新课标人教版选修1-1高中物理第四章电磁波及应用教案

word 1 / 12 第四章 电磁波及应用

第一节 电磁波的发现

[知识要点]

1． 关于麦克斯韦电磁场理论

变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。如果电场或磁场的变化是均匀的，产生的磁场或电场是稳定的；如果电场是周期性〔振荡〕变化的，产生的磁场是同频率周期性变化的振荡。

2． 关于电磁场和电磁波

×108米/秒。赫兹用实验证实了电磁波的存在。

[典例分析]

[例1]根据麦克斯韦的电磁场理论,以下说法中错误的选项是．

A．变化的电场可产生磁场

B．均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场

C．振荡电场能够产生振荡磁场

D．振荡磁场能够产生振荡电场

[解析]麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，而变化的磁场能产生电场；产生的场的形式由原来的场的变化率决定，可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断，确定．

可见，均匀变化的电场的变化率恒定，产生不变的磁场，B说法错误；其余正确．

[例2]如以下图4-1中磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况，如下图，其中能产生电场的有________图示的磁场，能产生持续电磁波的有________图示的磁场。

[解析]根据麦克期韦电磁场理论，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.C图中的磁场都是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，不能产生向外传播的电磁场，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] B.C ；D

[基础训练]

1．建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是〔 〕

2.以下哪些现象是由于所产生的电磁波而引起的〔 〕

A.用室内天线接收微弱电视信号时，人走过时电视机画面发生变化

B.用天线接收电视信号时，汽车开过时电视机画面发生变化

D.在边远地区用无线机通话，有时会发生信号中断的现象

3．以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的选项是〔 〕

A．频率越大，传播的速度越大

B．频率不同，传播的速度相同 图4－1 word

2 / 12 C．频率越大，其波长越大

D．频率不同，传播速度也不同

4.关于电磁场的理论，下面说法中正确的选项是〔 〕

5.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的选项是〔 〕

A.恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场

6.比较电磁波和机械波，以下说法正确的选项是( )

A.电磁波可以在真空中传播，机械波的传播要依赖于介质

B.电磁波在任何介质中传播速率都相同，机械波只在同一种介质中传播速率才相同

7.当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将〔〕

A.减小 B.增大 C.不变 D. 以上都不对

8． 央电视台曾做过关于“深度撞击〞探测器撞击坦普尔彗星的特别报道，使得人们坐在家中同样可以享受这一史无前例的探索之旅。在直播电视画面上可看到工程人员欢呼的时刻为13时57分零秒。撞击时，彗星距离地球1.336亿公里，只计电磁波从彗星传到地球的时间，忽略电视信号在地球上的传播时间，估算撞击器与彗星的撞击时刻为〔 〕

A． 13时49分35秒

B． 13时57分零秒

C． 13时42分10秒

D． 14时04分零秒

9.从地球向月球发射电磁波，经过2.56s收到它的反射波，月球、地球之间的距离是km.

第二节 电磁波谱

[知识要点] word

3 / 12 1．

波长：相邻的波峰或波谷的距离，用“λ〞表示。

频率：在一秒钟内有多少次波峰或波谷通过。用“ƒ〞表示，波的频率始终等于波源的振动频率，也是所有质点的振动的频率。

波速：水波不停地向远方传播，用来描述传播快慢的物理量叫波速，用“υ〞表示。

三者关系：波速=波长×频率，即υ=λƒ

电磁波按频率从小到大的顺序在电磁波谱中的排列为：长波.中波.短波.微波.无线电波.红外线.可见光.紫外线.X射线.γ射线

电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线

产生机理 LC电路中自由电子的周期性运动 原子的外层电子受到激发 原子的内层电子受到激发 原子核受到激发

特性 波动性强 热作用强 感光性强 化学作用 穿透力强 穿透力最强

用途 通讯广播导航 红外探测红外遥感 照明

2． 电磁波的能量

电磁波是一种物质，它是客观存在的真实物质，是一种物质存在的另一种形式。电磁波具有能量，以电磁场的形式存在，也就是说电磁场的能量通过电磁波来传播。

[典例分析]

