课标人教版高考风向标物理交变电流电磁振荡与电磁波电磁振荡与电磁波

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第3讲 电磁振荡与电磁波 ‎★考情直播 ‎1.考纲要求 考纲内容 能力要求 考向定位 ‎1．变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场，电磁波及其传播 ‎2．电磁波的产生、发射和接收 ‎3．电磁波谱 ‎1．了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，了解电磁波的产生和电磁波的特点。‎ ‎ 2．了解振荡电路和实际发射电磁波的过程．‎ ‎3．知道电磁波的三种传播方式及其特点．了解电磁波的接收原理和过程．‎ ‎4．知道光是一种看得见的电磁波，了解光的电磁说．‎ ‎5．能按波长或频率排列出电磁波谱，了解它们的产生机理．了解红外线、紫外线、X射线的主要特征和应用实例．‎ ‎7．了解电磁波的发射和接收，了解电磁波在科技经济社会发展中的作用．‎ 考纲对本讲知识均只作了Ⅰ级要求．复习时应熟读课本，掌握好基本的知识和内容．同时适当关注与电磁波联系紧密的实际问题，能够简单应用知识分析相关问题．‎ ‎2．考点整合 考点1 电磁场理论 ‎ 1．麦克斯韦的电磁场理论： 的磁场产生电场， 的电场产生磁场．‎ ‎2．理论剖析：①均匀变化的磁场将产生 的电场，周期性变化的磁场将产生同频率周期性变化的电场．② 变化的电场将产生恒定的磁场，周期性变化的电场将产生同频率周期性变化的磁场．‎ ‎3．麦克斯韦预言了 的存在，并指出 是一种电磁波．而赫兹则证明了其正确性．‎ ‎[特别提醒]：磁场产生电场、电场产生磁场是有条件的，即变化的场才能在周围产生另一个场。‎ ‎[例1] 关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是（ ）‎ A．在赫兹发现电磁波的实验基础上，麦克斯韦提出了完整的电磁场理论；‎ B．变化的磁场在周围的空间一定产生变化的电场；‎ C．变化的电场可以在周围的空间产生磁场；‎ D．麦克斯韦第一个预言了电磁波的存在，赫兹第一个用试验证明了电磁波的存在．‎ ‎[解析] 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而后赫兹第一个用试验证明了电磁波的存在，故A错D对．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场，则B错C对．‎ ‎【答案】 C、D ‎ [规律总结] 理解电磁场理论的要点，在于是否有变化、以及区分变化是否均匀．‎ 考点2 电磁振荡与电磁波 ‎1．振荡电路：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做振荡电流，能够产生振荡电流的电路叫 。常见的振荡电路由一个电感线圈和一个电容器组成，简称 回路．‎ ‎2．分析电磁振荡要掌握以下三个要点（突出能量守恒的观点）：‎ ‎⑴理想的LC回路中电场能E电和磁场能E磁在转化过程中的总和不变．⑵回路中电流越大时，L中的磁场能越大（磁通量越大）．⑶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）．可用图象‎11-3-2‎表示．‎ ‎3．LC回路的振荡周期和频率 ， ‎ ‎4．电磁场在空间由近及远的传播形成 ．‎ ‎5．电磁波的特点：(1)电磁波是 ．(2)三个特征量的关系v＝λ/T＝λf (3)电磁波 在真空中传播，向周围空间传播电磁能．（4）能发生反射，折射，干涉和衍射．‎ ‎6．有效发射电磁波的条件：① 要有足够高．②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，采用 电路．‎ ‎7．无线电波的发射：发射前将要传递的信号附加到高频等幅振荡电流上的过程叫 ，有两种方式： 和 ．‎ 无线电波的传播：有方式三种，天波、地波、直线传播．其中直线传播往往要中继站．‎ 无线电波的接收：包括 和 （解调）．‎ ‎ [特别提醒]：电磁波是由于电场和磁场相互激发而产生的，因此，电磁波的传播不需要介质。‎ ‎[例2] 如图所示是LC振荡电路及其中产生的振荡电流随时间变化的图象，电流的正方向规定为顺时针方向，则在t1到t2时间内，电容器C的极板上所带电量及其变化情况是（ ）‎ ‎ A．上极板带正电，且电量逐渐增加 ‎ B．上极板带正电，且电量逐渐减小 ‎ C．下极板带正电，且电量逐渐增加 ‎ D．下极板带正电，且电量逐渐减小如图 ‎[解析] t1到t2时间内，电流为负且增大，即逆时针增大，说明负电荷正由下极板向上极板移动，由此可知上极板带正电，且其所带正电荷量逐渐减小。‎ ‎【答案】B ‎ ‎[例3] 关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（ ）‎ ‎ A．均匀变化的电场在它的周围产生均匀变化的磁场 ‎ B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直 ‎ C．电磁波和机械波一样依赖于媒质传播 ‎ D．