红对勾高考物理 电磁波.ppt

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1、电磁振荡和电磁波的内容在高考中重点考查LC振荡电路的振荡过程及其规律 考查方式是采取论证和计算较少而概念叙述较多 电磁波的发射 接收及相对论部分单独出题的概率不大 电磁振荡和电磁波的重点和难点是 LC振荡回路产生的电磁振荡 核心内容是麦克斯韦电磁场理论 对相对论简介要认真看书阅读了解 课时1电磁波 知识点一麦克斯韦电磁场理论 知识回顾 1 麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生 变化的电场能够在周围空间产生 2 电磁场变化的电场在周围空间产生磁场 变化的磁场在周围空间产生电场 变化的电场和磁场成为一个完整的整体 这就是电磁场 电场 磁场 要点深化 1 变化的磁场能够在周围空间产生电场

2、这种电场叫感应电场或涡旋电场 与由电荷激发的静电场不同 它的电场线是闭合的 它的存在与空间有无导体或闭合电路无关 变化的电场能够在周围空间产生磁场 2 均匀变化的磁场产生稳定的电场 均匀变化的电场产生稳定的磁场 这里的 均匀变化 指的是相等时间内磁感应强度 或电场强度 的变化量相等 或者说磁感应强度 或电场强度 对时间的变化率为一定值 3 不均匀变化的磁场产生变化的电场 不均匀变化的电场产生变化的磁场 4 振荡的 即周期性变化的 磁场产生同频率的振荡电场 振荡的电场产生同频率的振荡磁场 5 变化的磁场产生的电场方向可以利用楞次定律来确定 基础自测 关于电磁场的理论 下面说法正确的是 A 变化的

3、电场周围产生的磁场一定是变化的B 变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的C 均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的D 振荡电场周围产生的磁场也是振荡的 解析 变化的电场产生磁场 有两层含义 均匀变化的电场产生恒定的磁场 非均匀变化的电场产生变化的磁场 振荡的电场产生同频率的振荡的磁场 变化的磁场产生电场 同上面两层含义 故B D正确 A C错 答案 BD 知识点二电磁波 知识回顾 1 定义 交替产生的振荡电场和振荡磁场向周围空间的形成电磁波 2 电磁波是横波 3 它在真空中传播速度等于光速c 4 波速v 波长 与频率f的关系 传播 3 0 108m s v f 要点深化 1 在电磁波中 每

4、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 这就是说 电场和磁场的振荡方向都跟电磁波的传播方向垂直 因此电磁波是横波 2 电磁波的传播速度v等于波长 和频率f的乘积 即v f 任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的传播速度c 3 0 108m s 3 电磁波传播时不需要介质 可在真空中传播 4 电磁波与物质相互作用时 能发生反射 吸收 折射等现象 5 电磁波具有波的共性 能产生干涉 衍射等现象 6 电磁波向外传播的是电磁能 7 电磁波与机械波的区别 基础自测 电磁波与机械波相比较有 A 电磁波传播不需要介质 机械波传播需要介质B 电磁波在任何介

5、质中的传播速率都相同 机械波在同一介质中的传播速率都相同C 电磁波与机械波都不能产生干涉现象D 电磁波与机械波都能产生衍射现象 解析 根据机械波和电磁波的产生条件 传播可知A正确 B不对 两种波都具有波的特性 C错 D正确 答案 AD 知识点三无线电波的发射与接收 电视和雷达 知识回顾 1 无线电波的发射 1 发射电磁波的条件第一 要有足够高的 第二 电路必须开放 使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间 2 发射电磁波是利用它传递某种信号 因此必须进行调制 所谓调制 就是把要加在电磁波上的过程 有调幅和调频两种方式 频率 传播的信号 2 无线电波的接收无线电波的接收过程是 调谐电路利用电谐