[例1]在真空中传播的波长为15米的电磁波，进入某一介质中传播时，假设传播速度为米/秒，该电磁波在介质中的波长是多少？

[解析]应用关系式．

因电磁波在介质中传播其频率不变，其波长比：

，

那么有：

米

[例2]关于电磁波在真空中传播速度，以下说法中不正确的选项是〔 〕

A.频率越高，传播速度越大

B.电磁波的能量越强，传播速度越大 word 4 / 12 C.波长越长，传播速度越大

[解析]电磁波在真空中的波速与任何因素均无关——现代物理中称光速不变原理．在其它介质中波速会变小．答案：D．

[基础训练]

1.对于声波.无线电波和红外线，以下说法正确的选项是〔 〕

A．都能在真空中传播 B．都能发生反射

C．都能发生干涉D．都是本质上相同的波，只是频率不同而已

2．某电台发射500kHz的电磁波，那么此电磁波的波长是m；假设距该电台6000km远处有一无线电接受机，那么从发射台发出的信号经s可被接受机收到。假设该电台发射频率为800kHz的电磁波，那么经s信号可被接受机收到

3．验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机.空调等家电上的遥控器用它的光束来控制电视机.空调等家电，对于它发出的光，以下判断的是〔 〕

C．验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线

D．验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线

4．以下各组电磁波，按波长由长到短排列正确的选项是

A． γ射线

B． 红外线.可见光.紫外线.γ射线

C． 可见光.红外线.紫外线.γ射线

D． 紫外线.可见光.红外线.γ射线

5．关于Χ射线, γ射线,以下说法正确的选项是[]

A． 都是波长极短,频率很高的电磁波

B． 机场里用来进行安全检查的是γ射线

C． γ射线的波长比X射线长

D． 都是波长很长的电磁波

6．近年来军事行动中，士兵都配带“红外夜视仪“在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为〔〕

A．“红外夜视仪〞发射出强大的红外线，照射被视物体。

B．一切物体均在不停地辐射红外线。

C．一切高温物体均在不停地辐射红外线。

D．“红外夜视仪〞发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线。

7．电焊工在工作时必须戴上防护面罩，这是因为电焊的弧光中有强烈的( )

〔A〕红外线 〔B〕紫外线 〔C〕伦琴射线

〔D〕γ射线

8．在应用电磁波的特性时，以下情况符合实际的是〔 〕〔A〕医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒〔B〕医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒〔C〕人造卫星对地球拍摄是利用紫外线照相有较好的分辨能力〔D〕人造卫星对地球拍摄是利用紫外线照相有较好的穿透能力 word 5 / 12 9．红外线可以穿透云雾，是因为它的波长，所以它的现象比较显著；γ射线可以穿透金属，是因为它的频率，所以它的光子能量，穿透能力强。

10．间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用或民用目标，这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，既使车队离开，也瞒不过它，这种遥感照相机的电磁波属于〔〕

A． 可见光波段

B． 红外波段 C． 紫外波段

D． X光波段

11．2006年春季，我国北方出现18次沙尘暴天气过程，其中强沙尘暴过程达5次，为2000年以来同期最多，其中在4月16-17日一夜总降尘量达33万吨。沙尘暴造成能见度急剧下降只有几十米甚至几米，天空变黄变暗，请问造成能见度剧降的原因是〔〕

A． 只有波长较短的一部分光才能到达地面

B． 只有波长较长的一部分光才能到达地面

C． 只有频率较高的一部分光才能到达地面

D． 只有频率较低的一部分光才能到达地面

第三节 电磁波的发射和接收

[知识要点]

1． 无线电波的发射：先将要传递的声音.图象转变为电信号，这些信号往往是低频的，发射能力很弱，必须将这些低频信号加到高频振荡电流上，这叫调制。经调制后的高频电流产生的电磁波就载着低频信号〔声音.图象信号〕发射出去，常见的调制方式有两种：调幅和调频。

2． 无线电波的接收：利用调谐来选择所需的电磁波，由调谐电路接收到载有信号的高频振荡电流经过解调，就可得到我们所需的信号了。

3． 电视：电视台通地无线电波同时把图象和声音信号向外界发射，电视机通过调谐电路来接收电视信号。

[典例分析]

[例1]发射的无线电波如何被接收到呢？

答案：电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波了。

[例2]无线广播的中波段波长的X围是187m～560m，为了避免临近电台的干扰，两个电台的频率X围至少相差Hz，那么在此波段中最多容纳的电台数约为多少？

[分析]这是一道实例题，运用中波段波长X围，得到中波段频率X围，进而得到此波段中最多容纳的电台数。

，

根据可以得到：，，