《金版新学案》安徽省2012高三物理一轮 第11章 第四讲 电磁波课件 选修3-4

第四讲电磁波一、电磁场与电磁波1．麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场．2．电磁场变化电场在周围空间产生磁场，变化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．3．电磁波电磁场(电磁能量)由近及远地传播形成电磁波．(1)电磁波是横波，在空间传播________介质．(2)真空中电磁波的速度为________m/s.不需要3×108电磁波不同于机械波，机械波传播必须有介质，而电磁波传播不需介质，机械波的波速仅取决于介质，而电磁波的波速与介质及波的频率均有关系．二、无线电波的发射和接收1．发射电磁波的条件(1)要有足够高的频率；(2)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．调制有_____和_____两种方式．调幅调频3．无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率______时，激起的振荡电流______，这就是电谐振现象．(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做_____．能够______的接收电路叫做调谐电路．(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做_____．检波是调制的逆过程，也叫做_____．相等最强调谐调谐检波解调三、电磁波谱电磁波谱特性应用真空中波长递变规律无线电波容易发生衍射通信和广播大于1mm红外线热效应红外线遥感小于1mm大于700nm可见光引起视觉照明等700nm到400nm之间紫外线化学效应、荧光效应、能杀菌灭菌消毒、防伪5nm到370nm之间X射线穿透能力强医用透视、安检0.01nm到10nm之间γ射线穿透能力很强工业探伤、医用治疗小于.01nm一、对麦克斯韦电磁场理论与电磁波的理解对麦克斯韦电磁场理论的理解二、电磁波谱及各种电磁波的应用三、电磁波与机械波的对比特性电磁波机械波不同点本质电磁现象力学现象产生机理由电磁振荡产生由机械振动产生周期性变化的量场强E与磁感应强度B随时间和空间做周期性变化质点的位移s，加速度a，速度v随时间和空间做周期性变化不同点波的性质横波既有横波，又有纵波传播介质不需要介质，可在真空中传播只能在弹性介质中传播速度特点在真空中光速c＝3.0×108m/s，在介质中v＝cn，n与介质有关仅由介质决定相同点速度公式形式v＝λf＝λT特性均可以发生反射、折射、衍射、干涉现象(1)无论电磁波、机械波，它们的频率f都由波源决定，与介质无关．(2)机械波由空气进入水中，波速变大，电磁波由空气进入水中，波速变小．1.(2010·上海单科)电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是()A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线解析：在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，所以A项对．答案：A2．在应用电磁波的特性时，下列符合实际的是()①医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒②医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒③家用消毒碗柜利用紫外线产生的高温对食具进行消毒④家用消毒碗柜利用红外线产生的高温对食具进行消毒A．①④B．①③C．②③D．②④答案：D3．验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器上的遥控器发出的“光”用来控制电视机、空调．对于它们发出的“光”，下列说法正确的是()A．验钞机发出的“光”是红外线B．遥控器发出的“光”是红外线C．红外线是由原子的内层电子受到激发后产生的D．红外线是由原子的原子核受到激发后产生的解析：紫外线具有荧光效应，能使荧光物质发光，因此验钞机发出的“光”应为紫外线；遥控器所发出的“光”是红外线，红外线的波长较长，容易绕过烟尘等障碍物；红外线、紫外线产生的机理都是原子的外层电子受到激发后产生的．因而正确答案为B.答案：B4．(2010·北京理综)属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比解析：狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同．答案：A5．(2010·天津理综)下列关于电磁波的说法正确的是()A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场B．电磁波在真空和介质中传播速度相同C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播解析：变化的磁场就能产生电场，A正确．若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，C错．光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B错．D选项中没强调是“均匀”介质，若介质密度不均匀会发生折射，故D错．答案：A6．关于电磁波传播速度的表达式v＝λf，下列结论正确的是()A．波长越长，传播速度就越大B．频率越高，传播速度就越大C．发射能量越大，传播速度就越大D．电磁波的传播速度与传播介质有关解析：电磁波的传播速度不仅和介质有关，还和频率有关，而与发射能量无关，故选项A、B、C错误．D项正确．答案：D电磁场理论和波长、波速关系的应用(1)麦克斯韦电磁理论的内容是：______________.