最新人教版高中物理选修3-4第十四章电磁波整合

高中物理第十四章电磁波3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会学案新人教版选修3-4编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第十四章电磁波3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会学案新人教版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

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3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会1．无线电波的发射（1）有效地向外发射电磁波时，振荡电路必须具有的两个特点：①要有足够高的振荡频率:频率越高，发射电磁波的本领越大。

②振荡电路的电场和磁场必须能分散到尽可能大的空间，因此,要采用开放电路。

而是加载到高频信号中发射呢？因为声音信号频率较低，而电台向外发射电磁波，要有足够高的频率.实验证明，只有提高发射频率才能提高发射能量，为此要把频率较低的信号加载到高频信号上去.高频振荡信号就是那些有用的低频信号的载体，而“加载”的过程就是“调制”过程。

【例1】下列说法正确的是( ）A．用带有天线和地线的开放电路,就可将电磁波发射出去B。

电磁波的传播方式只有两种：天波和地波C．发射图像信号不需要调制过程D．使发射信号振幅随高频信号而改变叫调幅解析：答案：A2．无线电波的接收（1）原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流,因此，导体可以用来接收电磁波。

（2）电谐振与调谐①电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象。

②调谐：使接收电路产生电谐振的过程。

（3）解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，它是调制的逆过程,调幅波的解调也叫检波。

电磁波的发射和接收教学目的：通过演示和讲解，让学生理解电磁场的理论。

了解电磁波的产生，掌握电磁波的传播公式及接收。

一、准备知识： 1、分析闭合电路中电流的形成： 2、感应电流的产生：3、一个变化的磁场中放一个闭合线圈会产生感应电流，这是一种电磁感应现象。

麦克斯韦研究了这种现象，认为若电路闭合就会有感应电流；若电路不闭合，则会产生感应电场；这个电场驱使导体中电子的运动，从而产生了感应电流。

麦克斯韦把这种情况的分析推广到不存在闭合电路的情形，他认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍现象，跟闭合电路是否存在无关。

二、新课知识：1、变化的磁场产生电场。

2、麦克斯韦研究了电现象和磁现象，他预言既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也能产生磁场。

变化的电场产生磁场3、分析 ①恒定的电场周围无磁场，恒定的磁场周围无电场。

②均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。

③周期性变化的电场周围存在同周期的磁场，周期性变化的磁场在周围产生同周期的电场。

4、电磁场的形成：变化的电场和变化的磁场是相互联系着的一个不可分割的统一体，这就是电磁场。

麦克斯韦预言：这种电磁场由发生区域向无限远处的空间传播就形成了电磁波。

且在真空中电磁波的传播速度跟光速相等。

麦克斯韦的预言最后由物理学家赫子证实了电磁波的存在，并进一步分析电磁波在真空中的传播速度为C=3.00×108m/s 电磁波的波长由V=λf 得到f=C/λ5、无线电波：无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。

无线电波的波长从几毫米到几十千米。

通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段————长波、中波、中短波、短波、微波。

6.无线电波的接收（1）电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象。

（2）调谐电路（3）检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。

二、例题分析：例题1、LC 回路的频率为100赫兹，电容为0.1微法.求电感是多大? ( 25H )如果LC 回路的频率为1000赫兹,电容不变,电感又是多大?( 250H )例题2、一台收音机的接收频率范围从f 1=2.2MHz 到f=22MHz ；设这台收音机能接收的相 A B B M应波长范围从λ1到λ2，调谐电容器的相应电容量变化范围从C1到C2，那么波长之比为λ1：λ2=（10：1）, 电容之比为C1：C2=（100：1）小课堂：如何培养学生的自主学习能力？自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。

