2024-2025学年新教材高中物理第5章初识电磁场与电磁波3初识电磁波及其应用学案鲁科版必修3

PAGE10-第3节初识电磁波及其应用必备学问·自主学习一、电磁波的产生1.麦克斯韦电磁理论的两个基本假设:(1)改变的磁场能够在四周空间产生电场。(2)改变的电场能够在四周空间产生磁场。图甲改变的磁场在其四周空间产生电场。图乙改变的电场在其四周空间产生磁场。2.电磁场:改变的电场和改变的磁场相互联系在一起,就会在空间形成一个统一的、不行分割的电磁场。3.电磁波:(1)电磁波的产生:如图所示,在空间交替改变的电磁场传播出去就形成了电磁波。(2)电磁波的特点:电磁波的传播速度恰好与真空中的光速相同。(3)电磁波的验证:1888年,德国物理学家赫兹通过试验证明了电磁波的存在。4.关于电磁波下列说法正确的是②③④。①恒定电流四周产生磁场,磁场又产生电场。②电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108③在空间交替改变的电磁场传播出去就形成了电磁波。④改变的磁场能够在四周空间产生电场。二、电磁波的应用国际间的电视节目交换须要运用太空中的卫星中转,请问节目信息是以怎样的形式传递的?提示:是以电磁波的形式传递的。1.广播、电视:用无线电波传递的声音或画面信号被送到放射天线发出,收音机或电视机接收到信号后,再将电信号转化为原来的声音或图像,我们就能收听到广播、看到电视画面了。2.手机:手机通话是靠一种特别的无线通信系统来实现的。3.雷达:雷达系统由天线、放射机和接收机组成。4.卫星通信:卫星通信主要分为国际卫星通信、区域卫星通信和国内卫星通信。三、电磁污染及防护病人在拍片或者做CT时陪伴人员须要在门外等候,以避开电磁辐射带来的副作用,请问防辐射门属于电磁污染防护的哪个方面?提示:属于从电磁波的传播途径来进行防护。1.电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染。2.可以从电磁波源、电磁波的传播途径及受辐射的人这三个方面进行防护。(1)磁场肯定可以产生电场,电场也肯定可以产生磁场。 (×)(2)在改变的电场四周,肯定存在着和它联系着的磁场。 (√)(3)在改变的磁场四周肯定会产生改变的电场。 (×)(4)光是一种电磁波。 (√)(5)麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在。 (×)(6)电磁波对人体没有损伤。 (×)关键实力·合作学习学问点一电磁波的产生条件1.电场、磁场的改变关系:提示:要留意电场或磁场是如何改变的,改变规律不同,产生的场的特点也不相同。2.周期性改变的电场和周期性改变的磁场相互联系在一起,就会在空间形成一个统一的、不行分割的电磁场。3.对电磁波的理解:电磁波的传播不须要介质,可在真空中传播。在真空中,不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)。电子感应加速器就是用来获得高速电子的装置,其基本原理如图所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电磁铁线圈中通入改变的电流,真空室中的带电粒子就会被加速,其速率会越来越大。请思索:带电粒子受到什么力的作用而被加速?假如线圈中通以恒定电流会使粒子加速吗?这个现象告知我们什么道理?提示:带电粒子受到电场力作用做加速运动。线圈中通入恒定电流时,带电粒子不会被加速。改变的磁场能产生电场。【典例】关于电磁场理论,下列说法正确的是 ()A.在电场四周肯定产生磁场,改变的磁场四周肯定产生电场B.在改变的电场四周肯定产生改变的磁场,改变的磁场四周肯定产生改变的电场C.匀称改变的电场四周肯定产生匀称改变的磁场D.周期性改变的电场四周肯定产生周期性改变的磁场【解析】选D。依据麦克斯韦电磁场理论,只有改变的电场能产生磁场,匀称改变的电场产生稳定的磁场,非匀称改变的电场才产生改变的磁场,D正确,A、B、C错误。1.某电路中电场随时间改变的图像如下列各图所示,能放射电磁波的电场是 ()【解析】选D。图A中电场不随时间改变,不会产生磁场;图B和图C中电场都随时间做匀称的改变,只能在四周产生恒定的磁场,也不会产生和放射电磁波;图D中电场随时间做不匀称的改变,能在四周空间产生改变的磁场,而这磁场的改变也是不匀称的,又能产生改变的电场,从而交织成一个不行分割的统一体,即形成电磁场,能放射电磁波。