2018年春粤教版选修3-4物理教师用书：第3章 第3节 电磁波的发射、传播和接收 Word版含答案

课后集训基础过关1.在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变叫________,使高频振荡的振幅随信号而改变叫________;使高频振荡的频率随信号而改变叫________.答案：调制,调幅,调频2.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叫________；使接收电路产生电谐振的过程叫________.答案：电谐振,调谐3.把声音或图像信号从高频电流中还原出来,这个过程是调制的逆过程,叫________,调幅波的________也叫检波.答案：解调,解调4.“调幅”和“调频”都是调制过程,有什么不同?答案：(1)高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方式叫调幅,一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号,采用调幅波.(2)高频电磁波的频率随信号而变的调制方式叫调频,电台的立体声广播和电视中的伴音信号,采用调频波.综合运用5.下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是( )A.经过调制后向外辐射能量的本领更强B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快C.经过调制后的电磁波在空间传播波长才能不变D.经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的讯号传递过去解析：调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡上去,频率越高,传播信息能力越强,A 对D 对;电磁波在空气中以接近光速传播,B 错,由v=λf,知波长与波速的传播频率有关,C 错. 答案：AD6.某收音机接收电路中,电感线圈L=10-3H,为了接收波长为500 m 的电磁波,其电容器C 应调到多少?解析：该电波的频率f=5001038⨯=λcHz=6×105 Hz,那么该电路的固有频率也应调到f ， 由f=LC π21得C=Lf 2241π,代入数据,得C=7.04×10-11F. 答案：7.04×10-11F7.一台无线电接收机,当接收频率为535 kHz 的信号时,调谐回路里电容器的电容是360 pF.如果调谐回路里的电感线圈保持不变,要接收频率为1 605 kHz 的信号时,调谐回路里电容器的电容应改变为( )A.40 pFB.120 pFC.1 080 pFD.3 240 pF 解析：由f=LC π21,得:f 1=535×103 Hz=121036021-⨯⨯L π ①f 2=1 605×103Hz=C L ⨯π21②比较①②得 C=40×10-12F=40 pF.答案：A8.如图3-3-1所示,为一振荡电流的i-t 图象,由图象可知电流的峰值为____________,频率为____________,由此电磁振荡产生的电磁波在真空中的传播波长为____________.图3-3-1答案：2×10-3 A,5×107Hz,6 m9.一个波长范围为150 m —600 m 的无限电波波段内,为了避免邻台干扰,两个相邻电台频率至少应差10 kHz,则在此过程中,最多能容纳____________个电台. 解析：根据c=λf,可得f=λc,则f 1=1501038⨯Hz=2×106Hz,f 2=6001038⨯Hz=5×105 Hz,Δf=f 1-f 2=1.5×106 Hz,可容纳电台数n=31010⨯∆f =150个. 答案：15010.收音机调谐回路中可变电容器旋到电容为100 pF 时能收到波长为300 m 的电磁波,如果要收到波长为240 m 的电磁波,可变电容器的电容要调为____________pF,这个回路的自感系数为____________H.解析：根据v=λf 和f=LC π21,有λ=v·LC π2,其中v=3×108 m/s ，则：300=3×108×12101002-⨯⨯L π, ① 240=3×108×LC π2. ② 比较①、②得C=64 pF ，L=2.5×10-4 H.答案：64,2.5×10-4。

