【物理】2019届一轮复习教科版　电磁波　电磁波谱学案

【物理】2019届一轮复习教科版　电磁波　电磁波谱学案

‎　电磁波 电磁波谱 学 习 目 标 知 识 脉 络 ‎1.知道麦克斯韦的电磁场理论．(重点)‎ ‎2．理解变化的电场和磁场相互激发形成电磁场．(难点)‎ ‎3．知道电磁波的基本性质．(重点)‎ ‎4．会用v＝λf解决问题．‎ ‎5．知道电磁波的不同波段和用途.‎ ‎[自 主 预 习·探 新 知]‎ ‎[知识梳理]‎ 一、电磁波 ‎1．麦克斯韦的大胆假设 ‎(1)变化的磁场能产生电场．‎ ‎(2)变化的电场也能产生磁场．‎ ‎2．电磁波 ‎(1)变化的电场和磁场相互激发不断向外传播，这就是电磁波．‎ ‎(2)赫兹用实验的方法验证了电磁波的存在．‎ ‎3．电磁波的基本性质 ‎(1)电磁波具有能量与质量，是物质运动的一种形式．‎ ‎(2)电磁波可以在真空中传播，它的传播速度等于光速，即v＝c＝3×108 m/s.‎ ‎(3)单位时间内电磁波所发送的能量与振荡频率有关；频率愈大，发送的能量愈多．‎ 二、电磁波谱 ‎1．电磁波的波长、频率和波速的关系式为c＝λf ‎，频率越高的电磁波，波长越短．‎ ‎2．通常把电磁波分为七个波段：无线电波、微波、红外辐射(红外线)、可见光、紫外辐射(紫外线)、X射线(伦琴射线)、γ射线．‎ ‎[基础自测]‎ ‎1．思考判断 ‎(1)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场．(　　)‎ ‎(2)电磁波的传播不需要介质．(　　)‎ ‎(3)赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论．(　　)‎ ‎(4)波在传播过程中，频率不变(　　)‎ ‎(5)电磁波在真空中的速度最大，其值为3.0×108 m/s.(　　)‎ ‎(6)红外线的波长大于紫外线的波长．(　　)‎ ‎【提示】　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√‎ ‎2．电磁波在现代生活中有着广泛的应用，建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是(　　)‎ A．法拉第 B．麦克斯韦 C．奥斯特 D．爱因斯坦 B　[麦克斯韦是建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家．]‎ ‎3．电磁波在空中的传播速度为v，北京交通广播电台的频率为f，该电台所发射电磁波的波长λ为(　　)‎ A． B． C． D．vf A　[根据光速、频率、波长之间关系有：v＝λf，所以波长为：λ＝，故A正确，BCD错误．]‎ ‎4．在电磁波中，频率不同的电磁波具有不同的特性、真空中，红外线、紫外线和X射线的波长由长到短排列顺序正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：37032086】‎ A．X射线、紫外线、红外线 B．X射线、红外线、紫外线 C．红外线、紫外线、X射线 D．紫外线、红外线、X射线 C　[真空中，红外线、紫外线和X射线的波长由长到短排列顺序正确的是：红外线、紫外线、X射线．故C正确．]‎ ‎[合 作 探 究·攻 重 难]‎ 电磁波的产生和特点 ‎1．麦克斯韦电磁场理论 ‎(1)对变化的磁场产生电场的探究 图411‎ 探究实验1：装置如图411所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光．‎ ‎①线圈中产生感应电动势说明了什么？‎ 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向移动，产生感应电流．‎ ‎②如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？(没有)‎ ‎③想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？(有)‎ 实验结论：如图412(甲)所示，麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在，如图412(乙)所示线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路线圈是否存在无关．线圈的作用只是用来显示电流的存在．‎ 图412‎ ‎④静电场其电场线的特点是起于正电荷止于负电荷，不会闭合，而变化的磁场产生的电场其电场线是闭合的．‎ ‎(2)对变化的电场产生磁场的探究 探究实验2：①静止电荷周围的小磁针不偏转，运动电荷周围的小磁针发生偏转．‎ ‎②在电容器充放电时，周围的小磁针发生摆动．‎ 实验分析：静止电荷的周围是稳定的电场，不产生磁场，电荷运动时，周围产生的是变化的电场，产生磁场使小磁针摆动，在给电容器充、放电时，两极板上的电荷量发生变化，引起两板间的电场发生变化，从而在周围产生磁场使小磁针摆动．在给电容器充、放电的时候，不仅导体中电流要产生磁场，而且在电容器两极板间周期性变化着的电场周围也要产生磁场．‎ 实验结论：在变化的电场周围空间中产生磁场．‎ ‎2．电磁波的特点 ‎(1)电磁波是横波，在传播方向上任一点电场E和磁场B随时间按正弦规律变化，E的方向和B的方向彼此垂直且与电磁波的传播方向垂直．‎ ‎(2)电磁波的传播速度v＝λf，在真空中的传播速度等于光速．‎ ‎(3)电磁场中以电场和磁场的形式贮存着能量——电磁能．电磁波的发射过程就是辐射能量的过程．‎ ‎(4)麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，测出了波长和频率，证实了电磁波在真空中传播速度等于光速，验证了电磁波的反射、折射、衍射和干涉等现象．‎ ‎　(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场 B．稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场 C．