高中物理 第4章 電磁波與現(xiàn)代通信 4_1電磁波的發(fā)現(xiàn)教師用書 滬科版選修1-1

《高中物理 第4章 電磁波與現(xiàn)代通信 4_1電磁波的發(fā)現(xiàn)教師用書 滬科版選修1-1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第4章 電磁波與現(xiàn)代通信 4_1電磁波的發(fā)現(xiàn)教師用書 滬科版選修1-1（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

4.1　電磁波的發(fā)現(xiàn) 1．(3分)下列關(guān)于電機的說法，不正確的是(　　) A．電機就是發(fā)電機 B．電機實現(xiàn)了電能和其他形式能源的相互轉(zhuǎn)換 C．發(fā)電機使人類獲得了高效清潔的電能 D．電機包括電動機和發(fā)電機 【解析】　電機包括電動機和發(fā)電機，前者是把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，后者是把其他形式能轉(zhuǎn)化成電能． 【答案】　A 2．(3分)如圖411所示，矩形線圈與磁場垂直，且一半在勻強磁場內(nèi)一半在勻強磁場外，下述過程中使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 圖411 A．以bc邊為軸轉(zhuǎn)動45 B．以ad邊為軸轉(zhuǎn)動45 C．將線圈向下平移 D．將線圈向上平移 【解析】　以bc邊為軸轉(zhuǎn)動45的過程，穿過矩形線圈中的磁通量沒有變化；以ad邊為軸轉(zhuǎn)動45，穿過矩形線圈中的磁通量減小；而將線圈上、下平移時，穿過矩形線圈的磁通量不變，根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知選項B對，選項A、C、D錯． 【答案】　B 3．(4分)與磁感應(yīng)強度B＝0.8 T垂直的線圈面積為0.05 m2，(1)此線圈的磁通量是多大？(2)若這個線圈繞有50匝時，磁通量多大？ 【解析】　根據(jù)磁通量的定義：磁感應(yīng)強度B與面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量，但要注意S是與磁感應(yīng)強度B相垂直的那部分面積，即Φ＝BS，故： (1)Φ1＝BS＝0.80.05 Wb＝410－2 Wb (2)線圈繞有50匝，但與磁感應(yīng)強度B垂直的面積還是0.05 m2，故穿過這個面的磁感線條數(shù)不變．磁通量也可理解為穿過這個面的磁感線的條數(shù)．所以仍然為410－2 Wb. 【答案】　(1)410－2 Wb　(2)410－2 Wb 課 標(biāo) 導(dǎo) 思 1.了解麥克斯韋和赫茲在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻，體會科學(xué)家研究物理問題的思維方法． 2．了解變化的電場和磁場互相聯(lián)系形成電磁場，電磁場在空間傳播形成電磁波，掌握波長、頻率和波速的關(guān)系．(重點＋難點) 3．通過實例認(rèn)識電磁波譜，了解電磁波的組成，知道它們各自的特點及重要應(yīng)用. 一、發(fā)現(xiàn)電磁波的歷程 1．麥克斯韋的天才預(yù)見：1865年，麥克斯韋建立的電磁場理論，預(yù)言了電磁波的存在，并推算出電磁波的傳播速度等于光速． 2．赫茲實驗：赫茲的實驗顯示了電磁振蕩在空間的傳播，他的天才之“手”終于“捕捉”到了向往已久的電磁波． 二、認(rèn)識電磁波 1．電磁波：任何帶電體振蕩時，都會產(chǎn)生一個變化的電場，這個變化的電場會激發(fā)一個磁場，變化的磁場又會激發(fā)一個電場．電場→磁場→電場→磁場……如此反復(fù)，在帶電體周圍就會形成一個交替變化的電磁場，也叫電磁振蕩．電磁場向周圍空間由近及遠地傳播，形成電磁波． 2．電磁波的特點 (1)電磁波是橫波． (2)電磁波的傳播不需要水和空氣等介質(zhì)，它可在真空中傳播． (3)電磁波具有波的一般特征，其波長λ、頻率ν、波速c之間的關(guān)系是c＝λν. (4)電磁波同其他波一樣，也具有能量． 3．電磁波王國 電磁波譜：按電磁波的波長或頻率的大小順序把電磁波排列成譜，叫做電磁波譜．如按用途將電磁波譜劃分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線. 一、電磁波的基本知識 1．波長λ：電磁波在一個周期傳播的距離等于一個波長． 2．頻率f：單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)叫做頻率． 3．波速c：電磁波的傳播速度等于光速，c＝3108 m/s. 4．波長、波速和頻率間的關(guān)系公式：c＝λf. 5．傳播：在真空中傳播，不需要水或空氣等介質(zhì)． 6．無線電波的應(yīng)用 (1)長波：主要用于導(dǎo)航、報時等． (2)中波：主要用于電話、電報、廣播、標(biāo)準(zhǔn)頻率報時、防汛、救災(zāi)、軍事通信等． (3)微波：衛(wèi)星通信、常規(guī)的中繼通信、電話、電報、傳輸數(shù)據(jù)、圖像、長途干線通信等． 