2.(多选)依据麦克斯韦的电磁场理论,以下叙述中正确的是()A.教室中亮着的日光灯四周空间必有磁场和电场B.工作时的电磁打点计时器四周必有磁场和电场C.稳定的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场产生稳定的电场D.只要空间某处的电场或磁场发生改变,就会在其四周产生电磁波【解析】选A、B。教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器中的电流是交变电流,在其四周产生交变磁场和电场,故选项A、B正确;稳定的电场不会产生磁场,故选项C错误;只有周期性改变的电场和磁场交替产生,才能由发生区域向外传播形成电磁波,选项D错误。【加固训练】如图所示,带电的平行板电容器C的两个极板,在用绝缘工具将两板间的距离匀速增大的过程中,电容器四周空间将 ()A.会产生改变的磁场B.会产生稳定的磁场C.不产生磁场D.会产生周期性振荡的磁场【解析】选A。电容器始终与电源相连,极板间的电势差不变。依据板间电场强度E=可知,当d增大时,电场强度E减小,由于E与d成反比,随d的增大,E与d不是线性关系,所以E的减小是不匀称的,依据电磁场的理论可知,会产生改变的磁场。故A正确,B、C、D错误。学问点二电磁波的应用1.无线电波:无线电波用于通信和广播。如手机、卫星通讯等。2.红外线:红外线是一种光波,它的波长比无线电波短,比可见光长。全部物体都放射红外线。主要用于加热、遥测等。3.紫外线:人眼看不到比紫光波长更短的电磁波。主要应用:日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等。4.X射线和γ射线:波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线。主要应用:探测、治疗等。5.雷达的原理及特点:(1)利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性。(2)一般由天线系统、放射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用于限制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。红外体温计不用与人体接触便可以快速测量体温,如图所示,你知道它的工作原理吗?提示:依据体温越高,辐射红外线越强的原理。【典例】为了体现高考的公允、公正,高考时很多地方在考场运用手机信号屏蔽器,该屏蔽器在工作过程中以肯定的速度由低端频率向高端频率扫描,该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰,手机不能检测从基站发出的正常数据,使手机不能与基站建立连接,达到屏蔽手机信号的目的,手机表现为搜寻网络、无信号、无服务系统等现象。由以上信息可知 ()A.由于手机信号屏蔽器的作用,考场内没有电磁波了B.电磁波必需在介质中才能传播C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内D.手机信号屏蔽器是通过放射电磁波干扰手机工作来达到目的的【解析】选D。电磁波在空间的存在,不会因手机信号屏蔽器而消逝,故A错误;电磁波可以在真空中传播,B错误;由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以肯定的速度由低端频率向高端频率扫描,干扰由基站发出的电磁波信号,使手机不能正常工作,故C错误,D正确。1.【母题追问】在【典例】的情境中,考场内的监控摄像头能否正常运用?提示:能正常运用,监控摄像头的信号是通过网线或者光纤传输的。2.(教材二次开发·P146【节练习】T2变式)请你列举出装有屏蔽器的教室内,哪些仪器不能正常工作?【解析】屏蔽器会干扰无线传输,手机无法正常接收信号,还会干扰老师教学时话筒与蓝牙音箱的连接,教室内的WiFi信号也会被干扰。答案:手机、蓝牙音箱、无线路由器。【加固训练】在电视信号发送和接收的过程中,要用到很多电学部件,将元件名称和它们在电路中的作用连接起来。摄像机 将声信号还原后放出话筒 向空中放射电磁波放射天线 接收空中的电磁波显像管 将光信号转变为电信号扬声器 将声信号转变为电信号接收天线 将电信号转变为光信号【解析】相应的连线如下:答案:见解析【拓展例题】考查内容:电磁波的放射与接收【典例】图中A为某火箭放射场,B为山区,C为城市。放射场正在进行某型号火箭的放射试验。为了传播火箭放射的实况,在放射站建立了放射台,用于放射广播与电视信号。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,为了不让山区拦住信号的传播,使城市居民能收听和收看火箭放射的实况,必需通过建在山顶上的转发站来转发(选填“无线电广播信号”或“电视信号”)。这是因为。

