安徽省高三物理一輪 第十一章 第四講 電磁波課件 選修34

第四講電磁波第四講電磁波一、電磁場與電磁波一、電磁場與電磁波1麥克斯韋電磁場理論麥克斯韋電磁場理論變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場空間產(chǎn)生磁場2電磁場電磁場變化電場在周圍空間產(chǎn)生磁場，變化磁場在周圍空間產(chǎn)生電場，變化電場在周圍空間產(chǎn)生磁場，變化磁場在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場和磁場成為一個完整的整體，這就是電磁場變化的電場和磁場成為一個完整的整體，這就是電磁場3電磁波電磁波電磁場電磁場(電磁能量電磁能量)由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波波(1)電磁波是橫波，在空間傳播電磁波是橫波，在空間傳播_介質(zhì)介質(zhì)(2)真空中電磁波的速度為真空中電磁波的速度為_m/s.不需要不需要3108 電磁波不同于機(jī)械波，機(jī)械波傳播必須有介質(zhì)，而電磁波傳播不需介質(zhì)，電磁波不同于機(jī)械波，機(jī)械波傳播必須有介質(zhì)，而電磁波傳播不需介質(zhì)，機(jī)械波的波速僅取決于介質(zhì)，而電磁波的波速與介質(zhì)及波的頻率均有關(guān)機(jī)械波的波速僅取決于介質(zhì)，而電磁波的波速與介質(zhì)及波的頻率均有關(guān)系系二、無線電波的發(fā)射和接收二、無線電波的發(fā)射和接收1發(fā)射電磁波的條件發(fā)射電磁波的條件(1)要有足夠高的頻率；要有足夠高的頻率；(2)電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間2調(diào)制有調(diào)制有_和和_兩種方式兩種方式調(diào)幅調(diào)幅調(diào)頻調(diào)頻3無線電波的接收無線電波的接收(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無線電當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率波的頻率_時，激起的振蕩電流時，激起的振蕩電流_，這就是電諧振現(xiàn)象這就是電諧振現(xiàn)象(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做_能夠能夠_的接收電路叫做調(diào)諧電路的接收電路叫做調(diào)諧電路(3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中“檢檢”出調(diào)制信出調(diào)制信號的過程，叫做號的過程，叫做_檢波是調(diào)制的逆過檢波是調(diào)制的逆過程，也叫做程，也叫做_相等相等最強(qiáng)最強(qiáng)調(diào)諧調(diào)諧調(diào)諧調(diào)諧檢波檢波解調(diào)解調(diào)三、電磁波譜三、電磁波譜電磁電磁波譜波譜特性特性應(yīng)用應(yīng)用真空中真空中波長波長遞變遞變規(guī)律規(guī)律無線無線電波電波容易容易發(fā)發(fā)生衍射生衍射通信和通信和廣播廣播大于大于1 mm紅外線紅外線 熱效應(yīng)熱效應(yīng)紅外線紅外線遙感遙感小于小于1 mm大于大于700 nm可見光可見光引起引起視覺視覺照明等照明等700 nm到到400 nm之間之間紫外線紫外線化學(xué)效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)熒光效應(yīng)、能殺菌能殺菌滅菌消毒滅菌消毒、防偽防偽5 nm到到370 nm之之間間X射線射線穿透能力穿透能力強(qiáng)強(qiáng)醫(yī)用透視醫(yī)用透視、安檢安檢0.01 nm到到10 nm之間之間射線射線穿透能力穿透能力很強(qiáng)很強(qiáng)工業(yè)探傷工業(yè)探傷、醫(yī)用醫(yī)用治療治療小于小于.01 nm一、對麥克斯韋電磁場理論與電磁波的理解一、對麥克斯韋電磁場理論與電磁波的理解對麥克斯韋電磁場理論的理解對麥克斯韋電磁場理論的理解二、電磁波譜及各種電磁波的應(yīng)用二、電磁波譜及各種電磁波的應(yīng)用三、電磁波與機(jī)械波的對比三、電磁波與機(jī)械波的對比特性特性電磁波電磁波機(jī)械波機(jī)械波不不同同點(diǎn)點(diǎn)本質(zhì)本質(zhì)電磁現(xiàn)象電磁現(xiàn)象力學(xué)現(xiàn)象力學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理產(chǎn)生機(jī)理由電磁振蕩由電磁振蕩產(chǎn)生產(chǎn)生由機(jī)械振動產(chǎn)生由機(jī)械振動產(chǎn)生周期性周期性變化的變化的量量場強(qiáng)場強(qiáng)E與磁與磁感應(yīng)強(qiáng)度感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間和空隨時間和空間做周期性間做周期性變化變化質(zhì)點(diǎn)的位移質(zhì)點(diǎn)的位移s，加，加速度速度a，速度，速度v隨隨時間和空間做周時間和空間做周期性變化期性變化(1)無論電磁波、機(jī)械波，它們的頻率無論電磁波、機(jī)械波，它們的頻率f都由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)都由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)(2)機(jī)械波由空氣進(jìn)入水中，波速變大，電磁波由空氣進(jìn)入水中，波速變機(jī)械波由空氣進(jìn)入水中，波速變大，電磁波由空氣進(jìn)入水中，波速變小小1.