高三物理一轮复习：13.3电磁场和电磁波(大纲版)省公开课一等奖全国示范课微课金奖

第三课时电磁场和电磁波1共45页第1页第一关:基础关展望高考基础知识2共45页第2页一､ 麦克斯韦电磁场理论知识讲解改变磁场能够产生电场,改变电场能够产生磁场.据这个理论,周期性改变电场和磁场相互联络,交替产生,形成一个不可分割统一体,即电磁场.3共45页第3页对麦克斯韦电磁波理论了解:①恒定电场不产生磁场.②恒定磁场不产生电场.③均匀改变磁场在周围空间产生恒定电场.④均匀改变电场在周围空间产生恒定磁场.⑤振荡电场产生同频率振荡磁场.⑥振荡磁场产生同频率振荡电场.4共45页第4页活学活用1.依据麦克斯韦电磁理论,以下说法正确是()A.电场周围一定产生磁场,磁场周围也一定产生电场B.改变电场周围一定产生磁场,改变磁场周围也一定产生电场C.改变电场周围一定产生改变磁场D.电磁波在真空中传输速度为3.00×108m/s5共45页第5页解析:依据麦克斯韦电磁理论,只有改变电场周围产生磁场,改变磁场周围产生电场,但改变电场周围不一定产生改变磁场,如均匀改变电场产生是稳定磁场,所以正确选项是BD.答案:BD6共45页第6页二､ 电磁波知识讲解1.电磁波形成:假如在空间某区域中有不均匀改变电场,那么这个改变电场就在空间引发改变磁场;这个改变磁场又引发新改变电场……于是,改变电场和改变磁场交替产生,由近及远地向周围传输,形成电磁波.7共45页第7页2.特点(1)电磁波是横波,电场方向与磁场方向都跟传输方向垂直.v=λf.(2)电磁波传输不需要介质,在真空中电磁波以光速c=3.00×108m/s传输.(3)电磁波含有波共性,能发生反射､折射､干涉､偏振和衍射等现象.(4)电磁波能够脱离“波源”独立存在.(5)同一个电磁波在不一样介质中传输时,频率不变(频率由波源决定),波速､波长发生改变,在介质中速度都比真空中速度小.8共45页第8页(6)不一样电磁波在同一介质中传输时,传输速度不一样,频率越高波速越小,频率越低波速越大.9共45页第9页活学活用2.关于电磁场和电磁波,以下说法正确是()A.电磁波是横波B.电磁波传输需要介质C.电磁波能产生干涉和衍射现象D.电磁波中电场和磁场方向处处相互垂直解析:电磁波传递不需要介质,电磁波振动方向与传输方向相垂直,是横波,与其它波一样含有波基本特征,即能产生干涉和衍射现象.答案:ACD10共45页第10页三､ 电磁波发射和接收知识讲解1.无线电波波段划分:无线电技术中把波长大于1mm(频率低于300GHz)电磁波称为无线电波.并按波长(频率)把无线电波分为若干波段.11共45页第11页波段波长频率传输方式主要用途长波30000m~3000m10kHz~100kHz地波超远程无线电中波3000m~200m100kHz~1500kHz地波和天波通信和导航中短波200m~50m1500kHz~6000kHz天波调幅无线电广播､电报､通信短波50m~10m6MHz~30MHz12共45页第12页微波米波10m~1m30MHz~300MHz近似直线传输调频无线电广播､电视､导航分米波1m~0.1m300MHz~3000MHz直线传输电视､雷达､导航厘米波10cm~1cm3000MHz~30000MHz毫米波10mm~1mm30000MHz~300000MHz13共45页第13页2.无线电波发射(1)发射电路特点①要有足够高振荡频率.频率越高,发射电磁波本事越大.②振荡电路电场和磁场必须分散到尽可能大空间,这么才能有效地把能量辐射出去.用开放电路能够有效地把电磁波辐射出去.14共45页第14页

(2)调制①定义:在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变技术叫做调制.②调制两种方式a.调幅:使高频电磁波振幅随信号强弱而改变,这种调制叫做调幅(AM).b.调频:使高频电磁波频率随信号强弱而改变,这种调制叫做调频(FM).15共45页第15页