第2节电磁波的发射、传播和接收第3节电磁波的应用及防护1．电磁波的发射(1)有效发射条件①振荡频率足够高．②电场、磁场尽可能分布到较大的空间．(2)开放电路为了满足发射条件，可以减小电容器的极板面积，增大极板间距，使电容器变成两条长直导线，一条伸入高空成为天线，另一条接入地下成为地线．2．电磁波的传播(1)无线电波通常有三种传播途径：地波、天波和空间波．①地波：沿地球表面空间传播的无线电波．在无线电技术中，通常采用地波的形式传播长波、中波和中短波．②天波：靠大气层中电离层的反射传播的无线电波．短波最适合采用天波的形式传播．③空间波：象光束那样沿直线传播的无线电波．这种传播方式适用于超短波和微波通信，此外卫星中继通信，卫星电视转播等也主要是利用空间波作为传输途径．3．电磁波的接收(1)电谐振现象当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生电流最强的现象．与机械振动中的共振现象类似．(2)调谐在无线电技术中，对空间存在的各种频率电磁波，需要选择某一特定的频率接收的过程．(3)调谐电路能够调谐的接收电路．调节调谐电路可调电容或电感，改变电路的固有频率，使它与要接收的电台的电磁波的频率相同，这个电磁波在调谐电路里激起的电流最强．1．振荡频率足够高的开放电路才能发射电磁波．(√)2．电磁波波长较长的波贯穿障碍物的能力强．(×)3．电磁波波长较短的波能量大，穿透能力强．(√)如图3­2­1，这是著名的法国埃菲尔铁塔，曾经保持世界最高建筑纪录45年，现在塔顶装有超高频(UHF)电视天线，既是法国广播电台的中心，又是气象台和电视发射台．电视塔和电视转播塔为什么都建在高处？图3­2­1【提示】电视塔发射和转播采用微波，传播形式为直线传播，越高覆盖范围越大．1．无线电波的发射：由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去．2．调制(1)使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制．(2)调制方法：调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变． 调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变．3．无线电波的接收：天线接收到的所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经解调取出携带的信号，放大后再还原成声音或图象的过程．4．电谐振、调谐和检波(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，类似于机械振动中的共振．(2)调谐：使接收电路发生电谐振的过程． (3)通过解调获取信号．解调：把声音或图象等信号从高频振荡电流中还原出来的过程． 检波：调幅波的解调称为检波．1．关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是( )【导学号：78510035】A ．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的B ．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波C ．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强D ．要使电视机的屏幕上有图象，必须要有检波过程E ．电视信号可以直接通过天线向外发射【解析】 有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流和电视信号的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图象时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示．故A 、E 错误，B 、C 、D 正确．【答案】 BCD2．收音机的调谐电路中线圈的自感系数为L ，要想接收波长为λ的电磁波，应把调谐电路中电容器的电容调至(c 为光速)多少？【解析】 接收电磁波必须进行调谐，使接收回路产生电谐振，由产生电谐振的条件f固＝f 电磁波得12πLC ＝cλ，解得C ＝λ24π2Lc 2.【答案】 λ24πLc1．电磁波的发射需要振荡频率高，电磁场分布空间大的开放电路．2．电磁波的接收需要调谐和解调．1．电磁波谱电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，把这些电磁波按波长或频率顺序排列起来，就构成了电磁波谱．电磁波谱中的各种波有一定的波长范围，它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性；它们在真空中的传播速度均等于光速．2．电磁波的应用(1)红外线和紫外线的应用①红外线：具有明显的热效应．利用红外线的这种热效应，制成了红外线烤箱、红外线炉等；利用红外线还可制成夜视仪、遥感器等．②紫外线：紫外线能使很多物质发出荧光，很容易让底片感光．当紫外线照射人体时，能使人体合成维生素D，可以预防佝偻病，但过量的紫外线会伤害人体，应注意防护．紫外线还具有杀菌作用，医院里的病房利用紫外线消毒；银行利用紫外线灯鉴别钞票的真伪．(2)无线电波的应用①雷达a．雷达的概念：是一种用来检测飞行器、船只等远距离物体位置的系统．b．雷达的工作原理电磁波遇到障碍物会被反射，根据信号的返回时间和方向，判断物体的方位．c．雷达的用途探测目标、导航、预报天气、绘制地图等．②移动电话a．功能：使用户接收到通话对方送来的信息，并能发送自己的信息．b．特点：需通过无线基站转接实现自由通话．3．电磁污染及防护(1)电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染．研究发现，电磁辐射会危害人体健康，波长越短，危害越突出，过量的电磁波辐射对心脏、血液和眼睛等都有很大的危害．(2)电磁波污染的防治从物理学角度看，可以从电磁波源、电磁波的传播途径以及受辐射的人这三个方面进行防护．1．可见光是整个电磁波谱中极狭窄的一段，其中红光波长最长．(√)2．红外线属于可见光．(×)3．紫外线有明显的热效应．(×)生活中的哪些现象应用了电磁波？【提示】生活中，电磁波应用非常广泛，象电视、雷达、卫星导航、微波炉、移动电话(手机)等都应用了电磁波．3．关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )【导学号：78510036】A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D．在电磁波谱中，更容易发生衍射现象的是γ射线E．红外线容易穿透云雾烟尘【解析】X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A 正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X 射线的频率还要高，故B 正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C 、D 错；红外线波长比可见光长，更容易发生衍射、易穿透云雾烟尘，E 正确．【答案】 ABE4．某防空雷达发射的电磁波频率为f ＝3×103MHz ，屏幕上尖形波显示，从发射到接收经历时间Δt ＝0.4 ms ，那么被监视的目标到雷达的距离为________ km.该雷达发出的电磁波的波长为________ m.【解析】 s ＝c Δt ＝1.2×105m ＝120 km ，这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为60 km.由c ＝λf 可得λ＝0.1 m.【答案】 60 0.15.一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs ，两次发射的时间间隔为100 μs ，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图3­2­2中刻度ab ＝bc ，则障碍物与雷达之间的距离是多大？图3­2­2【解析】 图中a 和c 处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b 处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab ＝bc 可知，无线电波从发射到返回所用时间为50 μs.设雷达离障碍物的距离为s ，无线电波来回时间为t ，波速为c ，由2s ＝ct 得s ＝ct 2＝3.0×108×50×10－62m ＝7.5×103m.【答案】 7.5×103m雷达侦察问题的解决方法1．电磁波在空气中的传播速度可认为等于真空中的光速c ，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，可求得侦察距离．2．根据发射无线电波的方向和仰角，确定被侦察物体的位置．3．雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离的一半．。