6、振的原理接收所需的电磁波 再通过检波器检波得到电磁波所携带的信号 1 当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率时 接收电路中产生的振荡电流最强 这种现象叫电谐振 2 使接收电路产生电谐振的过程叫调谐 3 从接收到的高频信号中 检出 所携带信号的过程叫检波 也叫解调 它是调制的 相同 逆过程 3 电视的基本原理在电视发射端 由摄像管摄取景物并将景物反射的光转变为电信号的过程就是摄像 这个过程由摄像管完成 在电视接收端 由电视接收机的显像管把电信号还原成景物的像 这一过程中要进行调谐 检波等过程 电视信号的传播主要是通过传播 直线 4 雷达的基本原理雷达是利用来判定物体位置的电子设备 雷达向某一

7、方向发射电磁波时 在显示器的荧光屏上呈现发射的尖形波 无线电波遇到障碍物反射回来 被雷达接收 在显示器的荧光屏上出现第二个尖形波 根据两个尖形波的距离 可得到障碍物到雷达站的距离 再根据发射电磁波的方向和仰角 便可判定障碍物的位置 利用多普勒效应还可以测量移动物体的速度 雷达是利用电磁波谱的微波段工作的 电磁波 要点深化 雷达原理的应用注意事项 1 知道雷达的工作原理 明确尖形波的含义是解题的关键 2 雷达发射的是直线性能好 反射性能强的微波 3 可以认为无线电波在空间中是匀速传播 波速为c 3 108m s 4 从图象上确定发出电磁波到接收到反射波所需的时间 5 注意电磁波所走的路程是障碍物

8、到雷达距离的2倍 基础自测 雷达向远处发射无线电波 每次发射的时间是1 s 两次发射的时间间隔为100 s 在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图1所示 已知图中ab bc 则障碍物与雷达之间距离是多大 图1 解析 本题主要考查了雷达的工作原理 图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的 b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的 由ab bc 可知无线电波发射到返回所用时间为50 s 设障碍物与雷达之间的距离为x 由题意可知无线电波来回时间为t 50 s由2x ct得x ct 2 3 0 108 50 10 6 2m 7 5 103m 答案 7 5 103m 知识点四电磁

9、波谱 知识回顾 1 电磁波按波长由大到小的顺序为 2 不同电磁波产生机理不同 无线电波由振荡电路中自由电子的运动产生 可见光由原子的受激发后产生 X射线由原子的受激后产生 射线是受到激发后产生的 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 射线 周期性 外层电子 内层电子 原子核 3 不同电磁波的特性不同 无线电波易发生和 红外线有显著 可见光可引起视觉反应 紫外线有显著的 X射线的能力很强 射线的能力更强 干涉 衍射 热作用 化学作用 穿透 穿透 要点深化 基础自测 关于紫外线的以下说法中正确的是 A 照射紫外线可增进人体对钙质的吸收 因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射B 紫外线是一种可见光

10、C 紫外线有很强的荧光效应 可用来防伪D 紫外线有杀菌消毒的作用 是因为其有热效应 解析 由于紫外线有显著的生理作用能促进人体对钙的吸收 改善人体健康 但同时紫外线对生命也有害 故A项错误 紫外线不是可见光 B错误 紫外线不具有热效应 D错误 答案 C 题型一对麦克斯韦电磁场理论的理解 例1 某空间出现了如图2所示的一组闭合的电场 这可能是 A 沿AB方向磁场在迅速减弱B 沿AB方向磁场在迅速增强C 沿BA方向磁场在迅速增强D 沿BA方向磁场在迅速减弱 图2 解析 根据电磁感应理论 闭合回路中磁通量变化时 使闭合电路中产生感应电流 该电流可用楞次定律判断 其中感应电流的方向和电场线方向一致 答

11、案 AC 题后反思根据麦克斯韦电磁场理论 闭合电路中产生感应电流 是因为闭合电路中电荷受到了电场作用 而变化的磁场产生电场 与是否存在闭合电路无关 故空间内磁场变化产生的电场方向 仍可用楞次定律判断 变式1 1下列关于电磁场的说法中正确的是 A 只要空间某处有变化的电场或磁场 就会在其周围产生电磁场 从而形成电磁波B 任何变化的电场周围一定有磁场C 振荡电场和振荡磁场交替产生 相互依存 形成不可分离的统一体 即电磁场D 电磁波的理论在先 实践证明在后 解析 根据麦克斯韦的电磁场理论可知选项A错误 若电场或磁场的变化是均匀的 则不能形成电磁波 B项正确 若电场的变化是均匀的 则只能形成稳定的磁场

