高考物理一輪復(fù)習(xí)選擇性必修第二冊(cè)第十一章第3講電磁振蕩與電磁波課件

第3講電磁振蕩與電磁波一、電磁振蕩1．振蕩電流：大小和方向都做________迅速變化的電流。2．振蕩電路：產(chǎn)生__________的電路。由電感線圈L和電容C組成最簡單的振蕩電路，稱為______振蕩電路。3.

電磁振蕩中的能量變化(1)放電過程中電容器儲(chǔ)存的______能逐漸轉(zhuǎn)化為線圈的______能。(2)充電過程中線圈中的______能逐漸轉(zhuǎn)化為電容器的______能。(3)在電磁振蕩過程中，電場能和磁場能會(huì)發(fā)生_________的轉(zhuǎn)化。周期性振蕩電流LC電場磁場磁場電場周期性2．電磁波(1)電磁場在空間由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成________。(2)電磁波的傳播不需要______，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度______

(都等于光速)。(3)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越___。(4)v＝λf，f是電磁波的頻率。3．電磁波的發(fā)射(1)發(fā)射條件：_____電路和________信號(hào)，所以要對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(調(diào)幅或調(diào)頻)。(2)調(diào)制方式①調(diào)幅：使高頻電磁波的_____隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變。②調(diào)頻：使高頻電磁波的______隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變。電磁波介質(zhì)相同小開放高頻振蕩振幅頻率4．無線電波的接收(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到無線電波的頻率_____時(shí)，激起的振蕩電流_____，這就是電諧振現(xiàn)象。(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作_____，能夠調(diào)諧的接收電路叫作_____電路。(3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)中“檢”出調(diào)制信號(hào)的過程，叫作______。檢波是______的逆過程，也叫作______。5．電磁波譜(1)按照電磁波的______或______大小的順序把它們排列成譜叫作電磁波譜。(2)按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、_______、紫外線、X射線、γ射線。相等最強(qiáng)調(diào)諧調(diào)諧檢波調(diào)制解調(diào)波長頻率可見光情境創(chuàng)設(shè)

我們能在電視上欣賞到月球車“玉兔號(hào)”拍攝的月球表面的高清晰圖片，能用智能手機(jī)查閱信息、通話、導(dǎo)航……這一切都要?dú)w功于電磁波。在我們周圍，電磁波無處不在。天空中充滿了各種電磁波，它們具有不同的頻率，傳遞不同的信息。除了傳遞信息，微波爐烹飪美味佳肴、醫(yī)用CT機(jī)檢查身體……都離不開電磁波。電磁波在生活生產(chǎn)、科技軍事等方面具有重要應(yīng)用。微點(diǎn)判斷

(1)電磁波在真空中和介質(zhì)中的傳播速度相同。

()(2)只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波。

(

)(3)變化的磁場產(chǎn)生的電場的電場線是閉合曲線。

()(4)LC振蕩電路中，回路中的電流值最大時(shí)回路中的磁場能最大。

()(5)電磁振蕩的固有周期與電流的變化快慢有關(guān)。

(

)(6)振蕩電路的頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。

()(7)要將傳遞的聲音信號(hào)向遠(yuǎn)距離發(fā)射，必須以高頻電磁波作為載波。

()××√√×√√(8)制作天線必須用導(dǎo)體。 ()(9)只有接收電路發(fā)生電諧振時(shí)，接收電路中才有振蕩電流。 ()(10)解調(diào)是調(diào)制的逆過程。 ()(11)紫外線在真空中的傳播速度大于可見光在真空中的傳播速度。 ()(12)可利用紅外線的熒光效應(yīng)辨別人民幣的真?zhèn)巍? ()√×√××(一)電磁振蕩過程分析(固基點(diǎn))[題點(diǎn)全練通]1．[LC振蕩電路的理解]

