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第 1頁 第 6 講 電磁波 電磁波與信息化社會 電磁波譜 一 基本概念與基本規(guī)律 1 電磁場 麥克斯韋電磁場理論的要點 變化的磁場產(chǎn)生電場 變化的電場產(chǎn)生磁場 按照麥克斯韋的電磁場理論 變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的 形成一個不可分離的統(tǒng)一的場 這就是電磁場 電場和磁場只是這個統(tǒng)一的電磁場的兩種具體表現(xiàn) 2 電磁波 變化的電場和磁場從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠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 單位時間內(nèi)輻射出的能量P f 4 2 形成開放 電路 把電場和磁場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 無線電波的發(fā)射與接收 了解 1 振蕩電路的特點 2 調(diào)制 3 調(diào)諧 4 檢波 3 電磁波與信息化社會 考綱中無要求 知道廣播 電視 雷達 無線通信等都是電磁波的具體應(yīng)用 4 電磁波譜 波長從大到小排列順序為 無線電波 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 相鄰兩個波段間都有重疊 電磁波譜如圖 5 各種電磁波的產(chǎn)生機理分別是 無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(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越大 波長越來越短 因此就越不容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 但穿透 本領(lǐng)卻越來越強 第 2頁 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 人體透視 金屬探傷 實驗證明 物體輻射出的電磁波中輻射最強的波長 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 波長范圍是 400 770nm 電磁波的能量 微波加熱原理 太陽輻射的特點 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隨時間t變化的圖線 由圖可知 A 在 1 t 時刻 電路的磁場能最小 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 時刻電容器的電場能最小 例 2 有一 LC 振蕩電路 能產(chǎn)生一定波長的電磁波 若要產(chǎn)生波長比原來短些的電磁波 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面積 例 3 80年代初 科學家發(fā)明了硅太陽能電池 如果在太空設(shè)立太陽能衛(wèi)星電站 可 24 小時發(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 飛機通過微波區(qū)不會發(fā)生意外 但微波對飛鳥 是致命的 可在地面站附近裝上保護網(wǎng)或驅(qū)逐音響 不讓飛鳥通過 預(yù)計在 21 世紀初地球上空將建 成衛(wèi)星電站 地球半徑為 6400km 1 太陽能電池將實現(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 機械波 4 飛機外殼對微波的哪種作用 使飛機安全無恙 A 反射 B 吸收 1 t 2 t 3 t 4 t t q 第 3頁 C 干涉 D 衍射 5 微波對飛鳥是致命的 這是因為 A 電離作用 B 穿透作用 C 生物電作用 D 產(chǎn)生強渦流 三 針對訓練 1 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論 以下說法正確的是 A 穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 穩(wěn)定的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場 B 均勻變化的電場將產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 均勻變化的磁場將產(chǎn)生穩(wěn)定的電場 C 振蕩的電場在周圍空間產(chǎn)生振蕩的磁場 D 開放的振蕩電路產(chǎn)生的電磁波能傳到更大的范圍 2 電磁波由真空進入介質(zhì)后 發(fā)生變化的物理量有 A 波長和頻率 B 波速和頻率 C 波長和波速 D 頻率和能量 3 關(guān)于電磁波 以下說法中正確的是 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 電臺功率比較低 不能直接用來發(fā)射電磁波 C 當接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時 接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強 D 要使電視機的屏上有圖象 必須要有檢波過程 5 如圖所示 氫原子中的電子繞核逆時什快速旋轉(zhuǎn) 勻強磁場垂直于軌道平面向外 電子的運動軌 道半徑r 不變 若使磁場均勻增加 則電子的動能 A 不變 B 增大 C 減小 D 無法判斷 6 過量接收電磁輻射有害人體健康 按照有關(guān)規(guī)定 工作場所受到的電磁輻射強度 單位時間內(nèi)垂 直通過單位面積的電磁輻射能量 不得超過某一臨界值W 若某無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 7 在圖所示的四個電場與時間的關(guān)系圖象中 不能產(chǎn)生磁場的是圖 能產(chǎn)生穩(wěn)定磁場的是 圖 能產(chǎn)生電磁波的是圖 8 下列說法中正確的是 A 攝像機實際上是一種將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置 B 電視機實際上是一種將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕难b置 C 電視機接收的畫面是連續(xù)的 D 攝像機在 s 內(nèi)要送出 張畫面 9 電子鐘是利用 振蕩電路來工作計時的 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 電磁波與機械波相比較 下列說法中正確的是 A 電磁波傳播不需要介質(zhì) 