7．無線電波三種傳播方式的比較 傳播 方式 概念 優(yōu)點 缺點 適用波段 地波 沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波 比較穩(wěn)定 傳播過程中消耗部分能量 長波段和中波段 天波 靠大氣中電離層的反射傳播的無線電波 受地面障礙的影響較小 傳播不穩(wěn)定 短波 空間 波 像光束那樣沿直線傳播的無線電波 受外界干擾小 不能進行遠距離傳播，若進行遠距離傳播要借助于中繼站 微波和超短波 【特別提醒】　由于波長不同、頻率不同、各個波段的電磁波穿透能力、傳播能力也不同，根據(jù)它們不同特點有不同應(yīng)用. 二、電磁波譜 1．無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線合起來，構(gòu)成了范圍非常廣泛的電磁波譜．可見光只是其中很窄的一個波段．由于它們都是本質(zhì)相同的電磁波，所以它們的行為都遵循共同的規(guī)律，但另一方面，由于它們的頻率不同而又表現(xiàn)出不同的特性．例如，波長較長的無線電波，很容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象．但對波長越來越短的可見光、紫外線、X射線、γ射線，要觀察到它們的干涉、衍射現(xiàn)象就越來越困難了． 2．各波段的電磁波譜的比較 電磁 波譜 特性 應(yīng)用 真空中 波長/m 頻率 /Hz 遞變 規(guī)律 無線電波 波動性強 易發(fā)生衍射 無線電 技術(shù) ＞10－3 ＜31011 紅外線 熱效應(yīng) 紅外線 遙感 10－4～ 10－7 1012～1015 可見光 引起視覺 照明、 攝影 10－7 1015 紫外線 化學(xué)效應(yīng)熒光 效應(yīng)能殺菌 醫(yī)用消 毒、防偽 10－7～ 10－9 1015～ 1017 X射線 貫穿性強 檢查、醫(yī) 用透視 10－8～ 10－12 1016～1020 γ射線 貫穿本領(lǐng) 最強 工業(yè)探傷 醫(yī)用治療 ＜10－11 ＞1019 一、對電磁波的認(rèn)識 　(多選)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 【解析】　電磁場由近及遠地傳播形成電磁波，電磁波在傳播過程中，電場、磁場以及傳播方向三者相互垂直，電磁波是一種波，它具有波的一切特性，它能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，電磁波在真空中的速度最大，它的傳播不需要介質(zhì)．故正確答案為ACD. 【答案】　ACD 本題涉及了電磁場、電磁波的基本知識，也啟示我們在學(xué)習(xí)中要關(guān)注科技、國防、醫(yī)療、社會生活，并能從中了解有關(guān)知識的應(yīng)用. 1．(多選)下列關(guān)于電場、磁場及電磁波的說法中正確的(　　) 我國電視 頻道的劃 分頻道號 1 2 …… 6 …… 68 頻率范圍 /MHz 48.5～ 56.5 56.5～ 64.5 …… 167～ 178 …… 950～ 958 A.均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生均勻變化的磁場 B．只要空間某處的電場或磁場發(fā)生變化，就會在其周圍產(chǎn)生電磁波 C．振蕩電路發(fā)射電磁波的過程，也是向外輻射能量的過程 D．電磁波的傳播并不依賴介質(zhì) 【解析】　均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，A項錯；只有周期性變化的電場和磁場才能交替產(chǎn)生，由發(fā)生區(qū)域向外傳播形成電磁波，B項錯；發(fā)射電磁波的過程，也是向外輻射能量的過程，C項正確；電磁波是電磁場自身的運動過程不需要介質(zhì)，D項正確． 【答案】　CD 二、對電磁波譜的理解 　(多選)下列有關(guān)電磁波的說法中正確的是(　　) A．電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是無線電波 B．電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是γ射線 C．頻率大于可見光的電磁波表現(xiàn)為沿直線傳播 D．以上說法都不正確 【解析】　波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，在電磁波中，無線電波波長最長，γ射線的波長最短，故選項A錯誤，B正確；波長越短，頻率越大的電磁波，其衍射現(xiàn)象不明顯，傳播的直線性越好，故C項正確． 【答案】　BC 從無線電波到γ射線都是本質(zhì)相同的電磁波，其行為服從共同的規(guī)律，但因波長(或頻率)不同又表現(xiàn)出不同的特點，要熟記各部分的波長，頻率范圍及其關(guān)系，知道同一電磁波的波長與頻率成反比. 2．紅外線、紫外線、無線電波、可見光、γ射線、倫琴射線按波長由大到小的排列順序是(　　) A．無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線 B．紅外線、可見光、紫外線、無線電波、γ射線、倫琴射線 C．