第十五 電磁場 電磁波

1.本內(nèi)容較少，是以識(shí)記內(nèi)容為主。在復(fù)習(xí)本內(nèi)容時(shí)要求學(xué)生能緊扣書本，熟讀本，掌握最基本知識(shí)與內(nèi)容。
2.本的內(nèi)容主要包括麥克斯韋電磁場理論，電磁波的產(chǎn)生與傳播，電磁波譜．


【教學(xué)要求】
1．了解麥克斯韋電磁場理論。
2．了解電視、雷達(dá)的工作原理等在現(xiàn)代科技中的一些應(yīng)用。
3．電磁波譜的組成與產(chǎn)生。
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、電磁波的發(fā)現(xiàn)
1．麥克斯韋電磁場理論
變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生 ，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生 。
2．電磁場：變化的電場和變化的磁場相聯(lián)系的統(tǒng)一體叫電磁場。
3．電磁波
①電磁場的由近及遠(yuǎn)的傳播形成電磁波。
②電磁波是 波．電磁波的傳播 介質(zhì)。
③它在真空中傳播速度等于光速c=
④波速v、波長λ與頻率f的關(guān)系：
二、LC振蕩電路
1．振蕩電流： 都做周期性迅速變化的電流。
2．振蕩電路：產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。
3．振蕩周期：
三、電磁波的發(fā)射與接收
1．電磁波的發(fā)射
①要向外發(fā)射無線電波，振蕩電路必須具有如下特點(diǎn)：第一，要有 的頻率；第二，采用 電路．
②利用電磁波傳遞信號(hào)的特點(diǎn)，要求發(fā)射的電磁波隨待傳遞信號(hào)而改變．使電磁波隨各種信號(hào)而改變叫的技術(shù)叫 ．常用的調(diào)制方法有 和 兩種．
2．電磁波的接收
①當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率 時(shí)，激起的振蕩電流 ，這就是 現(xiàn)象．使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做 ．
②從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中“檢”出調(diào)制信號(hào)的過程，叫做 ．檢波是 的逆過程，也叫 。
3．熟悉電視、雷達(dá)、移動(dòng)電話、因特網(wǎng)等實(shí)際實(shí)例的工作原理。

四、電磁波譜
1．電磁波譜的組成： 、 、 、
、 、 。
2．熟悉各組成的產(chǎn)生機(jī)理及用途。

知識(shí)點(diǎn)一麥克斯韋電磁場理論
1．變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場（這種電場叫感應(yīng)電場或渦旋電場，與由電荷激發(fā)的靜電場不同．它的電場線是閉合的，它的存在與空向有無導(dǎo)體或閉合電路無關(guān)）。均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場；不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場；振蕩的（即周期性變化的）磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場。
2．變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場；不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場；振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。
3．變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場．
【應(yīng)用1】按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法正確的是 （ ）
A．恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場
B．任何變化的電場周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場
C．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場
D．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場
導(dǎo)示:由麥克斯韋電磁場理論可知，不變的電場周圍不產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，振蕩電場周圍產(chǎn)生振蕩磁場。
故D選項(xiàng)正確。

知識(shí)點(diǎn)二對(duì)電磁波的理解
電磁波的特點(diǎn)：
1．電磁波是橫波。在電磁波中，每處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向總是互相垂直的，并且都跟那里的電磁波的傳播方向垂直。
2．電磁波的速度（在真空中等于光速）
v=3.00×108 m/s。
3．電磁波傳播不一定需要介質(zhì)。
4．電磁波有波的一切特點(diǎn)：能發(fā)生反射、折射現(xiàn)
象；能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象．
5．電磁波向外傳播的是電磁能。
思考：機(jī)械波與電磁波有哪些異同？

【應(yīng)用2】關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是（ ）
A．電磁波是橫波
B．電磁波的傳播需要介質(zhì)
C．電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象
D．電磁波中電場和磁場的方向處處相互垂直
導(dǎo)示:由電磁波的傳播特點(diǎn)可知：電磁波是橫波，電場方向與磁場方向垂直且與波的傳播方向垂直，電磁波本身就是一種物質(zhì)，傳播時(shí)不需要其它介質(zhì)，電磁波具有波的一切特性，能產(chǎn)生干涉、衍射。
故選ACD

知識(shí)點(diǎn)三電磁波譜
電磁波按波長由大到小的順序?yàn)椋簾o線電波、紅 外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線，其產(chǎn)生機(jī)理、性質(zhì)差別、用途等可概括為下表：

【應(yīng)用3】在應(yīng)用電磁波的特性時(shí)，下列符合實(shí)際的是（ ）
A．醫(yī)院常用x射線對(duì)病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒
B．醫(yī)院常用紫外線對(duì)病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒
C．人造衛(wèi)星對(duì)地球拍攝是因?yàn)樽贤饩�照相有較好的分辨能力
D．人造衛(wèi)星對(duì)地球拍攝是因?yàn)榧t外線照相有較好的穿透能力
導(dǎo)示:紫外線的殺菌消毒作用比較顯著，醫(yī)院常用紫外線進(jìn)行消毒；紅外線有較強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，能穿云霧，可用于高空拍攝。
故選BD