(2010上海單科上海單科)電磁波包含了電磁波包含了射線、紅外線、紫外線、無線電波等，射線、紅外線、紫外線、無線電波等，按波長由長到短的排列順序是按波長由長到短的排列順序是()A無線電波、紅外線、紫外線、無線電波、紅外線、紫外線、射線射線B紅外線、無線電波、紅外線、無線電波、射線、紫外線射線、紫外線C射線、紅外線、紫外線、無線電波射線、紅外線、紫外線、無線電波D紫外線、無線電波、紫外線、無線電波、射線、紅外線射線、紅外線解析：解析：在電磁波家族中，按波長由長到短分別有無線電波、紅在電磁波家族中，按波長由長到短分別有無線電波、紅外線、可見光、紫外線、外線、可見光、紫外線、X射線、射線、射線等，所以射線等，所以A項對項對答案：答案：A2在應(yīng)用電磁波的特性時，下列符合實際的是在應(yīng)用電磁波的特性時，下列符合實際的是()醫(yī)院里常用醫(yī)院里常用X射線對病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒射線對病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒醫(yī)院里常用醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒紫外線對病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒家用消毒碗柜利用紫外線家用消毒碗柜利用紫外線產(chǎn)生的高溫對食具進(jìn)行消毒產(chǎn)生的高溫對食具進(jìn)行消毒家用消毒碗柜利用紅外線產(chǎn)生家用消毒碗柜利用紅外線產(chǎn)生的高溫對食具進(jìn)行消毒的高溫對食具進(jìn)行消毒ABC D答案：答案：D3驗鈔機(jī)發(fā)出的驗鈔機(jī)發(fā)出的“光光”能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光；家用電器上能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光；家用電器上的遙控器發(fā)出的的遙控器發(fā)出的“光光”用來控制電視機(jī)、空調(diào)對于它們發(fā)出的用來控制電視機(jī)、空調(diào)對于它們發(fā)出的“光光”，下列說法正確的是，下列說法正確的是()A驗鈔機(jī)發(fā)出的驗鈔機(jī)發(fā)出的“光光”是紅外線是紅外線B遙控器發(fā)出的遙控器發(fā)出的“光光”是紅外線是紅外線C紅外線是由原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的紅外線是由原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的D紅外線是由原子的原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的紅外線是由原子的原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的解析：解析：紫外線具有熒光效應(yīng)，能使熒光物質(zhì)發(fā)光，因此驗鈔機(jī)發(fā)出的紫外線具有熒光效應(yīng)，能使熒光物質(zhì)發(fā)光，因此驗鈔機(jī)發(fā)出的“光光”應(yīng)為紫外線；遙控器所發(fā)出的應(yīng)為紫外線；遙控器所發(fā)出的“光光”是紅外線，紅外線的波長較是紅外線，紅外線的波長較長，容易繞過煙塵等障礙物；紅外線、紫外線產(chǎn)生的機(jī)理都是原子的外長，容易繞過煙塵等障礙物；紅外線、紫外線產(chǎn)生的機(jī)理都是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的因而正確答案為層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的因而正確答案為B.答案：答案：B4(2010北京理綜北京理綜)屬于狹義相對論基本假設(shè)的是：在不同的慣性屬于狹義相對論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中系中()A真空中光速不變真空中光速不變B時間間隔具有相對性時間間隔具有相對性C物體的質(zhì)量不變物體的質(zhì)量不變 D物體的能量與質(zhì)量成正比物體的能量與質(zhì)量成正比解析：解析：狹義相對論的兩條假設(shè)分別是：在任何慣性系中真空中狹義相對論的兩條假設(shè)分別是：在任何慣性系中真空中的光速不變和一切物理規(guī)律相同的光速不變和一切物理規(guī)律相同答案：答案：A5(2010天津理綜天津理綜)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場B電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波D電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播解析：解析：變化的磁場就能產(chǎn)生電場，變化的磁場就能產(chǎn)生電場，A正確若只有電場和磁場而電場正確若只有電場和磁場而電場和磁場都穩(wěn)定或電場、磁場僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波，和磁場都穩(wěn)定或電場、磁場僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波，C錯光也錯光也是電磁波，在