新人教版高中物理選修3-4第14章《電磁波》復(fù)習(xí)學(xué)案

新人教版高中物理選修3－4第14章《電磁波》復(fù)習(xí)學(xué)案1．課程內(nèi)容標準〔1〕初步了解麥克斯韋電磁場理論的根本思想以及在物理學(xué)開展史上的意義?！?〕了解電磁波的產(chǎn)生。通過電磁波體會電磁場的物質(zhì)性?！?〕了解電磁波的發(fā)射、傳播和接收?！?〕通過實例認識電磁波譜，知道光是電磁波?！?〕了解電磁波的應(yīng)用和在科技、經(jīng)濟、社會開展中的作用。復(fù)習(xí)導(dǎo)航電磁振蕩電磁波局部現(xiàn)在均為A級要求，主要出現(xiàn)在選擇題局部。在復(fù)習(xí)時注意以下重點：1.電磁場要深刻理解和應(yīng)用麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。可以證明：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。⑵按照麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可別離的統(tǒng)一的場，這就是電磁場。電場和磁場只是這個統(tǒng)一的電磁場的兩種具體表現(xiàn)。2.電磁波變化的電場和磁場從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠地向周圍空間傳播開去，就形成了電磁波。有效地發(fā)射電磁波的條件是：⑴頻率足夠高〔單位時間內(nèi)輻射出的能量P∝f4〕；⑵形成開放電路〔把電場和磁場分散到盡可能大的空間離里去〕。電磁波是橫波。E與B的方向彼此垂直，而且都跟波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。電磁波的傳播不需要靠別的物質(zhì)作介質(zhì)，在真空中也能傳播。在真空中的波速為c=3.0×108m/s3.電磁波的應(yīng)用要知道播送、電視、雷達、無線通信等都是電磁波的具體應(yīng)用。 第1課時電磁場電磁波1、高考解讀真題品析知識：電磁波例1．關(guān)于電磁場和電磁波，以下說法正確的選項是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)生干預(yù)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：答案：ACD熱點關(guān)注：知識：如下圖，半徑為r且水平放置的光滑絕緣的環(huán)形管道內(nèi)，有一個電荷量為e，質(zhì)量為m的電子。此裝置放在勻強磁場中，其磁感應(yīng)強度隨時間變化的關(guān)系式為B=B0+kt〔k>0〕。根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的磁場將產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，該感應(yīng)電場對電子將有沿圓環(huán)切線方向的作用力，使其得到加速。設(shè)t=0時刻電子的初速度大小為v0，方向順時針，從此開始后運動一周后的磁感應(yīng)強度為B1，那么此時電子的速度大小為v0A.B.C.D.v01212解：感應(yīng)電動勢為E=kr2，電場方向逆時針，電場力對電子做正功在轉(zhuǎn)動一圈過程中對電子用動能定理：kr2e=mv2-mv0212122、知識網(wǎng)絡(luò)考點1。電磁波的發(fā)現(xiàn)1．麥克斯韋的電磁場理論麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。2．電磁場：按照麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可別離的統(tǒng)一場，稱為電磁場。電場和磁場只是這個統(tǒng)一的電磁場的兩種具體表現(xiàn)。3．電磁波〔1〕變化的電場和磁場從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠地向周圍空間傳播開去，就形成了電磁波?！?〕電磁波的特點：①電磁波是橫波。在電磁波傳播方向上的任一點，場強E和磁感應(yīng)強度B均與傳播方向垂直且隨時間變化，因此電磁波是橫波。②電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中也能傳播。在真空中的波速為c=3.0×108m③波速和波長、頻率的關(guān)系：c＝λf注意：麥克斯韋根據(jù)他提出的電磁場理論預(yù)言了電磁波的存在以及在真空中波速等于光速c，后由赫茲用實驗證實了電磁波的存在〔3〕電磁波和機械波有本質(zhì)的不同?？键c2。電磁振蕩1．振蕩電路：大小和方向都隨時間做周期性變兒的電流叫做振蕩電流，能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路，LC回路是一種簡單的振蕩電路。2．