第四节电磁波谱第五节电磁波的应用1．(2分)关于无线电波的发送和接收，下述说法中正确的是()A．为了将信号发送出去，先要进行调谐B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调制C．为了从高频电流中取出声音讯号，就要进行调频D．以上说法都不对【解析】将信号发送出去，进行的是调制，A错；从发送的电磁波中选出需要的电磁波叫调谐，B错；从高频电流中取出声音讯号，进行的是检波，C错，故正确答案为D.【答案】 D2．(2分)关于电磁波传播速度表达式v＝λf，下列说法中正确的是()A．波长越长，传播速度越大B．频率越高，传播速度越快C．发射能量越大，传播速度就越快D．电磁波的传播速度与传播介质有关【解析】在真空中传播，电磁波的速度相同．在介质中传播，v＝cn，传播速度与介质和波的频率有关．【答案】 D3．(6分)有波长分别为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中产生的振荡电流最强？(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？【解析】(1)根据公式f＝cλ，得f1＝cλ1＝3.0×108290Hz≈1 034 kHz.f2＝cλ2＝3.0×108397Hz≈756 kHz.f3＝cλ3＝3.0×108566Hz≈530 kHz.所以波长为397 m的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强.(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以减小电容.【答案】(1)波长为397 m的无线电波(2)旋出一些学生P38一、光是电磁波1．光的干涉、衍射、偏振现象，证明光是一种波．2．电磁波在真空中的传播速度与光速相同，为光的电磁说提供了有力的证据．二、电磁波谱1．定义将电磁波按波长或频率大小顺序排列起来，就构成了范围非常广阔的电磁波谱．2．电磁波谱中，不同波长(或频率)的电磁波的特点及其主要用途1．无线电广播与电视(1)无线电广播：1906年，美国做了一次试验性的广播，以后无线电广播就开始进入千家万户了．(2)电视①诞生：1932年，英国广播公司播出了世界上第一个规范的电视节目，从此，人类开始进入了电视时代．②原理电视系统的原理与广播系统的原理基本相同，它们主要由发射系统和接收系统组成，电视系统有图像和声音两部分，而广播系统则只有声音部分．2．移动通信通信双方至少有一方可以自由移动进行信息交换的通信方式．(1)功能：每一部移动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频信号发射到空中；同时它又相当于一台收音机捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信息。

第四节 电磁波谱 第五节 电磁波的应用1．(2分)关于无线电波的发送和接收，下述说法中正确的是( ) A ．为了将信号发送出去，先要进行调谐B ．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调制C ．为了从高频电流中取出声音讯号，就要进行调频D ．以上说法都不对【解析】 将信号发送出去，进行的是调制，A 错；从发送的电磁波中选出需要的电磁波叫调谐，B 错；从高频电流中取出声音讯号，进行的是检波，C 错，故正确答案为D.【答案】 D2．(2分)关于电磁波传播速度表达式v ＝λf ，下列说法中正确的是( ) A ．波长越长，传播速度越大 B ．频率越高，传播速度越快 C ．发射能量越大，传播速度就越快 D ．电磁波的传播速度与传播介质有关【解析】 在真空中传播，电磁波的速度相同．在介质中传播，v ＝c n，传播速度与介质2和波的频率有关．【答案】 D3．(6分)有波长分别为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中产生的振荡电流最强？(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？【解析】 (1)根据公式f ＝c λ，得f 1＝cλ1＝3.0×108290 Hz≈1 034 kHz.f 2＝c λ2＝3.0×108397Hz≈756 kHz.f 3＝cλ3＝3.0×108566Hz≈530 kHz.所以波长为397 m 的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强.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以减小电容.【答案】 (1)波长为397 m 的无线电波 (2)旋出一些学生P 38一、光是电磁波1．光的干涉、衍射、偏振现象，证明光是一种波．2．电磁波在真空中的传播速度与光速相同，为光的电磁说提供了有力的证据． 二、电磁波谱 1．定义将电磁波按波长或频率大小顺序排列起来，就构成了范围非常广阔的电磁波谱． 2．电磁波谱中，不同波长(或频率)的电磁波的特点及其主要用途/931．无线电广播与电视(1)无线电广播：1906年，美国做了一次试验性的广播，以后无线电广播就开始进入千家万户了．(2)电视①诞生：1932年，英国广播公司播出了世界上第一个规范的电视节目，从此，人类开始进入了电视时代．②原理电视系统的原理与广播系统的原理基本相同，它们主要由发射系统和接收系统组成，电视系统有图像和声音两部分，而广播系统则只有声音部分．2．移动通信通信双方至少有一方可以自由移动进行信息交换的通信方式．(1)功能：每一部移动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频信号发射到空中；同时它又相当于一台收音机捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信息。

