高中物理 第十四章讲义新人教版选修34共4套45页.docx

1、高中物理 第十四章讲义新人教版选修34共4套45页本套资源目录2019高中物理第十四章章末小结与测评讲义含解析新人教版选修3_42019高中物理第十四章第12节电磁波的发现电磁振荡讲义含解析新人教版选修3_42019高中物理第十四章第3节电磁波的发射和接收讲义含解析新人教版选修3_42019高中物理第十四章第45节电磁波与信息化社会电磁波谱讲义含解析新人教版选修3_4章末小结与测评 高考真题体验1多选(2016全国甲卷)关于电磁波，下列说法正确的是()A电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁

2、感应强度均垂直D利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失解析：选ABC电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电磁波的频率无关，选项A正确； 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，选项B正确；电磁波传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，选项C正确；电磁波可以通过光缆传输，选项D错误；电磁波波源的电磁振荡停止，波源不再产生新的电磁波，但空间中已产生的电磁波仍可继续传播，选项E错误。2(2016天津高考)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷

3、达发射无线电波的波长在110 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是()A米波的频率比厘米波频率高B和机械波一样须靠介质传播C同光波一样会发生反射现象D不可能产生干涉和衍射现象解析：选C波长越长，频率越低，故米波的频率比厘米波频率低，选项A错误；无线电波是电磁波，它的传播不须靠介质，选项B错误；无线电波与光波一样具有波的特性，会发生反射、折射、干涉和衍射现象，选项C正确，选项D错误。3(2015北京高考)利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一

4、特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是()AIC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作C若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L不会产生感应电流DIC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息解析：选BIC卡内是一个LC振荡电路，没有电池，故A错误；只有当读卡机发出特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作，故B正确；当读卡机发射的电磁波偏离该特定频率时，线圈L可以产生的感应电流较小，不能有效工作，故C错误；IC卡是可以和读

5、卡机进行数据传输的，故D错误。4(2013浙江高考)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声波能传递信息，A项错误；手机通话过程中，手机之间通过电磁波传播信息，人和手机之间通过声波传播信息，B项正确；太阳光中的可见光传播速度为光速，可认为是3108 m/s，而超声波的传播速度等于声音在空气中(15 下)的传播速度，即为340 m/s，C项错误；红外线的频率小于X射线的频率，故红外线的波长大于X

6、射线的波长，D项错误。5(2013四川高考)下列关于电磁波的说法，正确的是()A电磁波只能在真空中传播B电场随时间变化时一定产生电磁波C做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在解析：选C电磁波既可以在真空中传播，也可以在其它介质中传播，选项A错误；只有不均匀变化的电场或不均匀变化的磁场才能产生电磁波，选项B错误；做变速运动的电荷会产生变化的电场，激发磁场，变化的磁场，产生电磁波，选项C正确；电磁波的存在首先由赫兹实验证实，选项D错误。6(2013上海高考)电磁波与机械波具有的共同性质是()A都是横波 B都能传输能量C都能在真空中传播 D都具有恒定的波速解析：选

7、B电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，选项B正确。7. 多选(2012浙江高考)为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期T2的振荡电流。当罐中液面上升时()A电容器的电容减小B电容器的电容增大CLC回路的振荡频率减小DLC回路的振荡频率增大解析：选BC当罐中的液面上升时，电容器极板间的介电常数变大，则电容器的电容C增大，根据T2，可知LC回路的振荡周期T变大，又f，所以振荡频率变小，故选项B、C正确，选项A、D错误。 阶段质量检测四(时间：6

8、0分钟；满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1(2016合肥高二检测)下列关于电磁波的说法中不正确的是()A麦克斯韦电磁场理论预言了电磁波的存在B电磁波从真空传入水中，波长将变短C医院中用于检查病情的“B超”利用了电磁波的反射原理D雷达可以利用自身发射电磁波的反射波来对目标进行定位解析：选C麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故A正确；根据n可知，电磁波从真空传入水中，波长变短，故B正确；医院中用于检查病情的“B超”利用了超声波的反射原理，故C错误；雷达的工作原理是：发射电磁波对目标进行照射并接收其反射波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变

9、化率(径向速度)、方位、高度等信息，故D正确。2下列关于电磁波的说法正确的是()A均匀变化的磁场能够在空间产生电场B电磁波在真空和介质中传播速度相同C只要有电场和磁场，就能产生电磁波D电磁波在同种介质中只能沿直线传播解析：选A根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场能够在空间产生恒定电场，选项A正确；电磁波在真空和介质中传播的速度不相同，选项B错误；只要有电场和磁场，不一定就能产生电磁波，选项C错误；若介质密度不均匀，电磁波在同种介质中也会发生偏折，选项D错误。3间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它。这种遥感照相机敏

