2018_2019学年高中物理第3章电磁波第2讲电磁波的发射、传播和接收电磁波的应用及防护学案.docx

第2讲电磁波的发射、传播和接收电磁波的应用及防护目标定位1.知道有效发射电磁波的条件，了解电磁波的发射、传播和接收过程.2.认识电磁波谱，了解电磁波各波段的特性和主要作用.3.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用一、电磁波的发射、传播和接收1电磁波的发射(1)为了有效地发射电磁波，振蒎电路必须满足两个条件：振荡频率足够高；电场、磁场尽可能分布到较大的空间(2)开放电路：电容器变成两条长的直导线，一条深入高空成为天线，另一条接入地下成为地线，形成开放电路2电磁波的传播(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波，适用于长波、中波和中短波短波和微波不宜采用地波的形式传播(2)天波：靠大气中电离层的反射传播的无线电波短波最适合采用天波的形式传播(3)空间波：像光束那样沿直线传播的无线电波，适合于超短波和微波通信卫星中继通信、卫星电视转播等也主要以空间波为传播途径3电磁波的接收(1)电谐振现象：两个电路的振荡频率相同，电磁波使接收电路中产生最强的电流的现象(2)调谐：选择某一种特定的频率接收空间电磁波的过程，调谐的基本原理是电谐振(3)调谐电路：能够进行调谐的接收电路二、电磁波的应用及防护1电磁波谱(1)定义：电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等，把这些电磁波按波长或频率排列起来，就构成了电磁波谱(2)电磁波谱中的各种波有一定的波长范围，它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性；它们在真空中的传播速度均等于光速2电磁波的应用(1)红外线：波长比红光的波长要长性质：具有较强的感光能力，热效应明显应用：利用红外线的热效应，制成红外线烤箱、红外线炉等利用红外线可使特制底片感光的性质，制成红外摄影仪、红外遥感器等(2)紫外线：波长比紫光的波长短性质：有些物体在紫外线的照射下会发生荧光应用：紫外线能使很多物质发出荧光，很容易让底片感光，银行利用紫外线灯鉴别钞票的真伪当紫外线照射人体时，能促使人体合成维生素D，可以预防佝偻病紫外线具有杀菌作用，医院里的病房利用紫外线消毒(3)X射线：波长范围为0.62nm.性质：穿透力较强应用：在医学中常用X光照片辅助进行疾病诊断(4)射线：波长在1nm以下，在电磁波谱中的波长最短特点：能量较高，穿透能力很强，对生物的破坏力很大应用：医院里用射线杀死细胞(5)无线电波的应用无线电通信的发展过程1895年，意大利的马可尼成功地进行了距离约3km的无线电通信，几乎与马可尼同时，俄罗斯的波波夫也研制成功了无线电发报机雷达原理：雷达天线发射高频电磁波，电磁波遇到障碍物会被反射回来，接收机接收反射信号，根据信号的返回时间和方向，可判断远处物体的方位作用：检测飞行器、船只等远距离物体的位置，预防天气、绘制地图等3电磁污染及防护(1)电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染(2)危害：危害人体健康；使电视图象不清晰或变形；干扰通信系统(3)防治：电磁辐射的防治可以从电磁波源、电磁波的传播途径以及受辐射的人这三个方面进行防治一、无线电波的发射、传播和接收1无线电波的发射、传播和接收过程2对概念的理解(1)“调幅”和“调频”都是调制过程，解调是调制的逆过程(2)电谐振就是电磁振荡中的“共振”(3)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程3电磁波的传播特性传播形式适合的波段特点地波沿地球表面空间传播长波、中波、中短波衍射能力较强天波靠大气电离层的反射传播中短波、短波反射能力较强空间波沿直线传播短波、超短波、微波穿透能力较强例1关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是()A必须对信号进行调制B必须使信号产生电谐振C必须把传输信号加到高频电流上D必须使用开放回路解析电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射为了有效地向外发射电磁波，必须使电路开放，A、C、D正确而产生电谐振的过程是在接收无线电波，B不正确答案ACD例2关于电磁波的传播，下列叙述正确的是()A电磁波频率越高，越易沿地面传播B电磁波频率越高，越易沿直线传播C电磁波在各种介质中传播波长恒定D只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全球解析由cf可判定：电磁波频率越高，波长越短，衍射能力越差，不宜沿地面传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故选项B正确，选项A错误；电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由vf，可判断波长改变，选项C错误；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36000km高的地方，用它作为微波中继站，只要有三颗，就能覆盖全球，选项D正确答案BD二、各种电磁波的特点及应用电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线射线频率(Hz)由左向右，频率变化由小到大真空中波长由左向右，波长变化由长到短特性波动性强热作用强感光性强化学作用，荧光效应穿透力强穿透力最强用途通讯、广播、导航加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗例3关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是()A红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C电磁波中频率最大的为射线，最容易用它来观察衍射现象D紫外线和X射线都可以使感光底片感光解析X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的为射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误答案D三、雷达1雷达是利用电磁波中的微波遇到障碍物发生反射的特性工作的2雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端3如果从发射一列波到再接收到这列波的反射波所用的时间为t，那么雷达与障碍物间的距离x.例4某地的雷达站正在跟踪一架向雷达站匀速飞来的飞机设某一时刻从雷达发出电磁波后到再接收到反射波历时200s，经4s后又发出一列电磁波，雷达站从发出电磁波到再接收到反射波历时186s，则该飞机的飞行速度多大？解析由电磁波发射到接收到反射波历时200s，可算出此时飞机距雷达站的距离为：x1m3.0104m经4s后，飞机距雷达站的距离为：x2m2.79104m，故飞机飞行的速度为：vm/s525 m/s.