（浙江專版）2018年高中物理 第十四章 電磁波章末小結(jié)學(xué)案 新人教版選修3-4

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1、 第十四章 電磁波 電磁波 電磁波 麥克斯韋電磁理論 1．對麥克斯韋電磁場理論兩個(gè)基本觀點(diǎn)的理解 (1)變化的磁場產(chǎn)生電場，可從以下三個(gè)方面理解： ①穩(wěn)定的磁場不產(chǎn)生電場； ②均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場； ③周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場。 (2)變化的電場產(chǎn)生磁場，也可從以下三個(gè)方面理解： ①穩(wěn)定的電場不產(chǎn)生磁場； ②均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場； ③周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場。 2．感應(yīng)電場方向的判定 變化的磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電場的方向，與存在閉合回路時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是相同的。 [典例1]　關(guān)于麥克斯韋

2、的電磁場理論，下列說法正確的是(　　) A．穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 B．均勻變化的電場產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場 C．變化的電場產(chǎn)生的磁場一定是變化的 D．振蕩的電場周圍空間產(chǎn)生的磁場也是振蕩的 [解析]選D　麥克斯韋的電磁場理論要點(diǎn)是：變化的磁場(電場)要在周圍空間產(chǎn)生電場(磁場)，若磁場(電場)的變化是均勻的，產(chǎn)生的電場(磁場)是穩(wěn)定的，若磁場(電場)的變化是振蕩的，產(chǎn)生的電場(磁場)也是振蕩的，由此可判定正確答案為D項(xiàng)。 　電磁波和電磁波譜——傳播、特點(diǎn)、應(yīng)用 1．按波長由長到短(頻率由低到高)的順序 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴

3、射線(X射線)、γ射線等合起來，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：它們在本質(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，它們在真空中的傳播速度都是c＝3.0×108 m/s，它們的傳播都不需要介質(zhì)，各波段之間并沒有絕對的區(qū)別。 (2)個(gè)性：不同電磁波的頻率或波長不同，表現(xiàn)出不同的特性。波長越長越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短觀察干涉、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)。 [典例2]

4、　關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是(　　) A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息 B．手機(jī)在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波 C．太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同 D．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同 [解析]選B　無論是電磁波還是聲波，都可以傳遞能量和信息，則A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)手機(jī)的應(yīng)用易知B項(xiàng)正確；太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波的傳播速度不相同，則C項(xiàng)錯(cuò)誤；遙控器發(fā)出的紅外線頻率和醫(yī)院“CT”中的X射線頻率不同，故它們的波長也不相同，則D項(xiàng)錯(cuò)誤。 電磁振蕩的三個(gè)“兩” 電磁振蕩在近年來的高考中出現(xiàn)的頻率較高。學(xué)習(xí)

5、中若能抓住三個(gè)“兩”，就可把握好本章的知識要點(diǎn)，從而使知識系統(tǒng)化。 1．兩類物理量 考題大部分是圍繞某些物理量在電磁振蕩中的變化規(guī)律而設(shè)計(jì)的，因此，分析各物理量的變化規(guī)律就顯得尤為重要。這些物理量可分為兩類： 一類是電流(i)。振蕩電流i在電感線圈中形成磁場，因此，線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Ф和磁場能E磁具有與之相同的變化規(guī)律。 另一類是電壓(u)。電容器極板上所帶的電荷量q、兩極板間的場強(qiáng)E、電場能E電、線圈的自感電動勢E的變化規(guī)律與u的相同。 電流i和電壓u的變化不同步，規(guī)律如圖所示。 2．兩個(gè)過程 電磁振蕩過程按電容器的電荷量變化可分為充、放電過程。當(dāng)電容器的電荷量增

