2012版高三物理一轮复习课件13.3电磁场和电磁波(大纲版)

共45页1第三课时电磁场和电磁波共45页2第一关:基础关展望高考基础知识共45页3一､麦克斯韦的电磁场理论知识讲解变化的磁场能够产生电场,变化的电场能够产生磁场.据这个理论,周期性变化的电场和磁场相互联系,交替产生,形成一个不可分割的统一体,即电磁场.共45页4对麦克斯韦电磁波理论的理解:①恒定的电场不产生磁场.②恒定的磁场不产生电场.③均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场.④均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场.⑤振荡电场产生同频率的振荡磁场.⑥振荡磁场产生同频率的振荡电场.共45页5活学活用1.根据麦克斯韦电磁理论,下列说法正确的是()A.电场周围一定产生磁场,磁场周围也一定产生电场B.变化的电场周围一定产生磁场,变化的磁场周围也一定产生电场C.变化的电场周围一定产生变化的磁场D.电磁波在真空中的传播速度为3.00×108m/s共45页6解析:根据麦克斯韦的电磁理论,只有变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场,但变化的电场周围不一定产生变化的磁场,如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场,所以正确的选项是BD.答案:BD共45页7二､电磁波知识讲解1.电磁波的形成:如果在空间某区域中有不均匀变化的电场,那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场;这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是,变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成电磁波.共45页82.特点(1)电磁波是横波,电场方向与磁场方向都跟传播方向垂直.v=λf.(2)电磁波的传播不需要介质,在真空中电磁波以光速c=3.00×108m/s传播.(3)电磁波具有波的共性,能发生反射､折射､干涉､偏振和衍射等现象.(4)电磁波可以脱离“波源”独立存在.(5)同一种电磁波在不同介质中传播时,频率不变(频率由波源决定),波速､波长发生改变,在介质中的速度都比真空中的速度小.共45页9(6)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.共45页10活学活用2.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是()A.电磁波是横波B.电磁波的传播需要介质C.电磁波能产生干涉和衍射现象D.电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直解析:电磁波传递不需要介质,电磁波的振动方向与传播方向相垂直,是横波,与其他波同样具有波的基本特征,即能产生干涉和衍射现象.答案:ACD共45页11三､电磁波的发射和接收知识讲解1.无线电波波段的划分:无线电技术中把波长大于1mm(频率低于300GHz)的电磁波称为无线电波.并按波长(频率)把无线电波分为若干波段.共45页12波段波长频率传播方式主要用途长波30000m~3000m10kHz~100kHz地波超远程无线电中波3000m~200m100kHz~1500kHz地波和天波通信和导航中短波200m~50m1500kHz~6000kHz天波调幅无线电广播､电报､通信短波50m~10m6MHz~30MHz共45页13微波米波10m~1m30MHz~300MHz近似直线传播调频无线电广播､电视､导航分米波1m~0.1m300MHz~3000MHz直线传播电视､雷达､导航厘米波10cm~1cm3000MHz~30000MHz毫米波10mm~1mm30000MHz~300000MHz共45页142.无线电波的发射(1)发射电路的特点①要有足够高的振荡频率.频率越高,发射电磁波的本领越大.②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,这样才能有效地把能量辐射出去.用开放电路可以有效地把电磁波辐射出去.共45页15(2)调制①定义:在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制.②调制的两种方式a.调幅:使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变化,这种调制叫做调幅(AM).b.调频:使高频电磁波的频率随信号的强弱而变化,这种调制叫做调频(FM).共45页16(3)无线电波的发射过程:由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流,用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上,再耦合到一个开放电路中激发出无线电波,向四周发射出去.共45页173.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电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫做电谐振.电谐振是电磁学上的共振现象.(2)调谐:使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐.(3)调解:从接收到的高频电流中还原出所携带的信号的过程叫做解调.解调是调制的逆过程,调幅波的解调也叫检波.共45页18(4)无线电波的接收过程:无线接收到的所有电磁波,经调谐选择出所需要的电磁波,再经解调取出所携带的信号,经放大后还原成声音或图像.共45页19四､电视与雷达知识讲解1.电视在电视的发射端,用摄像管将光信号转换为电信号,利用电信号对高频振荡进行调制,然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去;在电视的接收端,通过调谐､检波､解调等过程将电信号送到显像管,再由显像管将电信号还原成图像.共45页202.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)雷达用的是微波波段,因为电磁波波长越短,传播的直线性越好,反射性越强.活学活用共45页213.雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备,它可以向一定方向发射不连续的电磁波,当遇到障碍物时要发生反射.雷达在发射和接收电磁波时,在荧光屏上分别呈现出一个尖形波.某型号防空雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10-4s.