2017-2018学年高中物理人教版选修3-4讲义第十四章章末小结与测评

电磁波eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(电磁波的发现\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(麦克斯韦电磁场理论\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场)),电磁波\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(麦克斯韦预言了电磁波的存在，提出了,光的电磁说,电磁场：变化的电场和变化的磁场不可分割,电磁波：电磁场由近及远向外传播,赫兹实验\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(电磁波的传播速度等于光速,电磁波的干涉、衍射、偏振等)))))),))电磁波eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电磁振荡\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(LC电磁振荡：产生了周期性变化的高频电流,LC振荡周期和频率：T＝2π\r(LC)，f＝\f(1,2π\r(LC)),实际的LC振荡是阻尼振荡)),\a\vs4\al(电磁波的发,射和接收)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(发射\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(采用高频率和开放电路,调制：调幅和调频将信息加在高,频振荡的电流上)),接收：调谐、解调检波)),\a\vs4\al(电磁波的特,点与应用)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(应用：)\a\vs4\al(广播电视、雷达、移动通讯、因特网),特点：横波、真空中传播等于光速、λ＝\f(c,f)))))麦克斯韦电磁理论1．对麦克斯韦电磁场理论两个基本观点的理解(1)变化的磁场产生电场，可从以下三个方面理解：①稳定的磁场不产生电场；②均匀变化的磁场产生恒定的电场；③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。(2)变化的电场产生磁场，也可从以下三个方面理解：①稳定的电场不产生磁场；②均匀变化的电场产生恒定的磁场；③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。2．感应电场方向的判定变化的磁场产生的感应电场的方向，与存在闭合回路时产生的感应电流的方向是相同的。[典例1]关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是()A．稳定的电场产生稳定的磁场B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C．变化的电场产生的磁场一定是变化的D．振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的[解析]选D麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确答案为D项。电磁波和电磁波谱——传播、特点、应用1．按波长由长到短(频率由低到高)的顺序无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X射线)、γ射线等合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱。2．各种不同的电磁波既有共性，又有个性(1)共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都遵守公式v＝fλ，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间并没有绝对的区别。(2)个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性。波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难。正是这些不同的特性决定了它们不同的用途。3．电磁波和机械波在波动性上有相同点，都遵守v＝fλ，但本质不同，机械波不能在真空中传播，而电磁波的传播不需要介质。[典例2]关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是()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]选B无论是电磁波还是声波，都可以传递能量和信息，则A项错误；根据手机的应用易知B项正确；太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波的传播速度不相同，则C项错误；遥控器发出的红外线频率和医院“CT”中的X射线频率不同，故它们的波长也不相同，则D项错误。电磁振荡的三个“两”电磁振荡在近年来的高考中出现的频率较高。学习中若能抓住三个“两”，就可把握好本章的知识要点，从而使知识系统化。1．两类物理量考题大部分是围绕某些物理量在电磁振荡中的变化规律而设计的，因此，分析各物理量的变化规律就显得尤为重要。这些物理量可分为两类：一类是电流(i)。振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量Ф和磁场能E磁具有与之相同的变化规律。另一类是电压(u)。电容器极板上所带的电荷量q、两极板间的场强E、电场能E电、线圈的自感电动势E的变化规律与u的相同。电流i和电压u的变化不同步，规律如图所示。2．两个过程电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充、放电过程。