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波 ‎[解析] 均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场，电磁波是由于电场和磁场相互激发而在空间传播，故不依赖于介质，故A、C错误，而B、D正确。‎ ‎【答案】 B、D ‎[规律总结] 电磁波与机械波的最大区别有两点：①电磁波可以在真空中传播．②电磁波的速度大小还跟频率有关，同一介质中，频率越高波速越小．‎ 考点3 电磁波谱 ‎1．电磁波谱：各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠．‎ 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 组成频率波 ‎ 波长：由大到小　　 　波动性： 逐渐减弱 ‎ 频率：由小到大 　　 粒子性：逐渐增强 产生机理 在振荡电路中，自由电子作周期性运动产生 原子的外层电子受到激发产生的 原子的内层电子受激发后产生的 原子核受激发后产生的 ‎2．红外线、紫外线、X射线的主要性质及其应用举例．‎ 种 类 产 生 主要性质 应用举例 红外线 一切物体都能发出 热效应 遥感、遥控、加热 紫外线 一切高温物体能发出 化学效应 荧光、杀菌 X射线 阴极射线射到固体表面 穿透能力强 人体透视、金属探伤 ‎[例4] （2009北京海淀会考模拟）‎2008年9月27日，我国神舟七号航天员翟志刚首次实现了中国航天员在太空的舱外活动（如图所示），神舟七号载人航天飞行取得了圆满成功，这是我国航天发展史上的又一里程碑。舱外的航天员与舱内的航天员近在咫尺，但要进行对话，一般需要利用 （ ）‎ A．紫外线 B．无线电波 C．γ射线 D． X射线 ‎[解析] 根据电磁波谱理论可知，无线电波的波长最大，最容易发生衍射，因此，其信号更容易在对话中被捕捉，从而有利于保证通话的质量。‎ ‎【答案】B ‎[规律总结] 此类问题通常考查不同电磁波的性质、作用以及形成机理，识记准确是正确解题的前提．‎ ★ 高考重点热点题型探究 热点1 电磁波、电磁波谱 ‎[真题1] （2006广东高考）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‎0.3 m至‎1.5 m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 ‎[解析]由可知A正确．根据电磁波的定义及电磁场理论可知Ｂ不正确．根据电磁波的特点可知C、D正确．‎ ‎【答案】 C、D ‎[名师指引] 本题综合考查了电磁场理论及电磁波的特点．电磁场理论、电磁波的性质、电磁波谱是本节考查的重点，试题难度一般不大，考生只要加强对该部分内容的记忆就能较容易的得分。‎ ‎[新题导练] （2009北京海淀区）关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是（ ）‎ A．均匀变化电场在它的周围产生均匀变化的磁场 B．电磁波中每一处的电场强度和磁场强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直 C．电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变，传播速度与波长发生变化 D．电磁波能产生干涉和衍射现象 ‎★抢分频道 限时基础训练卷 ‎1．根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是：( )‎ ‎ A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 ‎ C．稳定的电场一定产生稳定的磁场 D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场 ‎2．如图‎11-3-4‎所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强则此时（ ）‎ A．a点电势比b点低 ‎ B．电容器两极板间场强正在减小 C．电路中电场能正在增大 ‎ D．线圈中感应电动势正在减小 ‎3．（2007深圳二调） 关于电磁场和电磁波以下说法正确的是（ ）‎ A．电场和磁场统称为电磁场 B．变化的电场一定产生变化的磁场 C．电磁波是横波，可以在真空中传播 D．伦琴射线、紫外线、红外线、γ射线的波长是按从大到小的顺序排列的 ‎4．关于机械波和电磁波，下列说法中错误的是（ ）‎ A．机械波和电磁波都能在真空中传播 ‎ B．机械波和电磁波都可以传递能量 C．波长、频率和波速的关系，即，对机械波和电磁波都适用 D．机械波和电磁波都能发生干涉和衍射现象 ‎5．（2009北京宣武区）在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度及其波长( )‎ A．速度不变，波长减小 B．速度不变，波长增大 C．速度减小，波长变大 D．速度增大，波长不变 ‎ 6．下列说法正确的是（ ）‎ A．γ射线是在原子核衰变过程中，受激发的电子从高能级向低能级跃迁时发出的 B．核反应中的质量亏损现象违背了能量守恒定律 C．治疗脑肿瘤的“γ刀”是利用了γ射线电离本领大的特性 D．某个平面镜反射光的能量为入射光能量的80％，即表示反射光光子的数量是入射光光子数量的80％‎ ‎7．