绝密★启用前人教版高中物理选修3-4 第十四章电磁波测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题，每小题4.0分,共60分)1.为了体现高考的公平、公正，高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描．该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰，手机不能检测从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象．由以上信息可知()A．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了B．电磁波必须在介质中才能传播C．手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的2.下列论述正确的是()A．在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了理想化模型的思想方法B．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大C．一切物体都在不停地发射红外线，物体温度越高，辐射的红外线越强D．雨后天空出现彩虹是光的干涉现象3.如图所示电路中，L是电阻不计的线圈，C为电容器，R为电阻，开关S先是闭合的，现将开关S 断开，并从这一时刻开始计时，设电容器A极板带正电时电荷量为正，则电容器A极板上的电荷量q随时间t变化的图象是图中的()A．B．C．D．4.振荡电路的线圈自感系数为L，电容器的电容为C，则电容器两极电压从最大值降到零的最短时间为()A．2πB．πC．D．5.图示为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S，若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B开始均匀增加，该段时间线圈两端a和b之间的电势差为－U，则在时刻t2磁感应强度大小B′为()A．－＋BB．－BC．D．＋B6.下列电磁波中，波长最短的是()A．无线电波B．红外线C．γ射线D．紫外线7.关于真空中的电磁波，下列说法中正确的是()A．频率越高，传播速度越大B．无线电波传播不需要介质且波速等于真空中的光速C．波长越大传播速度越大D．由麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生电场8.关于电磁波，下列说法正确的是()A．电磁波和机械波都需要通过介质传播，它们由一种介质进入另一种介质时频率都不变B．发射无线电波时需要对电磁波进行调制和解调C．雷达发射的是直线性能好、反射性能强的超声波D．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波9.电磁波在空气中传播的速度是3.0×108m/s.某广播电台发射波长为50 m的无线电波，无线电波的频率是()A． 1.50×106HzB． 6.0×106HzC． 5.0×106HzD． 3.0×106Hz10.关于电磁波谱，下列说法正确的是()A． X射线的频率比其他电磁波的频率高B．可见光比无线电波更容易发生干涉、衍射现象C．傍晚的阳光呈红色，是因为大气对波长较短的光吸收较强D．电磁波谱中的紫外线不具有能量11.若在真空中传播的电磁波频率增大，则该电磁波传播的()A．速度不变，波长减小B．速度不变，波长增大C．速度减小，波长增大D．速度增大，波长不变12.在LC振荡电路中，当电容器的电荷量最大时()A．电场能开始向磁场能转化B．电场能正在向磁场能转化C．电场能向磁场能转化完毕D．磁场能正在向电场能转化13.用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器14.下列说法正确的是()A．电磁波在真空中以光速c传播B．在空气中传播的声波是横波C．声波只能在空气中传播D．光需要介质才能传播15.下列说法正确的是()A．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波B．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变叫解调C．所有波都能发生干涉、衍射和多普勒效应D．麦克斯韦首先提出了电磁波理论，并用实验证实了电磁波的存在第Ⅱ卷二、计算题(共3小题，每小题10分,共30分)16.已知一广播电台某台的接受频率为4×106Hz，电磁波在真空中的传播速度为3.0×108m/s，求：(1)该电磁波的波长为多少；(2)若接受者离发射台的距离为3 000 km，电磁波从发射到接受所经历的时间．17.某高速公路自动测速仪装置如图甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间约为10－6s，相邻两次发射时间间隔为t，当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现出第二个尖形波，如图乙所示，根据两个波的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，请根据给出的t1、t、t2、c求出汽车车速的表达式．18.在波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时，(1)哪种波长的无线电波在收音机激起的感应电流最强？(2)如果想接收到波长为290 m的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些，还是旋出一些？三、填空题(共2小题，每小题5.0分,共10分)19.如图中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市．发射场正在进行某型号火箭的发射实验．为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号．已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550 m，而传输电视信号所用的电磁波波长为 0.566 m．为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发________(填“无线电广播信号”或“电视信号”)．这是因为________．20.如图所示为振荡电路在某时刻的电容器的带电情况和电感线圈中磁感线方向情况，由图可知电容器在________电，电感线圈中的电流在________(填“增大”“减小”或“不变”)，如果振荡电流的周期为π×10－4s，电容为C＝250 μF，则自感系数L＝________ H.答案解析1.【答案】D【解析】电磁波在空间的存在，不会因手机信号屏蔽器而消失，故A错．电磁波可以在真空中传播，B错．