10、感的电磁波属于()A可见光波段B红外波段C紫外波段 DX射线波段解析：选B一切物体都在不停地辐射红外线，B正确。4如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向(从上往下看)匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上，磁感应强度B随时间成正比增加的变化磁场，设运动过程中小球带电量不变，那么()A小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B小球受到的磁场力一定不断增大C小球先沿逆时针方向减速运动，一段时间后再沿顺时针方向加速运动D磁场力对小球一直做功解析：选C玻璃圆环处在均匀变化的磁场空间，所以感应出的稳定电场对带正电的小球做功，使小球先逆时针减速运动

11、再顺时针加速运动，但磁场力方向时刻与小球圆周运动线速度方向垂直，所以对小球不做功；小球在水平面内沿轨道半径方向受两个力作用：环的挤压力FN和磁场的洛伦兹力F洛Bqv0，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力；考虑到小球速度大小的变化以及磁感应强度的变化，挤压力FN和磁场的洛伦兹力F洛不一定始终在增大。综上所述，C正确。5据飞行国际报道称，中国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第四代作战飞机“歼20”(如图所示)，使中国成为世界上第三个进入到第四代战机的研发序列中的国家。隐形飞机的原理是在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击。根据你所学的物理知识，判断

12、下列说法中正确的是()A运用隐蔽色涂层，无论距你多近的距离，你也不能看到它B使用吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现C使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流D主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现和攻击解析：选B雷达向外发射电磁波，当电磁波遇到飞机时就要发生反射，雷达通过接收反射回来的电磁波，就可以测定飞机的位置，所以要想降低飞机的可探测性，可以使用吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，选项B正确。二、多项选择题(本题共3小题，

13、每小题6分，共18分)6关于电磁波谱，下列说法中正确的是()AX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，最容易发生衍射现象的是射线解析：选ABX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；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射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，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错误。7要提高LC振荡电路辐

14、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使电感线圈匝数增多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开放，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；使电感线圈匝数增多，L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。8(2016长沙高二检测)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至 1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法正确的是()A真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在1.

15、5 m至0.3 m 之间B电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D波长越短的电磁波，反射性能越强解析：选ACD据，电磁波频率在200 MHz至1 000 MHz 的范围内，则电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m 之间， 故A正确；雷达是利用电磁波的反射原理，波长越短，其反射性能越强；雷达和目标的距离sct，故C、D正确；电磁波的产生是依据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，故B错误。三、非选择题(本题共4小题，共52分)9(12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2104 s，雷

16、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 m300 km。答案：西方300 km10(12分)如图所示，S先接通a触点，让电容器充电后再接触b触点，设这时可变电容器的电容为C556 pF，电感L1 mH。(1)经过多长时间电容C上的电荷第一次释放完？(2)这段时间内电流如何变化？线圈两端电压如何变化？解析：(1)根据T2，该电路的振荡周期为T223.14s4.68106 s; 电容器极板上所带电荷量由最大

17、变为零，经过的时间t1.17106 s。(2)电流逐渐增大，线圈两端的电压逐渐减小。答案：(1)1.17106 s(2)增大减小11(14分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈感应系数L4.0 mH，此时产生电谐振的电容为多大？解析：由公式cf得 m8 000 m再由公式f得C F4.5109 F答案：8 000 m4.5109 F12(14分)有波长分别为290 m、3

18、97 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(光速c3108 m/s)，问：(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，设波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波的频率分别为f1、f2、f3，则有f1 Hz1 034 kHzf2 Hz756 kHzf3 Hz530 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

19、率，由f知，应减小可变电容器的电容，由C知，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些。答案：(1)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)旋出一些电磁波的发现 电磁振荡一、伟大的预言1变化的磁场产生电场实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。麦克斯韦对该问题的见解：电路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。该现象的实质：变化的磁场产生了电场。2变化的电场产生磁场麦克斯韦大胆地假设，既然变化的磁场能产生电场，那么，变化的电场也会在空间产生磁场。注意变化的磁场所产生电场的电场线是闭合的，而静电场中的电

20、场线是不闭合的。选一选多选某电路的电场随时间变化的图象如图所示，能产生磁场的电场是()解析：选BCD题图A中电场不随时间变化，不产生磁场；题图B和题图C中电场都随时间做均匀变化，能产生稳定的磁场；题图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场。二、电磁波1电磁波的产生：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。2电磁波是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。3电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本质，他预言电磁波的速度等于光速。4电磁波的实验证实(1)赫兹利用如