第3章电磁振荡与电磁波一、电磁振荡的三个“两”电磁振荡在近年来的高考中出现的频率较高．学习中若能抓住三个“两”，就可把握好本章的知识要点，从而使知识系统化．1．两类物理量考题大部分是围绕某些物理量在电磁振荡中的变化规律而设计的，因此，分析各物理量的变化规律就显得尤为重要．这些物理量可分为两类：图3－1一类是电流(i)．振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁具有与之相同的变化规律．另一类是电压(u)．电容器极板上所带的电荷量q、两极板间的场强E、电场能E电、线2圈的自感电动势E 的变化规律与u 的相同．电流i 和电压u 的变化不同步，规律如图3－1.2．两个过程电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充、放电过程．当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程中电路的电流减小；电荷量减小时为放电过程，这个过程中电路的电流增加，变化如图3－1.在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大)．3．两类初始条件图3－2中的电路甲和乙，表示了电磁振荡的两类不同初始条件．图甲中开关S 从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始放电，图乙中S 从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始充电，学习中应注意区分这两类初始条件，否则会得出相反的结论．图3－2如图3－3所示的LC 振荡回路，当开关S 转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是()图3－3A ．振荡电流达到最大值时，电容器上的带电荷量为零B ．振荡电流达到最大值时，磁场能最大C ．振荡电流为零时，电场能为零D ．振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半【解析】 由LC 电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上电荷量为0，A 对．回路中电流最大时螺线管中磁场最强，磁场能最大，B 对．振荡电流为0时充电结束，极板上电荷量最大、电场能最大，C 错．电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D 对．【答案】 ABD二、有关电磁场与电磁波问题1．麦克斯韦电磁场理论认为：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成电磁场，电磁场在空间中的传播，叫电磁波．麦克斯韦预言了电磁波的存在，揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性．2．解答问题的关键是明确怎样变化的电场(磁场)产生怎样变化的磁场(电场)．(1)不变化的电场(磁场)不产生磁场(电场)．(2)均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)．(3)周期性变化的电场(磁场)产生同频率的周期性变化的磁场(电场)．关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )A．稳定的电场产生稳定的磁场B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C．变化的电场产生的磁场一定是变化的D．振荡电场周围空间产生的磁场也是振荡的【思路点拨】正确理解麦克斯韦电磁场理论的两个要点．【解析】麦克斯韦电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确答案为D项，A、B、C错．故选D.【答案】 D三、电磁波与机械波电磁波与机械波都是波，但又各有自己的特点，如能正确比较电磁波和机械波的异同，就能全面、透彻理解这两个知识点．1．电磁波和机械波的共同点(1)二者都能发生干涉和衍射．(2)介质决定二者的传播速度．(3)二者在不同介质中传播时频率不变．2．电磁波和机械波的区别(1)二者本质不同电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播．(2)传播机理不同电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用．(3)电磁波传播不需介质，而机械波传播需要介质．(4)电磁波是横波．机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震波．对于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的是( )A．机械波能发生反射、折射、干涉及衍射等现象，电磁波不能B．它们的本质是相同的，只是频率不同C．机械波的传播速度和电磁波的传播速度都与介质有关，与频率无关/4 3D．机械波的传播需要介质，而电磁波的传播不需要介质【解析】机械波与电磁波都具有波的特性：反射、折射、干涉和衍射等现象，A项错；电磁波研究的是电磁现象，而机械波研究的是力学现象，故本质不同，B项错，机械波的传播速度只与介质有关，而电磁波的传播速度既与介质有关还与频率有关，C选项错误．【答案】 D4。