由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故C错，D正确．2.【答案】C【解析】在探究加速度与力、质量的关系实验中使用控制变量法，故A错误；光的双缝干涉实验中，光的双缝干涉条纹间距Δx＝λ，若仅将入射光从红光改为紫光，由于红光波长大于紫光，则相邻亮条纹间距变小，故B错误；一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高，辐射越强，故C 正确；雨后天空出现的彩虹是光的折射现象，故D错误．3.【答案】B【解析】开关S闭合时，由于线圈电阻为零，线圈中有自左向右的电流通过，但线圈两端电压为零，与线圈并联的电容器极板上不带电，本题LC回路的初始条件是线圈中电流最大，磁场能最大，电场能为零．断开开关S时，线圈中产生与电流方向相同的自感电动势，阻碍线圈中电流的减小，使线圈中电流继续自左向右流动，从而给电容器充电，B板带正电，A板带负电，电荷量逐渐增加，经电荷量达最大，这时LC回路中电流为零，从～时间内，电容器放电，A板上负电荷逐渐减少到零．此后在线圈中自感电动势的作用下，电容器被反向充电，A板带正电，B板带负电，并逐渐增多，增至最多后，又再次放电，所以A极板上电荷量随时间变化的情况如图B所示．4.【答案】C【解析】振荡电路的振荡周期T＝2π；则第一次放电完毕的时间，即电容器两极电压从最大值降到零的最短时间为：T＝＝，故C正确，A、B、D错误．5.【答案】D【解析】题目已经说明磁通量增加，故根据法拉第电磁感应定律，有：U＝nS解得：B′＝＋B故选D.6.【答案】C【解析】电磁波按照由长到短的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线(伦琴射线)、γ射线；故无线电波、红外线、γ射线、紫外线中波长最短的是γ射线，最长的是无线电波．故选C.7.【答案】B【解析】在真空中任意电磁波的速度均相等，电磁波在真空中传播速度等于光速，大小为3×108m/s，和电磁波的频率大小、波长长短、周期长短无关，故A、C错误，B正确；麦克斯韦电磁场理论说明变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产生电场，故D错误．8.【答案】D【解析】电磁波不需要通过介质，而机械波都需要通过介质传播，它们由一种介质进入另一种介质时频率都不变，故A错误；发射无线电波时需要对电磁波进行调制，而接收时，则需要解调，故B错误；雷达发射的是直线性能好、反射性能强的微波，故C错误；麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波，故D正确．9.【答案】B【解析】根据c＝λf得f＝＝＝Hz＝6×106Hz.所以无线电波的频率为6×106Hz，故B正确，A、C、D错误．10.【答案】C【解析】γ射线的频率比X射线高，A错误，波长越长，衍射现象越明显，B错误，C正确，电磁波都具有能量，D错误．11.【答案】A【解析】电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s；由c＝λf知：电磁波频率越高，波长越短．故A 正确，B、C、D错误．12.【答案】A【解析】在LC振荡电路中，当电容器所带的电荷量最大时，电场能最大，磁场能为零，是电场能开始向磁场能转化的时刻，也是磁场能向电场能转化完毕的时刻，故选A.13.【答案】A【解析】用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．红外线报警装置是感应红外线去转换成电学量，从而引起报警．而遥控器调换电视机的频道的过程，也发出红外线．故A正确；走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故B不正确；自动洗衣机中的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故C不正确；电饭煲中控制加热和保温的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故D不正确．14.【答案】A【解析】电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相同，故A正确；空气中的声波是纵波，故B错误；声波不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播，但不能在真空中传播，故C错误；光可以在真空中的传播，不需要介质，故D错误．15.【答案】C【解析】机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有横波，A错误；在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变叫调制，将声音和图象信号从高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程，叫做解调，B错误；所有波都能发生干涉、衍射和多普勒效应，C正确；麦克斯韦首先提出了电磁波理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在，D错误．16.【答案】(1)75 m(2)0.01 s【解析】(1)根据波速＝波长×频率，即c＝λf可得：λ＝＝m＝75 m.(2)根据t＝，代入数据，则有：t＝s＝0.01 s.17.【答案】v＝【解析】第1次测量时汽车距雷达距离s1＝，第二次测量时汽车距雷达距离s2＝，两次发射时间间隔为t，则汽车车速v＝＝＝.这里有一个微小误差，即t不是两个位置的时间差，准确值应为t－＋，但和相差很小，对v计算结果的影响可略去不计．18.【答案】(1)波长为397 m的无线电波(2)旋出一些【解析】(1)根据公式f＝得f1＝＝Hz≈1 034 kHz，f2＝＝Hz≈756 kHz，f3＝＝Hz≈530 kHz.所以波长为397 m的无线电波在收音机中激起的感应电流最强．(2)要接收波长为290 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率．因此，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些，通过减小电容达到增大调谐电路固有频率的目的．19.【答案】电视信号电视信号波长较短，很难发生衍射现象【解析】从题中知，传输无线电广播所用电磁波长为550 m，根据波发生明显衍射现象的条件，知该电磁波很容易发生衍射现象绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不需要转发装置．电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必须通过建在山顶的转发站来转发．20.【答案】充减小10－5【解析】根据题图中的磁感线方向，用安培定则可判断出电路中的电流方向为由下往上，故正在对电容器充电，磁场能正在转化为电场能，电流正在减小，又由T＝2π可得L＝，所以L＝10－5H。