21、图所示的实验装置，证实了电磁波的存在。(2)赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度c，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。注意电磁波是电磁现象，机械波是力学现象，两者都具有波的特性：干涉、衍射等，但它们具有本质的不同，如机械波的传播依赖于介质的存在，但电磁波的传播则不需要介质。判一判1电磁波在真空和介质中传播速度相同()2只要有电场和磁场，就能产生电磁波()3电磁波在同种介质中只能沿直线传播()三、电磁振荡的产生1振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流。2振荡电路：产生振荡电流的电路。最简

22、单的振荡电路为LC振荡电路。3振荡过程：如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器要对线圈放电。(1)放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流不能马上达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值。该过程电容器储存的电场能转化为线圈的磁场能。(2)充电过程：电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为零，而会保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始充电，极板上的电荷逐渐增加，当电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到最大值。该过程线圈中的磁场能又转化为电容器的电场能。此后

23、电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流。(3)实际的LC振荡是阻尼振荡：电路中有电阻，振荡电流通过时会有热量产生，另外还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。说明在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流与振荡电流相联系的电场和磁场都在周期性的变化，电场能和磁场能周期性的转化。类比单摆摆动过程中的能量转化来分析电磁振荡过程中的能量转化情况：电容器充电时相当于摆球从平衡位置被拉到最高点，电场能相当于摆球势能，磁场能相当于摆球动能。电容器在放电过程中电场能转化为磁场能，相当于摆球由最高点向平衡位置运动，摆球势能转化

24、为动能。电容器放电结束，电场能全部转化为磁场能，相当于摆球到达平衡位置时摆球势能全部转化为动能。选一选多选在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是()A电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小B回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大C电容器极板上电荷最多时，电场能最大D回路中电流值最小时刻，电场能最小解析：选BC电容器放电完毕时，q0，但此时i最大，所以磁场能最大，则A错误；电流最小i0时，q最多，极板间电场最强，电场能最大，则D错误；同理分析，选项B、C正确。四、电磁振荡的周期和频率1周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。2频率：1 s内完成的周期性变化的次数。如果振荡电路没有能量

25、损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率分别叫做固有周期、固有频率。3周期和频率公式：T2，f。注意LC振荡电路的固有频率只取决于线圈的自感系数L和电容器的电容C，与电容器带电多少、极板间的电压高低和是否接入电路等因素无关。选一选要增大LC振荡电路的频率，可采取的办法是()A增大电容器两极板正对面积B减少极板带电荷量C在线圈中放入软铁棒作铁芯D减少线圈匝数解析：选D根据LC振荡电路的频率公式f和平行板电容器电容公式C知，当增大电容器两极板正对面积时，C增大，f减小；减少极板带电荷量，不影响C，即f不变；在线圈中放入软铁棒作铁芯，L增大，f减小；减少线圈匝数，L减小，f增大，故D正确。1.对麦

26、克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场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不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场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2.对电磁场的理解(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变化的磁场交替产生，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、静磁场的比较三者可以在某空间混合存在，但由静电场和静磁场混

27、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。电磁场由近及远传播，形成电磁波，如图所示。 典型例题例1.多选判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象(每个选项中的上图表示变化的场，下图表示变化的场产生的另外的场)，其中正确的是()解析A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，所以下图错误；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以下图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，所以下图正确；D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相

28、比较，相位相差应为而不是，所以下图错误。综上所述，B、C正确，A、D错误。答案BC点评(1)麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场。而产生的电场或磁场如何变化与原磁场或原电场的变化规律有关。(2)洛伦兹力对运动电荷永不做功，但变化的磁场产生的感应电场可以对运动电荷做功。 即时巩固1根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是()A有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场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周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场解析：选D根据麦克斯韦电

29、磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，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，只有D正确。机械波电磁波研究对象力学现象电磁现象周期性位移随时间和空间做周期性变化电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化传播情况传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关传播无需介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关产生机理由(波源)质点的振动产生由电磁振荡(周期性变化的电流)激发是否横波可以是是是否纵波可以是否干涉现象满足干涉条件时均能发生干涉现象衍射现象满足衍射条件时均能发生明显衍射相关计算公式vf均适用 典型例题例2.多选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，还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、干涉和衍射现象解析机械波由振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生；机械波传播需要介质，波速由介质决定；电磁波的传播不需要介质，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BCD点评(1)电磁波和机械波都遵循波长、波速、频率的关系公式 ，电磁波进入介质遵循公式n。(2)机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质