人教版物理選修3-4講義第14章章末復(fù)習(xí)課Word版含答案

[體系構(gòu)建]電磁波—[核心速填]一、電磁波的發(fā)現(xiàn)1．麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論(1)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)；(2)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)．2．電磁波(1)預(yù)言電磁波的存在．(2)電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)不可分割．(3)電磁波：電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)向外傳播．(4)赫茲實(shí)驗(yàn)：①電磁波的傳播速度等于光速；②電磁波的干涉、衍射、偏振等．二、電磁振蕩1．LC電磁振蕩產(chǎn)生了周期性變化的高頻電流．2．振蕩過程中各物理量的變化規(guī)律．3．LC振蕩電路的周期公式：T＝2πeq\r(LC)，頻率公式f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC)).4．實(shí)際的LC振蕩是阻尼振蕩．三、電磁波的發(fā)射和接收1．發(fā)射①采用高頻率和開放電路②調(diào)制：分為調(diào)幅和調(diào)頻，將信息加在高頻振蕩電流上．2．接收：調(diào)諧和解調(diào)(檢波)．四、電磁波譜1．定義：按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序排列成譜．2．譜線：無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．3．電磁波的特點(diǎn)與應(yīng)用(1)應(yīng)用：廣播電視、雷達(dá)、移動(dòng)通訊、因特網(wǎng)、電磁波譜．(2)特點(diǎn)：橫波、真空中傳播等于光速，λ＝eq\f(c,f).電磁振蕩過程分析1．分析兩類物理量：電荷量Q決定了電場(chǎng)能的大小，電容器極板間電壓U、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)能EE的變化規(guī)律與Q的變化規(guī)律相同；振蕩電流i決定了磁場(chǎng)能的大小，線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、磁場(chǎng)能EB的變化規(guī)律與i的變化規(guī)律相同．2．兩個(gè)過程：放電過程電荷量Q減小，振蕩電流i增加；充電過程電荷量Q增加，振蕩電流i減?。?．兩個(gè)瞬間：放電完畢瞬間Q＝0，i最大；充電完畢瞬間i＝0，Q最大．【例1】如圖所示，i-t圖象表示LC振蕩電流隨時(shí)間變化的圖象，在t＝0時(shí)刻，電路中電容器的M板帶正電，在某段時(shí)間里，電路的磁場(chǎng)能在減少，而M板仍帶正電，則這段時(shí)間對(duì)應(yīng)圖象中________段．[解析]由電流圖象可得，在t＝0時(shí)刻是電容器開始放電，電路中電容器的M板帶正電，故電流方向逆時(shí)針為正方向；某段時(shí)間里，電路的磁場(chǎng)能在減少，說明電路中的電流在減小，是電容器的充電過程，此時(shí)M板帶正電，說明此時(shí)電流方向順時(shí)針方向?yàn)樨?fù)，符合電流減小且為負(fù)值的只有cd段．[答案]cd[一語(yǔ)通關(guān)]LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法1．根據(jù)電流流向判斷：當(dāng)電流流向帶正電的極板時(shí)，電容器的電荷量增加，磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于充電過程；反之，當(dāng)電流流出帶正電的極板時(shí)，電荷量減少，電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于放電過程．2．根據(jù)物理量的變化趨勢(shì)判斷：當(dāng)電容器的帶電量q(電壓U、場(chǎng)強(qiáng)E)增大或電流i(磁場(chǎng)B)減小時(shí)，處于充電過程；反之，處于放電過程．3．根據(jù)能量判斷：電場(chǎng)能增加時(shí)充電，磁場(chǎng)能增加時(shí)放電．1．已知LC振蕩電路中電容器極板1上的電荷量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示．則()A．a(chǎn)、c兩時(shí)刻電路中電流最大，方向相同B．a(chǎn)、c兩時(shí)刻電容器里的電場(chǎng)能最大C．b、d兩時(shí)刻電路中電流最大，方向相同D．b、d兩時(shí)刻電路中電流最大，方向相反E．b、d兩時(shí)刻磁場(chǎng)能最大BDE[a、c兩時(shí)刻電容器極板上電荷量最大，電場(chǎng)能最大，所以電路中電流最??；b、d兩時(shí)刻電容器極板上電荷量最小，電路中電流最大，磁場(chǎng)能量最大，b、d兩點(diǎn)時(shí)間間隔為半個(gè)周期，故電流方向相反．]電磁波的特點(diǎn)和應(yīng)用1．按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短(頻率由低到高)的順序無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線(X射線)、γ射線等合起來(lái)，構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜．2．