6、加時(shí)為充電過程，這個(gè)過程中電路的電流減小；電荷量減小時(shí)為放電過程，這個(gè)過程中電路的電流增加，變化如圖所示。在任意兩個(gè)過程的分界點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻，各物理量取特殊值(零或最大)。 3．兩類初始條件 如圖所示的電路甲和乙，表示了電磁振蕩的兩類不同初始條件。圖甲中開關(guān)S從1合向2時(shí)，振蕩的初始條件為電容器開始放電，圖乙中S從1合向2時(shí)，振蕩的初始條件為電容器開始充電，學(xué)習(xí)中應(yīng)注意區(qū)分這兩類初始條件，否則會得出相反的結(jié)論。 [典例3]　(多選)如圖所示的LC振蕩回路，當(dāng)開關(guān)S轉(zhuǎn)向右邊，電路發(fā)生振蕩后，下列說法中正確的是(　　) A．振蕩電流達(dá)到最大值時(shí)，電容器上的電荷量為零 B．振蕩電流達(dá)到最

7、大值時(shí)，磁場能最大 C．振蕩電流為零時(shí)，電場能為零 D．振蕩電流相鄰兩次為零的時(shí)間間隔等于振蕩周期的一半 [解析]選ABD　由LC回路電磁振蕩的規(guī)律知，振蕩電流最大時(shí)，即是放電剛結(jié)束時(shí)，電容器上電荷量為0，A對；回路中電流最大時(shí)電感線圈中磁場最強(qiáng)，磁場能最大，B對；振蕩電流為0時(shí)充電結(jié)束，極板上電荷量最大、電場能最大，C錯(cuò)；電流相鄰兩次為零的時(shí)間間隔恰好等于半個(gè)周期，D對。 [專題訓(xùn)練] 1.一個(gè)帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，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：選B　當(dāng)

8、磁場均勻增強(qiáng)時(shí)，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，將激起一穩(wěn)定的電場，帶電粒子將受到電場力作用，電場力對帶正電的粒子做正功，所以粒子的動能將增大。故正確答案為B。 2．如圖所示，閉合開關(guān)S，待電容器充電結(jié)束后，再打開開關(guān)S，用絕緣工具使電容器兩極板距離稍稍拉開一些，在電容器周圍空間(　　) A．會產(chǎn)生變化的磁場 B．會產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 C．不會產(chǎn)生磁場 D．會產(chǎn)生振蕩的磁場 解析：選C　兩平行板電容器接入直流電源后兩極板間的電壓等于電源的電動勢，斷開電源后，電容器帶電荷量不變，由電容器定義式和平行板電容器公式可得兩板間電場強(qiáng)度E＝＝＝，當(dāng)用絕緣工具將兩極板距離稍稍拉開一些，電容器兩板間的電場不

9、發(fā)生變化，所以不會產(chǎn)生磁場，C正確。 3．(多選)下列有關(guān)電磁波的說法中正確的是(　　) A．電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是無線電波 B．電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是γ射線 C．頻率大于可見光的電磁波表現(xiàn)為沿直線傳播 D．雷達(dá)用的是微波，因?yàn)槲⒉▊鞑サ闹本€性好 解析：選BCD　波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，在電磁波中，無線電波波長最長，γ射線的波長最短，易知A錯(cuò)誤，B正確；波長越短，頻率越大的電磁波，其衍射現(xiàn)象不明顯，傳播的直線性越好，遇到障礙物反射性越好，故C、D正確。 (時(shí)間：45分鐘　滿分：100分) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分) 1．我國進(jìn)行第三

10、次大熊貓普查時(shí)，首次使用了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和RS衛(wèi)星紅外遙感技術(shù)，詳細(xì)調(diào)查了珍稀動物大熊貓的種群、數(shù)量、棲息地周邊情況等，紅外遙感利用了紅外線的(　　) A．平行性好 B．相干性 C．反射性能好 D．波長大，易衍射 解析：選D　紅外線的波長較長，衍射現(xiàn)象明顯，易透過云霧、煙塵，因此被廣泛應(yīng)用于紅外遙感和紅外高空攝影，故只有D選項(xiàng)正確。 2．一種電磁波入射到半徑為1 m的孔上，可發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，這種波屬于電磁波譜(如圖)中的(　　) A．可見光 B．γ射線 C．無線電波 D．紫外線 解析：選C　波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸大小跟光的波長差不多