现在雷达正在跟踪一个匀速移动的目标,某时刻在雷达监视屏上显示的雷达波形如图甲所示,30s后在同一方向上监视屏显示的雷达波形如图乙所示.已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间间隔为10-4s,电磁波在空气中的传播速度为3×108m/s,则被监视目标的移动速度最接近()共45页22共45页23A.1200m/sB.900m/sC.500m/sD.300m/s解析:根据图甲所示,可知某时刻飞行目标跟雷达距离为s1=(3×108×4×10-4)/2=0.6×105m,同理根据图乙所示算得30s后飞行目标跟雷达距离s2=0.45×105m,则被监视目标的移动速度v=(s1-s2)/t=500m/s.答案:C共45页24第二关:技法关解读高考解题技法共45页25一､对麦克斯韦电磁理论的理解技法讲解麦克斯韦电磁理论是理解电磁场和电磁波的关键所在,应注意领会以下内容:变化的磁场可产生电场,产生的电场的性质是由磁场的变化情况决定的:均匀变化的磁场产生稳定的电场;非均匀变化的磁场产生变化的电场;振荡的磁场产生同频率振荡的电场;反之亦然.麦克斯韦根据自己提出的电磁场理论预言了电磁波的存在.1888年,德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在,还通过实验证明了电磁波跟所有的波一样能产生反射､折射､衍射等现象.共45页26典例剖析【例1】根据麦克斯韦电磁理论,下列说法正确的是()A.电场周围一定产生磁场,磁场周围也一定产生电场B.变化的电场周围一定产生磁场,变化的磁场周围也一定产生电场C.变化的电场周围一定产生变化的磁场D.变化的磁场周围一定产生变化的电场共45页27[解析]根据麦克斯韦的电磁理论,只有变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场,但变化的电场周围不一定产生变化的磁场,如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场,所以正确的选项是B.[答案]B共45页28二､电磁波与机械波的区别与联系技法讲解机械波在介质中的传播速度由介质决定,与机械波的频率无关.电磁波在介质中的传播速度不仅取决于介质,还与电磁波的频率有关,频率越大,传播速度越小.电磁波本身是物质,所以电磁波的传播不需要别的物质作为介质.机械波不能在真空中传播,而电磁波可在真空中传播.电磁波与机械波也有相同之处,两者都是周期性的,都是传播能量的过程,v=λf关系式都适用.共45页29典例剖析【例2】电磁波与声波比较()A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质B.由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大C.由空气进入水中时,电磁波波长变小,声波波长变大D.电磁波和声波在介质中的传播速度,都是由介质决定,与频率无关共45页30[解析]可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析选项A、B均与事实相符,所以A、B项正确.根据λ=,电磁波速度变小,频率不变,波长变小;声波速度变大,频率不变,波长变大,所以选项C正确.电磁波在介质中的速度,与介质有关,也与频率有关,在同一种介质中,频率越大,波速越小,所以选项D错误,故选ABC.[答案]ABCvf共45页31三､雷达原理的应用技法讲解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到雷达距离的2倍.共45页32典例剖析【例3】雷达向远处发射无线电波,每次发射的时间是1μs,两次发射的时间间隔为100μs,在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示,已知图中ab=bc,则障碍物与雷达之间距离是多大?共45页33[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50μs.设障碍物与雷达之间的距离为s,由题意可知无线电波来回时间t=50μs,由2s=ct得s=ct/2=3.0×108×50×10-6/2m=7.5×103m.[答案]7.5×103m共45页34第三关:训练关笑对高考随堂·训练共45页351.下述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变化的磁场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,实践证明在后共45页36解析:A错误.若电场变化是均匀的,则不能形成电磁波B错误.若电场的变化是均匀的,则只能形成稳定的磁场;若电场的变化是非均匀的,则可形成变化的磁场.英国物理学家麦克斯韦从理论上预言电磁波的存在,并指出电磁波的特点.如:电磁波的传播不需介质,它在真空中的速度等于光速,电磁波是横波等等.进而说明光是电磁波谱家族中的一员.二十多年后由德国物理学家赫兹验证.从理论到实践,这是人类史上伟大的成就之一.答案:CD共45页372.关于电磁场和电磁波,下列叙述中正确的是()A.变化的电场能够产生磁场､变化的磁场也能够产生电场B.电磁波和机械波都只能在介质中传播C.电磁波在空间传播时,电磁能也随着一起传播D.电磁波穿过两种介质的分界面时频率会发生改变共45页38解析:由麦克斯韦电磁场理论可知,选项A正确;电磁波可以在真空中传播,而机械波只能在介质中传播,选项B错;波传播时,能量随波一起传播,选项C正确;电磁波穿过两种介质的分界面时频率不变,波长､波速发生改变,选项D错.答案:AC共45页393.如图所示内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于环口径的带正电的小球,以速率v0沿逆时针方向匀速转动,若在此空间突然加上方向竖直向上,磁感应强度B随时间成正比增加的变化磁场,设运动过程中小球带电荷量不变,那么()共45页40A.小球对玻璃环的压力一定不断增大B.小球受到的磁场力一定不断增大C.小球先沿逆时针方向减速运动过一段时间后沿顺时针方向加速运动D.磁场力对小球一直不做功解析:因为玻璃圆环处在均匀变化的磁场空间,所以感应出的稳定的涡旋电场对带正电的小球做功使小球先逆时针减速运动后顺时针加速运动,但磁场力时刻与小球圆周运动线速度垂直所以对小球不做功.共45页41小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用:环的挤压力N和磁场的洛伦兹力f=Bqv,而且两个力的矢量和时刻等于小球圆周运动的向心力.考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化,挤压力N和洛伦兹力f不一定始终在增大.综上分析各选项中应该是C、D正确.答案:CD共45页4