当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程中电路的电流减小；电荷量减小时为放电过程，这个过程中电路的电流增加，变化如图所示。在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大)。3．两类初始条件如图所示的电路甲和乙，表示了电磁振荡的两类不同初始条件。图甲中开关S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始放电，图乙中S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始充电，学习中应注意区分这两类初始条件，否则会得出相反的结论。[典例3](多选)如图所示的LC振荡回路，当开关S转向右边，电路发生振荡后，下列说法中正确的是()A．振荡电流达到最大值时，电容器上的电荷量为零B．振荡电流达到最大值时，磁场能最大C．振荡电流为零时，电场能为零D．振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半[解析]选ABD由LC回路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上电荷量为0，A对；回路中电流最大时电感线圈中磁场最强，磁场能最大，B对；振荡电流为0时充电结束，极板上电荷量最大、电场能最大，C错；电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D对。[专题训练]1.一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图所示。当磁感应强度均匀增大时，此粒子的()A．动能不变B．动能增大C．动能减小D．以上情况都可能解析：选B当磁场均匀增强时，根据麦克斯韦电磁场理论，将激起一稳定的电场，带电粒子将受到电场力作用，电场力对带正电的粒子做正功，所以粒子的动能将增大。故正确答案为B。2．如图所示，闭合开关S，待电容器充电结束后，再打开开关S，用绝缘工具使电容器两极板距离稍稍拉开一些，在电容器周围空间()A．会产生变化的磁场B．会产生稳定的磁场C．不会产生磁场D．会产生振荡的磁场解析：选C两平行板电容器接入直流电源后两极板间的电压等于电源的电动势，断开电源后，电容器带电荷量不变，由电容器定义式和平行板电容器公式可得两板间电场强度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，当用绝缘工具将两极板距离稍稍拉开一些，电容器两板间的电场不发生变化，所以不会产生磁场，C正确。3．(多选)下列有关电磁波的说法中正确的是()A．电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波B．电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线C．频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播D．雷达用的是微波，因为微波传播的直线性好解析：选BCD波长越长，越容易发生衍射现象，在电磁波中，无线电波波长最长，γ射线的波长最短，易知A错误，B正确；波长越短，频率越大的电磁波，其衍射现象不明显，传播的直线性越好，遇到障碍物反射性越好，故C、D正确。(时间：45分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1．我国进行第三次大熊猫普查时，首次使用了全球卫星定位系统和RS卫星红外遥感技术，详细调查了珍稀动物大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等，红外遥感利用了红外线的()A．平行性好 B．相干性C．反射性能好 D．波长大，易衍射解析：选D红外线的波长较长，衍射现象明显，易透过云雾、烟尘，因此被广泛应用于红外遥感和红外高空摄影，故只有D选项正确。2．一种电磁波入射到半径为1m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱(如图)中的()A．可见光 B．γ射线C．无线电波 D．紫外线解析：选C波发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸大小跟光的波长差不多或比波长还要小。由题图可知，电磁波中的无线电波波长范围是104～10－3m，红外线波长范围是10－3～10－7m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，所以只有无线电波才符合条件，C正确。3．高原上人的皮肤黝黑的原因是()A．与高原上人的生活习惯有关B．与高原上的风力过大有关C．与高原上紫外线辐射过强有关D．由遗传本身决定解析：选C高原上紫外线辐射比较强，而紫外线对皮肤的生理作用会使人的皮肤变得黝黑。故选项C正确，A、B、D均错误。4．一台简单收音机的收音过程至少要经过哪两个过程()A．调幅和检波 B．调制和检波C．调谐和解调 D．调谐和调幅解析：选C调谐的过程是选出电台的过程，而解调的过程则是把声音信号从高频电流信号中“检”出的过程。C正确。5．古代也采用过“无线”通信的方式，如利用火光传递信息的烽火台，利用声音传递信号的鼓等，关于声音与光，下列说法中正确的是()A．声音和光都是机械波B．声音和光都是电磁波C．声音是机械波，光是电磁波D．声音是电磁波，光是机械波解析：选C声音必须在介质中传播，是一种机械波，光可以在真空中传播，是一种电磁波，C正确。6．关于手机和BP机，下列说法中不正确的是()A．随身携带的手机内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置B．随身携带的手机内，既有无线电接收装置，又有无线电发射装置C．两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话D．