11、或比波長還要小。由題圖可知，電磁波中的無線電波波長范圍是104～10－3 m，紅外線波長范圍是10－3～10－7 m，可見光、紫外線、γ射線的波長更短，所以只有無線電波才符合條件，C正確。 3．高原上人的皮膚黝黑的原因是(　　) A．與高原上人的生活習(xí)慣有關(guān) B．與高原上的風(fēng)力過大有關(guān) C．與高原上紫外線輻射過強(qiáng)有關(guān) D．由遺傳本身決定 解析：選C　高原上紫外線輻射比較強(qiáng)，而紫外線對皮膚的生理作用會使人的皮膚變得黝黑。故選項(xiàng)C正確，A、B、D均錯(cuò)誤。 4．一臺簡單收音機(jī)的收音過程至少要經(jīng)過哪兩個(gè)過程(　　) A．調(diào)幅和檢波 B．調(diào)制和檢波 C．調(diào)諧和解調(diào) D．調(diào)諧和調(diào)

12、幅 解析：選C　調(diào)諧的過程是選出電臺的過程，而解調(diào)的過程則是把聲音信號從高頻電流信號中“檢”出的過程。C正確。 5．古代也采用過“無線”通信的方式，如利用火光傳遞信息的烽火臺，利用聲音傳遞信號的鼓等，關(guān)于聲音與光，下列說法中正確的是(　　) A．聲音和光都是機(jī)械波 B．聲音和光都是電磁波 C．聲音是機(jī)械波，光是電磁波 D．聲音是電磁波，光是機(jī)械波 解析：選C　聲音必須在介質(zhì)中傳播，是一種機(jī)械波，光可以在真空中傳播，是一種電磁波，C正確。 6．關(guān)于手機(jī)和BP機(jī)，下列說法中不正確的是(　　) A．隨身攜帶的手機(jī)內(nèi)，只有無線電接收裝置，沒有無線電發(fā)射裝置 B．隨身攜帶的手機(jī)內(nèi)，既

13、有無線電接收裝置，又有無線電發(fā)射裝置 C．兩個(gè)攜帶手機(jī)的人，必須通過固定的基地臺轉(zhuǎn)接，才能相互通話 D．無線電尋呼機(jī)(BP機(jī))內(nèi)只有無線電接收裝置，沒有無線電發(fā)射裝置 解析：選A　手機(jī)內(nèi)既有無線電接收裝置又有無線電發(fā)射裝置。由于手機(jī)發(fā)射功率小，因此必須通過固定的基地臺轉(zhuǎn)接，兩個(gè)攜帶手機(jī)的人才能通話。BP機(jī)內(nèi)只有接收裝置，而無發(fā)射裝置。 二、多項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分) 7．關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是(　　) A．波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全相同 B．電磁波的波長若差異太大則會出現(xiàn)本質(zhì)不同的現(xiàn)象 C．電磁波譜的頻帶很寬 D．電磁波的波長很短，所以電磁波譜

14、的頻帶很窄 解析：選AC　電磁波譜中的電磁波在本質(zhì)上是完全相同的，只是波長或頻率不同而已，其中波長最長的波跟波長最短的波之間的頻率相差近1020倍，所以電磁波譜的頻帶很寬，故A、C正確。 8．下列關(guān)于無線電波的敘述中，正確的是(　　) A．無線電波是波長從幾十千米到幾毫米的電磁波 B．無線電波在任何介質(zhì)中傳播速度均為3.0×108 m/s C．無線電波不能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 D．無線電波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長變短 解析：選AD　波長大于1毫米(頻率低于300 GHz)的電磁波叫無線電波，故選項(xiàng)A正確；無線電波在真空中的速度才是3.0×108 m/s；無線電波具備波的共性，能發(fā)