LC回路的電磁振蕩過程：可以用圖象來形象分析電容器充、放電過程中各物理量的變化規(guī)律，如下圖3．LC回路的振蕩周期和頻率注意：〔1〕LC回路的T、f只與電路本身性質(zhì)L、C有關(guān)〔2〕電磁振蕩的周期很小，頻率很高，這是振蕩電流與普通交變電流的區(qū)別。4．分析電磁振蕩要掌握以下三個要點〔突出能量守恒的觀點〕：iqttoo放電充電放電充電⑴理想的LC回路中電場能iqttoo放電充電放電充電⑵回路中電流越大時，L中的磁場能越大〔磁通量越大〕。⑶極板上電荷量越大時，C中電場能越大〔板間場強越大、兩板間電壓越高、磁通量變化率越大〕。LC回路中的電流圖象和電荷圖象總是互為余函數(shù)〔見右圖〕?？键c3。電磁波的發(fā)射和接受1．無線電波：無線電技術(shù)中使用的電磁波2．無線電波的發(fā)射：如下圖。①調(diào)制：使電磁波隨各種信號而改變②調(diào)幅和調(diào)頻3．無線電波的接收①電諧振：當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。②調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。調(diào)諧電路如圖所示。通過改變電容器電容來改變調(diào)諧電路的頻率。③檢波：從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號。考點4。電磁波的應(yīng)用播送、電視、雷達、無線通信等都是電磁波的具體應(yīng)用。電視:在電視接收端,天線接收到高頻信號后,經(jīng)過調(diào)諧、解調(diào)，將得到的圖像信號送到顯像管。攝像機在1s內(nèi)要傳送25幅畫面雷達：無線電定位的儀器，波位越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能強，多數(shù)的雷達工作于微波波段。缺點，沿地面?zhèn)鞑ヌ綔y距離短。中、長波雷達沿地面的探測距離較遠，但發(fā)射設(shè)備復(fù)雜?？键c5.電磁波譜.1．電磁波譜：①電磁波由大到小，波長由大到小〔即頻率由小到大〕依次為無限電波，紅外線、可見光、紫外線、琴倫射線、射線2．紅外線.①產(chǎn)生：ⅰ.一切物體都在向外輻射能量.〔例如：紅外線夜視儀〕ⅱ.溫度越高，輻射紅外線本領(lǐng)越強.②作用：ⅰ.最顯著作用是熱作用〔紅外線取暖爐〕.ⅱ.遙感技術(shù)注意：紅外線比紅光波長更長，不能引起視覺的光.3．紫外線：①產(chǎn)生高溫物體向外輻射.②作用：ⅰ.最顯著作用是生物化學(xué)作用，易使蛋白質(zhì)變性.ⅱ.熒光效應(yīng).4．X射線〔倫琴射線〕.最顯著作用是穿透本領(lǐng)強.注意：高速電子流時到任何固體上，都會產(chǎn)生X射線，而光電效應(yīng)是吸收光子放出光電子3、復(fù)習(xí)方案根底過關(guān)重難點：振蕩電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律例3．如下圖，a為LC振蕩電路，通過P點的電流如圖b，規(guī)定向左的方向為正方向，以下說法正確的選項是〔〕A0到t1,電容器正在充電，上極板帶正電Bt1到t2電容器正在放電，上極板帶負電C在t3時刻，線圈中的自感電動勢最大，且P為正極D在t4時刻，線圈中的自感電動勢最大，且P為正極PiPiLC0t1t2t3t4tQ圖16-7ab解析：0到t1電流為正，且在減小，，即電流為逆時針減小，說明電容器正在充電，電流方向為正電荷的運動方向，所以上極板為負電荷；t1到t2電流為負且在增大，即電流為順時針方向增大，說明電容器在放電，上極板為負電荷；在t3時刻，電流的變化率〔△i/△t〕最大，，所以自感電動勢〔E=L△i/△t〕最大，而t3之前的為負減小，即順時針減小，線圈中的感應(yīng)電動勢阻礙電流的減小，，如能產(chǎn)生電流，那么與原電流同向，即P點為正極；在t4時刻，電流最大，電流的變化率為零，自感電動勢為零。答案：B和C正確點評：解決此類問題的關(guān)鍵是搞清在LC振蕩電路中，各物理量變化的關(guān)系，特別是電流的變化與充、放電關(guān)系；充、放電時，電流的流向的與電容器的極性的關(guān)系；電流的變化率與電動勢的關(guān)系等等。近年來對LC振蕩電路的要求有所降低，但對于根本的充、放電的過程中個物理量的變化規(guī)律還應(yīng)掌握。典型例題：例4．例2.〔08上海卷理科綜合－44〕生活中經(jīng)常用“吼叫而來”形容正在駛近的車輛，這是聲波在傳播過程中對接收這而言頻率發(fā)生變化的表現(xiàn)，無線電波也具有這種效應(yīng)。圖中的測速雷達正在向一輛接近的車輛發(fā)出無線電波，并接收被車輛反射的無線電波。由于車輛的運動，接收的無線電波頻率與發(fā)出時不同。利用頻率差就能計算出車輛的速度。發(fā)出和接收的頻率間關(guān)系為，式中C為真空中的光速，假設(shè)，，可知被測車輛的速度大小為_________m/s。解析：根據(jù)題意有，解得：v＝30m/s。答案：30第2課時電磁波單元測試1．