第三节电磁波的发射、传播和接收1．(4分)磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况，如图所示，其中能产生电场的有________图所示的磁场，能产生持续电磁波的有________图所示的磁场．【解析】椐麦克斯韦的电磁场理论，可以做如下判断：A图的磁场是恒定的，不能产生新的电场，更不能产生电磁波；B图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；C图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，不能产生向外扩展的电磁场，因此不能产生持续的电磁波；D 图所示磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，能产生电磁波．【答案】 BCD BD2．(3分)所有电磁波在真空中传播时，具有的相同物理量是( )A ．频率B ．波长C ．能量D ．波速【解析】 不同电磁波在真空中传播时，只有速度相同，即为光速．【答案】 D3．(3分)甲坐在人民大会堂台前60 m 处听报告，乙坐在家里离电视机5 m 处听电视传播，已知乙所在处与人民大会堂相距1 000 km ，不考虑其他因素，则(空气中声速为340 m/s)( )A ．甲先听到声音B ．乙先听到声音C ．甲、乙同时听到D ．不能确定【解析】 声音传到甲所需时间为t 1＝60 m 340 m/s ＝0.176 s ，传到乙时需时间为t 2＝ 1 000 km 300 000 km/s ＋ 5 m 340 m/s ＝0.018 s.【答案】 B学生P 36一、模仿赫兹实验1．赫兹利用图3－3－1所示的实验装置，证实了电磁波的存在．图3－3－12．无线电报的发明1894年意大利的马可尼、俄国的波波夫发明了无线电报，揭开了无线电通信的新篇章．3．无线电波在无线电技术中使用的电磁波．二、电磁波的发射1．能有效地发射电磁波的振荡电路必须具备的两个条件(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分散到尽可能大的空间．2．调制(1)定义：在发射电磁波前，将需要传输的信息转换成电信号“加载”在高频振荡电流上，这个过程叫调制．(2)方式①调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随低频传输信号的变化而变化．②调频(FM)；使高频电磁波的频率随低频传输信号的变化而变化．三、电磁波的传播1．无线电波波段根据波长或频率，可将无线电波分为几个波段，即长波、中波、中短波、短波和微波．2．三种传播方式(1)天波传播：利用大气中的电离层的反射来传播无线电波的方式．(2)地波传播：地球表面传播无线电波的方式．(3)空间波；沿直线传播无线电波的方式．四、无线电波的接收1．调谐当接收电路的固有频率被调到与需要接收的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这个过程叫做调谐．2．检波从高频振荡电流中“检”出它所携带的低能信号电流的过程．检波又叫解调，是调制的逆过程．学生P37一、对电磁波发射的理解1．发射电路的特点因要使电磁波发射得更远，必须使电磁波的能量足够大且能量辐射更容易．而单位时间内辐射出去的能量与频率的四次方成正比，因此辐射的电磁波的频率必须足够高，振荡电路也必须采用开放电路．2．对开放电路的理解为更有效的发射电磁波，必须采用开放电路，而开放电路一般由天线、地线和匝数很少的线圈组成，对应的L、C都很小，正好满足电磁波频率足够高的条件．3．调制的作用调制就是使电磁波成为声音、图像信号的载体，能够利用电磁波传递信号．这样既满足了频率高，发射本领大的条件，又传递了信息．一般来说，对应波段不同，用途不同，选用的调制方式也不相同．1．天波，波长越长，越不容易穿透电离层即越容易被电离层反射，但同时也容易被电离层吸收．2．地波，无线电波的波长越长，越容易绕过地面的障碍物．3．空间波，由于地球是一个近似的球体，无线电波沿直线传播的距离不大，一般只有几十千米，需要设立许多中继站，不断地接收、放大，再传到下一站，一站一站地把信号传送到远方．三、无线电波的接收1．原理由于电磁感应，在接收电路产生和电磁波频率相同的振荡电流．2．调谐电路的频率f＝12π LC.一般情况下，通过调节可变电容器的电容C，就可实现调谐电路的频率和需接收的电磁波的频率相等，实现电谐振．一、电磁波的发射问题要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是() A．增大电容器极板间距B．使振荡电容器两极板的正对面积足够大C．尽可能使电场和磁场分散开D．增加回路中的电容和电感【导析】电磁波的发射本领大小与振荡电路的振荡频率有关，振荡频率越高，发射电磁波的本领越大．【解析】要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应从两个方面考虑，一是提高振荡频率，二是使电、磁场尽可能地分散开，所以C正确，由f＝12π LC 可知，当增大电容器极板间的距离时，C变小，f增大，A正确；使电容器两极板正对面积变大，C变大，f变小，B错误；增大回路中的L、C，f变小，D也错误．故选A、C.【答案】AC1．关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是()A．必须对信号进行调制B．必须使信号产生电谐振C．必须把传输信号加到高频电流上D．必须使用开放回路【解析】该题考查电磁波的发射过程．电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射．为了有效地向外发射电磁波，必须使电路开放，A、C、D正确．而产生电谐振的过程是在接收电路，B不正确．【答案】ACD二、有关电磁波的传播问题关于电磁波的传播，下列叙述正确的是()A．电磁波频率越高，越易沿地面传播B．电磁波频率越高，越易沿直线传播C．电磁波在各种介质中传播波长恒定D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全世界【导析】根据各种电磁波的特性分析．【解析】该题考查无线电波的用途和特点．由c＝λf可判定：电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不宜沿地面传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故B对A错；电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由v＝λf，可判断波长改变，C错；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空3 600 km高的地方，用它作微波中继站，只要有三颗，就能覆盖全球，D正确．【答案】BD记住波长越长衍射能力越强，2．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试验．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到火箭发射的实况，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________．图3－3－2【解析】从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为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．【答案】电视信号电视信号波长短，沿直线传播，受山坡阻挡，不易衍射三、无线电波的接收调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应()A．增大调谐电路中线圈的匝数B．加大电源电压C．减少调谐电路中线圈的匝数D．将线圈中的铁芯取走【导析】可变电容器的动片完全旋出时，C最小，调谐电路的频率最大．【解析】当调谐电路的固有频率等于接收电磁波的频率时，发生电谐振才能较好地收到电台信号，本题中收不到信号的原因是调谐电路的最大固有频率偏低，由f＝12π LC知在C无法再调节的情况下，可减小L以提高f，故C、D正确．【答案】CD有关调谐电路的调节问题，要特别注意三个方面的问题：1．为了有效地把磁场的能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间，除了用敞露空间的电路，还有行之有效的办法是()A．增大电容器极板间的距离B．减小电容器极板的面积C．减小线圈的匝数D．采用低频振荡电流【解析】实行开放电路和提高辐射频率是发射电磁波的两种有效方法．由f＝12πLC 、C＝εS4πkd可知，A、B、C选项正确．【答案】ABC2．下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是()A．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快C．经过调制后的电磁波在空间传播波长不变D．经过调制后的电磁波在空间传播波长改变【解析】调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由v＝λf，知波长与波速和传播频率有关，C错D对．【答案】AD3．一台最简单的收音机，除了接收天线和扬声器外，至少还必须具备下列哪几个单元电路()A．调谐电路B．调制电路C．振荡电路D．检波电路【解析】简单的收音机是电磁波的接收装置，因此需要有调谐电路和检波电路．【答案】AD4．收音机调谐电路中是采用改变电容的方式来改变回路固有频率的．当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时，电容器的最大电容量与最小电容量之比为()A．3∶1B．9∶1C．1∶3D．1∶9【解析】由v＝λf、f＝12π LC可知，λ2与C成正比，所以B正确．【答案】 B。