15、生干涉和衍射現(xiàn)象；從真空進(jìn)入介質(zhì)中時(shí)頻率不變，速度變小，波長變短，故選項(xiàng)B、C均錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。 9．下列關(guān)于無線電廣播的敘述，正確的是(　　) A．發(fā)射無線電廣播信號必須采用調(diào)頻方式 B．發(fā)射無線電廣播信號必須進(jìn)行調(diào)制 C．接收無線電廣播信號必須進(jìn)行調(diào)諧 D．接收到無線電廣播信號必須進(jìn)行解調(diào)才能由揚(yáng)聲器播放 解析：選BCD　發(fā)射無線電廣播信號必須經(jīng)過調(diào)制，可以采用調(diào)頻，也可以采用調(diào)幅方式，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；接收無線電廣播信號必須經(jīng)過調(diào)諧，即選臺，選項(xiàng)C正確；由于無線電波中有高頻信號，所以要經(jīng)過解調(diào)將低頻信號檢出來，才能由揚(yáng)聲器播放，選項(xiàng)D正確。 10．關(guān)于調(diào)制器的作用，

16、下列說法正確的是(　　) A．調(diào)制器的作用是把低頻信號加載到高頻信號上去 B．調(diào)制器的作用可以是把低頻信號的信息加載到高頻信號的振幅上去 C．調(diào)制器的作用可以是把低頻信號的信息加載到高頻信號的頻率上去 D．調(diào)制器的作用是將低頻信號變成高頻信號，再放大后直接發(fā)射出去 解析：選ABC　調(diào)制器的作用是把低頻信號加載到高頻振蕩信號上去，如果高頻信號的振幅隨低頻信號的變化而變化，則是調(diào)幅；如果高頻信號的頻率隨低頻信號的變化而變化，則是調(diào)頻。由于低頻信號不利于直接從天線發(fā)射，所以需要將低頻信號加載到高頻信號上去，選項(xiàng)A、B、C正確，D錯(cuò)誤。 11．要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領(lǐng)，應(yīng)該采取的

17、措施是(　　) A．增大電容器兩極板間的距離 B．使電容器兩極板的正對面積足夠大 C．盡可能使電場和磁場分散開 D．增大回路中的電容和電感 解析：選AC　要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領(lǐng)，應(yīng)從兩個(gè)方面考慮，一是提高振蕩頻率，二是使電場和磁場盡可能地分散開，所以選項(xiàng)C正確；由f＝可知，當(dāng)增大電容器兩極板間的距離時(shí)，C變小，f增大，選項(xiàng)A正確；使電容器兩極板的正對面積變大，C變大，f變小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；增大回路中的L、C，f變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 12．下列關(guān)于雷達(dá)的說法中正確的是(　　) A．雷達(dá)是利用無線電波測定物體位置的無線電設(shè)備 B．電磁波遇到障礙物要發(fā)生反射，雷達(dá)就是利用電磁

18、波的這個(gè)特性工作的 C．雷達(dá)要確定較遠(yuǎn)物體的位置，使用的是長波段的無線電波 D．雷達(dá)每次發(fā)射無線電波的時(shí)間約為10－6 s 解析：選ABD　雷達(dá)是利用無線電波測定物體位置的無線電設(shè)備；電磁波遇到障礙物要反射，雷達(dá)就是利用電磁波的這個(gè)特性工作的；波長短的電磁波，傳播的直線性好，有利于用電磁波定位，因此雷達(dá)用的是微波；雷達(dá)每次發(fā)射無線電波的時(shí)間一般不超過1 μs，A、B、D正確，C錯(cuò)誤。 13.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)檢波后 D．耳機(jī)中 解析：選AB　為了把信號傳遞出去，需要將信號“加”到高頻