按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法中正確的選項是〔BD〕A．恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場B．變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場C．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場D．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場2．下述關(guān)于電磁場的說法中正確的選項是〔23．BCD〕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，形成電磁波B．任何變化的電場周圍一定有磁場C．振蕩電場和振蕩磁場交替產(chǎn)生，相互依存，形成不可別離的統(tǒng)一體，即電磁場D．電磁波的理論在先，實驗證明在后3．下面說法中正確的選項是〔24．BC〕A．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.00×108B．均勻變化的電場將產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場將產(chǎn)生穩(wěn)定的電場C．周期性變化的電場將產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場，周期性變化的磁場將產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場D．均勻變化的電場和磁場互相激發(fā)，將產(chǎn)生由近及遠傳播的電磁波4．關(guān)于電磁場的理論，以下哪些說法是正確的〔AC〕 A．變化電場周圍一定產(chǎn)生磁場 B．變化電場周圍一定產(chǎn)生穩(wěn)定磁場 C．振蕩電場產(chǎn)生的磁場也是振蕩的 D．有電場就有磁場，有磁場就有電場5．在LC振蕩電路中，用以下那種方法可以使振蕩頻率增大1倍〔D〕A．自感L和電容C增大1倍B．自感L增大一倍，電容C減少一半C．自感L減少一半，電容C增大一倍D．自感L和電容C都減少一半6．有一LC振蕩電路，能產(chǎn)生一定波長的電磁波，如要產(chǎn)生的電磁波的波長變短，可采用的方法是〔C〕A．增大線圈的匝數(shù)B．在線圈中插入鐵芯C．減少電容器的正對面積D．減少電容器極板間的距離7．關(guān)于電磁波和聲波，以下說法不正確的選項是〔BCD〕A．都能在真空中傳播B．都能發(fā)生干預(yù)和衍射C．都能傳播能量D．它們的頻率不同8．關(guān)于電磁波和機械波，以下說法正確的選項是(27．BC)A．由于電磁波和機械波本質(zhì)上相同，故兩種波的波長、頻率和波速間具有相同的關(guān)系B．電磁波和機械波傳播過程都傳遞了能量C．電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，波長將變短D．發(fā)射無線電波時需要對電磁波進行調(diào)制和檢波9．關(guān)于電磁波和機械波，以下說法正確的選項是(26．C)A．電磁波和機械波的傳播都需要借助于介質(zhì)B．電磁波在任何介質(zhì)中傳播的速度都相同，而機械波的波速大小與介質(zhì)密切相關(guān)C．電磁波和機械波都能產(chǎn)生干預(yù)和衍射現(xiàn)象D．機械波能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，而電磁波不能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)10．以下關(guān)于電磁波的說法中正確的選項是〔AC〕 A．麥克斯韋電磁場理論預(yù)言了電磁波的存在 B．電磁波從真空傳入水中，波長將變長 C．雷達可以利用自身發(fā)射電磁波的反射波來對目標進行定位 D．醫(yī)院中用于檢查病情的“B超”利用了電磁波的反射原理11.太赫茲輻射〔1THz=1012Hz〕是指頻率從0.3THz到10THz、波長介于無線電波中的毫米波與紅外線之間的電磁輻射區(qū)域，所產(chǎn)生的T射線在物體成像、醫(yī)療診斷、環(huán)境檢測、通訊等方面具有廣闊的應(yīng)用前景．最近，科學(xué)家終于研制出以紅外線激光器為根底的首臺可產(chǎn)生4.4THz的T射線激光器，從而使T射線的有效利用成為現(xiàn)實。普朗克常數(shù)h=6.63×10－34J·s，關(guān)于4.4THz的T射線，以下說法中錯誤的選項是〔BC〕A．它在真空中的速度為3.0×108mC．它的波長比可見光短D．它的光子的能量約為2.9×10－21J12．按照大爆炸理論，我們所生活的宇宙是在不斷膨脹的，各星球都離地球而遠去，由此可以斷言：〔AD〕A．地球上接收到遙遠星球發(fā)出的光的波長要變長B．地球上接收到遙遠星球發(fā)出的光的波長要變短C．