2018版⾼中物理第3章电磁振荡与电磁波第2节电磁场与电磁波教师⽤书粤教版选修3_4第⼆节电磁场与电磁波1．(3分)如图3－2－1所⽰的LC振荡电路，此时线圈中电流是减⼩的，则( )图3－2－1A．此时电容器两极板的电压是增⼤的B．此时电流的⽅向由线圈的下端流向上端C．此时线圈L中的⾃感电动势是减⼩的D．此时电容器所带电荷量是减⼩的【解析】因线圈中电流是减⼩的，所以电容器处于充电过程，两端电压增⼤，A对，C、D错；线圈相当于电源，电流由负极流向正极，B对．【答案】AB2．(3分)理想的LC振荡回路中电流i随时间t的变化关系如图3－2－2所⽰，则下列说法正确的是( )图3－2－2A．t1时刻，电容器的带电量最⼤B．t2时刻，电路中的磁场能量最⼩C．从t2时刻到t3时刻电路中的电场能不断增⼤D．从t3时刻到t4时刻，电容器的带电量不断增⼤【解析】t1时刻，电容器放电完毕，两极板带电荷量为零，A错；t2时刻充电完毕，电场能最⼤，磁场能最⼩，B对；t2－t3，电容器放电过程，电场能减⼩，磁场能增⼤C错；t3－t4电容器处于充电过程，两极板带电荷量不断增⼤，D对．【答案】BD3．(4分)要使LC振荡电路的周期增⼤⼀倍，可采⽤的办法是( )A．⾃感系数L和电容C都增⼤⼀倍B．⾃感系数L和电容C都减⼩⼀半C．⾃感系数L增⼤⼀倍，⽽电容C减⼩⼀半D．⾃感系数L减⼩⼀半，⽽电容C增⼤⼀倍【解析】由电磁振荡周期公式T＝2πLC得，要使LC振荡电路的周期增⼤⼀倍，只有⾃感系数L 和电容C 都增⼤⼀倍可满⾜要求，故选项A 正确。

