[原创]选修34电磁波一轮复习全解doc

1、第 4章电磁波一、基础知识1. 电磁波的发现（ 1）麦克斯韦的电磁场理论麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场， 变化的电场产生磁场。选修 4-1（ 2）电磁场：按照麦克斯韦的电磁场理论， 变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一场， 称为电磁场。如图 4-1 电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。（ 3）电磁波 : 变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。电磁波的特点：电磁波是横波。在电磁波传播方向上的任一点，场强 E 和磁感应强度 B 均与传播方向垂直且随时间变化，因此电磁波是横波。电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播。

2、在真空中的波速为c=3.0× 108m/s。波速和波长、频率的关系： c f注意：麦克斯韦根据他提出的电磁场理论预言了电磁波的存在以及在真空中波速等于光速 c，后由赫兹用实验证实了电磁波的存在。电磁波和机械波有本质的不同。2. 电磁振荡（ 1）振荡电路：大小和方向都随时间做周期性变儿的电流叫做振荡电流， 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路， LC 回路是一种简单的振荡电路。（ 2）LC 回路的电磁振荡过程：可以用图象来形象分析电容器充、放电过程中各物理量的变化规律，如图 4-2 所示 LC 回路的振荡周期和频率选修 4-2T2LC1f2 LC注意：（1）LC 回路的 T、f 只与电路本

3、身性质 L、C 有关（2）电磁振荡的周期很小，频率很高，这是振荡电流与普通交变电流的区别。4分析电磁振荡要掌握以下三个要点（突出能量守恒i的观点）：ot理想的 LC 回路中电场能 E 电和磁场能 E 磁在转化放电 充电 放电 充电q过程中的总和不变。ot回路中电流越大时， L 中的磁场能越大（磁通量选修 4-3越大）。极板上电荷量越大时， C 中电场能越大（板间场强越大、 两板间电压越高、磁通量变化率越大）。LC 回路中的电流图象和电荷图象总是互为余函数（见4-3 图）。3. 电磁波的发射和接受1无线电波：无线电技术中使用的电磁波2无线电波的发射：如图所示。调制：使电磁波随各种信号而改变调幅和

4、调频选修 4-43无线电波的接收电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时， 接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。调谐： 使接收电路产生电谐振的过程。 调谐电路如图 4-4 所示。通过改变电容器电容来改变调谐电路的频率。检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。4. 电磁波的应用广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用。电视 : 在电视接收端 , 天线接收到高频信号后 , 经过调谐、解调 ，将得到的图像信号送到显像管。摄像机在 1s 内要传送 25 幅画面雷达：无线电定位的仪器，波位越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能强，多数的雷达工作于微波波段。

5、缺点，沿地面传播探测距离短。中、长波雷达沿地面的探测距离较远，但发射设备复杂。5. 电磁波谱 .（ 1）电磁波谱：电磁波由大到小，波长由大到小（即频率由小到大）依次为无限电波，红外线、可见光、紫外线、琴伦射线、射线（ 2）红外线、紫外线、 X 射线（伦琴射线） . 如下表：红外线紫外线伦琴射线发现者(英)赫歇耳 (1800 年)(德 )里特 (1801 年)(德 )伦琴 (1895 年)来源一切物体都辐射一切高温物体发出X 射线管的光中均含有波长约 770 106 nm约 5400 nm比紫外线更短特 点 及热作用，温度越高 ,辐射红 化学作用，杀菌；消穿透本领很强作用外线越强毒，荧光效应红外

6、线遥感；勘 测地照射荧光物质发热；寻找水源；估计农作检查金属部件的光；防伪；促 进应用物长势；红外摄影；红外砂眼、裂纹；透人体合成维生素 D；线遥控；加热物体；烘干视人体杀菌消毒油漆、谷物；烤制食品注意：高速电子流打到任何固体上，都会产生X 射线。二、典型例题例 1关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是A. 电磁波是横波B. 电磁波的传播需要介质C.电磁波能产生干涉和衍射现象D.电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直答案： ACD例 2. 如图 4-5 所示，半径为 r 且水平放置的光滑绝缘的环形管道内， 有一个电荷量为e，质量为 m 的电子。v0此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关选

