高考物理总复习 第11章 机械振动 机械波 光 电磁波（第4课时）电磁波课件.ppt

第4课时电磁波 基础过关 1 电磁波的发现 1 麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生 变化的电场产生 2 电磁场变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体 这就是电磁场 考点一电磁波的发现 电磁波谱 a 电磁波的发射和接收 b 电场 磁场 3 电磁波电磁场 电磁能量 由近及远地向周围传播形成电磁波 电磁波是横波 在空间传播 介质 真空中电磁波的速度为 m s 赫兹用实验证实了电磁波的存在 不同频率的电磁波 在同一介质中传播 其速度是不同的 频率越高 波速越 v f f是电磁波的频率 不需要 3 0 108 小 2 电磁波谱 3 电磁波的发射 1 发射条件 电路和 信号 所以要对传输信号进行 包括调幅和调频 2 调制方式 调幅 使高频电磁波的 随信号的强弱而变 调幅广播 am 一般使用中波和短波波段 调频 使高频电磁波的 随信号的强弱而变 调频广播 fm 和电视广播都采用调频的方法调制 开放 高频振荡 调制 振幅 频率 4 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无线电波的频率 时 激起的振荡电流 这就是电谐振现象 2 调谐 使接收电路产生电谐振的过程叫做 能够调谐的接收电路叫做 电路 3 解调 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 的逆过程 也叫做 相等 最强 调谐 调谐 检波 调制 解调 过关演练 1 关于生活中遇到的各种波 下列说法中正确的是 a 电磁波可以传递信息 声波不能传递信息b 手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波c 太阳光中的可见光和医院 b超 中的超声波传播速度相同d 遥控器发出的红外线波长和医院 ct 中的x射线波长相同 解析电磁波可以传递信息 如电视信号 声波也可以传递信息 如人说话 故a选项错误 手机用电磁波传递信息 人说话用声波 故b选项正确 太阳光中的可见光是电磁波 真空中速度为3 108m s b超 中的超声波是声波 常温下 空气中大约为340m s 故c选项错误 遥控器发出的红外线波长和医院 ct 中的x射线频率不同 波速相同 根据c f 波长不同 故d选项错误 答案b 2 电磁波已广泛运用于很多领域 下列关于电磁波的说法符合实际的是 a 电磁波不能产生衍射现象b 常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机c 根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度d 光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同 解析衍射现象是波特有的现象 故电磁波能发生衍射现象 a错误 遥控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的 b错误 根据多普勒效应 当天体相对地球运动时 我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化 根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度 c正确 光在真空中的速度是定值 在任何惯性系中测出的数值应相同 d错误 答案c 要点突破 要点一电磁波的发射和接收电磁波的发射和接收过程 例1 要接收到载有信号的电磁波 并通过耳机发出声音 在接收电路中必须经过下列过程中的 调幅 调频 调谐 检波a b c d 解析接收电磁波需要调谐和检波过程 调幅 调频是调制过程的两种方式 是在发射电磁波过程中发生的 答案b 2 电磁波和机械波的区别 1 二者本质不同 电磁波是电磁场的传播 机械波是质点机械振动的传播 2 传播机理不同 电磁波的传播机理是电磁场交替感应 机械波的传播机理是质点间的机械作用 3 电磁波传播不需要介质 而机械波传播需要介质 4 电磁波是横波 机械波既有横波又有纵波 甚至有的机械波同时有横波和纵波 例如地震波 2 机械波波速由介质同决定 电磁波还与频率有关 在同一介质中 频率越大 其传播速度越小 例2 下列说法正确的是 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电磁波可以在真空中传播 且传播速度为光速c a项对 d项错 声波为纵波 可以在固 液 气介质中传播 b c项错误 答案a 要点三电磁波谱1 波长不同的电磁波 表现出不同的特性 