【答案】 A学⽣P 34 ⼀、麦克斯韦电磁场理论的基本思想 1．变化的磁场周围产⽣电场是⼀种普遍存在的现象；2．变化的电场周围产⽣磁场是⼀种普遍存在的现象．总之，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成⼀个不可分离的统⼀场，这就是电磁场．⼆、电磁波的产⽣及其特点1．产⽣变化的电场和变化的磁场交替产⽣，由近及远地向远处传播，就形成电磁波．2．传播特点(1)电磁波中电场和磁场相互垂直，电磁波在与两者均垂直的⽅向传播．因此，电磁波是横波． (2)两个相邻波峰(或波⾕)之间的距离等于电磁波的波长．电磁波在空间以⼀定的速度传播，经过⼀个周期的时间，传播⼀个波长的距离，即其波长λ、频率f (或周期T )和波速v 之间遵从波动的⼀般关系：v ＝λT＝λf . (3)电磁波的频率即为电磁振荡的频率，它由波源决定，与介质⽆关．电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，即c ＝3×108_m/s.(4)电磁波与机械波⼀样，也能产⽣反射、折射、⼲涉和衍射等现象，也是传播能量的⼀种形式．(5)电磁波传播不需要借助于任何介质，在真空中也能传播．三、电磁场的物质性1．电磁场具有能量；2．电磁场具有与其他物质相互作⽤的属性；3．电磁场具有运动质量．四、麦克斯韦电磁场理论的意义麦克斯韦的电磁场理论，实现了从经典物理学向现代物理学的重⼤转折．学⽣P 35⼀、对麦克斯韦电磁场理论的理解1．恒定的电场不产⽣磁场，恒定的磁场也不会产⽣电场；2．均匀变化的电场在周围空间产⽣恒定的磁场，均匀变化的磁场在周围空间产⽣恒定的电场；3．振荡电场产⽣同频率的振荡磁场，振荡磁场产⽣同频率的振荡电场．1．电磁场的产⽣如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场在它周围空间产⽣周期性变化的磁场；这个变化的磁场⼜在它周围空间产⽣新的周期性变化的电场……变化的电场和磁场相互联系，形成了不可分割的统⼀体，这就是电磁场．2．电磁场与静电场、静磁场的⽐较也可以在某空间混合存在，但由静电场和静磁场混合的空间不属于电磁场．电磁场是电场、磁场相互激发，相互耦连形成的统⼀体．变化的磁场周围产⽣电场，是⼀种普遍存在的现象，跟闭合电路在变化的磁场中所产⽣的电场的电场线是闭合的，⽽静电场中的电场线是不闭合三、探究电磁波与机械波的异同点1．电磁波与机械波的相同点(1)电磁波与机械波⼀样，能发⽣反射、折射、衍射、⼲涉、驻波等现象．(2)电磁波与机械波⼀样，是传播能量的⼀种形式，能传递信息．(3)电磁波的波长、频率、波速关系与机械波⼀样满⾜v ＝λf ，T ＝1f，且传播过程中频率不变，波速由介质决定．2．电磁波与机械波的不同点(1)产⽣的机理不同：电磁波是电磁运动产⽣的，是变化的电磁场在空间的传播；机械波是机械运动产⽣的，是振动这⼀运动形式在介质中的传播．(2)电磁波传播不需要介质，机械波必须有介质才能传播．电磁场本⾝是⼀种物质，电磁波是物质传播的形式，是靠电和磁的相互“感应”⽽传播的，可以脱离电荷⽽独⽴存在，故它的传播不需要介质，真空中也能传播．(3)电磁波是横波，电场⽅向和磁场⽅向互相垂直且都与波的传播⽅向垂直；机械波有横波也有纵波．(4)电磁波波速⽐机械波波速⼤得多，任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度．即c＝3.0×108 m/s，电磁波传播虽然不需要介质，但在其他介质中的速度都⽐在真空中的⼩．⼀、麦克斯韦电磁理论的理解根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )A．在电场周围⼀定产⽣磁场，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【导析】根据对麦克斯韦电磁场理论的理解进⾏判断．【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才产⽣磁场，均匀变化的电场产⽣恒定的磁场，⾮均匀变化的电场产⽣变化的磁场．【答案】 D在理解麦克斯韦的电磁场理论时，1．如图所⽰的四种电场中，哪⼀种能产⽣电磁波( )【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论可知，图A中是⼀恒定的电场，不会在周围空间产⽣磁场，图B和C中，描述的都是均匀变化的电场，产⽣的磁场都是恒定的，所以不会产⽣电磁波，只有图D中的周期性变化的电场才会在周围空间产⽣周期性变化的磁场，形成电磁波，故答案为D.【答案】 D⼆、对电磁波的理解以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是A．机械波与电磁波，本质上是⼀致的B．机械波的波速只与介质有关，⽽电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，⽽且与电磁波的频率有关C．机械波可能是纵波，⽽电磁波必定是横波D．它们都能发⽣反射、折射、⼲涉和衍射现象【导析】正确区分电磁波和机械波产⽣原理、形成条件以及传播特点等．【解析】机械波由机械振动产⽣，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产⽣，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和本⾝频率共同决定，机械波有横波，也有纵波，⽽电磁波⼀定是横波，故选项B、C、D正确．【答案】BCD①机械波与电磁波的产⽣原理不同；2．电磁波与声波⽐较( )A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空⽓进⼊⽔中时，电磁波速度变⼩，声波速度变⼤C．由空⽓进⼊⽔中时，电磁波波长变⼩，声波波长变⼤D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率⽆关【解析】本题可以根据电磁波的特点和声波的特点进⾏分析．选项A、B均与事实相符，所以A 、B 正确．根据λ＝v f，电磁波波速变⼩，频率不变，波长变⼩；声波速度变⼤，频率不变，波长变⼤，所以选项C 正确．电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同⼀种介质中，频率越⼤，波速越⼩．所以选项D 错误．【答案】 ABC1．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，形成由近及远传播的电磁波【解析】电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场)稳定电场不产⽣磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故B 错，C 对；恒定电流周围存在稳定磁场，A 对．电磁波的形成必须有周期性变化的电磁场互相激发，D 项错．【答案】 AC2．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3.00×108m/sC ．电磁波由真空进⼊介质传播时，波长将变短D ．电磁波不能产⽣⼲涉、衍射现象【解析】该题考查电磁波的产⽣及特点．电磁波在真空中传播速度为光速c ＝3×108 m/s ，且c ＝λf ，从⼀种介质进⼊另⼀种介质，频率不发⽣变化，波长、波速变化．另外电磁波仍具有波的特征．电磁波只有在真空中的传播速度才为3×108 m/s ，在其他介质中传播速度均⼩于3×108 m/s.电磁波与其他波⼀样具有⼲涉、衍射等波的特性．当电磁波由真空进⼊介质传播时，频率不变，因为c >v ，所以λ>λ′，波长变短，波速变⼩，故选A 、C.【答案】 AC3．关于电磁波的特点，下列说法正确的是( )A ．电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与⼆者垂直⽅向上传播B ．电磁波是横波C ．电磁波传播不需要介质，⽽是电场和磁场之间的相互感应D．电磁波不具有⼲涉和衍射现象【解析】电磁波是横波，其E、B、v三者互相垂直．电磁波也是⼀种波，它具有波的特性，因此A、B、C正确，D错．【答案】ABC4．如图3－2－3所⽰，有⼀⽔平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，有⼀带正电的粒⼦静⽌在管内，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，要使带电粒⼦能沿管做圆周运动，所加磁场可能是( )图3－2－3A．匀强磁场B．均匀增强的磁场C．均匀减弱的磁场D．不论加什么磁场都不⾏【解析】根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场在周围空间产⽣电场，其电场线是圆形闭合曲线，在电场⼒的驱动下能使带电粒⼦做圆周运动，其向⼼⼒由管壁弹⼒提供，均匀增强和均匀减弱的磁场都是变化的磁场，都能产⽣电场使带电粒⼦做圆周运动．故正确答案为BC.【答案】BC。