γ射線、倫琴射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波 D．紫外線、紅外線、γ射線、倫琴射線、無線電波、可見光 【解析】　在電磁波譜中以無線電波波長最大，γ射線波長最小，所以正確的順序為A. 【答案】　A 1．近來軍事行動中，士兵都配戴“紅外夜視儀”，以便在夜間也能清楚地看清目標(biāo)，這主要是因為(　　) A．“紅外夜視儀”發(fā)射出強大的紅外線，照射被視物體 B．一切物體均不停地輻射紅外線 C．一切高溫物體不停地輻射紅外線 D．“紅外夜視儀”發(fā)射出γ射線，放射性物體受到激發(fā)而發(fā)出紅外線 【解析】　一切物體都不停地向外輻射紅外線，不同物體輻射出來的紅外線不同．采用紅外線接收器，可以清楚地分辨出物體的形狀、大小和位置，而且不受白天和夜晚的影響．故選B. 【答案】　B 2．(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：22940030】 A．紅外線的波長比紅色光波長長，它的熱作用很強 B．X射線就是倫琴射線 C．陰極射線是一種頻率極高的電磁波 D．紫外線的波長比倫琴射線的長，它的顯著作用是化學(xué)作用 【解析】　在電磁波譜中，紅外線的波長比可見光的波長長，A項正確；陰極射線是電子流，它與電磁波有著本質(zhì)的區(qū)別，C項錯誤；紫外線的顯著作用是化學(xué)作用，倫琴射線的顯著作用是穿透作用，D項正確．故選ABD. 【答案】　ABD 3．比較可見光、無線電波以及激光在真空中的傳播速度的大小，可知(　　) A．可見光最大　 B．無線電波最大 C．激光最大 D．三者相同 【解析】　三者均屬于不同頻率的電磁波，它們的速度在真空中全為3108 m/s，故選項D正確． 【答案】　D 4．下列關(guān)于電磁波的說法正確的是(　　) A．電磁波必須依賴介質(zhì)傳播 B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象 C．電磁波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象 D．電磁波無法攜帶信息傳播 【解析】　電磁波可以在真空中傳播，能發(fā)生干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象，并且它可以傳遞信息，可知只有B選項正確． 【答案】　B 學(xué)業(yè)達標(biāo)測評(十) (建議用時：45分鐘) 1．在物理學(xué)史上，最先建立完整的電磁場理論并預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是(　　) A．赫茲　 B．愛因斯坦 C．麥克斯韋 D．法拉第 【解析】　麥克斯韋是經(jīng)典電磁理論的奠基人，他在前人的基礎(chǔ)上建立了完整的電磁學(xué)理論，C項正確． 【答案】　C 2．在飛機飛行過程中，禁止飛機上的乘客和司乘人員使用手機，這是因為 (　　) A．對周圍乘客造成電子輻射，損害乘客健康 B．影響飛機的動力設(shè)備 C．干擾飛機的電子通信系統(tǒng) D．造成對飛機電子線路的破壞 【解析】　使用手機時的電磁輻射干擾飛機的電子通信系統(tǒng)． 【答案】　C 3．(多選)驗鈔機發(fā)出的“光”能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)出可見光；家用電器的遙控器發(fā)出的“光”用來控制電視機、空調(diào)器等。關(guān)于它們發(fā)出的“光”，下列說法中正確的是(　　) A．驗鈔機發(fā)出的“光”是紅外線 B．遙控器發(fā)出的“光”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 D．紅外線是由原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的 【解析】　紫外線具有熒光效應(yīng)，紅外線可用于遙控、遙感．由題意知，驗鈔機發(fā)出的“光”能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)出可見光，則其為紫外線；家用電器的遙控器發(fā)出的“光”用來控制電視機、空調(diào)器，為紅外線；紅外線和紫外線都是由原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的．綜上所述，B，D正確，A，C錯誤． 【答案】　BD 4．一種電磁波入射到半徑為1 m的孔上，可發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，這種電磁波是(　　) A．γ射線 B．可見光 C．無線電波 D．紫外線 【解析】　一種波要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，就要求障礙物或孔的尺寸和波長相差不多或者比波長小．故本題中只有無線電波才能發(fā)生明顯的衍射． 【答案】　C 5．雷達是用來對目標(biāo)進行定位的現(xiàn)代化定位系統(tǒng)，海豚也具有完善的聲吶系統(tǒng)，它能在黑暗中準(zhǔn)確而快速地捕捉食物，避開敵害，遠遠優(yōu)于現(xiàn)代化的無線電系統(tǒng)．