高考物理新同步重点课件+讲义+精练 54.docx

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高考物理新同步重点课件+讲义+精练54

电磁波

电磁波

麦克斯韦电磁理论

1．对麦克斯韦电磁场理论两个基本观点的理解

（1）变化的磁场产生电场，可从以下三个方面理解：

①稳定的磁场不产生电场；

②均匀变化的磁场产生恒定的电场；

③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。

（2）变化的电场产生磁场，也可从以下三个方面理解：

①稳定的电场不产生磁场；

②均匀变化的电场产生恒定的磁场；

③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。

2．感应电场方向的判定

变化的磁场产生的感应电场的方向，与存在闭合回路时产生的感应电流的方向是相同的。

[典例1]　关于麦克斯韦的电磁场理论，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．振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的

[解析]选D　麦克斯韦的电磁场理论要点是：

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。

　电磁波和电磁波谱——传播、特点、应用

1．按波长由长到短（频率由低到高）的顺序

无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线（X射线）、γ射线等合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱。

2．各种不同的电磁波既有共性，又有个性

（1）共性：

它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都遵守公式v＝fλ，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间并没有绝对的区别。

（2）个性：

不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性。

波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难。

正是这些不同的特性决定了它们不同的用途。

3．电磁波和机械波在波动性上有相同点，都遵守v＝fλ，但本质不同，机械波不能在真空中传播，而电磁波的传播不需要介质。

[典例2]　关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（　　）

A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息

B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波

C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同

D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同

[解析]选B　无论是电磁波还是声波，都可以传递能量和信息，则A项错误；根据手机的应用易知B项正确；太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波的传播速度不相同，则C项错误；遥控器发出的红外线频率和医院“CT”中的X射线频率不同，故它们的波长也不相同，则D项错误。

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：

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Ф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，规律如图所示。

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，变化如图所示。

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

如图所示的电路甲和乙，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。

[典例3]　（多选）如图所示的LC振荡回路，当开关S转向右边，电路发生振荡后，下列说法中正确的是（　　）

A．振荡电流达到最大值时，电容器上的电荷量为零

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]选ABD　由LC回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；回路中电流最大时电感线圈中磁场最强，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。

[专题训练]

1.

一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图所示。

当磁感应强度均匀增大时，此粒子的（　　）

A．动能不变

B．动能增大

C．动能减小

D．以上情况都可能

解析：

选B　当磁场均匀增强时，根据麦克斯韦电磁场理论，将激起一稳定的电场，带电粒子将受到电场力作用，电场力对带正电的粒子做正功，所以粒子的动能将增大。

故正确答案为B。

2．如图所示，闭合开关S，待电容器充电结束后，再打开开关S，用绝缘工具使电容器两极板距离稍稍拉开一些，在电容器周围空间（　　）

A．会产生变化的磁场

B．会产生稳定的磁场

C．不会产生磁场

D．会产生振荡的磁场

解析：

选C　两平行板电容器接入直流电源后两极板间的电压等于电源的电动势，断开电源后，电容器带电荷量不变，由电容器定义式和平行板电容器公式可得两板间电场强度E＝

＝

＝

，当用绝缘工具将两极板距离稍稍拉开一些，电容器两板间的电场不发生变化，所以不会产生磁场，C正确。

3．（多选）下列有关电磁波的说法中正确的是（　　）

A．电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波

B．电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线

C．频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播

D．雷达用的是微波，因为微波传播的直线性好

解析：

选BCD　波长越长，越容易发生衍射现象，在电磁波中，无线电波波长最长，γ射线的波长最短，易知A错误，B正确；波长越短，频率越大的电磁波，其衍射现象不明显，传播的直线性越好，遇到障碍物反射性越好，故C、D正确。

（时间：

45分钟　满分：

100分）

一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分）

1．我国进行第三次大熊猫普查时，首次使用了全球卫星定位系统和RS卫星红外遥感技术，详细调查了珍稀动物大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等，红外遥感利用了红外线的（　　）

A．平行性好B．相干性

C．反射性能好D．波长大，易衍射

解析：

选D　红外线的波长较长，衍射现象明显，易透过云雾、烟尘，因此被广泛应用于红外遥感和红外高空摄影，故只有D选项正确。

2．一种电磁波入射到半径为1m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱（如图）中的（　　）

A．可见光B．γ射线

C．无线电波D．紫外线

解析：

选C　波发生明显衍射现象的条件是：

障碍物或孔的尺寸大小跟光的波长差不多或比波长还要小。

由题图可知，电磁波中的无线电波波长范围是104～10－3m，红外线波长范围是10－3～10－7m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，所以只有无线电波才符合条件，C正确。

