電磁波可以脫離“波源”獨立存在.（5）同一種電磁波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變（頻率由波源決定），波速、波長發(fā)生改變，在介質(zhì)中的速度都比真空中的速度小.(6)不同電磁波在同一介質(zhì)中傳播時，傳播速度不同，頻率越高波速越小，頻率越低波速越大.活學(xué)活用2.關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是（）A.電磁波是橫波B.電磁波的傳播需要介質(zhì)C.電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象D.電磁波中電場和磁場的方向處處相互垂直解析：電磁波傳遞不需要介質(zhì)，電磁波的振動方向與傳播方向相垂直，是橫波，與

4、其他波同樣具有波的基本特征，即能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象.答案：ACD三、電磁波的發(fā)射和接收知識講解1. 無線電波波段的劃分：無線電技術(shù)中把波長大于1 mm（頻率低于300 GHz)的電磁波稱為無線電波.并按波長（頻率）把無線電波分為若干波段.波段波長頻率傳播方式主要用途長波30000 m3000 m10 kHz100 kHz地波超遠程無線電中波3000 m200 m100 kHz1500 kHz地波和天波通信和導(dǎo)航中短波200 m50 m1500 kHz6000 kHz天波調(diào)幅無線電廣播、電報、通信短波50 m10 m6 MHz30 MHz微波米波10 m1 m30 MHz300 MHz近似直線傳

5、播調(diào)頻無線電廣播、電視、導(dǎo)航分米波1 m0.1 m300 MHz3000 MHz直線傳播電視、雷達、導(dǎo)航厘米波10 cm1 cm3000 MHz30000MHz毫米波10 mm1 mm30000 MHz300000 MHz2.無線電波的發(fā)射（1）發(fā)射電路的特點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.振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，這樣才能有效地把能量輻射出去.用開放電路可以有效地把電磁波輻射出去.（2）調(diào)制定義：在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制.調(diào)制的兩種方式a.調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變化，這種調(diào)制叫做調(diào)幅（AM）.b.調(diào)頻

6、：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變化，這種調(diào)制叫做調(diào)頻（FM）.（3）無線電 波的發(fā)射過程：由振蕩器（常用LC振蕩電路）產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào)制器將需傳送的電信號調(diào)制到振蕩電流上，再耦合到一個開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射出去.3.無線電波的接收（1）電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這種現(xiàn)象叫做電諧振.電諧振是電磁學(xué)上的共振現(xiàn)象.（2）調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧.（3）調(diào)解：從接收到的高頻電流中還原出所攜帶的信號的過程叫做解調(diào).解調(diào)是調(diào)制的逆過程，調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波.（4）無線電波的接收過程：無線接收到的所有電磁波

7、，經(jīng)調(diào)諧選擇出所需要的電磁波，再經(jīng)解調(diào)取出所攜帶的信號，經(jīng)放大后還原成聲音或圖像.四、電視與雷達知識講解1.電視在電視的發(fā)射端，用攝像管將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，利用電信號對高頻振蕩進行調(diào)制，然后通過天線把帶有信號的電磁波發(fā)射出去；在電視的接收端，通過調(diào)諧、檢波、解調(diào)等過程將電信號送到顯像管，再由顯像管將電信號還原成圖像.2.雷達（1）雷達是利用無線電波來測定物體位置的無線電設(shè)備.（2）雷達用的是微波波段，因為電磁波波長越短，傳播的直線性越好，反射性越強.活學(xué)活用3.雷達是利用電磁波來測定物體的位置和速度的設(shè)備，它可以向一定方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波，當(dāng)遇到障礙物時要發(fā)生反射.雷達在發(fā)射和接收電磁波時