如圖所示，表示LC振蕩電路某時(shí)刻的情況，以下說法正確的是(

)A．電容器正在充電B．電感線圈中的磁場能正在減小C．電感線圈中的電流正在減小D．此時(shí)自感電動(dòng)勢正在阻礙電流的增加解析：根據(jù)磁感線的方向可以判斷電流方向是逆時(shí)針，再根據(jù)電容器極板上帶電的性質(zhì)可以判斷電容器在放電，A錯(cuò)誤；電容器在放電，所以電流在增加，磁場能在增加，自感電動(dòng)勢正在阻礙電流的增加，B、C錯(cuò)誤，D正確。答案：D答案：B

3．[圖像的分析](多選)如圖(a)所示，在LC振蕩電路中，通過P點(diǎn)的電流變化規(guī)律如圖(b)所示，且把通過P點(diǎn)向右的方向規(guī)定為電流i的正方向，則

(

)A．0.5～1s時(shí)間內(nèi)，電容器C在放電B．0.5～1s時(shí)間內(nèi)，電容器C的上極板帶正電C．1～1.5s時(shí)間內(nèi)，Q點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)的電勢高D．1～1.5s時(shí)間內(nèi)，電場能正在轉(zhuǎn)變成磁場能解析：0.5～1s時(shí)間內(nèi)，振蕩電流是充電電流，充電電流是由負(fù)極板流向正極板，故A、B錯(cuò)誤；1～1.5s時(shí)間內(nèi)，振蕩電流是放電電流，放電電流是由正極板流向負(fù)極板，由于電流為負(fù)值，所以由Q流向P，Q點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)的電勢高，電場能正在轉(zhuǎn)變成磁場能，故C、D正確。答案：CD[要點(diǎn)自悟明]1．振蕩電流、極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖像2．LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法根據(jù)電流流向判斷當(dāng)電流流向帶正電的極板時(shí)，電容器的電荷量增加，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，處于充電過程；反之，當(dāng)電流流出帶正電的極板時(shí)，電荷量減少，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，處于放電過程根據(jù)物理量的變化趨勢判斷當(dāng)電容器的帶電荷量q(電壓U、場強(qiáng)E)增大或電流i(磁場B)減小時(shí)，處于充電過程；反之，處于放電過程根據(jù)能量判斷電場能增加時(shí)充電，磁場能增加時(shí)放電(二)麥克斯韋電磁場理論的理解與應(yīng)用(固基點(diǎn))[題點(diǎn)全練通]1．[麥克斯韋電磁場理論的理解]關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是

(

)A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場解析：根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，非均勻變化的電場才能產(chǎn)生變化的磁場，周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場，故D正確。答案：D2．[電磁波的產(chǎn)生]

某電路中電場強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖所示，能發(fā)射電磁波的是

(

)解析：由麥克斯韋電磁場理論知，當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場時(shí)(如題圖A)，由于它不激發(fā)磁場，故無電磁波產(chǎn)生；當(dāng)出現(xiàn)均勻變化的電場時(shí)(如題圖B、C)，會(huì)激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會(huì)在較遠(yuǎn)處激發(fā)出電場，故也不會(huì)產(chǎn)生電磁波；只有周期性變化的電場(如題圖D)，才會(huì)激發(fā)出周期性變化的磁場，它又激發(fā)出周期性變化的電場……如此交替的產(chǎn)生磁場和電場，便會(huì)形成電磁波，故D正確。答案：D3．[麥克斯韋電磁場理論的應(yīng)用]將很多質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q可視為質(zhì)點(diǎn)的絕緣小球，均勻穿在由絕緣材料制成的半徑為r的光滑圓軌道上并處于靜止?fàn)顟B(tài)，軌道平面水平，空間內(nèi)有分布均勻的磁場，磁場方向豎直向上，如圖甲所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，其中B0是已知量。已知在磁感應(yīng)強(qiáng)度增大或減小的過程中，將產(chǎn)生渦旋電場，其電場線是在水平面內(nèi)一系列沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向的同心圓，同一條電場線上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等。關(guān)于絕緣小球的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是