[高考导航]基础课1 机械振动知识点一、简谐运动 单摆、单摆的周期公式 1．简谐运动(1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。

(2)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置。

(3)回复力①定义：使物体返回到平衡位置的力。

②方向：总是指向平衡位置。

③来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。

(4)简谐运动的特征①动力学特征：F 回＝－kx 。

②运动学特征：x 、v 、a 均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v 、a 的变化趋势相反)。

③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A 不变。

2．简谐运动的两种模型知识点二、简谐运动的公式和图象 1．简谐运动的表达式(1)动力学表达式：F ＝－kx ，其中“－”表示回复力与位移的方向相反。

(2)运动学表达式：x ＝A sin(ωt ＋φ)，其中A 代表振幅，ω＝2πf 表示简谐运动的快慢。

2．简谐运动的图象(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x ＝A sin ωt ，图象如图1甲所示。

图1(2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x ＝A cos ωt ，图象如图1乙所示。

知识点三、受迫振动和共振1．受迫振动系统在驱动力作用下的振动。

做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关。

2．共振图2做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象。

共振曲线如图2所示。

[思考判断](1)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置。

()(2)做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的。

()(3)做简谐运动的质点，速度增大时，加速度可能增大。

()(4)简谐运动的周期与振幅成正比。

()(5)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。

()(6)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。

电磁波谱-粤教版选修3-4教案一、教学目标1.了解电磁波谱的基本概念和分类；2.掌握各类电磁波的基本特性、应用和危害；3.能够描述电磁波的发射、传播和接收的方式和原理；4.培养学生的科学态度，强调保护环境和自身健康的重要性。

二、教学重点1.电磁波谱的基本概念和分类；2.各类电磁波的基本特性、应用和危害。

三、教学难点1.能够描述电磁波的发射、传播和接收的方式和原理；2.培养学生的科学态度。

四、教学内容1. 电磁波谱1.电磁波谱的概念和分类，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线；2.电磁波的波长、频率、波速等基本概念。

2. 各类电磁波的特性、应用和危害1.无线电波：特性、应用（如通讯、遥控、雷达等）和危害（如电磁辐射等）；2.微波：特性、应用（如烤箱、雷达等）和危害（如眼睛受损等）；3.红外线：特性、应用（如遥控器、红外线烤炉等）和危害（如眼睛烧伤等）；4.可见光：特性、应用（如照明、光场等）；5.紫外线：特性、应用（如杀菌、晒黑皮肤等）和危害（如致癌等）；6.X射线和伽马射线：特性、应用（如医疗、探险等）和危害（如致癌、遗传基因突变等）。

3. 电磁波的发射、传播和接收1.电磁波如何产生；2.电磁波在空气和介质中的传播；3.电磁波的接收原理。

4. 科学态度1.强调保护环境和自身健康的重要性；2.倡导正确使用电磁波的观念。

五、教学方法1.阅读：让学生阅读电磁波谱相关的文章或材料，培养学生的搜集和处理信息能力；2.讨论：带领学生围绕电磁波的特性、应用和危害等方面展开讨论，培养学生的逻辑思维和团队合作能力；3.实验：进行与电磁波相关的实验，如测量电磁波的频率、利用光杠杆观察放大等，培养学生的动手实践能力；4.观察：利用多媒体技术展示电磁波的传播和接收等过程，帮助学生直观了解电磁波的基本原理；5.总结：让学生总结本节课的重点和难点，培养学生的归纳总结能力。

六、教学评价1.考试：组织针对电磁波谱相关知识的考试，考查学生对电磁波的理解和应用；2.实验：组织相关实验，考察学生实验操作和数据处理能力；3.论文：要求学生撰写一篇关于电磁波谱的论文，培养学生的科学写作能力；4.课堂表现：根据学生在课堂上的表现综合评价学生的学习态度和能力。