答案525m/s电磁波的发射、传播和接收1要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是()A增加辐射波的波长B使振荡电容的正对面积足够小C减小电容器两极板间的距离D增加回路中的电容和电感解析研究表明频率越高，电磁波发射本领越大，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路f，C，要使f增大，应减小L或C，只有B符合题意答案B2图1中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市发射场正在进行某型号火箭的发射试验为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550m，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发_(填“无线电广播信号”或“电视信号”)这是因为_图1解析从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550m，根据发生明显衍射现象的条件，知该电磁波很容易发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不需要转发装置电视信号所用的电磁波波长为0.566m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必须通过建在山顶的转发站来转发答案电视信号电视信号波长短，沿直线传播，受山坡阻挡，不易衍射电磁波的特点及应用3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DX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，故选择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，故选择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)E4关于雷达的特点，下列说法正确的是()A雷达所用无线电波的波长比短波更长B雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标C雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离D雷达在能见度低的黑夜将无法使用解析雷达是利用无线电波的反射来工作的，因此它利用的无线电波处于微波段，目的是为了增加反射，减少衍射雷达大约每隔0.1ms发射时间短于1s的脉冲信号，根据屏上显示的发射信号和接收到的反射信号可以直接读出障碍物的距离，故C对答案C(时间：60分钟)题组一电磁波的发射、传播和接收1为了有效地把磁场的能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间，除了用开放的电路，还有行之有效的办法是()A增大电容器极板间的距离B减小电容器极板的面积C减小线圈的匝数D采用低频振荡电流解析实行开放电路和提高辐射频率是发射电磁波的两种有效方法由f、C可知，A、B、C选项正确答案ABC2转换电视频道，选择电视节目，称为()A调谐B调制C调频D调幅答案A图13如图1所示，调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应()A增大调谐电路中线圈的匝数B加大电源电压C减少调谐电路中线圈的匝数D将线圈中的铁芯取走解析当调谐电路的固有频率等于接收电磁波的频率时，发生电谐振才能较好地收到电台信号本题中收不到信号的原因是调谐电路的固有频率低，由f知，在电容C无法再调小的情况下，可减小L以提高f，故选项C、D正确答案CD4电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为()A天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送到LC电路B天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送到LC电路C天线只是有选择地接收某台电信号，而其他电视台信号则不接收D天线将电磁波传输到电视机内解析处于变化的电磁场中的导体，都会产生感应电动势答案A5关于电磁波的接收，下列说法正确的是()A当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流B当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流C由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了D由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音解析当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激发的感应电流最强由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故正确答案为A、D.答案AD题组二电磁波的应用与防护6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、蓝、靛、紫)紫外线X射线射线，由此可知B、C、D选项正确答案BCD7关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是()A一切物体都在不停地辐射红外线B红外线具有很强的热作用和荧光作用C红外线的显著作用是化学作用D红外线容易穿透云雾解析荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，红外线波长比可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾答案AD8关于电磁波谱的下列说法中正确的是()A电磁波中最容易表现干涉、衍射现象的是无线电波B红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的C伦琴射线和射线是原子的内层电子受激发后产生的D红外线最显著的作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线解析波长越长的无线电波的波动性越显著，干涉、衍射现象越容易发生从电磁波产生的机理可知射线是原子核受到激发后产生的不论物体温度高低如何，都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强由此可知答案为A、B.答案AB9关于电磁波的应用，下列说法正确的是()A医院里常用X射线对病房和手术进行消毒B工业上利用射线检查金属部件内有无砂眼或裂缝C刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高D卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线衍射能力较强解析医院里用紫外线杀菌消毒，A错误，B、C、D均正确答案BCD10下列能说明电磁波具有能量的依据是()A可见光射入人的眼睛，人看到物体B放在红外线区域的温度计升温很快C收音机调到某个台时，调谐电路发生电谐振D射线具有很强的贯穿能力解析人眼看到物体，说明人眼感受到可见光的能量；红外线具有热作用，说明红外线具有能量；电谐振在调谐电路中的感应电流的能量来源于空中的无线电波；射线的贯穿能力说明射线具有很高的能量答案ABCD11雷达采用微波的原因是()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微波比其它无线电波(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不正确答案ABC12目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz到