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第 1頁(yè) 第 6 講 電磁波 電磁波與信息化社會(huì) 電磁波譜 一 基本概念與基本規(guī)律 1 電磁場(chǎng) 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的要點(diǎn) 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng) 變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng) 按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論 變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的 形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng) 這就是電磁場(chǎng) 電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩種具體表現(xiàn) 2 電磁波 變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠(yuǎn)地向周圍空間傳播開去 就形成了電磁波 有效地發(fā)射電磁波的條件是 1 頻率足夠高 單位時(shí)間內(nèi)輻射出的能量P f 4 2 形成開放 電路 把電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空間里去 電磁波的傳播 1 不需要任何介質(zhì) 2 在真空中任何電磁波傳播速度都是 c 3 00 10 8 m s 跟光速相同 3 頻率不同的電磁波波長(zhǎng)不同 三者關(guān)系式 f c 4 電磁波是橫波 E與B 的方向彼此垂直 而且都跟波的傳播方向垂直 因此電磁波是橫波 無(wú)線電波的發(fā)射與接收 了解 1 振蕩電路的特點(diǎn) 2 調(diào)制 3 調(diào)諧 4 檢波 3 電磁波與信息化社會(huì) 考綱中無(wú)要求 知道廣播 電視 雷達(dá) 無(wú)線通信等都是電磁波的具體應(yīng)用 4 電磁波譜 波長(zhǎng)從大到小排列順序?yàn)?無(wú)線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 射線 各 種電磁波中 除可見光以外 相鄰兩個(gè)波段間都有重疊 電磁波譜如圖 5 各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理分別是 無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 紅外線 可見光 紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的 倫琴射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的 射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的 電磁波譜從左至右頻率越來(lái)越大 波長(zhǎng)越來(lái)越短 因此就越不容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 但穿透 本領(lǐng)卻越來(lái)越強(qiáng) 第 2頁(yè) 6 紅外線 紫外線 X 射線的主要性質(zhì)及其應(yīng)用舉例 種類 產(chǎn)生 主要性質(zhì) 應(yīng)用舉例 紅外線 一切物體都能發(fā)出 熱效應(yīng) 遙感 遙控 加熱 紫外線 一切高溫物體能發(fā)出 化學(xué)效應(yīng) 熒光 殺菌 合成V D2 X 射線 陰極射線射到固體表面 穿透能力強(qiáng) 人體透視 金屬探傷 實(shí)驗(yàn)證明 物體輻射出的電磁波中輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng) m 和物體溫度 T 之間滿足關(guān)系 m T b b 為 常數(shù) 可見高溫物體輻射出的電磁波頻率較高 在宇宙學(xué)中 可以根據(jù)接收到的恒星發(fā)出的光的頻 率 分析其表面溫度 可見光頻率范圍是 3 9 7 5 10 14 Hz 波長(zhǎng)范圍是 400 770nm 電磁波的能量 微波加熱原理 太陽(yáng)輻射的特點(diǎn) 二 精選例題 例 1 如圖為 振蕩電路中電容器極板上的電荷量q隨時(shí)間t變化的圖線 由圖可知 A 在 1 t 時(shí)刻 電路的磁場(chǎng)能最小 B 從 1 t 到 2 t 電路中的電流值不斷變小 C 從 2 t 到 3 t 電容器不斷充電 D 在 4 t 時(shí)刻電容器的電場(chǎng)能最小 例 2 有一 LC 振蕩電路 能產(chǎn)生一定波長(zhǎng)的電磁波 若要產(chǎn)生波長(zhǎng)比原來(lái)短些的電磁波 可采取 的措施為 A 增加線圈的匝數(shù) B 在線圈中插入鐵芯 C 減小電容器極板間的距離 D 減小電容器極板正對(duì)面積 例 3 80年代初 科學(xué)家發(fā)明了硅太陽(yáng)能電池 如果在太空設(shè)立太陽(yáng)能衛(wèi)星電站 可 24 小時(shí)發(fā)電 且不受晝夜氣候的影響 利用微波 