(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是________的，并和该处电磁波的传播方向________，这就说明电磁波是________波．(3)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．①雷达发射电磁波的波长范围是多少？②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？【思路点拨】熟记麦克斯韦理论及电磁波的特点，记准电磁波v＝λ·f这一关系，理解雷达简单原理．解析：(1)麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波．(3)①由c＝λf可得：λ1＝cf1＝3.0×108200×106m＝1.5m，λ2＝cf2＝3.0×1081000×106m＝0.3m.②电磁波测距的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确定距离，所以可根据x＝v·t2确定雷达和目标间的距离．答案：(1)略(2)垂直，垂直，横(3)①0.3m≤λ≤1.5m②能，x＝v·t2(2011·广州梅州二模)电磁波与机械波相比较有()A．电磁波和机械波传播都需要介质B．电磁波在任何介质中的传播速率都相同，机械波在同一介质中的传播速率相同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答案：D解析：电磁波传播不需要介质，且在不同介质中，传播速度不同，即v＝cn；故A、B均错误；电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象，故C错，D正确．1.关于电磁波和机械波，下列说法正确的是()A．由于电磁波和机械波本质上相同，故这两种波的波长、频率和波速间具有相同的关系B．电磁波和机械波的传播过程都传递了能量C．电磁波和机械波都需要通过介质传播D．发射无线电波时需要对电磁波进行调谐答案：B2．下列关于电磁场和电磁波的说法中正确的是()A．变化的电场一定能产生变化的磁场B．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短C．电磁波有横波和纵波两类D．雷达是利用电磁波的衍射原理工作的答案：B解析：均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，故A错误；电磁波由真空进入介质时频率不变，而速度变小，由λ＝vf可知，其波长将变短，B正确；由于电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且都与波的传播方向垂直，故电磁波是横波，C错误；雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，它是利用电磁波遇到障碍物要发生反射的原理来工作的，D错误．3．(2011·山东潍坊二模)有关电磁波和声波，下列说法错误的是()A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大C．电磁波是横波，声波也是横波D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长答案：C解析：电磁波本身就是一种物质，它的传播不需要介质，而声波的传播需要介质，选项A的说法正确；电磁波由空气进入水中时，传播速度变小，但声波在水中的传播速度比其在空气中大，选项B的说法正确；电磁波的传播方向与E、B两个振动矢量的方向都垂直，是横波，而声波是纵波，选项C说法错误；电磁波由空气进入水中传播时，波速变小，波长变小，而声波由空气进入水中传播时，波速变大，波长变大，选项D的说法正确，故答案为C.4．(2011·个旧联考)对于机械波与电磁波的比较，下列说法中正确的是()A．它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象B．它们在本质上是相同的，只是频率不同而己C．它们可以是横波，也可以是纵波D．机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；而电磁波的传播速度与介质无关，只与频率有关解析：机械波和电磁波都具有波的共同特性——波动性，但它们有本质区别，它们的产生、传播条件等都不相同，电磁波是横波，机械波有横波也有纵波，机械波传播速度只取决于介质，而电磁波在不同介质中的传播速度也不同，与介质及频率都有关，所以只有A是正确的．答案：A5．下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．(1)X光机，________(2)紫外线灯，________(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________A．光的全反射B．紫外线具有很强的荧光作用C．紫外线具有杀菌消毒作用D．X射线的很强的贯穿力E．红外线具有显著的热效应F．红外线波长较长，易发生衍射解析：(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，选择D.(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择C.(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择E.答案：(1)D(2)C(3)E6．如下图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4s．雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙．问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？答案：西方270km解析：雷达向东方发射电磁波时，没有反射回来的信号，向西方发射时，有反射回来的信号，所以目标在西方．目标到雷达的距离d＝ct2＝3×108×2×10－4×92m＝270km.