(

)A．在t＝0到t＝T0時(shí)間內(nèi)，絕緣小球均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．在t＝T0到t＝2T0時(shí)間內(nèi)，絕緣小球均沿順時(shí)針方向做速率均勻增加的圓周運(yùn)動(dòng)C．在t＝2T0到t＝3T0時(shí)間內(nèi)，絕緣小球均沿順時(shí)針方向做加速圓周運(yùn)動(dòng)D．在t＝3T0到t＝5T0時(shí)間內(nèi)渦旋電場沿順時(shí)針方向所以絕緣小球均沿順時(shí)針方向做速率均勻增加的圓周運(yùn)動(dòng)，故B正確；在t＝2T0到t＝3T0時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，沒有渦旋電場產(chǎn)生，絕緣小球均沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知在t＝3T0到t＝5T0時(shí)間內(nèi)渦旋電場沿逆時(shí)針方向，故D錯(cuò)誤。答案：B4．[電磁波與機(jī)械波的比較](多選)以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法中，正確的是

(

)A．機(jī)械波與電磁波本質(zhì)上是一致的B．機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速，不僅與介質(zhì)有關(guān)，還與電磁波的頻率有關(guān)C．機(jī)械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波D．它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象解析：機(jī)械波由波源振動(dòng)產(chǎn)生，電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生；機(jī)械波傳播需要介質(zhì)，波速由介質(zhì)決定；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，波速由介質(zhì)和本身頻率共同決定；機(jī)械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，B、C、D正確。答案：BCD[要點(diǎn)自悟明]1．對(duì)麥克斯韋電磁場理論的理解電場磁場恒定的電場不產(chǎn)生磁場恒定的磁場不產(chǎn)生電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(三)無線電波的發(fā)射和接收(釋疑點(diǎn))1．調(diào)幅和調(diào)頻(1)高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變的調(diào)制方式叫調(diào)幅，一般電

臺(tái)的中波、中短波、短波廣播以及電視中的圖像信號(hào)采用調(diào)幅波。

如圖所示是調(diào)幅的作用，其中甲為聲音信號(hào)的波形；乙為高頻等

幅振蕩電流的波形；丙為經(jīng)過調(diào)幅的高頻振蕩電流的波形。(2)

高頻電磁波的頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變的調(diào)制方式叫調(diào)頻，電臺(tái)的立

體聲廣播和電視中的伴音信號(hào)，采用調(diào)頻波。如圖所示調(diào)頻的作用，

其中甲為聲音信號(hào)的波形；乙為高頻等幅振蕩電流的波形；丙為經(jīng)

過調(diào)頻的高頻振蕩電流的波形。2．解調(diào)和調(diào)制

聲音、圖像等信號(hào)頻率相對(duì)較低，不能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)直接發(fā)射出去，而要將這些低頻信號(hào)加載到高頻電磁波信號(hào)上去。將聲音、圖像信號(hào)加載到高頻電磁波上的過程就是調(diào)制。而將聲音、圖像信號(hào)從高頻信號(hào)中還原出來的過程就是解調(diào)。3．無線電波的分類及應(yīng)用無線電波按波長的長短不同可分為長波、中波、短波、微波等波段。(1)長波：波長范圍為30000～3000m，頻率范圍為0.01～0.1MHz，主要用于調(diào)幅廣播及航海導(dǎo)航。(2)中波：波長范圍為3000～50m，頻率范圍為0.1～6MHz，主要用于調(diào)幅廣播及通信。(3)短波：波長范圍為50～10m，頻率范圍為6～30MHz，主要用于遠(yuǎn)距離短波通信及調(diào)幅廣播。(4)微波：波長范圍為10～0.001m，頻率范圍為30MHz～300GHz，主要用于調(diào)頻廣播、電視、衛(wèi)星導(dǎo)航和雷達(dá)，也可用于微波爐加熱食物。[多維訓(xùn)練]1．[無線電波的發(fā)射](多選)下列對(duì)無線電廣播要對(duì)電磁波進(jìn)行調(diào)制的原因的說法正確的是