各種不同的電磁波既有共性，又有個(gè)性(1)共性：它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同的規(guī)律，都遵守公式v＝fλ，它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄＝3.0×108m/s，它們的傳播都不需要介質(zhì)，各波段之間并沒有絕對(duì)的區(qū)別．(2)個(gè)性：不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同，表現(xiàn)出不同的特性．波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長(zhǎng)越短觀察干涉、衍射現(xiàn)象越困難．正是這些不同的特性決定了它們不同的用途．3．電磁波和機(jī)械波在波動(dòng)性上有相同點(diǎn)，都遵守v＝fλ，但本質(zhì)不同，機(jī)械波不能在真空中傳播，而電磁波的傳播不需要介質(zhì)．【例2】聲吶能發(fā)射超聲波，雷達(dá)能發(fā)射電磁波，超聲波和電磁波相比較，下列說法正確的是()A．超聲波與電磁波傳播時(shí)，都向外傳遞了能量B．電磁波既可以在真空中傳播，又可以在介質(zhì)中傳播，超聲波只能在介質(zhì)中傳播C．在空氣中傳播的速度與在其他介質(zhì)中傳播速度相比，均是在空氣中傳播時(shí)具有較大的傳播速度D．超聲波是縱波，電磁波是橫波E．超聲波與電磁波相遇時(shí)可能會(huì)發(fā)生干涉ABD[超聲波與電磁波傳播時(shí)，都向外傳遞了能量、信息，A正確；聲吶發(fā)出的超聲波是機(jī)械波，不可以在真空中傳播，B對(duì)；機(jī)械波在空氣中傳播時(shí)速度較小，在其他介質(zhì)中傳播時(shí)速度大，而電磁波恰好相反，C錯(cuò)；聲波是縱波，電磁波是橫波，D正確；超聲波和電磁波不是同一類波，不可能發(fā)生干涉，E錯(cuò)．]2．關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是()A．電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象的是無(wú)線電波B．紫外線的頻率比可見光低，長(zhǎng)時(shí)間照射可以促進(jìn)鈣的吸收，改善身體健康C．X射線和γ射線的波長(zhǎng)比較短，穿透力比較強(qiáng)D．紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線E．所有物體都發(fā)射紅外線ACE[無(wú)線電波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，易發(fā)生衍射現(xiàn)象，A正確；紫外線的頻率比可見光高，B錯(cuò)；任何物體都能輻射紅外線，D錯(cuò)，選項(xiàng)C、E正確．]雷達(dá)的原理和應(yīng)用1．利用雷達(dá)測(cè)定物體的距離：解決這類問題的關(guān)鍵是區(qū)分發(fā)射脈沖波形和反射脈沖波形，找出從發(fā)射電磁波和接收到回來(lái)的電磁波的時(shí)間差，再利用s＝eq\f(1,2)vt，求出物體的距離．2．利用雷達(dá)測(cè)定物體的速度：這類問題往往要有兩個(gè)(或兩個(gè)以上)的發(fā)射脈沖與反射脈沖，可以確定一段時(shí)間前后物體的兩個(gè)位置或一段時(shí)間的位移，從而測(cè)出物體的速度．3．利用雷達(dá)確定物體的位置：雷達(dá)有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的天線，它能向一定方向發(fā)射無(wú)線電(微波)脈沖，雷達(dá)可根據(jù)發(fā)射無(wú)線電波的方向和仰角，再參考所測(cè)得物體的距離，從而確定某一時(shí)刻物體的位置．實(shí)際上，這一切數(shù)據(jù)都由電子電路自動(dòng)計(jì)算并在熒光屏上顯示出來(lái)．【例3】某一戰(zhàn)斗機(jī)正以一定的速度朝雷達(dá)的正上方水平勻速飛行，已知雷達(dá)發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時(shí)間間隔為5×10－4s，某時(shí)刻在雷達(dá)熒光屏上顯示的波形如圖甲所示，t＝173s后雷達(dá)向正上方發(fā)射和接收的波形如圖乙所示，雷達(dá)熒光屏上相鄰刻線間表示的時(shí)間間隔為10－4s，電磁波的傳播速度為c＝3×108m/s，則該戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度大約為多少？甲乙[解析]由題意知熒光屏相鄰刻線間的時(shí)間間隔t0＝10－4s，甲圖發(fā)射波和接收波的時(shí)間間隔t1＝4×10－4s，乙圖時(shí)間間隔t2＝1×10－4s，所以，第一次戰(zhàn)斗機(jī)距雷達(dá)的距離為s1＝c×eq\f(t1,2)＝6.0×104m，第二次戰(zhàn)斗機(jī)在雷達(dá)正上方．所以，戰(zhàn)斗機(jī)的高度h＝c×eq\f(t2,2)＝1.5×104m，故173s內(nèi)戰(zhàn)斗機(jī)飛行的水平距離為s＝eq\r(s\o\al(2,1)－h(huán)2)＝5.8×104m．所以v＝eq\f(s,t)≈335m/s.[答案]335m/s3．目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)．請(qǐng)回答下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的有關(guān)問題．(1)雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)范圍是多少？(2)能否根據(jù)雷達(dá)發(fā)出的電磁波確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離？[解析](1)由c＝λf可得：λ1＝eq\f(c,f1)＝eq\f(3.0×108,200×106)m＝1.5