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1、第4课时电磁波1.电磁波的发现(1)麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。(2)电磁场变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。(3)电磁波电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。电磁波是横波，在空间传播不需要介质。真空中电磁波的速度为3.0108 m/s。赫兹用实验证实了电磁波的存在。电磁波的波速、频率和波长之间的关系为vf。2.电磁振荡过程如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器通过线圈放电。(1)电磁振荡的放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减小，在这个过程
2、中电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能。(2)电磁振荡的充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行反向充电，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能。3.电磁振荡的实质在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，与振荡电流相联系的电场和磁场都在周期性的变化，电场能和磁场能周期性的转化。4.LC电路的周期、频率公式：T2，f，其中，周期T、频率f、自感系数
3、L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。5.电磁波的发射(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(包括调幅和调频)。(2)调制方式调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段。调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。调频广播(FM)和电视广播都采用调频的方法调制。6.无线电波的接收(1)电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。(2)调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。能够调谐的接收电路叫做调谐电路。(3)解调：从经过调制的高频振荡中“检”出
4、调制信号的过程，叫做检波。检波是调制的逆过程，也叫做解调。7.雷达(1)雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。(2)原理：电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达是利用电磁波的这个特性工作的。8.电磁波谱(1)定义：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱。如图所示。(2)用途：有的电磁波的波长很长，例如无线电波；有的电磁波的波长很短，例如射线。【思考判断】1.麦克斯韦预言了电磁波的存在( )2.赫兹用实验证实了电磁波的存在( )3.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场( )4无线电波不能发生干涉和衍射现象( )5.波长不同的电磁波在本质上完全不同( )6.与红外线相比
5、紫外线更容易发生衍射现象( )考点一电磁波的发现、电磁波谱(/a)电磁波的发射和接收(/b)要点突破1.电磁波的传播及波长、频率、波速(1)电磁波本身是一种物质，电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)。(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。(3)三者关系vf，f是电磁波的频率。即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长。2.电磁波和机械波的区别(1)二者本质不同：电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播。(2)传播机理不同：电磁波的传播机理是电磁场交替感
6、应，机械波的传播机理是质点间的机械作用。(3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质。(4)电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震波。(5)机械波波速由介质决定；电磁波还与频率有关，在同一介质中，频率越大，其传播速度越小。3.电磁波的发射和接收电磁波的发射和接收过程4.电磁波谱(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、射线等，穿透能力较强。(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和射线都有重叠。(3)不同的电磁波，产生的机理
7、不同，无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；X射线是原子的内层电子受到激发后产生的；射线是原子核受到激发后产生的。(4)电磁波的能量随频率的增大而增大。典例剖析【例1】 (多选)下列说法正确的是()A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关B.恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场C.稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场D.均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场解析变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流。若无闭合回路电场仍然存在，A正确；电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如
8、运动电荷形成的电场)，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故C错误，D正确；恒定电流周围存在稳定磁场，B正确。答案ABD【例2】 (多选)在电磁波中，波长按从长到短排列的是()A.无线电波、可见光、红外线B.无线电波、可见光、射线C.红光、黄光、绿光D.紫外线、X射线、射线解析电磁波谱按波长从长到短排列顺序依次是无线电波红外线可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)紫外线X射线射线，由此可知B、C、D选项正确。答案BCD针对训练1.(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是()A.机械波和电磁波，本质上是一致的B.机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介
9、质有关，而且与电磁波的频率有关C.机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象解析机械波由振动产生；电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，故选项B、C、D正确。答案BCD2.(多选)下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法中正确的是()A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快C.经过调制后的电磁波在空间传播波长不变D.经过调制后
10、的电磁波在空间传播波长改变解析调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡上去，频率越高，传播信息能力越强，A正确；电磁波在空气中以接近光速传播，B错误；由vf，知波长与波速和传播频率有关，C错误，D正确。答案AD3.关于生活中遇到的各种波，下列说法中正确的是()A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同解析电磁波可以传递信息，如电视信号；声波也可以传递信息，如人说话，故A选项错误；手机用电磁波传递信息，人说话用声波，故B选项正确；太阳光中的可见
11、光是电磁波，真空中速度为3108 m/s；“B超”中的超声波是声波，常温下，空气中大约为340 m/s，故C选项错误；遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线频率不同，波速相同，根据cf，波长不同，故D选项错误。答案B考点二电磁振荡(/c)要点突破1.振荡电场产生同频率的振荡磁场。2.振荡磁场产生同频率的振荡电场。3.LC振荡电路产生的振荡电场和振荡磁场都能产生电磁波。4.电磁振荡中各物理量的变化情况如图所示典例剖析【例1】 (多选)LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是()A.此时电路中电流的方向为顺时针B.若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电C.若电容器正在放电，
12、则电容器上极板带正电D.若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大解析由安培定则知此时电路中电流的方向为顺时针，A正确；若磁场正在减弱，根据楞次定律可得，线圈上端为正极，故电容器上极板带正电，B正确；若电容器正在放电，根据安培定则可得电容器上极带负电，自感电动势正在阻碍电流增大，故C错误，D正确。答案ABD【例2】 目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz到1 000 MHz 的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法不正确的是()A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m到1.5 m之间B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的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
13、目标的距离D.波长越短的电磁波，反射性能越强解析电磁波是由变化的电磁场在空中传播而形成的，B错误。答案B针对训练1.如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则此时()A.A板带正电B.线圈L两端电压在增大C.电容器C正在充电D.电场能正在转化为磁场能解析电路中的电流正在增大，说明电容器正在放电，选项C错误；电容器放电时，电流从带正电的极板流向带负电的极板，则A板带负电，选项A错误；电容器放电，电容器两板间的电压减小，线圈两端的电压减小，选项B错误；电容器放电，电场能减少，电流增大，磁场能增大，电场能正在转化为磁场能，选项D正确。答案D2.(多选)雷达采用微波的原因
14、是()A.微波具有很高的频率B.微波具有直线传播的特性C.微波的反射性强D.微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远解析雷达采用微波，是利用微波的频率高，不容易发生衍射，具有很好的直线传播的特性和反射性强的特点，所以A、B、C均正确；因微波不易发生衍射，传播的距离不一定比无线电波的长波、中波、短波段远，因此D错误。答案ABC3.关于电磁波和现代通信，下列叙述不正确的是()A.卫星通信利用人造地球卫星作为中继站进行通信B.光纤通信具有传输信息量大、抗干扰能力强及光能损耗小等优点C.电磁波可以在真空中传播D.电磁波的频率越高，在真空中传播的速度越大解析信号从地球表面发生经卫星中转然后
15、再传送到接收者，所以A正确；光纤通信具有传输信息量大、抗干扰能力强及光能损耗小等优点，B正确；电磁波的传播可以在真空中进行，C正确；无论电磁波的频率多高，在真空中的传播速度都为光速大小，D错误。答案D1.(多选)(2017绍兴模拟)关于电磁波及其应用，下列说法正确的是()A.麦克斯韦首先通过实验证实了电磁波的存在B.电磁波是横波且能够发生干涉和衍射现象C.电磁波的接收要经过调谐和调制两个过程D.微波能使食物中的水分子热运动加剧从而实现加热的目的解析麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；电磁波是横波，能够发生干涉和衍射现象，B正确；电磁波的接收要经过调谐和解调两个过程，C错误；微波的频率与水分子的固有频率接近，使水分子发生共振，通过加剧水分子的热运动而实现加热目的，D正确。答案BD2.
