高二物理电磁波北师大版知识精讲

高二物理电磁波北师大版知识精讲

高二物理电磁波北师大版 ‎ ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 电磁波 ‎1. 电磁场和电磁波 ‎（1）麦克斯韦的电磁场理论 ‎①变化的磁场能在周围空间产生电场，变化的电场能在周围空间产生磁场，变化的磁场产生的电场叫感应电场，感应电场的电场线是闭合曲线，且感应电场的存在与空间是否存在闭合电路无关。‎ ‎②若磁场（或电场）的变化是均匀的，产生的电场（或磁场）是稳定的；若磁场（或电场）的变化是振荡的，产生的电场（或磁场）也是振荡的。‎ ‎（2）电磁波 ‎①电磁波：变化的电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。‎ ‎②电磁波的特点：‎ a. 电磁波是横波，在电磁波中，电场矢量和磁场矢量的振动方向互相垂直，且都与波的传播方向垂直；‎ b. 电磁波在真空中可以传播；‎ 任何频率的电磁波在真空中的传播速度均相同，为3×108m/s，且电磁波的频率（或周期）跟产生电磁波的振荡电路的固有频率（或周期）相同；‎ d. 电磁波具有能量，电磁波向外传播的过程也是电磁能量向外传播的过程。‎ ‎2. 无线电波的发射：发射无线电波，要采用开放电路，通过天线与地线，让电场和磁场分散到尽可能大的空间，可有效地将能量传播出去。为了传递信息，发射的无线电波是经调制的振幅或频率随信号而改变的调幅或调频波。‎ ‎3. ‎ 接收无线电波，要通过调谐和解调。调谐就是通常所说的选台，使接收电路的固有频率与被接收的电磁波频率相同而发生电谐振——电磁振荡中的共振，从而在接收电路中产生最大的感应电流；解调是调制的逆过程，是从接收到的经调制的高频振荡中“检”出所携带的信号的检波过程。检波后的信号再经放大、重现，就可被收看或收听。‎ ‎4. 电视是无线电波的发射和接收的实际应用。在电视发射端，由摄像管摄取景物并将景物反射的光转换为电信号，通过天线将带有信号的电磁波发射出去，在电视接收端，由显像管把电信号还原成景物的像。‎ ‎5. 雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备，它利用了电磁波遇到障碍物要反射的特性。波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性越强。因此，雷达用的是微波波段的无线电波。‎ ‎【典型例题】‎ 例1. 关于电磁场的理论，下列说法正确的是…（ ）‎ A. 变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 B. 变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的 C. 均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 D. 振荡电场周围产生的磁场也是振荡的 解析：根据麦克斯韦电磁场理论，如果电场的变化是均匀的，产生的磁场是稳定的；如果电场的变化是不均匀的，产生的磁场是变化的，故A选项错，B选项正确。均匀变化的磁场产生稳定的电场，C选项错。振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场。故D选项正确。‎ 例2. 应用麦克斯韦的电磁理论判断如图所示的电场产生磁场（或磁场产生电场）的关系图像中（每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场），正确的是（ ）‎ 解析：A 图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的。B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确。C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差π/2，C图是正确的。D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位相差π，故不正确。所以只有B、C两图正确。‎ 例3. 某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是（ ）‎ 解析：变化的电场可产生磁场，产生的磁场的性质是由电场的变化情况决定的。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，振荡的电场产生同频率振荡的磁场。图A中电场不随时间变化，不会产生磁场。图B和图C中电场都随时间做均匀的变化。在周围空间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发电场，所以不能激起电磁波。图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而此磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波。所以D正确。‎ 例4. 下列说法正确的是（ ）‎ A. 摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置 B. 电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置 C. 