其中波长较长的无线电波和红外线等 易发生干涉 衍射现象 波长较短的紫外线 x射线 射线等 穿透能力较强 2 电磁波谱中 相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线 如紫外线和x射线 x射线和 射线都有重叠 3 不同的电磁波 产生的机理不同 无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的 红外线 可见光 紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的 x射线是原子的内层电子受到激发后产生的 射线是原子核受到激发后产生的 4 电磁波的能量随频率的增大而增大 例3 多选 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 青 蓝 紫 紫外线 x射线 射线 由此可知b c d选项正确 答案bcd 精练题组 1 多选 下列说法正确的是 a 变化的磁场周围一定存在着电场 与是否有闭合电路无关b 恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场c 稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场d 均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场 解析变化的磁场周围产生电场 当电场中有闭合回路时 回路中有电流 若无闭合回路电场仍然存在 a正确 电场按其是否随时间变化分为稳定电场 静电场 和变化电场 如运动电荷形成的电场 稳定电场不产生磁场 只有变化的电场周围空间才存在对应磁场 故c错 d对 恒定电流周围存在稳定磁场 b对 答案abd 2 当电磁波的频率减小时 它在真空中的波长将 a 不变b 增大c 减小d 无法确定 答案b 3 多选 以下关于机械波与电磁波的说法中 正确的是 a 机械波和电磁波 本质上是一致的b 机械波的波速只与介质有关 而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关 而且与电磁波的频率有关c 机械波可能是纵波 而电磁波必定是横波d 它们都能发生反射 折射 干涉和衍射现象 解析机械波由振动产生 电磁波由周期性变化的电场 或磁场 产生 机械波是能量波 传播需要介质 速度由介质决定 电磁波是物质波 波速由介质和自身的频率共同决定 机械波有横波 也有纵波 而电磁波一定是横波 它们都能发生反射 折射 干涉和衍射等现象 故选项b c d正确 答案bcd 4 多选 下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法中正确的是 a 经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强b 经过调制后的电磁波在空间传播得更快c 经过调制后的电磁波在空间传播波长不变d 经过调制后的电磁波在空间传播波长改变解析调制是把要发射的信号 加 到高频等幅振荡上去 频率越高 传播信息能力越强 a对 电磁波在空气中以接近光速传播 b错 由v f 知波长与波速和传播频率有关 c错 d对 答案ad 方法总结 关于电磁波的产生的两点说明 1 能否产生电磁波 要看变化的电场和磁场是否能持续地再产生变化的磁场和电场 也就是说 所产生的磁场或电场必须是变化的 而不能是稳定的 2 明确是怎样变化的电场 磁场 产生怎样变化的磁场 电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 lc振荡电路产生的振荡电场和振荡磁场都能产生电磁波 基础过关 1 电磁振荡的产生 1 振荡电流和振荡电路 振荡电流 大小和 都做周期性迅速变化的电流 振荡电路 产生 的电路 最简单的振荡电路为lc振荡电路 考点二电磁振荡 c 方向 振荡电流 2 电磁振荡的过程 放电过程 由于线圈的自感作用 放电电流由零逐渐增大 电容器极板上的电荷 电容器里的电场逐渐减弱 线圈的磁场逐渐增强 电场能逐渐转化为 振荡电流逐渐增大 放电完毕 电流达到最大 电场能全部转化为磁场能 充电过程 电容器放电完毕后 由于线圈的自感作用 电流保持 逐渐减小 电容器将进行 线圈的磁场逐渐减弱 电容器里的电场逐渐增强 磁场能逐渐转化为电场能 振荡电流逐渐减小 充电完毕 电流减小为零 磁场能全部转化为电场能 此后 这样充电和放电的过程反复进行下去 逐渐减小 磁场能 原来的方向 反向充电 2 电磁振荡的周期和频率 1 电磁振荡的周期t 电磁振荡完成一次 需要的时间 2 电磁振荡的频率f 1s内完成的周期性变化的 3 lc电路的周期t 频率f与自感系数l 电容c的关系是t 3 电磁波可以通过电缆 光缆进行有线传输 