電能轉(zhuǎn)換裝置 將電能轉(zhuǎn)換成微波向地面發(fā)送 衛(wèi)星電站的最 佳位置在離地 1100km的赤道上空 微波定向性很好 飛機(jī)通過(guò)微波區(qū)不會(huì)發(fā)生意外 但微波對(duì)飛鳥 是致命的 可在地面站附近裝上保護(hù)網(wǎng)或驅(qū)逐音響 不讓飛鳥通過(guò) 預(yù)計(jì)在 21 世紀(jì)初地球上空將建 成衛(wèi)星電站 地球半徑為 6400km 1 太陽(yáng)能電池將實(shí)現(xiàn)哪種轉(zhuǎn)換 A 光能 微波 B 光能 熱能 C 光能 電能 D 電能 微波 2 在 1100km高空的衛(wèi)星電站的速度約為多少 A s km 1 3 B s km 2 7 C s km 9 7 D s km 2 11 3 微波指的是 A 超聲波 B 次聲波 C 電磁波 D 機(jī)械波 4 飛機(jī)外殼對(duì)微波的哪種作用 使飛機(jī)安全無(wú)恙 A 反射 B 吸收 1 t 2 t 3 t 4 t t q 第 3頁(yè) C 干涉 D 衍射 5 微波對(duì)飛鳥是致命的 這是因?yàn)?A 電離作用 B 穿透作用 C 生物電作用 D 產(chǎn)生強(qiáng)渦流 三 針對(duì)訓(xùn)練 1 根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 以下說(shuō)法正確的是 A 穩(wěn)定的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) 穩(wěn)定的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng) B 均勻變化的電場(chǎng)將產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) 均勻變化的磁場(chǎng)將產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng) C 振蕩的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng) D 開放的振蕩電路產(chǎn)生的電磁波能傳到更大的范圍 2 電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)后 發(fā)生變化的物理量有 A 波長(zhǎng)和頻率 B 波速和頻率 C 波長(zhǎng)和波速 D 頻率和能量 3 關(guān)于電磁波 以下說(shuō)法中正確的是 A 電磁波本身就是物質(zhì) 因此可在真空中傳播 B 電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì) 速度變小 頻率不變 C 在真空中 頻率高的電磁波波速較大 D 只要發(fā)射電路的電磁振蕩停止 產(chǎn)生的電磁波立即消失 4 關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收 下列說(shuō)法正確的是 A 為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量 必須是閉合電路 B 電臺(tái)功率比較低 不能直接用來(lái)發(fā)射電磁波 C 當(dāng)接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時(shí) 接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng) D 要使電視機(jī)的屏上有圖象 必須要有檢波過(guò)程 5 如圖所示 氫原子中的電子繞核逆時(shí)什快速旋轉(zhuǎn) 勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軌道平面向外 電子的運(yùn)動(dòng)軌 道半徑r 不變 若使磁場(chǎng)均勻增加 則電子的動(dòng)能 A 不變 B 增大 C 減小 D 無(wú)法判斷 6 過(guò)量接收電磁輻射有害人體健康 按照有關(guān)規(guī)定 工作場(chǎng)所受到的電磁輻射強(qiáng)度 單位時(shí)間內(nèi)垂 直通過(guò)單位面積的電磁輻射能量 不得超過(guò)某一臨界值W 若某無(wú)線電通訊裝置的電磁輻射功率為P 則符合規(guī)定的安全區(qū)域到該通訊裝置的距離至少為 A P W B P W 4 C W P D W P 4 第 4頁(yè) 7 在圖所示的四個(gè)電場(chǎng)與時(shí)間的關(guān)系圖象中 不能產(chǎn)生磁場(chǎng)的是圖 能產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)的是 圖 能產(chǎn)生電磁波的是圖 8 下列說(shuō)法中正確的是 A 攝像機(jī)實(shí)際上是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置 B 電視機(jī)實(shí)際上是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)的裝置 C 電視機(jī)接收的畫面是連續(xù)的 D 攝像機(jī)在 s 內(nèi)要送出 張畫面 9 電子鐘是利用 振蕩電路來(lái)工作計(jì)時(shí)的 現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子鐘每天要慢 30s 造成這一現(xiàn)象的原因可能 是 A 電池用久了 B 振蕩電路中電容器的電容大了 C 振蕩電路中線圈的電感大了 D 振蕩電路中的電容器的電容小 10 電磁波與機(jī)械波相比較 下列說(shuō)法中正確的是 A 電磁波傳播不需要介質(zhì) 機(jī)械波傳播需在介質(zhì)中 B 電磁波與機(jī)械波的波動(dòng)頻率都由波源確定 C 電磁波 機(jī)械波都會(huì)發(fā)生衍射和干涉 D 電磁波 機(jī)械波都包括橫波和縱波 11 關(guān)于雷達(dá)的特點(diǎn) 下列說(shuō)法中正確的是 A 雷達(dá)所用的無(wú)線電波的波長(zhǎng)比短波更短 B 雷達(dá)只有連續(xù)發(fā)射無(wú)線電波 才能發(fā)現(xiàn)目標(biāo) C 雷達(dá)的顯示屏上可以直接讀出障礙物的距離 D 雷達(dá)在能見度低的黑夜將無(wú)法使用 12 如圖所示 兩個(gè)荷質(zhì)比相同的帶正電荷的粒子a和b以相同的動(dòng)能在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) a從 1 B 區(qū) 運(yùn)動(dòng)到 2 B 區(qū) 已知 2 1 B B b在初時(shí)磁感強(qiáng)度為 1 B 的磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 然后磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng) 到 2 B 則a b兩粒子的動(dòng)能可能 A a不變 b增加 B a不變 b 變小 C a b 都變小 D a b都變大 1 B 2 B a b 第 5頁(yè) 四 高考試題匯編 含模擬試題 1 關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波 下列說(shuō)法中正確的是 A 均勻變化的電場(chǎng)在它的周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng) B 電磁波中每一處的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是互相垂直 且與波的傳播方向垂直 C 電磁波和機(jī)械波一樣依賴于媒質(zhì)傳播 D 只要空間中某個(gè)區(qū)域有振蕩的電場(chǎng)或磁場(chǎng) 就能產(chǎn)生電磁波 2 廣東 關(guān)于電磁波和機(jī)械波 下列說(shuō)法正確的是 A 電磁波和機(jī)械波的傳播都需要借助于介質(zhì) B 電磁波在任何介質(zhì)中傳播的速度都相同 而機(jī)械波的波速大小與介質(zhì)密切相關(guān) C 電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 D 機(jī)械波能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) 而電磁波也能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) 3 江蘇 下列關(guān)于電磁波的敘述中 正確的是 A 電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播 B 電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí) 波長(zhǎng)將變長(zhǎng) C 電磁波不能產(chǎn)生干涉 衍射現(xiàn)象 D 電磁波是縱波 4 上海卷 光通過(guò)各種不同的障礙物后會(huì)產(chǎn)生各種不同的衍射條紋 衍射條紋的圖樣與障礙物的 形狀相對(duì)應(yīng) 這一現(xiàn)象說(shuō)明 A 光是電磁波 B 光具有波動(dòng)性 C 光可以攜帶信息 D 光具有波粒二象性 5 廣東卷 下列敘述中符合物理學(xué)史實(shí)的有 A 托馬斯 楊通過(guò)對(duì)光的干涉現(xiàn)象的研究 證實(shí)了光具有波動(dòng)性 B 玻爾的原子理論認(rèn)為原子的能量是連續(xù)的 C 麥克斯韋根據(jù)電磁場(chǎng)理論 提出了光是一種電磁波 D 貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象 并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō) 6 海淀 關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波 下列說(shuō)法正確的是 A 變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)向外傳播 形成電磁波 B 電磁場(chǎng)是一種物質(zhì) 不能在真空中傳播 C 電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)中 傳播速度變小 頻率不變 D 電磁波的傳播過(guò)程就是能量傳播的過(guò)程 7 海南 按照大爆炸理論 我們所生活的宇宙是在不斷膨脹的 各星球都離地球而遠(yuǎn)去 由此可以 斷言 A 地球上接收到遙遠(yuǎn)星球發(fā)出的光的波長(zhǎng)要變長(zhǎng) 第 6頁(yè) B 