14.4、5电磁波与信息化社会，电磁波谱三维教学目标1、知识与技能（1）了解光信号和电信号的转换过程；（2）了解电视信号的录制、发射和接收过程；（3）了解雷达的定位原理。

2、过程与方法：3、情感、态的与价值观教学重点：电磁波在信息社会的作用。

教学难点：电磁波在信息社会的作用。

教学方法：教学过程：第四节电磁波与信息化社会，电磁波谱1、电视和雷达（1）电视电视的历史：1927年，美国人研制出最早的电视机。

1928年，美国通用公司生产出第一台电视机。

1925年，美国开始试验发射一些电视图像，不仅小，而且模糊不清。

1927年，纽约州斯克内克塔迪一家老资格的无线电台开始每周三次进行试验性广播。

1939年，全国广播公司在纽约市试验广播。

美国最早的电视机，荧光屏是圆形的，只有5-9英寸大，差不多要坐在电视机跟前才能看清。

但是，电视很快以惊人的速度冲进了美国人的家庭（第二次世界大战中，电视的发展一度陷入停顿。

1947年美国家庭中约有1．4万台电视机，1949年达到近100万台。

1955年，将近3000万台，1960年，达6000万台，于1951年问世的彩色电视机以及大屏幕电视机也进入美国人家庭。

目前美国约有l．2l亿台电视机，平均不到两个人就有一台电视机）。

中国最早的电视诞生在1958年3月17日。

这天晚上，我国电视广播中心在北京第一次试播电视节目，国营天津无线电厂（后改为天津通信广播公司）研制的中国第一台电视接收机实地接收试验成功。

我国第一台电视机的试制成功，填补了我国电视机生产的空白，是我国电视机生产史的起点，今天我国已成为世界电视机生产大国。

电视的录制电视在电视发射端，由摄像管（图18-14）摄取景物并将景物反射的光转换为电信号。

摄像镜头把被摄景物的像投射在摄像管的屏上，电子枪发出的电子束对屏上的图像进行扫描。

扫描的路线如图所示，从a开始，逐行进行，直到b。

电子束把一幅图像按照各点的明暗情况，逐点变为强弱不同的信号电流。

第十四章电磁波
本章概览
三维目标
掌握电磁振荡、电磁场和电磁波的概念以及电磁波的发射和接收等知识；知道电磁波和其他波一样都具有波的共性；提高学生分析事物共性和特性的能力.
通过对麦克斯韦电磁场理论的了解，认识电磁场在空间传播形成电磁波，学会用电磁波在真空中的传播速度公式v=λf解决有关问题.
通过对电磁波振荡原理的学习，认识电磁振荡在实际生活中的应用，学会用公式T=2πLC解一些关于电磁振荡的有关问题.
通过对电磁波谱的进一步认识和学习，知道日常生活中电磁波的应用，学会对生活中简单现象进行客观合理的解释，培养科学探究的精神.
知识网络。

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3．电磁波的发射和接收19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦总结前人的科学技术，提出了电磁波学说.20多年后，德国科学家赫兹通过实验,证明了电磁波的存在。

什么是电磁波呢?从电工学电磁感应现象知道，在电磁场里,磁场的任何变化会产生电场，电场的任何变化也会产生磁场.交变的电磁场不仅可能存在于电荷、电流或导体的周围，而且能够脱离其产生的波源向远处传播，这种在空间以—定速度传播的交变电磁场,就称为电磁波。

无线电技术中使用的这一段电磁波称为无线电波。

无线电波的传播理论分析和实验都表明无线电波是横波，即电场和磁场的方向都与波的传播方向垂直。

而且电场强度与磁场强度的方向也总是相互垂直的。

无线电波在空间传播时,必然要受到大气层的影响,尤其以电离层的影响最为显著。

电离层是由于从太阳及其他星体发出的放射性辐射进入大气层，使大气层被电离而形成的。

电离层内含有自由电子是影响无线电波的主要因素。

电离层对无线电波的主要影响是使传播方向由电子密度较大区域向密度较小区域弯曲，即发生电波折射.这种影响随波段的不同而不相同。

波长越长,折射越显著。

30MHz以下的波被折回地面；30MHz以上的波,则穿透电离层。

另外,电波受电离层的另-影响是能量被吸收而衰减。

电离程度越大，衰减越大；波长越长，衰减亦越大。

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3．电磁波的发射和接收1．知道什么样的电磁振荡和电路有利于向外发射电磁波。

2．了解利用电磁波传递信号要对电磁波进行调制，调制方法有两种：调幅和调频。

知道什么是调制、什么是调幅和调频.3．知道接收需要的电磁波要进行调谐，知道还原信号还要进行解调，了解什么是调谐和解调.电磁波已经与我们的生活、生产密不可分.当你走在路上或坐在汽车里，手持移动电话向千里之外的亲友发送问候，讲述你的学习、生活、见闻的时候，当你从电话屏幕中见到亲友的时候，你想过这声音和影像是怎样传送的吗?提示:在电磁波中加载上声音、图像等信号，电磁波就相当于一个运载工具，把这些信息传播出去。

电磁波必须通过发射塔（天线)才能走进千家万户。

接收端还要把接收到的信息进行还原,这样才能得到我们想要的信息.1．电磁波的发射(1）要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点：第一，要有________的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大。

第二,应采用________，振荡电路的电场和磁场必须分散到足够大的空间.（2)开放电路：实际的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫做______，线圈的另一端高高地架在空中,叫做______.（3)无线电技术：使电磁波随各种信号而改变的技术叫做______。