3．高原上人的皮肤黝黑的原因是（　　）

A．与高原上人的生活习惯有关

B．与高原上的风力过大有关

C．与高原上紫外线辐射过强有关

D．由遗传本身决定

解析：

选C　高原上紫外线辐射比较强，而紫外线对皮肤的生理作用会使人的皮肤变得黝黑。

故选项C正确，A、B、D均错误。

4．一台简单收音机的收音过程至少要经过哪两个过程（　　）

A．调幅和检波B．调制和检波

C．调谐和解调D．调谐和调幅

解析：

选C　调谐的过程是选出电台的过程，而解调的过程则是把声音信号从高频电流信号中“检”出的过程。

C正确。

5．古代也采用过“无线”通信的方式，如利用火光传递信息的烽火台，利用声音传递信号的鼓等，关于声音与光，下列说法中正确的是（　　）

A．声音和光都是机械波

B．声音和光都是电磁波

C．声音是机械波，光是电磁波

D．声音是电磁波，光是机械波

解析：

选C　声音必须在介质中传播，是一种机械波，光可以在真空中传播，是一种电磁波，C正确。

6．关于手机和BP机，下列说法中不正确的是（　　）

A．随身携带的手机内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置

B．随身携带的手机内，既有无线电接收装置，又有无线电发射装置

C．两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话

D．无线电寻呼机（BP机）内只有无线电接收装置，没有无线电发射装置

解析：

选A　手机内既有无线电接收装置又有无线电发射装置。

由于手机发射功率小，因此必须通过固定的基地台转接，两个携带手机的人才能通话。

BP机内只有接收装置，而无发射装置。

二、多项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分）

7．关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　）

A．波长不同的电磁波在本质上完全相同

B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象

C．电磁波谱的频带很宽

D．电磁波的波长很短，所以电磁波谱的频带很窄

解析：

选AC　电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已，其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差近1020倍，所以电磁波谱的频带很宽，故A、C正确。

8．下列关于无线电波的叙述中，正确的是（　　）

A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波

B．无线电波在任何介质中传播速度均为3.0×108m/s

C．无线电波不能产生干涉和衍射现象

D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短

解析：

选AD　波长大于1毫米（频率低于300GHz）的电磁波叫无线电波，故选项A正确；无线电波在真空中的速度才是3.0×108m/s；无线电波具备波的共性，能发生干涉和衍射现象；从真空进入介质中时频率不变，速度变小，波长变短，故选项B、C均错误，选项D正确。

9．下列关于无线电广播的叙述，正确的是（　　）

A．发射无线电广播信号必须采用调频方式

B．发射无线电广播信号必须进行调制

C．接收无线电广播信号必须进行调谐

D．接收到无线电广播信号必须进行解调才能由扬声器播放

解析：

选BCD　发射无线电广播信号必须经过调制，可以采用调频，也可以采用调幅方式，所以选项A错误，B正确；接收无线电广播信号必须经过调谐，即选台，选项C正确；由于无线电波中有高频信号，所以要经过解调将低频信号检出来，才能由扬声器播放，选项D正确。

10．关于调制器的作用，下列说法正确的是（　　）

A．调制器的作用是把低频信号加载到高频信号上去

B．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去

C．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去

D．调制器的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去

解析：

选ABC　调制器的作用是把低频信号加载到高频振荡信号上去，如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅；如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化，则是调频。

由于低频信号不利于直接从天线发射，所以需要将低频信号加载到高频信号上去，选项A、B、C正确，D错误。

11．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．增大电容器两极板间的距离

B．使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．增大回路中的电容和电感

解析：

选AC　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，二是使电场和磁场尽可能地分散开，所以选项C正确；由f＝

可知，当增大电容器两极板间的距离时，C变小，f增大，选项A正确；使电容器两极板的正对面积变大，C变大，f变小，选项B错误；增大回路中的L、C，f变小，选项D错误。

12．下列关于雷达的说法中正确的是（　　）

A．雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备

B．电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的

C．雷达要确定较远物体的位置，使用的是长波段的无线电波

D．雷达每次发射无线电波的时间约为10－6s

解析：

选ABD　雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备；电磁波遇到障碍物要反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的；波长短的电磁波，传播的直线性好，有利于用电磁波定位，因此雷达用的是微波；雷达每次发射无线电波的时间一般不超过1μs，A、B、D正确，C错误。

13.