地球上接收到遙遠(yuǎn)星球發(fā)出的光的波長(zhǎng)要變短 C 遙遠(yuǎn)星球發(fā)出的紫光 被地球接收到時(shí)可能是紫外線 D 遙遠(yuǎn)星球發(fā)出的紅光 被地球接收到時(shí)可能是紅外線 8 海南 20 世紀(jì) 80 年代初 科學(xué)家發(fā)明了硅太陽(yáng)能電池 如果在太空中設(shè)立太陽(yáng)能衛(wèi)星站 可 24 小時(shí)發(fā)電 利用微波 電能轉(zhuǎn)換裝置 將電能轉(zhuǎn)換為微波向地面發(fā)送 微波定向性能好 飛機(jī)通過(guò) 微波區(qū)不會(huì)發(fā)生意外 但對(duì)飛鳥是致命的 因?yàn)槲⒉óa(chǎn)生強(qiáng)渦流 那么 飛機(jī)外殼能使飛機(jī)里的人安 然無(wú)恙的原因是 A 反射 B 吸收 C 干涉 D 衍射 9 寧夏 如圖 17 所示是 LC 振蕩電路及其中產(chǎn)生的振蕩電流隨時(shí)間變化的圖象 電流的正方向規(guī) 定為順時(shí)針?lè)较?則在 t1 到 t2 時(shí)間內(nèi) 電容器 C 的極板上所帶電量及其變化情況是 A 上極板帶正電 且電量逐漸增加 B 上極板帶正電 且電量逐漸減小 C 下極板帶正電 且電量逐漸增加 D 下極板帶正電 且電量逐漸減小 10 江蘇 如圖 18 所示的 LC 振蕩電路中 某時(shí)刻線圈中磁場(chǎng)方向向上 且電路的電流正在增強(qiáng) 則此時(shí) A a 點(diǎn)電勢(shì)比 b 點(diǎn)低 B 電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)正在減小 C 電路中電場(chǎng)能正在增大 D 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正在減小 11 江蘇 下列說(shuō)法正確的是 A 射線是一種來(lái)源是原子核衰變過(guò)程中受激發(fā)的電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍 遷時(shí)發(fā)出的 B 核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損現(xiàn)象違背了能量守恒定律 C 治療腦腫瘤的 r 刀 是利用了 r射線電離本領(lǐng)大的特性 D 某個(gè)平面鏡反射光的能量為入射光能量的 80 即表示反射光光子的數(shù)量是 入射光光子數(shù)量的 80 圖 17 圖 18 第 7頁(yè) 相對(duì)論簡(jiǎn)介 一 教學(xué)要求 了解 不做定量要求 1 狹義相對(duì)論的基本假設(shè) 2 狹義相對(duì)論的幾個(gè)重要結(jié)論 二 知識(shí)結(jié)構(gòu) 三 試題匯編 1 07 年廣東卷 1905 年愛因斯坦提出了狹義相對(duì)論 狹義相對(duì)論的出發(fā)點(diǎn)是以兩條基本假設(shè)為前提 的 這兩條基本假設(shè)是 A 同時(shí)的絕對(duì)性與同時(shí)的相對(duì)性 B 運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢與運(yùn)動(dòng)的尺子縮短 C 時(shí)間間隔的絕對(duì)性與空間距離的絕對(duì)性 D 相對(duì)性原理與光速不變?cè)?2 10 年海淀一模 下列說(shuō)法中正確的是 A 機(jī)械波和電磁波都能發(fā)生反射 折射 干涉和衍射現(xiàn)象 這是因?yàn)樗鼈兌伎梢栽谡婵罩袀鞑?B 變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng) C 站在地面上的人觀察一根相對(duì)地面沿桿長(zhǎng)方向高速運(yùn)動(dòng)的桿 他發(fā)現(xiàn)桿的長(zhǎng)度比桿靜止 時(shí)的長(zhǎng)度小 D 狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)之一是真空中的光速在不同慣性參考系中是不相同的 相 對(duì) 論 狹義相對(duì)論的 兩個(gè)基本假設(shè) 狹義相對(duì) 性原理 物 光速不變?cè)?時(shí)間和空 間的相對(duì)論 同時(shí) 的相對(duì)性 長(zhǎng)度的相對(duì)性 時(shí)間間隔的相對(duì)性 相對(duì)論的時(shí)空觀 廣義相對(duì)論 廣義相對(duì)性原理 等效原理 廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論 相對(duì)論動(dòng)能 相對(duì)論速度變換公式 狹義相對(duì)論 的幾個(gè)結(jié)論 運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量 質(zhì)能方程 第 8頁(yè) 參考答案 二 精選例題 例 1 ACD 例 2 D 例 3 1 C 2 B 3 C 4 A 5 D 三 針對(duì)訓(xùn)練 1 BCD 2 C 3 AB 4 CD 5 B 6 D 7 A B CD 8 ABD 9 BC 10 ABC 11 AC 12 A 四 高考試題匯編 含模擬試題 1 B 2 CD 3 A 4 B 5 ABC 6 ACD 7 AD 8 A 9 B 10 BD 11 D 三 試題匯編 1 D 2 C