遙遠星球發(fā)出的紫光，被地球接收到時可能是紫外線D．遙遠星球發(fā)出的紅光，被地球接收到時可能是紅外線13．傳統(tǒng)電腦的各個配件都能產(chǎn)生電磁輻射，并對人體造成傷害．廢棄的電腦設(shè)備變成“電腦垃圾”時，將對環(huán)境造成新的污染，因此生產(chǎn)廠商推出綠色電腦．這里的“綠色電腦”是指〔D〕A．綠顏色的電腦B．價格低的電腦C．木殼的電腦D．低輻射、低噪聲、健康環(huán)保的電腦14．關(guān)于雷達的特點，以下說法正確的選項是〔25．AC〕 A．雷達所用無線電波的波長比短波更短 B．雷達只有連續(xù)發(fā)射無線電波，才能發(fā)現(xiàn)目標 C．雷達的顯示屏上可以直接讀出障礙物的距離 D．雷達在能見度低的黑夜將無法使用15．以下說法中正確的有(AC)A．為了使需要傳遞的音頻信號載在電磁波上發(fā)射到遠方，必須對高頻等幅振蕩電流進行調(diào)制B．開放電路中只有電感線圈，沒有電容C．使無線電接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧D．把經(jīng)過調(diào)制的高頻電流轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)制信號電流的過程叫做調(diào)制16．你在家里曾對你家的電視機進行調(diào)臺無？調(diào)臺的做法就是想接收到你所想要的無線電信號。下面有幾位同學(xué)對調(diào)臺做法的判斷正確的選項是〔C〕Ａ.調(diào)臺就是調(diào)制Ｂ.調(diào)臺就是調(diào)幅Ｃ.調(diào)臺就是調(diào)諧Ｃ.調(diào)臺就是解調(diào)17．無線電波某波段的波長范圍為187～560，為了防止鄰臺干擾，在一定范圍內(nèi)兩個相鄰電臺的頻率至少相差10kHz，那么此波段中能容納電臺的個數(shù)約為BA、5000B、100C、200D、2018．目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)。以下關(guān)于雷達和電磁波說法正確的選項是〔ACD〕A．真空中上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3m至1.5m之間B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C．測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的距離D．波長越短的電磁波，反射性能越強19．過強的電磁輻射能對人體有很大危害，影響人的心血管系統(tǒng)，使人心悸、失眠、白細胞減少、免疫功能下降等。按照有關(guān)規(guī)定，工作場所受電磁輻射強度〔單位時間內(nèi)內(nèi)垂直通過單位面積的電磁輻射能量〕不得超過0.5W/m2。一個人距離無線電通訊裝置50m，為保證此人的平安，無線電通訊裝置的電磁輻射功率至多多大？DA.451kWB.314kWC.157kWD.78kW20.美國畫家莫爾斯創(chuàng)造的電報以及莫爾斯電碼，是通信技術(shù)的一次變革。莫爾斯電碼是一套由“.”〔念“滴”〕和“_”〔念“答”〕構(gòu)成的系統(tǒng)，例如英文字母O表示為“___”，P表示為“.__.”，S表示為“…”，

T表示為“_”，W表示為“.__”等。如果一個信號為“滴滴滴答答答滴滴滴”，那么其含義是…〔D〕A.WTO

B.TOPC.WPS

D.SOS21．局部電磁波的大致波長范圍如圖所示．假設(shè)要利用縫寬與手指寬度相當?shù)目p獲得明顯的衍射現(xiàn)象，可選用___________波段的電磁波，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。aKbC1L1L2C2K22．右邊兩圖中電容器的電容都是C=4×10-6F，電感都是L=9×10－4H，左圖中電鍵K先接a，充電結(jié)束后將K扳到b；右圖中電鍵K先閉合，穩(wěn)定后斷開。兩圖中LC回路開始電磁振蕩t=3.14×10－4s時刻，C1的上極板正在____aKbC1L2C2K23．臺收音機，把它的調(diào)諧電路中的可變電容器的動片從完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一較高頻率的電臺信號。要想收到該電臺信號，應(yīng)該______〔增大還是減小〕電感線圈的匝數(shù)。24．在電磁波技術(shù)中，使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫___________，使接收電路中產(chǎn)生電諧振的過程叫___________．25．為了轉(zhuǎn)播火箭發(fā)射現(xiàn)場的實況，在發(fā)射場建立了發(fā)射臺，用于發(fā)射播送電臺和電視臺兩種信號。其中播送電臺用的電磁波波長為550m，電視臺用的電磁波波長為0.566m。為了不讓發(fā)射場附近的小山擋住信號，需要在小山頂上建了一個