也可实现无线传输 电磁波的频率 相同时间内传递的信息量越大 周期性变化 越高 次数 4 电视 电信号 解调 5 雷达 1 雷达是利用 来测定物体位置的无线电设备 2 原理 电磁波遇到障碍物要发生 雷达是利用电磁波的这个特性工作的 6 移动电话 1 每一部移动电话都是一个无线电台 同时又相当于一个 机 2 移动电话的体积很小 发射功率 它的天线也很简单 灵敏度不高 因此它与其他用户的通话要靠较大的固定无线电台连接 这种固定的电台叫做 或 无线电波 反射 收音 不大 基地台 基站 答案bc 2 利用所学物理知识 可以初步了解常用的公交一卡通 ic卡 的工作原理及相关问题 ic卡内部有一个由电感线圈l和电容c构成的lc振荡电路 公交车上的读卡机 刷卡时 嘀 的响一声的机器 向外发射某一特定频率的电磁波 刷卡时 ic卡内的线圈l中产生感应电流 给电容c充电 达到一定的电压后 驱动卡内芯片进行数据处理和传输 下列说法中 正确的是 a ic卡工作所需要的能量来源于卡内的电池b 仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时 ic卡才能有效工作c 若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率 则线圈l中不会产生感应电流d ic卡只能接收读卡机发射的电磁波 而不能向读卡机传输自身的数据信息 解析ic卡工作所需要的能量是线圈l中产生的感应电流 a选项错误 要使电容c达到一定的电压 则读卡机应该发射特定频率的电磁波 ic卡才能有效工作 b选项正确 若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率 线圈l中会产生感应电流 但电容c不能达到一定的电压 ic卡不能有效工作 c选项错误 ic卡既能接收读卡机发射的电磁波 也有向读卡机传输自身的数据信息 d选项错误 答案b 要点突破 要点一振荡电路1 振荡电场产生同频率的振荡磁场 2 振荡磁场产生同频率的振荡电场 3 lc振荡电路产生的振荡电场和振荡磁场都能产生电磁波 4 电磁振荡中各物理量的变化情况如图所示 例1 多选 2016 温州十校期中 lc振荡电路中 某时刻磁场方向如图所示 则下列说法正确的是 a 此时电路中电流的方向为顺时针b 若磁场正在减弱 则电容器上极板带正电c 若电容器正在放电 则电容器上极板带正电d 若电容器正在放电 则自感电动势正在阻碍电流增大 解析由安培定则知此时电路中电流的方向为顺时针 a正确 若磁场正在减弱 根据楞次定律可得 线圈上端为正极 故电容器上极板带正电 b正确 若电容器正在放电 根据安培定则可得电容器上极带负电 自感电动势正在阻碍电流增大 故c错误 d正确 答案abd 要点二电视 雷达 手机在生活中应用原理 例2 目前雷达发射的电磁波频率多在200mhz到1000mhz的范围内 下列关于雷达和电磁波的说法不正确的是 a 真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0 3m到1 5m之间b 电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的c 测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离d 波长越短的电磁波 反射性能越强解析电磁波是由变化的电磁场在空中传播而形成的 b错误 答案b 精练题组 1 如图所示的lc振荡电路中 已知某时刻电流i的方向指向a板 且正在增大 则此时 a a板带正电b 线圈l两端电压在增大c 电容器c正在充电d 电场能正在转化为磁场能 解析电路中的电流正在增大 说明电容器正在放电 选项c错误 电容器放电时 电流从带正电的极板流向带负电的极板 则a板带负电 选项a错误 电容器放电 电容器两板间的电压减小 线圈两端的电压减小 选项b错误 电容器放电 电场能减少 电流增大 磁场能增大 电场能正在转化为磁场能 选项d正确 答案d 2 关于电磁波和现代通信 下列叙述不正确的是 a 卫星通信利用人造地球卫星作为中继站进行通信b 光纤通信具有传输信息量大 抗干扰能力强及光能损耗小等优点c 电磁波可以在真空中传播d 电磁波的频率越高 在真空中传播的速度越大解析信号从地球表面发生经卫星中转然后再传送到接收者 所以a正确 光纤通信具有传输信息量大 抗干扰能力强及光能损耗小等优点 b正确 电磁波的传播可以在真空中进行 c正确 无论电磁波的频率多高 在真空中的传播速度都为光速大小 d错误 答案d 3 多选 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 微波比其他无线电波 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a