8、，在熒光屏上分別呈現(xiàn)出一個尖形波.某型號防空雷達發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時間間隔為510-4 s.現(xiàn)在雷達正在跟蹤一個勻速移動的目標(biāo)，某時刻在雷達監(jiān)視屏上顯示的雷達波形如圖甲所示，30 s后在同一方向上監(jiān)視屏顯示的雷達波形如圖乙所示.已知雷達監(jiān)視屏上相鄰刻線間表示的時間間隔為10-4 s,電磁波在空氣中的傳播速度為3108 m/s，則被監(jiān)視目標(biāo)的移動速度最接近（）A.1200 m/sB.900 m/sC.500 m/sD.300 m/s解析：根據(jù)圖甲所示，可知某時刻飛行目標(biāo)跟雷達距離為s1=(3108410-4)/2=0.6105 m，同理根據(jù)圖乙所示算得30 s后飛行目標(biāo)跟雷達距離s2=0.

9、45105 m，則被監(jiān)視目標(biāo)的移動速度v=(s1-s2)/t=500 m/s.答案：C第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解 題 技 法一、對麥克斯韋電磁理論的理解技法講解麥克斯韋電磁理論是理解電磁場和電磁波的關(guān)鍵所在，應(yīng)注意領(lǐng)會以下內(nèi)容：變化的磁場可產(chǎn)生電場，產(chǎn)生的電場的性質(zhì)是由磁場的變化情況決定的：均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場；非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場；振蕩的磁場產(chǎn)生同頻率振蕩的電場；反之亦然.麥克斯韋根據(jù)自己提出的電磁場理論預(yù)言了電磁波的存在.1888年，德國物理學(xué)家赫茲用實驗證實了電磁波的存在，還通過實驗證明了電磁波跟所有的波一樣能產(chǎn)生反射、折射、衍射等現(xiàn)象.典例剖析例1根據(jù)麥克斯韋電磁理論,

10、下列說法正確的是（）A.電場周圍一定產(chǎn)生磁場,磁場周圍也一定產(chǎn)生電場B.變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場,變化的磁場周圍也一定產(chǎn)生電場C.變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場D.變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場解析：根據(jù)麥克斯韋的電磁理論,只有變化的電場周圍產(chǎn)生磁場,變化的磁場周圍產(chǎn)生電場,但變化的電場周圍不一定產(chǎn)生變化的磁場,如均勻變化的電場產(chǎn)生的是穩(wěn)定的磁場,所以正確的選項是B.答案：B二、電磁波與機械波的區(qū)別與聯(lián)系技法講解機械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)決定，與機械波的頻率無關(guān).電磁波在介質(zhì)中的傳播速度不僅取決于介質(zhì)，還與電磁波的頻率有關(guān)，頻率越大，傳播速度越小.電磁波本身是物質(zhì)，所以電磁波的傳播不

11、需要別的物質(zhì)作為介質(zhì).機械波不能在真空中傳播,而電磁波可在真空中傳播.電磁波與機械波也有相同之處,兩者都是周期性的,都是傳播能量的過程,v=f關(guān)系式都適用.典例剖析例2電磁波與聲波比較（）A.電磁波的傳播不需要介質(zhì),聲波的傳播需要介質(zhì)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,電磁波波長變小,聲波波長變大D.電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度,都是由介質(zhì)決定,與頻率無關(guān)解析：可以根據(jù)電磁波的特點和聲波的特點進行分析選項A、B與事實相符,所以A、.根據(jù),電磁波速度變小,頻率不變,波長變小;聲波速度變大,頻率不變,波長變大,所以選項C正確.電磁波在介質(zhì)中的速度,與介質(zhì)有關(guān),

12、也與頻率有關(guān),在同一種介質(zhì)中,頻率越大,波速越小,所以選項D錯誤,故選ABC.答案：ABC三、雷達原理的應(yīng)用技法講解1.知道雷達的工作原理,明確尖形波的含義是解題的關(guān)鍵.2.雷達發(fā)射的是直線性能好,反射性能強的微波.3.可以認(rèn)為無線電波在空間中是勻速傳播,波速為c=3108m/s.4.從圖象上確定發(fā)出電磁波到接收到反射波所需的時間.5.注意電磁波所走的路程是障礙物到雷達距離的2倍.典例剖析例3雷達向遠處發(fā)射無線電波,每次發(fā)射的時間是1s,兩次發(fā)射的時間間隔為100s,在指示器的熒光屏上呈現(xiàn)出的尖形波如圖所示,已知圖中ab=bc,則障礙物與雷達之間距離是多大?解析：本題主要考查了雷達的工作原理.