(3)无线电波发射过程:由振荡器(惯用LC振荡电路)产生高频振荡电流,用调制器将需传送电信号调制到振荡电流上,再耦合到一个开放电路中激发出无线电波,向四面发射出去.16共45页第16页3.无线电波接收(1)电谐振:当接收电路固有频率跟接收到电磁波频率相同时,接收电路中产生振荡电流最强,这种现象叫做电谐振.电谐振是电磁学上共振现象.(2)调谐:使接收电路产生电谐振过程叫做调谐.(3)调解:从接收到高频电流中还原出所携带信号过程叫做解调.解调是调制逆过程,调幅波解调也叫检波.17共45页第17页(4)无线电波接收过程:无线接收到全部电磁波,经调谐选择出所需要电磁波,再经解调取出所携带信号,经放大后还原成声音或图像.18共45页第18页四､ 电视与雷达知识讲解1.电视在电视发射端,用摄像管将光信号转换为电信号,利用电信号对高频振荡进行调制,然后经过天线把带有信号电磁波发射出去;在电视接收端,经过调谐､检波､解调等过程将电信号送到显像管,再由显像管将电信号还原成图像.19共45页第19页2.雷达(1)雷达是利用无线电波来测定物体位置无线电设备.(2)雷达用是微波波段,因为电磁波波长越短,传输直线性越好,反射性越强.活学活用20共45页第20页3.雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度设备,它能够向一定方向发射不连续电磁波,当碰到障碍物时要发生反射.雷达在发射和接收电磁波时,在荧光屏上分别展现出一个尖形波.某型号防空雷达发射相邻两次电磁波之间时间间隔为5×10-4s.现在雷达正在跟踪一个匀速移动目标,某时刻在雷达监视屏上显示雷达波形如图甲所表示,30s后在同一方向上监视屏显示雷达波形如图乙所表示.已知雷达监视屏上相邻刻线间表示时间间隔为10-4s,电磁波在空气中传输速度为3×108m/s,则被监视目标移动速度最靠近()21共45页第21页22共45页第22页A.1200m/s B.900m/sC.500m/s D.300m/s解析:依据图甲所表示,可知某时刻飞行目标跟雷达距离为s1=(3×108×4×10-4)/2=0.6×105m,同理依据图乙所表示算得30s后飞行目标跟雷达距离s2=0.45×105m,则被监视目标移动速度v=(s1-s2)/t=500m/s.答案:C23共45页第23页第二关:技法关解读高考解题技法24共45页第24页一､ 对麦克斯韦电磁理论了解技法讲解麦克斯韦电磁理论是了解电磁场和电磁波关键所在,应注意领会以下内容:改变磁场可产生电场,产生电场性质是由磁场改变情况决定:均匀改变磁场产生稳定电场;非均匀改变磁场产生改变电场;振荡磁场产生同频率振荡电场;反之亦然.麦克斯韦依据自己提出电磁场理论预言了电磁波存在.1888年,德国物理学家赫兹用试验证实了电磁波存在,还经过试验证实了电磁波跟全部波一样能产生反射､折射､衍射等现象.25共45页第25页典例剖析【例1】依据麦克斯韦电磁理论,以下说法正确是()A.电场周围一定产生磁场,磁场周围也一定产生电场B.改变电场周围一定产生磁场,改变磁场周围也一定产生电场C.改变电场周围一定产生改变磁场D.改变磁场周围一定产生改变电场26共45页第26页[解析]依据麦克斯韦电磁理论,只有改变电场周围产生磁场,改变磁场周围产生电场,但改变电场周围不一定产生改变磁场,如均匀改变电场产生是稳定磁场,所以正确选项是B.[答案]B27共45页第27页二､ 电磁波与机械波区分与联络技法讲解机械波在介质中传输速度由介质决定,与机械波频率无关.电磁波在介质中传输速度不但取决于介质,还与电磁波频率相关,频率越大,传输速度越小.电磁波本身是物质,所以电磁波传输不需要别物质作为介质.机械波不能在真空中传输,而电磁波可在真空中传输.电磁波与机械波也有相同之处,二者都是周期性,都是传输能量过程,v=λf关系式都适用.28共45页第28页典例剖析【例2】电磁波与声波比较()A.电磁波传输不需要介质,声波传输需要介质B.由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大C.由空气进入水中时,电磁波波长变小,声波波长变大D.电磁波和声波在介质中传输速度,都是由介质决定,与频率无关29共45页第29页