摄像机在1s内要送出25张画面 D. 电视机接收的画面是连续的 解析：摄像机通过摄像镜头摄到景物的光信号，再通过特殊装置（扫描）转变为电信号，在1s内要传送25张画面；电视机通过显像管将接收到的电信号再转变为光信号，最后还原成图像和景物，每秒要接收到25张画面，由于画面更换迅速和视觉暂留，我们感觉到的便是活动的图像。所以A、B、C选项正确。‎ ‎【模拟试题】‎ ‎1. 任何电磁波在真空中传播时，具有相同的物理量应是（ ）‎ A. 频率 B. 波长 C. 振幅 D. 波速 ‎2. 电磁波和声波相比较，下述说法中正确的是（ ）‎ A. 电磁波是电磁场由发生的区域向远处传播，声波是声源的振动向远处传播 B. 电磁波可在真空中传播，声波不能在真空中传播 C. 由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大 D. 由空气进入水中传播时，电磁波的波长变小，声波的波长变大 ‎3. 一台最简单的收音机，除了接收天线和扬声器外，至少必备的还有（ ）‎ A. 开放电路 B. 调谐电路 C. 调制电路 D. 检波电路 ‎4. 下列方法中能使平行板电容器极板间产生磁场的是（ ）‎ A. 把电容器接在直流电源的两端 B. 把电容器接在交流电源的两端 C. 给电容器充电后保持电量不变，将两板间距离匀速增大 D. 给电容器充电后保持电压不变，将两板间距离匀速减小 ‎5. 下列关于电磁波的叙述中，正确的是（ ）‎ A. 电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播 B. 电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×‎108m/s C. 电磁波由真空进入介质中传播时，波长将变短 D. 电磁波不能产生干涉、衍射现象 ‎6. 关于电磁场，下列说法正确的是（ ）‎ A. 静止的电荷产生电场，定向移动的电荷产生磁场，振动的电荷产生电磁场 B. 变化的磁场可以产生电场，变化的电场也可以产生磁场，所以变化的电场或磁场一定能产生电磁场 C. ‎ 磁场的变化越快，产生的电场就越强，同理，电场的变化越快，产生的磁场也越强 D. 均匀变化的磁场不能产生电磁波，只能产生稳定的电场 ‎7. 如图1所示的四种电场，哪一种能产生电磁波（ ）‎ 图1‎ ‎8. 雷达是利用无线电波来测定___________的无线电设备。雷达是利用电磁波___________的特性工作的，是根据动物中的___________的生活习性，利用仿生学制成的一种高科技的无线电仪器设备。‎ ‎9. 关于电磁波和声波的比较，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 它们都可以在真空中传播 B. 它们都能够发生反射、干涉、衍射现象 C. 它们在空气中的传播速度相同 D. 它们都是本质相同的波，只是频率不同 ‎10. 关于变化的磁场产生的电场有以下说法，其中正确的是（ ）‎ A. 只有在垂直于磁场的平面内存在闭合回路时，才可在闭合回路中有电场产生 B. 不论是否存在闭合回路，只要磁场发生了变化，就会产生电场 C. 变化的磁场产生的电场的电场线是不闭合的曲线 D. 变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线 ‎11. 关于移动电话，下列说法正确的是（ ）‎ A. 随身携带的移动电话（手机）内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置 B. 随身携带的移动电话（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. 无线寻呼机（BP机）内只有无线电接收装置，没有无线电发射装置 ‎12. 某空间中出现如图2所示的一组闭合的电场线，这可能是（ ）‎ 图2‎ A. 在中心点有一静止的点电荷 B. 沿AB方向有一段通有恒定电流的直导线 C. 沿BA方向的磁场在减弱 D. 沿AB方向的磁场在减弱 ‎13. 真空中波长为‎10m的电磁波，进入某介质中传播时，若传播速度为2×‎108m/s，那么电磁波在该介质中的波长为________m，此电磁波的频率为__________Hz。‎ ‎14. 无线电广播的中波段波长的范围是187～‎560m，为了避免邻近电台干扰，两个电台的频率范围至少应差104Hz，则在此波段中最多所容纳的电台数约为多少个？‎ ‎15. 若你用通过同步卫星转发的无线电话与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时 间才能听到对方的回话（已知地球质量M＝6.0×1024kg，地球半径R＝6.4×106m，‎ 万有引力恒量G＝6.67×10-11N·m3/kg2）？‎ 试题答案 ‎1. AD 2. BC 3. B 4. BC ‎5. AC 6. ACD 7. A ‎8. 物体的位置；遇到障碍物时要发生反射；蝙蝠 ‎9. B 10. BD 11. BCD 12. C ‎13. ；‎ ‎14. 提示：根据 则可知中波段频率范围为 由于两个电台间的频率相差，所以最多可容纳的电台个数约为 个。‎ ‎15. 提示：同步卫星的周期，‎ 设卫星离地高h，由牛顿第二定律得 代入数字得 题目要求的最短时间指发话人和听话人均在同步卫星的正下方，此时最短距离，所以最短时间