13、圖中a和c處的尖形波是雷達向目標(biāo)發(fā)射無線電波時出現(xiàn)的,b處的尖形波是雷達收到障礙物反射回來的無線電波時出現(xiàn)的,由ab=bc,可知無線電波發(fā)射到返回所用時間50s.設(shè)障礙物與雷達之間的距離為s,由題意可知無線電波來回時間t=50s,由2s=ct得s=ct/2=3.01085010-6/2 m=7.5103 m.答案：7.5103 m第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對高考隨 堂 訓(xùn) 練1.下述關(guān)于電磁場的說法中正確的是（）A.只要空間某處有變化的電場或磁場,就會在其周圍產(chǎn)生電磁場,從而形成電磁波B.任何變化的電場周圍一定有變化的磁場C.振蕩電場和振蕩磁場交替產(chǎn)生,相互依存,形成不可分離的統(tǒng)一體,即電磁場D.電磁波

14、的理論在先，實踐證明在后解析：A錯誤.若電場變化是均勻的，則不能形成電磁波B錯誤.若電場的變化是均勻的，則只能形成穩(wěn)定的磁場；若電場的變化是非均勻的，則可形成變化的磁場.英國物理學(xué)家麥克斯韋從理論上預(yù)言電磁波的存在，并指出電磁波的特點.如：電磁波的傳播不需介質(zhì)，它在真空中的速度等于光速，電磁波是橫波等等. 進而說明光是電磁波譜家族中的一員.二十多年后由德國物理學(xué)家赫茲驗證.從理論到實踐，這是人類史上偉大的成就之一.答案：CD2.關(guān)于電磁場和電磁波，下列敘述中正確的是()A.變化的電場能夠產(chǎn)生磁場、變化的磁場也能夠產(chǎn)生電場B.電磁波和機械波都只能在介質(zhì)中傳播C.電磁波在空間傳播時，電磁能也隨著一

15、起傳播D.電磁波穿過兩種介質(zhì)的分界面時頻率會發(fā)生改變解析：由麥克斯韋電磁場理論可知，選項A正確；電磁波可以在真空中傳播，而機械波只能在介質(zhì)中傳播，選項B錯；波傳播時，能量隨波一起傳播，選項C正確；電磁波穿過兩種介質(zhì)的分界面時頻率不變，波長、波速發(fā)生改變，選項D錯.答案：AC3.如圖所示內(nèi)壁光滑,水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi),有一直徑略小于環(huán)口徑的帶正電的小球,以速率v0沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,若在此空間突然加上方向豎直向上,磁感應(yīng)強度B隨時間成正比增加的變化磁場,設(shè)運動過程中小球帶電荷量不變,那么()A.小球?qū)ΣＡЛh(huán)的壓力一定不斷增大B.小球受到的磁場力一定不斷增大C.小球先沿逆時針方向減速運動過一段時

16、間后沿順時針方向加速運動D.磁場力對小球一直不做功解析：因為玻璃圓環(huán)處在均勻變化的磁場空間,所以感應(yīng)出的穩(wěn)定的渦旋電場對帶正電的小球做功使小球先逆時針減速運動后順時針加速運動,但磁場力時刻與小球圓周運動線速度垂直所以對小球不做功.小球在水平面內(nèi)沿軌跡半徑方向受兩個力作用:環(huán)的擠壓力N和磁場的洛倫茲力f=Bqv,而且兩個力的矢量和時刻等于小球圓周運動的向心力.考慮到小球速度大小的變化和方向的變化以及磁場強弱的變化,擠壓力N和洛倫茲力f不一定始終在增大.綜上分析各選項中應(yīng)該是C,D正確.答案：CD4.如圖所示為調(diào)幅振蕩電流圖象，此電流存在于電磁波發(fā)射和接收中的哪些階段()A經(jīng)調(diào)制后B經(jīng)調(diào)諧后C經(jīng)檢