如图所示为调幅振荡电流图象，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段（　　）

A．经调制后

B．经调谐后

C．经检波后

D．耳机中

解析：

选AB　为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，这就是调制；而图象表示将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化，这叫调幅，是调制的一种方法；在接收电路中，经过调谐，回路中将出现调幅振荡电流，经检波后，低频信号从高频电流中还原出来，而在耳机中只有低频信号电流，综上分析，A、B正确。

三、非选择题（本题共4小题，共48分）

14．（8分）如图所示，一正离子在垂直于匀强磁场的固定光滑轨道内做匀速圆周运动，当磁场均匀增大时，离子运动的周期将________（填“变大”“变小”或“不变”）。

解析：

当磁场均匀增大时，在光滑轨道处产生逆时针方向的感应电场，正离子在电场力作用下做加速运动，速度增加，由T＝

知，运动的周期将变小。

答案：

变小

15.（10分）“为了您和他人的安全，请您不要在飞机上使用手机和手提电脑”这句警示语是乘坐过飞机的游客都听到过的。

有些空难事故就是由于某位乘客在飞行的飞机上使用手机造成的。

某机场飞机降落时，机上有四位旅客同时使用了手机，使飞机降落偏离了8度，险些造成事故。

请问为什么在飞机上不能使用手机和手提电脑呢（包括游戏机）?

解析：

由于手机或手提电脑在使用无线上网时要发射电磁波，对飞机产生电磁干扰，而飞机上的导航系统是非常复杂的，抗干扰能力不是很强。

因此为了飞行安全，飞机上的旅客不能使用手机或手提电脑。

答案：

见解析

16.（14分）如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙，问：

雷达在何方发现了目标？

目标与雷达相距多远？

解析：

雷达向东方发射电磁波时，没有反射回来的信号，向西方发射时，有反射回来的信号，所以目标在西方。

目标到雷达的距离

d＝

＝

m＝300km。

答案：

西方　300km

×××微波炉

MG－5021MW

额定电压：

220V,50Hz

额定功率：

1100W

输出功率：

700W

内腔容积：

20L

振荡频率：

2450MHz17.（16分）微波炉的工作应用了一种电磁波——微波（微波的频率为2.45×106Hz）。

食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的。

表中是某微波炉的部分技术参数，问：

（1）该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少？

（2）该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少？

（3）如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作30min，则做这道菜需消耗的电能为多少？

解析：

（1）波长λ＝

＝

m≈0.12m。

（2）额定电流I＝

＝

A＝5A。

（3）消耗的电能

ΔE＝W＝Pt＝1100×1800J＝1.98×106J。

答案：

（1）0.12m　

（2）5A

（3）1.98×106J

模块综合检测[3－4]

（时间：

45分钟　满分：

100分）

一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分）

1．某同学看到一只鸟落在树枝上的P处，树枝在10s内上下振动了6次。

鸟飞走后，他把50g的砝码挂在P处，发现树枝在10s内上下振动了12次。

将50g的砝码换成500g的砝码后，他发现树枝在15s内上下振动了6次。

试估计鸟的质量最接近（　　）

A．50g　　　B．200g　　　C．500g　　　D．550g

解析：

选B　由题意，m1＝50g时，T1＝

s＝

s；m2＝500g时，T2＝

s＝

s，可见质量m越大，周期T也越大。

鸟的振动周期T3＝

s，因为T1

2．某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝10sin

tcm，则下列关于该质点运动的说法中正确的是（　　）

A．质点做简谐运动的振幅为5cm

B．质点做简谐运动的周期为4s

C．在t＝4s时质点的速度最大

D．在t＝4s时质点的位移最大

解析：

选C　由x＝10sin

tcm可知，A＝10cm。

由ω＝

＝

rad/s得T＝8s。

t＝4s时，x＝0，说明质点在平衡位置，此时质点的速度最大，位移为0。

所以只有C项正确。

3．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。

设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是（　　）

A．紫光、黄光、蓝光和红光

B．紫光、蓝光、黄光和红光

C．红光、蓝光、黄光和紫光

D．红光、黄光、蓝光和紫光

解析：

选B　作出a、b、c、d四条光线第一次折射时的法线，可知其折射率的大小关系为na>nb>nc>nd，则它们可能依次是紫光、蓝光、黄光和红光，所以选项B正确。

4．如图所示，简谐横波a沿x轴正方向传播，简谐横波b沿x轴负方向传播，波速都是10m/s，振动方向都平行于y轴。

t＝0时刻，这两列波的波形如图所示。

选项图是平衡位置在x＝2m处的质点从t＝0开始在一个周期内的振动图象，其中正确的是（　　）

解析：

选B　沿着波的传播方向，“上坡下，下坡上”，则两列波上平衡位置x＝2m处的质点在t＝0时刻都沿y轴正方向振动，由题图可知两列波的周期相同，则两列波的波峰在t＝0.1s时同时到达x＝2m处，此时x＝2m处的质点的位移为3cm，由图可知，选项B正确。