7、修 4-5系式为 B=B0+kt（k>0）。根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力，使其得到加速。设 t=0时刻电子的初速度大小为v0，方向顺时针， 从此开始后运动一周后的磁感应强度为 B ，则此时电子的速度大小为1A. B1 re B.v022 r 2 keC.B0 reD.v022 r 2kemmmm解析：感应电动势为 E=kr2，电场方向逆时针，电场力对电子做正功在转动一圈过程中对电子用动能定理： kr2 12- 102，B正确；由半径公式知， Ae=mvmv22也正确，答案为 AB。例 3 如图 4-6 所示， a 为

8、LC 振荡电路，通过P 点的电流如图b，规定向左的方向为正方向，下列说法正确的是（）A0 到 t1, 电容器正在充电，上极板带正电Bt1 到 t2 电容器正在放电，上极板带负电C 在 t3时刻，线圈中的自感电动势最大，且P 为正极D 在 t4时刻，线圈中的自感电动势最大，且P 为正极PiLC选修 4-60t1 t 2 t3t4tQab解析： 0到 t1 电流为正，且在减小，即电流为逆时针减小，说明电容器正在充电，电流方向为正电荷的运动方向，所以上极板为负电荷；t1 到 t2 电流为负且在增大，即电流为顺时针方向增大，说明电容器在放电，上极板为负电荷；在t3 时刻，电流的变化率（i/t）最大，所

9、以自感电动势（ E=L i/t）最大，而 t3 之前的为负减小，即顺时针减小，线圈中的感应电动势阻碍电流的减小，如能产生电流，则与原电流同向，即P 点为正极；在 t4 时刻，电流最大，电流的变化率为零，自感电动势为零。答案： BC 正确点拨：解决此类问题的关键是搞清在LC 振荡电路中，各物理量变化的关系，特别是电流的变化与充、放电关系；充、放电时，电流的流向的与电容器的极性的关系；电流的变化率与电动势的关系等等。近年来对 LC 振荡电路的要求有所降低，但对于基本的充、放电的过程中个物理量的变化规律还应掌握。例 4 生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收器而言频率

10、发生变化的表现， 无线电波也具有这种效应。 图 4-7 中的测速雷达正在向一辆接近的车辆发出无线选修 4-7电波，并接收被车辆反射的无线电波。由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发出时不同。利用频率差f接收 f发出 就能计算出车辆的速度。已知发出和接收的频率间关系为f接收(12v车 ） f发出 ，式中 C 为真空中的光速，C若9， f接收f发出 400Hz ，可知被测车辆的速度大小为 _m/s。10 Hzf 发出 2解析：根据题意有 (12v车 ） f发出f发出400，解得： v 30m/s。C答案： 30 m/s电磁波单元测试1按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是A恒定的电场周围产生

11、恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场B变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场C均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场2下述关于电磁场的说法中正确的是（）A只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，形成电磁波B任何变化的电场周围一定有磁场C振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场D电磁波的理论在先，实验证明在后3下面说法中正确的是（）A电磁波在任何介质中的传播速度均为3.00 ×108 m/sB均匀变化的电场将产生稳定的磁场，均匀

12、变化的磁场将产生稳定的电场C周期性变化的电场将产生同频率周期性变化的磁场，周期性变化的磁场将产生同频率周期性变化的电场D均匀变化的电场和磁场互相激发，将产生由近及远传播的电磁波4关于电磁场的理论，下列哪些说法是正确的（）A变化电场周围一定产生磁场B变化电场周围一定产生稳定磁场C振荡电场产生的磁场也是振荡的D有电场就有磁场，有磁场就有电场5在LC 振荡电路中，用以下那种方法可以使振荡频率增大1 倍（）A 自感L 和电容C 增大1 倍B 自感L 增大一倍，电容C 减少一半C 自感 L 减少一半，电容C 增大一倍D 自感 L 和电容 C 都减少一半6有一 LC 振荡电路，能产生一定波长的电磁波，如要