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同，可判斷是電磁波，在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同，可判斷B錯錯D選項中沒強(qiáng)選項中沒強(qiáng)調(diào)是調(diào)是“均勻均勻”介質(zhì)，若介質(zhì)密度不均勻會發(fā)生折射，故介質(zhì)，若介質(zhì)密度不均勻會發(fā)生折射，故D錯錯答案：答案：A解析：解析：電磁波的傳播速度不僅和介質(zhì)有關(guān)，還和頻率有關(guān)，而與電磁波的傳播速度不僅和介質(zhì)有關(guān)，還和頻率有關(guān)，而與發(fā)射能量無關(guān)，故選項發(fā)射能量無關(guān)，故選項A、B、C錯誤錯誤D項正確項正確答案：答案：D 電磁場理論和波長、波速關(guān)系的應(yīng)用電磁場理論和波長、波速關(guān)系的應(yīng)用(1)麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是：麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是：_.(2)電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是_的，并和該處電磁波的傳播方向的，并和該處電磁波的傳播方向_，這就說明，這就說明電磁波是電磁波是_波波(3)目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至至1 000 MHz的范圍內(nèi)請的范圍內(nèi)請回答下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的有關(guān)問題回答下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的有關(guān)問題雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？能否根據(jù)雷達(dá)發(fā)出的電磁波確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離？能否根據(jù)雷達(dá)發(fā)出的電磁波確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離？解析：解析：(1)麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場電場產(chǎn)生磁場(2)電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是垂直的，并和電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是垂直的，并和該處電磁波的傳播方向垂直，這說明電磁波是橫波該處電磁波的傳播方向垂直，這說明電磁波是橫波(2011廣州梅州二模廣州梅州二模)電磁波與機(jī)械波相比較有電磁波與機(jī)械波相比較有()A電磁波和機(jī)械波傳播都需要介質(zhì)電磁波和機(jī)械波傳播都需要介質(zhì)B電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速率都相同，機(jī)械波在同一介質(zhì)中電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速率都相同，機(jī)械波在同一介質(zhì)中的傳播速率相同的傳播速率相同C電磁波與機(jī)械波都不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象電磁波與機(jī)械波都不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D電磁波與機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象電磁波與機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象答案：答案：D1.關(guān)于電磁波和機(jī)械波，下列說法正確的是關(guān)于電磁波和機(jī)械波，下列說法正確的是()A由于電磁波和機(jī)械波本質(zhì)上相同，故這兩種波的波長、頻率由于電磁波和機(jī)械波本質(zhì)上相同，故這兩種波的波長、頻率和波速間具有相同的關(guān)系和波速間具有相同的關(guān)系B電磁波和機(jī)械波的傳播過程都傳遞了能量電磁波和機(jī)械波的傳播過程都傳遞了能量C電磁波和機(jī)械波都需要通過介質(zhì)傳播電磁波和機(jī)械波都需要通過介質(zhì)傳播D發(fā)射無線電波時需要對電磁波進(jìn)行調(diào)諧發(fā)射無線電波時需要對電磁波進(jìn)行調(diào)諧答案：答案：B2下列關(guān)于電磁場和電磁波的說法中正確的是下列關(guān)于電磁場和電磁波的說法中正確的是()A變化的電場一定能產(chǎn)生變化的磁場變化的電場一定能產(chǎn)生變化的磁場B電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時，波長將變短電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時，波長將變短C電磁波有橫波和縱波兩類電磁波有橫波和縱波兩類D雷達(dá)是利用電磁波的衍射原理工作的雷達(dá)是利用電磁波的衍射原理工作的答案：答案：B3(2011山東濰坊二模山東濰坊二模)有關(guān)電磁波和聲波，下列說法錯誤的有關(guān)電磁波和