海豚的定位、雷達的定位分別利用了自身發(fā)射的(　　) A．電磁波　次聲波 B．紅外線　光線 C．次聲波　紅外線 D．超聲波　電磁波 【解析】　海豚能發(fā)射超聲波，它是一種頻率高于2104 Hz的聲波，它的波長非常短，因而能定向發(fā)射，而且在水中傳播時因能量損失小，要比無線電波和廣播傳播得遠．海豚就是靠自身發(fā)出的超聲波的回聲來在混濁的水里準(zhǔn)確確定遠處小魚的位置而猛沖過去吞食．雷達是一個電磁波的發(fā)射和接收系統(tǒng)，因而是靠發(fā)射電磁波來定位的． 【答案】　D 6．以下關(guān)于電磁波的說法不正確的是(　　) A．無線通信是用電磁波進行傳播的 B．醫(yī)院B超發(fā)出的超聲波是電磁波 C．遙控器發(fā)出的紅外線是電磁波 D．透視使用的X射線是電磁波 【解析】　超聲波是聲波(機械波)，不是電磁波，所以B不正確． 【答案】　B 7．電磁波與機械波相比較有(　　) A．電磁波、機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，機械波在同一介質(zhì)中的傳播速率都相同 C．電磁波與機械波都不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D．電磁波與機械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 【解析】　電磁波傳播不需要介質(zhì)，A錯誤．電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，B錯誤．電磁波和機械波都能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，故D正確，C錯誤． 【答案】　D 8．下列哪種現(xiàn)象是由于所產(chǎn)生的電磁波所引起的(　　) A．用室內(nèi)天線接收微弱信號時，人走過時電視畫面會發(fā)生變化 B．在夜間用電高峰時，有部分地區(qū)白熾燈變暗發(fā)紅，日光燈不容易啟動 C．把半導(dǎo)體收音機放在開著的日光燈附近，會聽到噪聲 D．在邊遠地區(qū)，用手機或小靈通通話時，會發(fā)生信號中斷的情況 【解析】　A中是人走動時影響了室內(nèi)天線對電視信號的接收，并非產(chǎn)生電磁波所引起．B中是因用電功率過大，輸電線上損失電壓及功率大所致．C中日光燈用的是交變電流，由于鎮(zhèn)流器不斷產(chǎn)生自感現(xiàn)象，產(chǎn)生變化的磁場與電場而產(chǎn)生電磁波，收音機接收到這些電磁波后，會發(fā)出噪聲．而D中是信號的問題．故只有C項符合． 【答案】　C 9．已知真空中的電磁波波速是3108 m/s.在真空中波長是5 m的無線電波，它的頻率是(　　) A．6107 Hz B．1.5109 Hz C．8108 Hz D．1.7108 Hz 【解析】　由v＝λf得f＝＝ Hz＝6107 Hz. 【答案】　A 電磁輻射對人體傷害知多少 電磁輻射危害人體的機理主要是熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和積累效應(yīng)等． 1．熱效應(yīng)：人體內(nèi)70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作． 2．非熱效應(yīng)：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場就遭到破壞，人體正常循環(huán)機能會遭受破壞． 3．累積效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后，對人體的傷害尚未來得及自我修復(fù)之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會發(fā)生累積，久之會成為永久性病態(tài)或危及生命．對于長期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會誘發(fā)想不到的病變，應(yīng)引起警惕！ 各國科學(xué)家經(jīng)過長期研究證明：長期接受電磁輻射會造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽力下降、血壓異常、皮膚產(chǎn)生斑痘、粗糙，甚至導(dǎo)致各類癌癥等；男女生殖能力下降、婦女易患月經(jīng)紊亂、流產(chǎn)、畸胎等癥． 隨著人們生活水平的日益提高，電視、電腦、微波爐、電熱毯、電冰箱等家用電器越來越普及，電磁波輻射對人體的傷害越來越嚴(yán)重．但由于電磁波看不見，摸不著，感覺不到，且其傷害是緩慢、隱性的，所以尚未引起人們的廣泛注意．家用電器盡量勿擺放于臥室，也不宜集中擺放或同時使用． 看電視勿持續(xù)超過3小時，并與屏幕保持3米以上的距離；關(guān)機后立即遠離電視機，并開窗通風(fēng)換氣，用洗面奶或香皂等洗臉． 用手機通話時間不宜超過3分鐘，通話次數(shù)不宜多．盡量在接通1～2秒鐘之后再移至面部通話，這樣可減少手機電磁波對人體的輻射危害． 具有防電磁波輻射危害的食物有：綠茶、海帶、海藻、裙菜、卵磷脂、豬血、牛奶、甲魚、蟹等動物性優(yōu)質(zhì)蛋白等.