17、波后D耳機中解析：為了把信號傳遞出去，需要將信號“加”到高頻振蕩電流上，這就是調(diào)制.調(diào)制的方法之一是使高頻振蕩電流的振幅隨信號而變化，成為調(diào)幅振蕩電流，這就是調(diào)幅.在接收電路中，經(jīng)過調(diào)諧，使回路與所需接收的電磁波產(chǎn)生電諧波，回路中將會出現(xiàn)調(diào)幅振蕩電流.經(jīng)檢波后，接收到的振蕩電流將被“切”去一半，得到單向脈動電流，而在耳機中只有隨信號而變化的音頻電流.答案：AB5.電磁輻射對人體有極大危害，極可能是造成兒童白血病的原因之一；能誘發(fā)癌癥并加速人體癌細胞增殖；對人們的視覺系統(tǒng)有不良影響等等.按照有關(guān)規(guī)定，工作場所承受電磁輻射強度（單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的電磁輻射能量）不得超過0.5 W/m2.若

18、某一小型無線電通訊裝置的電磁輻射功率是1 W，則在距離該裝置多遠以外是符合規(guī)定的安全區(qū)域？解析：設(shè)距離通訊裝置R以外是安全區(qū)域，從通訊裝置發(fā)出的功率P均勻到達半徑為R的球面上，單位面積上得到的電磁輻射量即電磁輻射強度進而得答案：0.4 m課時作業(yè)四十三電磁場和電磁波1.1864年，英國科學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁波理論，他斷定電磁波的存在，推導(dǎo)出電磁波與光具有同樣的傳播速度.1887年德國物理學(xué)家赫茲用實驗證實了電磁波的存在.下列有關(guān)電磁波傳播過程的敘述中正確的是()A.電磁波在真空中的傳播速度等于真空中的光速B.電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播C.電磁波中每

19、一處電場強度方向和磁感應(yīng)強度方向總是相互垂直，并且與波的傳播方向也垂直D.只要空間中某個區(qū)域有變化的電場或變化的磁場，就一定能產(chǎn)生電磁波解析:電磁波是電磁場由近及遠在空間傳播形成的，電磁波可以不依賴介質(zhì)而獨立傳播，在真空中的傳播速度等于真空中的光速，A正確，B錯誤；電磁波是橫波，傳播過程中電場強度和磁感應(yīng)強度總是相互垂直的，且與波的傳播方向垂直，C正確；均勻變化的電場或磁場不能產(chǎn)生電磁波，D錯誤.答案:AC2.關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中正確的是()A.均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場B.電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的，且與波的傳播方向垂直C.電磁波和機械波一樣

20、依賴于媒質(zhì)傳播D.只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能產(chǎn)生電磁波解析:根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)恒的磁場，故選項A是錯誤的.因電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的，且與波的傳播方向垂直，所以電磁波是橫波，故選項B是正確的.電磁波可以在真空中傳播，故選項C是錯誤的.只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就在周期性變化的電場周圍產(chǎn)生同周期變化的磁場，周期性變化的磁場周圍產(chǎn)生同周期變化的電場，這樣由近及遠傳播，形成了電磁波，故選項D是正確的.答案:BD3.紅外遙感衛(wèi)星通過接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來探測地面物體的狀況.地球大氣中的水汽（H2O）、二