[解析]能够依据电磁波特点和声波特点进行分析选项A、B均与事实相符,所以A、B项正确.依据λ=,电磁波速度变小,频率不变,波长变小;声波速度变大,频率不变,波长变大,所以选项C正确.电磁波在介质中速度,与介质相关,也与频率相关,在同一个介质中,频率越大,波速越小,所以选项D错误,故选ABC.[答案]ABC30共45页第30页三､ 雷达原理应用技法讲解1.知道雷达工作原理,明确尖形波含义是解题关键.2.雷达发射是直线性能好,反射性能强微波.3.能够认为无线电波在空间中是匀速传输,波速为c=3×108m/s.4.从图象上确定发出电磁波到接收到反射波所需时间.5.注意电磁波所走旅程是障碍物到雷达距离2倍.31共45页第31页典例剖析【例3】雷达向远处发射无线电波,每次发射时间是1μs,两次发射时间间隔为100μs,在指示器荧光屏上展现出尖形波如图所表示,已知图中ab=bc,则障碍物与雷达之间距离是多大?32共45页第32页

[解析]本题主要考查了雷达工作原理.图中a和c处尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现,b处尖形波是雷达收到障碍物反射回来无线电波时出现,由ab=bc,可知无线电波发射到返回所用时间50μs.设障碍物与雷达之间距离为s,由题意可知无线电波往返时间t=50μs,由2s=ct得s=ct/2=3.0×108×50×10-6/2m=7.5×103m.[答案]7.5×103m33共45页第33页第三关:训练关笑对高考随堂·训练34共45页第34页1.下述关于电磁场说法中正确是()A.只要空间某处有改变电场或磁场,就会在其周围产生电磁场,从而形成电磁波B.任何改变电场周围一定有改变磁场C.振荡电场和振荡磁场交替产生,相互依存,形成不可分离统一体,即电磁场D.电磁波理论在先,实践证实在后35共45页第35页解析:A错误.若电场改变是均匀,则不能形成电磁波B错误.若电场改变是均匀,则只能形成稳定磁场;若电场改变是非均匀,则可形成改变磁场.英国物理学家麦克斯韦从理论上预言电磁波存在,并指出电磁波特点.如:电磁波传输不需介质,它在真空中速度等于光速,电磁波是横波等等.进而说明光是电磁波谱家族中一员.二十多年后由德国物理学家赫兹验证.从理论到实践,这是人类史上伟大成就之一.答案:CD36共45页第36页2.关于电磁场和电磁波,以下叙述中正确是()A.改变电场能够产生磁场､改变磁场也能够产生电场B.电磁波和机械波都只能在介质中传输C.电磁波在空间传输时,电磁能也伴随一起传输D.电磁波穿过两种介质分界面时频率会发生改变37共45页第37页解析:由麦克斯韦电磁场理论可知,选项A正确;电磁波能够在真空中传输,而机械波只能在介质中传输,选项B错;波传输时,能量随波一起传输,选项C正确;电磁波穿过两种介质分界面时频率不变,波长､波速发生改变,选项D错.答案:AC38共45页第38页3.如图所表示内壁光滑、水平放置玻璃圆环内,有一直径略小于环口径带正电小球,以速率v0沿逆时针方向匀速转动,若在此空间突然加上方向竖直向上,磁感应强度B随时间成正比增加改变磁场,设运动过程中小球带电荷量不变,那么()39共45页第39页A.小球对玻璃环压力一定不停增大B.小球受到磁场力一定不停增大C.小球先沿逆时针方向减速运动过一段时间后沿顺时针方向加速运动D.磁场力对小球一直不做功解析:因为玻璃圆环处于均匀改变磁场空间,所以感应出稳定涡旋电场对带正电小球做功使小球先逆时针减速运动后顺时针加速运动,但磁场力时刻与小球圆周运动线速度垂直所以对小球不做功.40共45页第40页小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用:环挤压力N和磁场洛伦兹力f=Bqv,而且两个力矢量和时刻等于小球圆周运动向心力.考虑到小球速度大小改变和方向改变以及磁场强弱改变,挤压力N和洛伦兹力f不一定一直在增大.综上分析各选