均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场 D．均匀变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远的电磁场 AC　[根据奥斯特实验可以验证电流的磁效应，当电流恒定时产生的磁场是稳定的，故A正确．稳定的电场不能产生磁场，故B错误．电场变化时产生磁场，且均匀变化时产生稳定磁场，故C正确．均匀变化的电场产生稳定磁场，而稳定的磁场不能再次激发电场，故不能形成由近及远的电磁场，D错误．]‎ 在理解麦克斯韦的电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场，稳定的磁场也不产生电场.‎ ‎[针对训练]‎ ‎1．电磁波在真空中的传播速度为________m/s，某电台发射 的电磁波的频率为300 kHz，它的波长为________m.‎ ‎【解析】　电磁波在真空中的传播速度为c＝3×108 m/s 根据c＝λf，有 λ＝c/f＝m＝1 000 m ‎【答案】　3×108　1 000‎ 电磁波谱及其应用 ‎1．电磁波谱 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来，构成了范围非常广泛的电磁波谱．可见光只是其中很窄的一个波段．由于它们都是本质相同的电磁波，所以它们的行为都遵循共同的规律，但另一方面，由于它们的频率不同而又呈现出不同的特性．例如，波长较长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射现象，但对波长越来越短的可见光、紫外线、X射线、γ射线，要观察到它们的干涉、衍射现象越来越困难了．‎ ‎2．电磁波谱中各种波段的特征用途比较 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 伦琴射线 γ射线 特性 波动性强 热作用强 感光性强 化学作用荧光效应 穿透力强 穿透力最强 用途 通讯广播、导航 加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导 照明、照相等 杀菌消毒、治疗皮肤病等 检查、探测、透视、治疗 探测、治疗 产生机理 原子外层电子受到激发 原子内层电子受到激发 原子核受激发 振荡电路中自由电子的周期性运动 说明 振荡电路中产生 一切物体都能辐射 由七种色光组成 一切高温物体都能辐射 伦琴射线管中高速电子流射至阳极产生 放射性元素衰变时产生 递变规律 ‎――――――――――――→‎ 频率变大，衍射能力减弱 ‎　(多选)以下关于电磁波谱的理解正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：37032087】‎ A．红外线的波长比紫外线的波长短 B．可见光不属于电磁波 C．无线电波的波长比γ射线波长要长 D．无线电波的波长大于1 mm CD　[按照波长由小到大的顺序排列，电磁波可划分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波，而波长大于1 mm的电磁波属于无线电波．所以C、D正确．]‎ 从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，但因波长(或频率)不同又表现出不同的特点.要熟记各部分的波长、频率范围及其关系，知道同一电磁波的波长与频率成反比.‎ ‎[针对训练]‎ ‎2．(多选)电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱，如图413所示，由电磁波谱可知(　　)‎ 图413‎ A．微波是不可见光 B．红外线可以杀菌消毒 C．紫外线的波长比红外线长 D．X射线能穿透物质，可以用来检查生物骨骼结构 AD　[微波是不可见光，选项A正确；红外线有热作用，紫外线可以杀菌消毒，选项B错误；紫外线的波长比红外线短，选项C错误；X射线能穿透物质，可以用来检查生物骨骼结构，选项D正确；故选AD.]‎ ‎[当 堂 达 标·固 双 基]‎ ‎1．电磁场理论预言了什么(　　)‎ A．预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场 B．预言了变化的电场能够在周围产生磁场 C．预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速 D．预言了电能够产生磁，磁能够产生电 C　[麦克斯韦预言了电磁波的存在，并计算出了电磁波的传播速度等于光速．]‎ ‎2．对红外线的作用及来源不正确的叙述有(　　)‎ A．一切物体都在不停地辐射红外线 B．红外线有很强的荧光效应 C．红外线最显著的作用是热作用 D．红外线容易穿过云雾、烟尘 B　[一切物体都在不停地辐射红外线，且热的物体比冷的物体的红外线辐射本领大，A正确．荧光效应是紫外线特性，红外线没有，红外线的最显著作用是热作用，B错误，C正确．红外线波长较长，衍射能力比较强，D正确．故选B.]‎ ‎3．根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法中正确的是(　　)‎ A．在电场周围一定产生磁场，在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，在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．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 D　[根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场．故选D.]‎ ‎4．①验钞机的紫外线、②电视机遥控器的红外线、③CT机的X射线，它们都是电磁波，按频率从高到低的排列顺序是(　　) ‎ ‎【导学号：37032088】‎ A．①②③　　 B．③②①‎ C．②③① D．③①②‎ D　[CT机的X射线的频率高于验钞机的紫外线的频率；验钞机的紫外线的频率高于电视机遥控器的红外线的频率．故D项正确．]‎