（北京专用）2020版高考物理总复习 第十三章 第3讲 电磁场与电磁波课件

第3讲电磁场与电磁波一电磁振荡二电磁波的发射和接收知识梳理考点一麦克斯韦电磁场理论和电磁波考点二电磁波和机械波的比较深化拓展知识梳理一、电磁振荡1.电磁振荡(1)振荡电流:①大小和②方向都作周期性迅速变化的电流。(2)振荡电路:产生③振荡电流的电路。(3)LC振荡电路:由④线圈L和⑤电容器C组成,是最简单的振荡电路。(5)电磁振荡的周期T=⑩2π ,频率f=  。LC12LC(4)在振荡电路产生振荡电流的过程中,电容器极板上的⑥电荷量、电路中的⑦电流、电容器里的⑧电场强度、线圈里的⑨磁感应强度都随时间作周期性变化。2.电磁场(1)麦克斯韦电磁场理论: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;均匀变化的电场(磁场)在周围空间产生 恒定的磁场(电场),非均匀变化的电场(磁场)在周围空间产生 变化的磁场(电场)。(2)振荡的电场(磁场)在周围空间产生 周期性变化的磁场(电场)。(3)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。二、电磁波的发射和接收1.电磁波(1)电磁场由近及远地传播,形成①电磁波。(2)电磁波在空间传播不需要②介质;电磁波是③横波,交替出现的电场方向、磁场方向及电磁波的传播方向三者都互相④垂直;电磁波的传播过程也是传播电磁场的⑤能量的过程。(3)电磁波的传播速度v等于波长λ和频率f的乘积,即⑥v=λf。任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相等,都等于真空中的光速c。2.无线电波的发射与接收(1)无线电波的发射a.要向外发射无线电波,振荡电路必须具有如下特点:第一,要有⑦足够高的振荡频率;第二,采用⑧开放电路,使电场和磁场分散到尽可能大的空间。b.利用无线电波传递信号,要求发射的无线电波随信号而改变。使无线电波随各种信号而改变的技术叫调制,常用的调制方法有⑨调幅和⑩调频两种。使高频振荡的振幅随信号的强弱而改变叫做 调幅,经过调幅以后发射出去的无线电波叫做 调幅波。使高频振荡的频率随 信号强弱而改变叫做调频,经过调频以后发射出去的无线电波叫做 调频波。c.从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程,叫做检波。检波是 调制的逆过程,也叫做 解调。 (2)无线电波的接收a.当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率 相同时,激起的振荡电流 最强,这就是电谐振现象。b.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。1.当代人类的生活和电磁波紧密相关,关于电磁波,下列说法正确的是 (C)A.只要把带电体和永磁体放在一起,就会在周围空间产生电磁波B.电磁波在传播过程中,其波速始终保持不变C.电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波D.微波炉内所产生的微波不是电磁波,而是波长很短的机械波解析非均匀变化的磁场、电场才能产生电磁波,A错;电磁波的传播速度与介质有关,B错;电磁波能够携带信息,用于通讯,C正确;微波炉内的微波是波长较短的电磁波,D错。2.关于机械波和电磁波,下列说法中错误的是 (A)A.机械波和电磁波都能在真空中传播B.机械波和电磁波都可以传递能量C.波长、频率和波速间的关系,即v=λf,对机械波和电磁波都适用D.机械波和电磁波都能发生衍射和干涉现象解析机械波的传播需要介质,而电磁波的传播不需要介质,所以选项A说法不正确。干涉、衍射是波特有的现象,选项D说法正确。波能传递能量,v=λf对机械波和电磁波都适用,故选项B、C说法都正确。3.(多选)下列关于电磁波的说法中正确的是 (AC)A.麦克斯韦电磁场理论预言了电磁波的存在B.电磁波从真空传入水中时,波长将变长C.雷达可以利用自身发射电磁波的反射波来对目标进行定位D.医院中用于检查病情的“B超”利用了电磁波的反射原理解析电磁波从空气进入水中,传播速度减小,而电磁波的频率不变,由v=λf可知,波长变小;“B超”是利用超声波工作,不是电磁波。深化拓展考点一麦克斯韦电磁场理论和电磁波1.麦克斯韦电磁场理论 2.电磁波(1)产生:变化的电场和变化的磁场总是交替产生,由发生区域向周围空间传播开去,就形成电磁波。(2)特点:①电磁波是横波,电场强度E和磁感应强度B的方向都与传播方向垂直。②电磁波传播时不需要任何介质,在真空中传播的速度最大,c=3×108m/s。③电磁波本身是一种物质,它具有能量。④具有波的特征,能产生反射、折射、衍射、干涉等现象。【情景素材·教师备用】1-1下列关于电磁波的说法正确的是 (A)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若只有电场和磁场而电场和磁场都恒定或电场、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,B错。D选项中没强调是“均匀”介质,若介质各处密度不均匀会发生折射,故D错。1-2(2017北京理综,20,6分)物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是 () A.天线发出的两种无线电波必须一样强B.导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合答案C波的干涉产生与否与波的强弱无关,故A错;导航利用了同频率的两列波的干涉,而波长为λ1和λ2的两列波频率不同,B错;λ1与λ1干涉,λ2与λ2干涉,两个干涉图样在空间的强弱分布稳定,故C正确;由于λ1与λ2两列波的波长不同,故两干涉图样在空间强弱分布不重合,D错。考点二电磁波和机械波的比较电磁波机械波本质不同电磁现象力学现象传播介质不需要介质,真空中也可传播弹性介质中才可传播传播速度在真空中v=c=3.0×108m/s,介质中v=λf真空中v=0,介质中v=λf波的性质横波横波或纵波,或二者的混合波产生机理电磁振荡机械振动周期性变化的物理量电场E、磁场B随时间和空间周期性变化质点位移、加速度、速度随时间和空间周期性变化共有现象反射、折射、衍射、干涉2-1(2016北京理综,14,6分)下列说法正确的是 (A)A.电磁波在真空中以光速c传播B.在空气中传播的声波是横波C.声波只能在空气中传播D.光需要介质才能传播解析声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。2-2(2018北京理综,24节选)观测宇宙中辐射电磁波的天体,距离越远单位面积接收的电磁波功率越小,观测越困难。为了收集足够强的来自天体的电磁波,增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要途径。2016年9月25日,世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用,被誉为“中国天眼”。FAST直径为500m,有效提高了人类观测宇宙的精度和范围。a.设直径为100m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P1,计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P2;b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象,设直径为100m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0,计算FAST能够观测到的此类天体数目N。答案a.25P1b.125N0解析a.地球上不同望远镜观测同一天体,单位面积上接收的功率应该相同,因此P2= P1=25P1b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。因此,一个望远镜能观测到的此类天体数目正比于以望远镜为球心、以最远观测距离为半径的球体体积。设地面上望远镜能观测到此类天体需收集到的电磁波的总功率的最小值为P0,直径为100m望远镜和FAST能观测到的最远距离分别为L0和L,22500100则P0=π  =π  可得L=5L0则N= N0=125N02500224PL21002204PL330LL