19、振蕩電流上，這就是調(diào)制；而圖象表示將信號加上后使高頻振蕩電流的振幅隨信號變化，這叫調(diào)幅，是調(diào)制的一種方法；在接收電路中，經(jīng)過調(diào)諧，回路中將出現(xiàn)調(diào)幅振蕩電流，經(jīng)檢波后，低頻信號從高頻電流中還原出來，而在耳機(jī)中只有低頻信號電流，綜上分析，A、B正確。 三、非選擇題(本題共4小題，共48分) 14．(8分)如圖所示，一正離子在垂直于勻強(qiáng)磁場的固定光滑軌道內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)磁場均勻增大時(shí)，離子運(yùn)動的周期將________(填“變大”“變小”或“不變”)。 解析：當(dāng)磁場均勻增大時(shí)，在光滑軌道處產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電場，正離子在電場力作用下做加速運(yùn)動，速度增加，由T＝知，運(yùn)動的周期將變小。 答案

20、：變小 15. (10分)“為了您和他人的安全，請您不要在飛機(jī)上使用手機(jī)和手提電腦”這句警示語是乘坐過飛機(jī)的游客都聽到過的。有些空難事故就是由于某位乘客在飛行的飛機(jī)上使用手機(jī)造成的。某機(jī)場飛機(jī)降落時(shí)，機(jī)上有四位旅客同時(shí)使用了手機(jī)，使飛機(jī)降落偏離了8度，險(xiǎn)些造成事故。請問為什么在飛機(jī)上不能使用手機(jī)和手提電腦呢(包括游戲機(jī))? 解析：由于手機(jī)或手提電腦在使用無線上網(wǎng)時(shí)要發(fā)射電磁波，對飛機(jī)產(chǎn)生電磁干擾，而飛機(jī)上的導(dǎo)航系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，抗干擾能力不是很強(qiáng)。因此為了飛行安全，飛機(jī)上的旅客不能使用手機(jī)或手提電腦。 答案：見解析 16.(14分)如圖所示為某雷達(dá)的熒光屏，屏上標(biāo)尺的最小刻度對應(yīng)的時(shí)間

21、為2×10－4 s，雷達(dá)天線朝東方時(shí)，屏上的波形如圖甲；雷達(dá)天線朝西方時(shí)，屏上的波形如圖乙，問：雷達(dá)在何方發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)？目標(biāo)與雷達(dá)相距多遠(yuǎn)？ 解析：雷達(dá)向東方發(fā)射電磁波時(shí)，沒有反射回來的信號，向西方發(fā)射時(shí)，有反射回來的信號，所以目標(biāo)在西方。 目標(biāo)到雷達(dá)的距離 d＝＝ m＝300 km。 答案：西方　300 km ×××微波爐 MG－5021 MW 額定電壓：220 V,50 Hz 額定功率：1 100 W 輸出功率：700 W 內(nèi)腔容積：20 L 振蕩頻率：2 450 MHz17.(16分)微波爐的工作應(yīng)用了一種電磁波——微波(微波的頻率為2.45×106 Hz)。食物中的水分子在微波的作用下加劇了熱運(yùn)動，內(nèi)能增加，溫度升高，食物增加的能量是微波給它的。表中是某微波爐的部分技術(shù)參數(shù)，問： (1)該微波爐內(nèi)磁控管產(chǎn)生的微波波長是多少？ (2)該微波爐在使用微波擋工作時(shí)的額定電流是多少？ (3)如果做一道菜，使用微波擋需要正常工作30 min，則做這道菜需消耗的電能為多少？ 解析：(1)波長λ＝＝ m≈0.12 m。 (2)額定電流I＝＝ A＝5 A。 (3)消耗的電能 ΔE＝W＝Pt＝1 100×1 800 J＝1.98×106 J。 答案：(1)0.12 m　(2)5 A (3)1.98×106 J 9