12、 若电场的变化是非均匀的 则可形成电磁场 由电磁场的定义可知C正确 英国物理学家麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在 并指出电磁波的特点 例如 电磁波的传播不需要介质 它在真空中的速度等于光速 电磁波是横波等 进而说明光是电磁波家庭中的一员 二十多年后由德国物理学家赫兹验证 所以D正确 答案 BCD 题型二电磁波和机械波的比较 例2 2009 北京高考 类比是一种有效的学习方法 通过归类和比较 有助于掌握新知识 提高学习效率 在类比过程中 既要找出共同之处 又要抓住不同之处 某同学对机械波和电磁波进行类比 总结出下列内容 其中不正确的是 A 机械波的频率 波长和波速三者满足的关系 对电磁波也适用

13、B 机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C 机械波的传播依赖于介质 而电磁波可以在真空中传播D 机械波既有横波又有纵波 而电磁波只有纵波 解析 本题考查机械波和电磁波的区别和联系 意在考查考生对基本概念的理解和辨析 D中 电磁波是横波 不是纵波 其他选项的表述是对的 答案 D 题后反思解决此类问题应注意 1 电磁波的波速 不同电磁波在同一介质中传播时 传播速度不同 频率越高波速越小 频率越低波速越大 在真空中传播时 不同频率的电磁波的速度相同 v c 2 电磁波与机械波不同 机械波在介质中传播的速度只与介质有关 电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关 变式2 1对于机械波和电磁波的比较 下

14、面说法正确的是 A 它们都能发生反射 折射 干涉和衍射现象B 它们在本质上是相同的 只是频率不同而已C 它们都可能是横波 也可能是纵波D 机械波的传播速度只取决于介质 与频率无关 而电磁波的传播速度与介质无关 只与频率有关 解析 机械波和电磁波都是一种波 都具有波的共同特征 即都能发生干涉 衍射 反射 折射等现象 故A选项正确 机械波传播的是一种振动形式 可能是横波 也可能是纵波 而电磁波是一种物质波 是横波不可能是纵波 故B C选项错误 电磁波的传播速度不仅与介质有关 折射率 还与其本身的频率有关 故D选项错误 答案 A 1 2009 天津高考 下列关于电磁波的说法正确的是 A 电磁波必须依

15、赖介质传播B 电磁波可以发生衍射现象C 电磁波不会发生偏振现象D 电磁波无法携带信息传播 解析 本题考查了电磁波的相关知识 意在考查考生对所学知识的理解及迁移能力 根据电磁波的产生机理及传播特性可知 电磁波传播不需要介质 选项A错误 干涉 衍射是电磁波和所有波都具有的共同特性 选项B正确 由于电磁波是横波 故能发生偏振现象 选项C错误 电磁波能够携带图象 声音等信息进行传播 选项D错误 答案 B 2 目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内 下列关于雷达和电磁波的说法正确的是 A 真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0 3m至1 5m之间B 电磁波是由恒定不变的电场或

16、磁场产生的C 测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D 波长越短的电磁波 反射性能越强 答案 ACD 3 红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况 地球大气中的水汽 H2O 二氧化碳 CO2 能强烈吸收某些波长范围的红外辐射 即地面物体发出的某些波长的电磁波 只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收 下图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况 由图可知 在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为 A 2 5 3 5 mB 4 4 5 mC 5 7 mD 8 13 m 图3 解析 由图象可知 8 13 m波段的红外线 水和CO2均不吸收 故选D A B C错误 答案 D 答案 30 图4 5 麦克斯韦在1865年发表的 电磁场的动力学理论 一文中揭示了电 磁现象与光的内在联系及统一性 即光是电磁波 一单色光波在折射率为1 5的介质中传播 某时刻电场横波图象如图5所示 求该光波的频率 图5 答案 5 1014Hz