類型一麥克斯韋電磁理論的應(yīng)用
【例1】如圖所示，半徑為 r 且水平放置的光滑絕緣的環(huán)形管道內(nèi)，有一個(gè)電荷量為 e，質(zhì)量為 m 的電子。此裝置放在勻強(qiáng)磁場中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系式為 B=B0+kt（k>0）。根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的磁場將產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，該感應(yīng)電場對(duì)電子將有沿圓環(huán)切線方向的作用力，使其得到加速。設(shè)t=0時(shí)刻電子的初速度大小為v0，方向順時(shí)針，從此開始后運(yùn)動(dòng)一周后的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，則此時(shí)電子的速度大小為 （ ）
A． B．
C． D．
導(dǎo)示:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=kπr2，電場方向逆時(shí)針，電場力對(duì)電子做正功。在轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過程中對(duì)電子用動(dòng)能定理：kπr2e= mv2- mv02，得答案B。
感生電場的電場線是閉合的，運(yùn)動(dòng)電荷繞行一周，電場力做功不為零。

類型二電磁波的應(yīng)用——雷達(dá)
【例2】某防空雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率為f=3×103HZ，屏幕上尖形波顯示，從發(fā)射到接受經(jīng)歷時(shí)間Δt=0.4ms，那么被監(jiān)視的目標(biāo)到雷達(dá)的距離為______km。該雷達(dá)發(fā)出的電磁波的波長為______m。
導(dǎo)示:由s= cΔt=1.2×105m=120km。這是電磁波往返的路程，所以目標(biāo)到雷達(dá)的距離為60km。
由c= fλ可得λ= 0.1m

（l）雷達(dá)發(fā)出的微波直線性能好，反射能力強(qiáng)，在真空中的傳播速度為光速；
（2）電磁波所走的路程是障礙物到雷達(dá)距離的兩倍。

1．（07年1月海淀區(qū)期末練習(xí)）關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是 （ ）
A．變化的電場和變化的磁場由近及遠(yuǎn)向外傳播，形成電磁波
B．電磁場是一種物質(zhì)，不能在真空中傳播
C．電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)中，傳播速度變小，頻率不變
D．電磁波的傳播過程就是能量傳播的過程

2．下列關(guān)于紫外線的幾種說法中，正確的是（ ）
A.紫外線是一種紫色的可見光
B.紫外線的頻率比紅外線的頻率低
C.紫外線可使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光
D.利用紫外線可以進(jìn)行電視機(jī)等電器的遙控

3、關(guān)于電磁波傳播速度表達(dá)式v=λf ，下述結(jié)論中正確的是：
A、波長越大，傳播速度就越快；
B、頻率越高，傳播速度就越快；
C、發(fā)射能量越大，傳播速度就越快；
D、電磁波的傳播速度與傳播介質(zhì)有關(guān)。

4．如圖，正離子在垂直于勻強(qiáng)磁場的固定光滑軌道內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磁場均勻增大時(shí)，離子動(dòng)能將________，周期將________.

5．關(guān)于電磁波的發(fā)射與接收，下列正確的有（ ）
A.發(fā)射的LC電路是開放的
B.電信號(hào)頻率低，不能直接用發(fā)射
C.調(diào)諧是調(diào)制的逆過程
D.接收電路也是一個(gè)LC振蕩電路

6．關(guān)于電視屏幕上的圖像，下列正確的有（ ）
A.是一整幅一整幅畫面出現(xiàn)的
B.是由一條一條快速掃描的亮度彩色不同的線條組成的
C.每秒鐘出現(xiàn)一個(gè)畫面
D.每秒鐘出現(xiàn)60個(gè)畫面

7．（南京一中2008屆高三第一次月考）雷達(dá)是利用電磁波測(cè)定物體的位置和速度的設(shè)備，它可以向一定方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波，當(dāng)遇到障礙物時(shí)要發(fā)生反射．雷達(dá)在發(fā)射和接收電磁波時(shí)，在熒光屏上分別呈現(xiàn)出一個(gè)尖形波．現(xiàn)在雷達(dá)正在跟蹤一個(gè)勻速移動(dòng)的目標(biāo)，某時(shí)刻在雷達(dá)監(jiān)視屏上顯示的雷達(dá)波形如圖甲所示，30s后在同一方向上監(jiān)視屏顯示的雷達(dá)波形如圖乙所示．已知雷達(dá)監(jiān)視屏上相鄰刻線間表示的時(shí)間間隔為10－4s，電磁波在空氣中的傳播速度為3×108m/s，則被監(jiān)視目標(biāo)的移動(dòng)速度最接近（ ）
A．1200m/s B．900m/s　 C．500m/s　 D．300m/s
答案：1.ACD 2.C 3.D 4. 減小、增大 5. ABD
6.B 7．C

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