21、氧化碳（CO2）能強烈吸收某些波長范圍的紅外輻射，即地面物體發(fā)出的某些波長的電磁波，只有一部分能夠通過大氣層被遙感衛(wèi)星接收.下圖為水和二氧化碳對某一波段不同波長電磁波的吸收情況,由圖可知，在該波段紅外遙感大致能夠接收到的波長范圍為()A.2.53.5 mB.44.5 mC.57 mD.813 m解析:由圖可知，水對紅外輻射吸收率最低的波長范圍是813 m；二氧化碳對紅外輻射吸收率最低的波長范圍是513 m.綜上可知，選D.答案:D4.電磁波與機械波相比較有()A.電磁波傳播不需要介質(zhì)，機械波傳播需要介質(zhì)B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速率都相同，機械波在同一介質(zhì)中的傳播速率都相同C.電磁波與機械波

22、都不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D.電磁波與機械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象解析:電磁波傳播不需要介質(zhì)，且在不同介質(zhì)中，傳播速度不同，即故A正確，B錯誤.電磁波和機械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，故C錯，D正確.答案:AD5.一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動，如圖所示，當(dāng)磁感應(yīng)強度均勻增大時，此粒子的()A.動能不變B.動能增大C.動能減小D.以上情況都可能解析:當(dāng)磁場均勻增加時，根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，將激發(fā)一個穩(wěn)定的電場，帶電粒子將受該電場的電場力作用，可以由右手定則和楞次定律判斷，電場力的方向與電荷的運動方向是一致的.即電場力對粒子將做正功，所以帶電粒子的動能將增大.答案:B6.下列哪種現(xiàn)象

23、是由于所產(chǎn)生的電磁波引起的()A.用室內(nèi)天線收微弱信號時，人走過時電視畫面會發(fā)生變化B.在夜晚用電高峰時，有部分地區(qū)白熾燈變暗發(fā)紅，日光燈不容易啟動C.把半導(dǎo)體收音機放在開著的日光燈附近會聽到噪聲D.在邊遠地區(qū)用手機或小靈通通話時，會發(fā)生信號中斷的情況解析:電視信號由于人走過發(fā)生變化是由于人對信號的干擾；電燈變暗是由于電壓在輸電線上損失過多；日光燈在工作時，其鎮(zhèn)流器會發(fā)出微弱的電磁波；小靈通通話效果不好是由于信號的原因.答案:C7.家用微波爐是一種利用微波的電磁能加熱食物的新型灶具，它主要由磁控管、波導(dǎo)管、微波加熱器、爐門、變壓器、鎮(zhèn)流系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、外殼等組成.接通電路后，220

24、V交流電經(jīng)變壓器變壓，在次級產(chǎn)生3.4 V低壓交流電對磁控管加熱，同時在另一次級產(chǎn)生2000 V高壓電，經(jīng)鎮(zhèn)流系統(tǒng)加到磁控管的陰、陽兩極之間，使磁控管產(chǎn)生微波.微波輸送至金屬制成的加熱器（爐腔），被來回后射，微波的電磁作用使食物內(nèi)的分子高頻運動，從而使食物受熱，并能最大限度地保存食物中的維生素.關(guān)于上述微波爐，下列說法正確的是()A.微波是由于原子外層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的B.微波是由于原子內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的C.微波爐變壓器的低壓變壓比為1100:7D.微波爐變壓器的高壓變壓比為17:00000解析:微波爐中的微波是由LC振蕩電路產(chǎn)生的，A、B均錯.由變壓器變壓比知低壓變壓比，C正確.同理高壓變壓比D錯.答案:C8.關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是()A.倫琴射線是高速電子流射到固體上，使原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)而產(chǎn)生的B. 射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的C.在電磁波譜最容易發(fā)生衍射的是射線D.在同種均勻介質(zhì)中，紫外線比紫光傳播速度大解析:倫琴射線是高速電子流射到固體上，使其內(nèi)層電子得到能量而躍遷到高能量狀態(tài)后，再躍遷到低能量狀態(tài)而釋放出來的，A對；射線是原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的，B錯；最易發(fā)生衍射的是波長較長的是無線電波，C錯；在同種介質(zhì)中紫外線的折射率大于紫光的折射率，由知紫外線比紫光的傳播速度小，D