下列关于紫外线的几种说法中，正确的是（ ）‎ A．紫外线是一种紫色的可见光 B．紫外线的频率比红外线的频率低 C．紫外线可使钞票上的荧光物质发光 D．利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控 ‎8．（2008北京宣武）把一种电磁波入射到带有直径越为‎0.6m圆孔的金属板上时，还能够发生明显的衍射现象由此判断，这种电磁波应该属于电磁波谱中的（ ）‎ A．X射线 B．γ射线 C．无线电波 D．紫外线 ‎9．太阳表面温度约为6000K，主要发出可见光；人体温度约为310K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3K，所发出的辐射称为“3K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热，若要进行“3K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段（ ）‎ A．紫外线 B．X射线 C．γ射线 D．无线电波 ‎10．（2007江苏高考）2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点，下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是（ ）‎ A．微波是指波长在10‎-3m到‎10m之间的电磁波 B．微波和声波一样都只能在介质中传播 C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 基础提升训练 ‎1． 如图‎11-3-1‎所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设小球运动过程中的电量不变，那么（ ）‎ A．小球对玻璃环的压力不断增大 ‎ B．小球受到的磁场力不断增大 ‎ C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动 D．磁场力一直对小球不做功 ‎2．雷达发射的无线电波遇到障碍物会反射回来被天线接收．某雷达天线朝东时，屏上的波形如图‎11-3-5‎甲所示．雷达天线朝西时，屏上波形如图11-3-5乙所示．已知屏上标尺的最小分度对应的时间为，表明（ ）‎ ‎ A．目标在雷达东方　　　　　B．目标在雷达西方 ‎ C．目标距雷达　　　D．目标距雷达 ‎3．下列说法中正确的是（ ）‎ A．任何变化的磁场都能产生电场 B．光从水中斜射入空气时，折射角大于入射角 C．可见光是由原子的外层电子受激发产生的 D．光波和机械波是同种性质的波 ‎4．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 ‎5．电视机在室内接收电视台向空中发射的电磁信号时，下列判断正确的是（ ）‎ ‎①当电视机在离电视台发射塔较近时，用室内天线也可以接收到信号，这是电磁波的衍射现象 ②用室内天线接收时，电视机安放在室内不同位置接收效果不同，这是电磁波在室内反射后产生的干涉现象 ③离电视发射塔较远处要用架设室处天线的方法接收信号，这是由于发送电视信号用的是微波，波长短，基本上是直线传播 ④有线电视的信号也是通过电磁波传送的 ‎ A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④‎ ‎6．近年来高速发展的PDP（PlasmsDisplayPanel）等离子显示屏，可以制造大屏壁挂式彩色电视机，使电视屏幕尺寸更大，图像更清晰，色彩更鲜艳，而本身的厚度只有‎8cm左右。等离子显示屏PDP是一种等离子管作为发光元件，并有大量的等离子管排列在一起构成的屏幕。每个等离子管的透明玻璃管内都充有低压的氖氙气体，管的两端各有一个电极，在两个电极间加上高压后，封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的光谱，它激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。第个等离子管作为一个像素，这些像素的明暗和颜色变化的组合，便形成了各种灰度和色彩的图像。‎ 等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的：①外层电子受到激发而发光；②内层电子受到激发而发光。‎ 等离子管发出的光谱，可以激发显示屏发出可见光是利用了光的：③荧光效应；④化学作用。‎ 对上述问题判断正确的是：‎ A、①③ B、②④ C、①④ D、②③‎ 能力提高训练 ‎1．根据麦克斯韦电磁理论，下列叙述正确的有(　　)‎ A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场　　‎ C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D．振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场 ‎2．在LC振荡电路中，电容器C的带电量q随时间t变化的图象如图‎11-3-6‎所示，在到内，关于电容器充、放电过程以及由此产生的电磁波的波长，正确的是( )‎ A．放电过程，波长为‎1200m B．