(

)A．經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波向外輻射能量的本領(lǐng)更強(qiáng)B．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播得更快C．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播波長不變D．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播波長改變解析：調(diào)制是把要發(fā)射的信號(hào)“加”到高頻等幅振蕩電流上去，頻率越高，傳播信息能力越強(qiáng)，A對(duì)；電磁波在空氣中以接近光速傳播，B錯(cuò)；由v＝λf，知波長與波速和傳播頻率有關(guān)，C錯(cuò)，D對(duì)。答案：AD2．[無線電波的傳播](多選)下列關(guān)于無線電波的敘述中，正確的是

(

)A．無線電波是波長從幾十千米到幾毫米的電磁波B．無線電波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0×108m/sC．無線電波不能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象D．無線電波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長變短答案：AD

3．[無線電波的接收]

某同學(xué)自己繞制天線線圈，制作一個(gè)簡單的收音機(jī)，用來收聽中波無線電廣播，初步制作后發(fā)現(xiàn)有一個(gè)頻率最高的中波電臺(tái)收不到，但可以接收其他中波電臺(tái)，適當(dāng)調(diào)整后，去戶外使用，假設(shè)空間中存在波長分別為290m、397m、566m的無線電波，下列說法正確的是

(

)A．為了能收到頻率最高的中波電臺(tái)，應(yīng)增加線圈的匝數(shù)B．為更好接收290m的無線電波，應(yīng)把收音機(jī)的調(diào)諧頻率調(diào)到756kHzC．使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫解調(diào)D．為了能接收到長波，應(yīng)把電路中電容器的電容調(diào)大一點(diǎn)答案：D

(四)電磁波譜(釋疑點(diǎn))1．電磁波譜分析及應(yīng)用電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波＜3×1011＞10－3波動(dòng)性強(qiáng)，易發(fā)生衍射無線電技術(shù)衍射能力減弱，直線傳播能力增強(qiáng)紅外線1011～101510－3～10－7熱效應(yīng)紅外遙感可見光101510－7引起視覺照明、攝影紫外線1015～101710－7～10－9化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、滅菌消毒醫(yī)用消毒、防偽X射線1016～101910－8～10－11貫穿本領(lǐng)強(qiáng)檢查、醫(yī)用透視γ射線＞1019＜10－11貫穿本領(lǐng)更強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療2．各種電磁波產(chǎn)生機(jī)理3．對(duì)電磁波的兩點(diǎn)說明(1)不同電磁波的頻率或波長不同，表現(xiàn)出不同的特性，波長越長，越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短，穿透能力越強(qiáng)。(2)同頻率的電磁波在不同介質(zhì)中傳播速度不同，不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大，折射率越大，速度越小。無線電波振蕩電路中電子周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生紅外線、可見光和紫外線原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生X射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生γ射線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生[多維訓(xùn)練]1．[電磁波譜]根據(jù)電磁波譜選出下列各組電磁波，其中頻率互相交錯(cuò)重疊，且波長順序由短到長排列的是

(

)A．微波、紅外線、紫外線

B．γ射線、X射線、紫外線C．紫外線、可見光、紅外線

D．紫外線、X射線、γ射線解析：紅外線與紫外線在電磁波譜中不相鄰，更不會(huì)頻率重疊，A錯(cuò)誤。紫外線、可見光、紅外線雖相鄰，但它們?nèi)唛g有明確的界線，頻率也不相重疊，C錯(cuò)誤。在電磁波譜中紫外線、X射線、γ射線有重疊，γ射線波長最短，紫外線波長最長，故B正確，D錯(cuò)誤。答案：B

2．[電磁波的特性]關(guān)于各種電磁波的性質(zhì)比較，下列說法中正確的有

(

)A．由于紅外線的波長比可見