【解析】从题中知,传输无线电广播所用电磁波波长为550m,简单绕过山坡而传播到城市所在的C区,因而不须要转发装置。电视信号所用的电磁波波长为0.566m,其波长很短,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,必需通过建在山顶的转发站来转发。答案:电视信号电视信号频率高,波长短,几乎沿直线传播情境·模型·素养芜湖步行街旁中和路新装52盏“才智路灯”,除基本照明外,每盏路灯将安装WiFi信号放射、手机充电接口等设备。探究:(1)WiFi信号的本质是什么?(2)WiFi信号会不会产生污染?平安吗?【解析】(1)WiFi信号是频率较小的电磁波。(2)WiFi信号有肯定的污染,在功率比较小的状况下是平安的。答案:见解析珠海国际航展会上,中国展出了先进概念机“歼-31”,标记着中国继美国之后,成为世界上其次个同时研发两款第四代隐形战机的国家。隐形飞机的原理是在飞机研制过程中设法降低其可探测性,使之不易被敌方发觉、跟踪和攻击。探究:(1)雷达是如何定位飞机的?(2)“歼-31”是如何实现隐形的?【解析】(1)雷达向外放射电磁波,当电磁波遇到飞机时就要发生反射,雷达通过接收反射回来的电磁波,就可以测定飞机的位置。(2)运用汲取雷达电磁波材料,在雷达屏幕上显示的反射信号很小、很弱,很难被发觉。答案:见解析课堂检测·素养达标1.(教材二次开发·P152【单元自我检测】T1变式)关于电磁场和电磁波,下列说法中正确的是 ()A.电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波B.电场和磁场总是相互联系着,统称为电磁场C.电磁波是一种物质,只能在真空中传播D.电磁波传播的速度总是3×108【解析】选A。电磁波的传播不须要介质,在有介质的空间内可以传播,在真空中也可以传播,故选项C错误;在真空中,任何频率的电磁波的传播速度跟光速相等,但是在不同的介质中,电磁波的传播速度一般不同,故选项D错误;改变的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不行分别的统一体,这就是电磁场,但是在某一区域存在独立的电场和磁场,不能叫电磁场,故选项B错误。【加固训练】关于电磁场、电磁波的相识,下列说法正确的是()A.电磁波的传播须要介质B.电磁波传播的速度是光速C.电磁波传播的过程中也传递了能量D.在电场四周肯定产生磁场,磁场四周肯定产生电场【解析】选C。周期性改变的电场与磁场相互感应产生,并向外传播,从而形成电磁波,电磁波中含有能量,电磁波的传播不须要介质,A错误,C正确;电磁波在真空中传播的速度是光速,故B错误;只有改变的电场(磁场)才能产生磁场(电场),D错误。2.科学家曾经设想通过高耸的天线塔,以无线电波的形式将电能输送到指定地点,但始终没有在应用层面上获得胜利,其主要缘由是这类无线电波 ()A.在传输中很多能量被汲取B.在传播中易受山脉阻隔C.向各个方向传输能量D.传输能量易造成电磁污染【解析】选C。电磁波可以向各个方向传播,而电能的输送须要定向传播,则C正确,A、B、D错误。3.如图所示的四种磁场改变状况,能产生图中电场的是 ()【解析】选B。匀称改变的磁场产生恒定的电场,故B正确,A、C、D错误。4.科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生日新月异改变的同时也存在副作用——电磁污染。频率超过0.1MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威逼。依据有关规定,人体所受到的电磁辐射强度(即单位时间内垂直通过单位面积的电磁波的能量)不得