放电过程，波长为‎1500m C．充电过程，波长为‎1200m D．充电过程，波长为‎1500m ‎3．‎11-3-3‎所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则此时（ ）‎ ‎　　A．A板带正电 　　B．线圈L两端电压在增大 ‎　　C．电容器C正在充电 　　D．电场能正在转化为磁场能 ‎4．（2009北京海淀区）关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是（ ）‎ A．电磁波可能是横波，也可能是纵波 B．正交的电场和磁场叠加，形成了电磁场 C．均匀变化的电场周围可产生电磁波 D．一切电磁波在真空中的传播速度为3.0´‎108m/s ‎5．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．电磁波与机械波的波速都只取决于介质 ‎ ‎6． 20世纪80年代初，科学家发明了硅太阳能电池，如果在太空中设立太阳能卫星站，可24小时发电，利用微波——电能转换装置，将电能转换为微波向地面发送，微波定向性能好，飞机通过微波区不会发生意外，但对飞鸟是致命的，因为微波产生强涡流，那么，飞机外壳能使飞机里的人安然无恙的原因是（ ）‎ A．反射 B．吸收 C．干涉 D．衍射 ‎7．德国《世界报》曾报道过个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器——电磁炸弹。若一枚原始脉冲波功率10千瓦，频率5兆赫的电磁炸弹在不到‎100m的高空爆炸，它将使方圆400－‎500m2‎地面范围内电场强度达到每米数千伏，使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软盘均遭到破坏。电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是（ ）‎ A．电磁脉冲引起的电磁感应现象 B．电磁脉冲产生的动能 C．电磁脉冲产生的高温 D．电磁脉冲产生的强光 ‎8．气象卫星向地面发送的云图，是由卫星上的红外线感应器接收云层发出的红外线而形成的图象，云图上的黑白程度由云层的温度高低决定，这是利用了红外线的　( ) 　　A．化学效应　　　B．热效应 　C．穿透性　　　D．衍射性 ‎9．我们经常看到马路施工处持挂着红色的警示灯，这除了红色光容易引起人的视觉注意以外，还有一个重要的原因，就是红色光（ ）‎ A．比其它色光更容易发生干涉 B．比其它色光更容易发生衍射 C．比其它可见光的光子能量更大 D．比其它光更具有化学效应 ‎10．（2008北京海淀一模）电磁辐射对人体有很大危害，可造成失眠、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（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0.5W/m2。若某小型无线电通讯装置的电磁辐射功率是1.0W，则至少距该装置多远以外才是安全的？ ‎ ‎ A. ‎0.4‎m以外 B. ‎0.8m以外 C.‎1.0m以外 D. ‎1.2m以外 参考答案 ‎◇考情直播 考点整合 考点1 电磁场理论 ‎1．变化、变化 2．稳定、均匀 3．电磁波、光 考点2 电磁振荡与电磁波 ‎1．振荡电路、LC 3．、 4．电磁波 ‎5．横波、可以 6．频率、开放 7．调制、调幅、调频、调谐、检波 ★ 高考重点热点题型探究 ‎[新题导练] BCD ‎★抢分频道 限时基础训练卷 ‎1．D [要点在于区分变化是否均匀]‎ ‎2．A、B、D [电容器正处于放电过程，电流的变化率在减小]‎ ‎3．C［电磁场是统一的整体而不是一个统称，电场均匀变化则磁场恒定，红外线波长大］‎ ‎4．A 5．A ‎6．D [γ射线是原子核受激发后产生的，其贯穿本领很强，质量亏损并没有否定能量守恒]‎ ‎7．C 8．C ‎9．D [根据题目可知温度越高则波长越短，结合电磁波谱知识可知，波长比红外线大的是无线电波]‎ ‎10．A、C、D[微波是一种电磁波，可在真空中传播，B错．普朗克认为黑体辐射的能量像光子一样是不连续的，从而提出了能量子假说]‎ 基础提升训练 ‎1．C、D[由题可知感应产生的环形电场对小球的作用力与小球速度方向相反]‎ ‎2．B［有目标才会有反射，］‎ ‎3．A、B、C[光是一种电磁波]‎ ‎4．A、C、D[根据电磁波的特点即可判断]‎ ‎5．A [有线电视信号利用光缆传播]‎ ‎6．A [具有荧光效应的是紫外线，根据电磁波谱可以知道，它是由原子的外层电子受激发而产生的]‎ 能力提高训练 ‎1．D [要点在于区分变化是否均匀]‎ ‎2．C [该时间段电量在增加，故为充电过程．电磁波波长]‎ ‎3．D[电流增大，故电容器正在放电，故两板电压减小，电场能转化为磁场能．由图可知B板电压较高，即B板带正电]‎ ‎4．D[根据电磁波的性质判断]‎ ‎5．C[电磁波可在真空中传播，电磁波的波速与介质及其频率均有关系]‎ ‎6．A [金属对微波的反射率很高]‎ ‎7．A[电磁脉冲实际上就是交变的电磁场]‎ ‎8．B [温度不同的物体发出的红外线的波长是不同的]‎ ‎9．B [红色光的波长较长，更容易发生衍射现象，有利于及早被发现．] ‎ ‎10．A [能量以球体状向外辐射]‎