聲波，下列說法錯誤的是是()A電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B由空氣進(jìn)入水中傳播時，電磁波的傳播速度變小，聲波的由空氣進(jìn)入水中傳播時，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大傳播速度變大C電磁波是橫波，聲波也是橫波電磁波是橫波，聲波也是橫波D由空氣進(jìn)入水中傳播時，電磁波的波長變短，聲波的波長由空氣進(jìn)入水中傳播時，電磁波的波長變短，聲波的波長變長變長答案：答案：C4(2011個舊聯(lián)考個舊聯(lián)考)對于機(jī)械波與電磁波的比較，下列對于機(jī)械波與電磁波的比較，下列說法中正確的是說法中正確的是()A它們都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象它們都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象B它們在本質(zhì)上是相同的，只是頻率不同而己它們在本質(zhì)上是相同的，只是頻率不同而己C它們可以是橫波，也可以是縱波它們可以是橫波，也可以是縱波D機(jī)械波的傳播速度只取決于介質(zhì)，跟頻率無關(guān)；機(jī)械波的傳播速度只取決于介質(zhì)，跟頻率無關(guān)；而電磁波的傳播速度與介質(zhì)無關(guān)，只與頻率有關(guān)而電磁波的傳播速度與介質(zhì)無關(guān)，只與頻率有關(guān)解析：解析：機(jī)械波和電磁波都具有波的共同特性機(jī)械波和電磁波都具有波的共同特性波動性，但它波動性，但它們有本質(zhì)區(qū)別，它們的產(chǎn)生、傳播條件等都不相同，電磁波是橫們有本質(zhì)區(qū)別，它們的產(chǎn)生、傳播條件等都不相同，電磁波是橫波，機(jī)械波有橫波也有縱波，機(jī)械波傳播速度只取決于介質(zhì)，而波，機(jī)械波有橫波也有縱波，機(jī)械波傳播速度只取決于介質(zhì)，而電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度也不同，與介質(zhì)及頻率都有關(guān)，電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度也不同，與介質(zhì)及頻率都有關(guān)，所以只有所以只有A是正確的是正確的答案：答案：A5下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象請將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空象請將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上格上(1)X光機(jī)，光機(jī)，_(2)紫外線燈，紫外線燈，_(3)理療醫(yī)用理療醫(yī)用“神燈神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好這里的照射傷口，可使傷口愈合得較好這里的“神燈神燈”是利用是利用_A光的全反射光的全反射B紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C紫外線具有殺菌消毒作用紫外線具有殺菌消毒作用DX射線的很強(qiáng)的貫穿力射線的很強(qiáng)的貫穿力E紅外線具有顯著的熱效應(yīng)紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F紅外線波長較長，易發(fā)生衍射紅外線波長較長，易發(fā)生衍射解析：解析：(1)X光機(jī)是用來透視人的體內(nèi)器官的，因此需要光機(jī)是用來透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較強(qiáng)穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的傷具有較強(qiáng)穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的傷害，因此采用了穿透能力比較強(qiáng)又不會給人體造成太大的害，因此采用了穿透能力比較強(qiáng)又不會給人體造成太大的傷害的傷害的X射線，選擇射線，選擇D.(2)紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，因此選擇的殺菌作用而非熒光作用，因此選擇C.(3)“神燈神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循又稱紅外線燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快，因此選擇循環(huán)加快，因此選擇E.答案：答案：(1)D(2)C(3)E6如下圖所示為某雷達(dá)的熒光屏，屏上標(biāo)尺的最小刻度對應(yīng)如下圖所示為某雷達(dá)的熒光屏，屏上標(biāo)尺的最小刻度對應(yīng)的時間為的時間為2104 s雷達(dá)天線朝東方時，屏上的波形如圖甲；雷達(dá)天線朝東方時，屏上的波形如圖甲；雷達(dá)天線朝西方時，屏上的波形如圖乙問：雷達(dá)在何方發(fā)現(xiàn)雷達(dá)天線朝西方時，屏上的波形如圖乙問：雷達(dá)在何方發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)？目標(biāo)與雷達(dá)相距多遠(yuǎn)？了目標(biāo)？目標(biāo)與雷達(dá)相距多遠(yuǎn)？答案：答案：西方西方270 km