无线电寻呼机(BP机)内只有无线电接收装置，没有无线电发射装置解析：选A手机内既有无线电接收装置又有无线电发射装置。由于手机发射功率小，因此必须通过固定的基地台转接，两个携带手机的人才能通话。BP机内只有接收装置，而无发射装置。二、多项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分)7．关于电磁波谱，下列说法正确的是()A．波长不同的电磁波在本质上完全相同B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C．电磁波谱的频带很宽D．电磁波的波长很短，所以电磁波谱的频带很窄解析：选AC电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已，其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差近1020倍，所以电磁波谱的频带很宽，故A、C正确。8．下列关于无线电波的叙述中，正确的是()A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波B．无线电波在任何介质中传播速度均为3.0×108m/sC．无线电波不能产生干涉和衍射现象D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短解析：选AD波长大于1毫米(频率低于300GHz)的电磁波叫无线电波，故选项A正确；无线电波在真空中的速度才是3.0×108m/s；无线电波具备波的共性，能发生干涉和衍射现象；从真空进入介质中时频率不变，速度变小，波长变短，故选项B、C均错误，选项D正确。9．下列关于无线电广播的叙述，正确的是()A．发射无线电广播信号必须采用调频方式B．发射无线电广播信号必须进行调制C．接收无线电广播信号必须进行调谐D．接收到无线电广播信号必须进行解调才能由扬声器播放解析：选BCD发射无线电广播信号必须经过调制，可以采用调频，也可以采用调幅方式，所以选项A错误，B正确；接收无线电广播信号必须经过调谐，即选台，选项C正确；由于无线电波中有高频信号，所以要经过解调将低频信号检出来，才能由扬声器播放，选项D正确。10．关于调制器的作用，下列说法正确的是()A．调制器的作用是把低频信号加载到高频信号上去B．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去C．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去D．调制器的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去解析：选ABC调制器的作用是把低频信号加载到高频振荡信号上去，如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅；如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化，则是调频。由于低频信号不利于直接从天线发射，所以需要将低频信号加载到高频信号上去，选项A、B、C正确，D错误。11．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．增大电容器两极板间的距离B．使电容器两极板的正对面积足够大C．尽可能使电场和磁场分散开D．增大回路中的电容和电感解析：选AC要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应从两个方面考虑，一是提高振荡频率，二是使电场和磁场尽可能地分散开，所以选项C正确；由f＝eq\f(1,2π\r(LC))可知，当增大电容器两极板间的距离时，C变小，f增大，选项A正确；使电容器两极板的正对面积变大，C变大，f变小，选项B错误；增大回路中的L、C，f变小，选项D错误。12．下列关于雷达的说法中正确的是()A．雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备B．电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的C．雷达要确定较远物体的位置，使用的是长波段的无线电波D．雷达每次发射无线电波的时间约为10－6s解析：选ABD雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备；电磁波遇到障碍物要反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的；波长短的电磁波，传播的直线性好，有利于用电磁波定位，因此雷达用的是微波；雷达每次发射无线电波的时间一般不超过1μs，A、B、D正确，C错误。A．经调制后B．经调谐后C．经检波后D．耳机中解析：选AB为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，这就是调制；而图象表示将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化，这叫调幅，是调制的一种方法；在接收电路中，经过调谐，回路中将出现调幅振荡电流，经检波后，低频信号从高频电流中还原出来，而在耳机中只有低频信号电流，综上分析，A、B正确。三、非选择题(本题共4小题，共48分)14．(8分)如图所示，一正离子在垂直于匀强磁场的固定光滑轨道内做匀速圆周运动，当磁场均匀增大时，离子运动的周期将________(填“变大”“变小”或“不变”)。解析：当磁场均匀增大时，在光滑轨道处产生逆时针方向的感应电场，正离子在电场力作用下做加速运动，速度增加，由T＝eq\f(2π·r,v)知，运动的周期将变小。答案：变小15.(10分)“为了您和他人的安全，请您不要在飞机上使用手机和手提电脑”这句警示语是乘坐过飞机的游客都听到过的。有些空难事故就是由于某位乘客在飞行的飞机上使用手机造成的。某机场飞机降落时，机上有四位旅客同时使用了手机，使飞机降落偏离了8度，险些造成事故。请问