13、产生的电磁波的波长变短，可采用的方法是（）A 增大线圈的匝数B 在线圈中插入铁芯C 减少电容器的正对面积D 减少电容器极板间的距离7关于电磁波和声波，下列说法不正确的是（）A 都能在真空中传播B 都能发生干涉和衍射C 都能传播能量D它们的频率不同8关于电磁波和机械波，下列说法正确的是()A电磁波和机械波的传播都需要借助于介质B电磁波在任何介质中传播的速度都相同，而机械波的波速大小与介质密切相关C电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象D机械波能产生多普勒效应，而电磁波不能产生多普勒效应9下列关于电磁波的说法中正确的是（）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，波长将变长C雷达

14、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1210. 太赫兹辐射（ 1THz=10 Hz）是指频率从 0.3THz 到 10THz、波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射区域，所产生的T 射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景最近，科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4THz 的 T 射线激光器，从而使 T 射线的有效利用成为现实。已知普朗克常数h=6.63 ×10 34J·s，关于 4.4THz 的 T 射线，下列说法中错误的是（）A它在真空中的速度为 3.0 &

15、#215;108m/sB它是某种原子核衰变时产生的C它的波长比可见光短D它的光子的能量约为212.9 ×10 J11按照大爆炸理论，我们所生活的宇宙是在不断膨胀的，各星球都离地球而远去，由此可以断言： （）A地球上接收到遥远星球发出的光的波长要变长B地球上接收到遥远星球发出的光的波长要变短C遥远星球发出的紫光，被地球接收到时可能是紫外线D遥远星球发出的红光，被地球接收到时可能是红外线12传统电脑的各个配件都能产生电磁辐射，并对人体造成伤害废弃的电脑设备变成“电脑垃圾”时， 将对环境造成新的污染， 因此生产厂商推出绿色电脑这里的“绿色电脑”是指（）A绿颜色的电脑B价格低的电脑C木壳的电

16、脑D 低辐射、低噪声、健康环保的电脑13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短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14下列说法中正确的有 ()A 为了使需要传递的音频信号载在电磁波上发射到远方，必须对高频等幅振荡电流进行调制B 开放电路中只有电感线圈，没有电容C 使无线电接收电路产生电谐振的过程叫做调谐D 把经过调制的高频电流转变为调制信号电流的过程叫做调制15你在家里曾对你家的电视机进行调台吗？调台的做法就是想接收到你所想要的无线电信号。下面有几位同学对调台做法的判断正确的是（）.调台

17、就是调制 .调台就是调幅.调台就是调谐 .调台就是解调16无线电波某波段的波长范围为187560 m ，为了避免邻台干扰， 在一定范围内两个相邻电台的频率至少相差10kHz，则此波段中能容纳电台的个数约为A 、5000B、100C、200D、2017目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至 1000MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波说法正确的是（）A真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m 至 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18过强的电磁辐射能对人体有很大危害，影响人

18、的心血管系统，使人心悸、失眠、白细胞减少、免疫功能下降等。 按照有关规定，工作场所受电磁辐射强度 （单2位时间内内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0.5W/m。一个人距离无线电通讯装置50m，为保证此人的安全，无线电通讯装置的电磁辐射功率至多为A. 451 kWB. 314kWC. 157 kWD. 78kW19部分电磁波的大致波长范围如图4-8 所示若要利用缝宽与手指宽度相当的缝获得明显的衍射现象，可选用_波段的电磁波，其原因是。选修 4-820如图 4-9 中两图中电容器的电容都是C=4× 10-6 F，电感都是 L=9×104 H，左图中电键 K 先接 a，充电结束后将 K 扳到 b；右图中电键 K 先闭合，稳定后断开。两图a KL2b中 LC 回路开始电磁振荡 t=3.14 ×10 4s 时C1L1C2K刻， C1 的上极板正在 _电（充电还是放选修 4-9电） , 带_电（正电还是负电）； L2 中的电流方向向 _( 左还是右 ) ，磁场能正在 _（增大还是减小）。21为了转播火箭发射现场的实况，在发射场建立了发射台， 用于发射广播电台和电视台两种信号。其中广播电台用的电磁波波长为550m，电视台用的电磁波波长为0.566m。为了不让发射场附近的小山挡住信号，需要在小山顶上建了一个转发站，用来转发 _信号，这是因为该信号的