機械波傳播需在介質(zhì)中 B 電磁波與機械波的波動頻率都由波源確定 C 電磁波 機械波都會發(fā)生衍射和干涉 D 電磁波 機械波都包括橫波和縱波 11 關(guān)于雷達的特點 下列說法中正確的是 A 雷達所用的無線電波的波長比短波更短 B 雷達只有連續(xù)發(fā)射無線電波 才能發(fā)現(xiàn)目標 C 雷達的顯示屏上可以直接讀出障礙物的距離 D 雷達在能見度低的黑夜將無法使用 12 如圖所示 兩個荷質(zhì)比相同的帶正電荷的粒子a和b以相同的動能在勻強磁場中運動 a從 1 B 區(qū) 運動到 2 B 區(qū) 已知 2 1 B B b在初時磁感強度為 1 B 的磁場中做勻速圓周運動 然后磁場逐漸增強 到 2 B 則a b兩粒子的動能可能 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 四 高考試題匯編 含模擬試題 1 關(guān)于電磁場和電磁波 下列說法中正確的是 A 均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場 B 電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直 且與波的傳播方向垂直 C 電磁波和機械波一樣依賴于媒質(zhì)傳播 D 只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場 就能產(chǎn)生電磁波 2 廣東 關(guān)于電磁波和機械波 下列說法正確的是 A 電磁波和機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 而機械波的波速大小與介質(zhì)密切相關(guān) C 電磁波和機械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 D 機械波能產(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 電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播 B 電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時 波長將變長 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 光通過各種不同的障礙物后會產(chǎn)生各種不同的衍射條紋 衍射條紋的圖樣與障礙物的 形狀相對應(yīng) 這一現(xiàn)象說明 A 光是電磁波 B 光具有波動性 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史實的有 A 托馬斯 楊通過對光的干涉現(xiàn)象的研究 證實了光具有波動性 B 玻爾的原子理論認為原子的能量是連續(xù)的 C 麥克斯韋根據(jù)電磁場理論 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)學說 6 海淀 關(guān)于電磁場和電磁波 下列說法正確的是 A 變化的電場和變化的磁場由近及遠向外傳播 形成電磁波 B 電磁場是一種物質(zhì) 不能在真空中傳播 C 電磁波由真空進入介質(zhì)中 傳播速度變小 頻率不變 D 電磁波的傳播過程就是能量傳播的過程 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去 由此可以 斷言 A 地球上接收到遙遠星球發(fā)出的光的波長要變長 第 6頁 B 地球上接收到遙遠星球發(fā)出的光的波長要變短 C 遙遠星球發(fā)出的紫光 被地球接收到時可能是紫外線 D 遙遠星球發(fā)出的紅光 被地球接收到時可能是紅外線 8 海南 20 世紀 80 年代初 科學家發(fā)明了硅太陽能電池 如果在太空中設(shè)立太陽能衛(wèi)星站 可 24 小時發(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 飛機通過 微波區(qū)不會發(fā)生意外 但對飛鳥是致命的 因為微波產(chǎn)生強渦流 那么 飛機外殼能使飛機里的人安 然無恙的原因是 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)生的振蕩電流隨時間變化的圖象 電流的正方向規(guī) 定為順時針方向 則在 t1 到 t2 時間內(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 某時刻線圈中磁場方向向上 且電路的電流正在增強 則此時 A a 點電勢比 b 點低 B 電容器兩極板間場強正在減小 C 電路中電場能正在增大 D 線圈中感應(yīng)電動勢正在減小 11 江蘇 下列說法正確的是 A 射線是一種來源是原子核衰變過程中受激發(fā)的電子從高能級向低能級躍 遷時發(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 相對論簡介 一 教學要求 了解 不做定量要求 1 狹義相對論的基本假設(shè) 2 狹義相對論的幾個重要結(jié)論 二 知識結(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論 狹義相對論的出發(fā)點是以兩條基本假設(shè)為前提 的 這兩條基本假設(shè)是 A 同時的絕對性與同時的相對性 B 運動的時鐘變慢與運動的尺子縮短 C 時間間隔的絕對性與空間距離的絕對性 D 相對性原理與光速不變原理 2 10 年海淀一模 下列說法中正確的是 A 機械波和電磁波都能發(fā)生反射 折射 干涉和衍射現(xiàn)象 這是因為它們都可以在真空中傳播 B 變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場 變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場 C 站在地面上的人觀察一根相對地面沿桿長方向高速運動的桿 他發(fā)現(xiàn)桿的長度比桿靜止 時的長度小 D 狹義相對論的兩個假設(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 論 狹義相對論的 兩個基本假設(shè) 狹義相對 性原理 物 光速不變原理 時間和空 間的相對論 同時 的相對性 長度的相對性 時間間隔的相對性 相對論的時空觀 廣義相對論 廣義相對性原理 等效原理 廣義相對論的幾個結(jié)論 相對論動能 相對論速度變換公式 狹義相對論 的幾個結(jié)論 運動物體的質(zhì)量 質(zhì)能方程 第 8頁 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 針對訓練 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