5．两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示。

已知光线1沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；光线2的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点。

已知玻璃截面的圆半径为R，OA＝

，OP＝

R，光在真空中的传播速度为c。

据此可知（　　）

A．光线2在圆弧面的入射角为45°

B．玻璃材料的折射率为

C．光线1在玻璃中传播速度为

D．光线1在玻璃中传播时间为

解析：

B　作出光路图如图所示，光线2沿直线进入玻璃，设在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2，由sinθ1＝

＝

得θ1＝30°，A错误；因OP＝

R，由几何关系知BP＝R，故折射角θ2＝60°，由折射定律得玻璃的折射率n＝

＝

＝

，B正确；由n＝

解得光线1在玻璃中传播速度为

，传播时间为t＝

＝

，C、D错误。

6．以下说法正确的是（　　）

A．真空中蓝光的波长比红光的波长长

B．天空中的彩虹是由光的干涉形成的

C．光纤通信利用了光的全反射原理

D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变

解析：

选C　蓝光的频率大于红光的频率，在真空中两种光的速度相等，由λ＝

，可得蓝光的波长小于红光的波长，选项A错误；天空中的彩虹是由光的折射形成的，选项B错误；光纤通信利用了光的全反射原理，选项C正确；机械波在不同介质中传播，频率保持不变，但传播速度不同，由v＝λf知波长也不同，选项D错误。

7．（北京高考）周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图像如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波（　　）

A．沿x轴正方向传播，波速v＝20m/s

B．沿x轴正方向传播，波速v＝10m/s

C．沿x轴负方向传播，波速v＝20m/s

D．沿x轴负方向传播，波速v＝10m/s

解析：

选B　已知P点的运动方向为沿y轴负方向，可判定波沿x轴正方向传播；由题图可知λ＝20m，又T＝2.0s，则波速v＝

＝10m/s。

故选项B正确。

8．下列说法不正确的是（　　）

A．光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象

B．自然光斜射到玻璃、水面、木质桌面时，反射光和折射光都是偏振光

C．经过同一双缝干涉装置所得的干涉条纹，红光条纹间距大于绿光条纹间距

D．紫外线比红外线更容易发生衍射现象

解析：

选D　由偏振光的特点知，B正确；红光的波长比绿光的波长长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝

λ可知，经过同一双缝干涉装置，红光所得的干涉条纹间距大，C正确；光绕过障碍物的现象称为光的衍射现象，衍射现象的明显程度与缝的宽度（或障碍物的尺寸）及光的波长有关，缝越窄（或障碍物的尺寸越小），波长越长，衍射现象越明显，与红外线相比，紫外线的波长更短，更不容易发生衍射现象，故A正确，D错误。

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分）

9．（2016·湖北联考）关于波的现象，下列说法正确的有（　　）

A．当波从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化

B．光波从空气进入水中后，更容易发生衍射

C．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低

D．不论机械波、电磁波，都满足v＝λf，式中三参量依次为波速、波长、频率

解析：

选AD　由波的性质可知，A正确；光波从空气进入水中，波速变小，波长变短，故不容易发生衍射，B错误；由多普勒效应可判断，波源靠近接收者的过程中，接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，则C错误；波速的计算公式v＝λf（v波速，λ波长，f频率）对机械波和电磁波通用，则D正确。

10．关于波动，下列说法正确的是（　　）

A．各种波均会发生偏振现象

B．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹

C．声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度

D．已知地震波的纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警

解析：

选BD　只有横波才能发生偏振现象，故A错误；用白光做单缝衍射与双缝干涉，都可以观察到彩色条纹，故B正确；声波在传播过程中，介质中质点的速度并不等于声波的传播速度，故C错误；已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警，故D正确。

11．在O点有一波源，t＝0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波，t1＝4s时，距离O点3m的A点第一次达到波峰；t2＝7s时，距离O点4m的B点第一次达到波谷，则以下说法正确的是（　　）

A．该横波的波长为2m

B．该横波的周期为4s

C．该横波的波速为1m/s

D．距离O点5m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末

解析：

选BC　根据题意分析：

由Δx＝vΔt，得v4－

＝3m，v7－

T＝4m（v为波速，T为周期），解得v＝1m/s，T＝4s，故B、C两项正确；λ＝vT＝4m，A项错误；距离O点为5m的质点第一次开始向上振动的时刻为t＝

＝5s，D项错误。

12．在坐标原点的波源S产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝40m/s，已知t＝0时，波刚好传播到x＝40m处，如图所示。

在x＝800m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（　　）

A．波源S开始振动时方向沿y轴正方向

B．该波的波长为25m，周期为0.5s

C．x＝400m处的质点在t＝9.375s时处于波峰位