高中物理 第14章 电磁波 (课件+习题)(打包7套)[新人教版]选修3-4.zip
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电磁波的发现、 电磁振荡 (建议用时:45分钟)学业达标1根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是()A电场一定能产生磁场,磁场也一定能产生电场B变化的电场一定产生磁场C稳定的电场也可以产生磁场D变化的磁场一定产生电场E变化的电场和变化的磁场相互联系在一起,形成一个统一的、不可分割的电磁场【解析】根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场和变化的磁场相互联系在一起,形成一个统一的、不可分割的电磁场,E项正确;变化的电场一定产生磁场,稳定的电场不产生磁场,故A、C项错误,B项正确同理知D正确【答案】BDE2关于电磁波,下列说法正确的是() 【导学号:23570132】A只要有电场和磁场,就能产生电磁波B电磁波在真空和介质中传播速度不相同C均匀变化的磁场能够在空间形成电磁波D赫兹证明了电磁波的存在E电磁波在真空中具有与光相同的速度【解析】若只有电场和磁场,而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波,A、C错;光也是电磁波,在真空和介质中传播的速度不同,可判断B、E正确;赫兹证明了电磁波的存在,D项正确【答案】BDE3某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容,其中正确的是()A机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用B机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播D机械波只有横波E电磁波只有纵波【解析】机械波和电磁波有相同之处,也有本质区别,但vf都适用,A说法对;机械波和电磁波都具有干涉和衍射现象,B说法对;机械波的传播依赖于介质,电磁波可以在真空中传播,C说法对;机械波有横波和纵波,而电磁波是横波,D、E说法错【答案】ABC4关于麦克斯韦的电磁理论及其成就,下列说法正确的是() 【导学号:23570133】A变化的电场可以产生磁场B变化的磁场可以产生电场C证实了电磁波的存在D预见了真空中电磁波的传播速度等于光速E证实了真实中电磁波的速度等于光速【解析】选项A和B是电磁理论的两大支柱,所以A和B正确;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹最早证实了电磁波的存在,C错误;麦克斯韦预见了真空中电磁波的传播速度等于光速,D正确,E错误【答案】ABD5在LC振荡电路中,当电容器充电完毕尚未开始放电时,下列说法正确的是()A电容器中的电场最强B电路里的磁场最强C电场能已有一部分转化成磁场能D磁场能已全部转化成电场能E此时电路中电流为零【解析】LC振荡电路电容器充电完毕,电容器中电场最强,磁场最弱,电场能和磁场能之间还没有发生转化,故A、D、E正确【答案】ADE6任何电磁波在真空中都具有相同的_. 【导学号:23570134】【解析】任何电磁波在真空中都具有相同的速度c3108 m/s.【答案】波速7.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场可以产生电场,当产生的电场的电场线如图1418所示时,可能是向上的磁场在_或向下的磁场在_图1418【解析】在电磁感应现象的规律中,当一个闭合电路中的磁通量发生变化时,回路中就有感应电流产生,回路中并没有电源,电流的产生是由于磁场的变化造成的麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况,即变化的磁场产生电场向上的磁场增强时,感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下,根据安培定则可判断出感应电流方向如题图中E的方向所示,同理,当向下的磁场减小时,也会得到图中电场的方向【答案】增强减弱8.如图1419所示的LC振荡回路中振荡电流的周期为2102 s,自振荡电流沿逆时针方向达最大值开始计时,当t3.4102s时,电容器正处于_(选填“充电”“放电”或“充电完毕”)状态,这时电容器的上极板_(选填“带正电”“带负电”或“不带电”)图1419【解析】根据题意可画出LC回路振荡电流的变化图象如图,t3.4102 s时刻即为图象中的P点,正处于顺时针电流减小的过程中,所以,电容器正处于反向充电状态,上板带正电【答案】充电带正电能力提升9用麦克斯韦的电磁场理论判断,图14110中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图象是()图14110【解析】A图中的左图磁场是稳定的,由麦克斯韦的电磁场理论可知,其周围空间不会产生电场,A图是错误的;B图中的左图是均匀变化的电场,应该产生稳定的磁场,右图的磁场应是稳定的,所以B图正确;C图中的左图是振荡的磁场,它能产生同频率的振荡电场,且相位相差,C图是正确的;同理E正确D图错误【答案】BCE10不能发射电磁波的电场是() 【导学号:23570135】【解析】由麦克斯韦电磁场理论,当空间出现恒定的电场时(如A图),由于它不激发磁场,故无电磁波产生;当出现均匀变化的电场(如B图、C图时),会激发出磁场,但磁场恒定,不会在较远处激发出电场,故也不会产生电磁波;只有周期性变化的电场(如D、E图),才会激发出周期性变化的磁场,它又激发出周期性变化的电场如此不断激发,便会形成电磁波【答案】ABC11隐形飞机外形设计采用多棱折面,同时表面还采用吸波涂料,使被反射的雷达信号尽可能弱,从而达到隐身的目的下列说法中正确的是()A战机采用了隐形技术,不能反射电磁波,因此用肉眼不能看见B涂料隐形技术利用了干涉原理,对某些波段的电磁波,涂料膜前后表面反射波相互抵消C战机速度超过音速,不能用超声波雷达来探测D当敌机靠近时,战机携带的雷达接收的反射波的频率小于发射频率E当敌机远离时,战机携带的雷达接收的反射波的频率小于发射频率【解析】隐形战机表面的涂料,对一些特定波长的电磁波来说,反射波相消干涉,B对,A错;由于声音的速度小于战机,因此不能用超声波雷达探测,C对;当敌机靠近时,单位时间接收的波数增加,即频率升高,D错同理知E对【答案】BCE12如图14111所示的电路中,电容器的电容C1 F,线圈的自感系数L0.1 mH,先将开关S拨至a,这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止然后将开关S拨至b,经过t3.14105 s,油滴的加速度是多少?当油滴的加速度为何值时,LC回路中的振荡电流有最大值?(g取10 m/s2,取3.14,研究过程中油滴不与极板接触) 【导学号:23570136】图14111【解析】当S拨至a时,油滴受力平衡,显然油滴带负电,有mgq,当S拨至b后,LC回路中有振荡电流,振荡周期为T223.14 s6.28105s,当t3.14105 s时,电容器恰好反向充电结束,两极板间场强与t0时等大反向由牛顿第二定律得qmgma,联立式解得a20 m/s2,当振荡电流最大时,电容器处于放电完毕状态,两极板间无电场,油滴仅受重力作用,此时有mgma,解得a10 m/s2.即当油滴的加速度为10 m/s2时,LC回路中的振荡电流有最大值【答案】20 m/s2当a10 m/s2时LC回路中的振荡电流有最大值.5学业分层测评 知识点一 知识点二 电磁场和电磁波 电场 磁场 电磁场 横波 介质 折射 衍射 f 3 0 108 交替 电磁波 电磁场 感应电动势 折射 干涉 电磁振荡 方向 振荡电流 周期性 LC 固有 时间 次数 固有 图14 1 5 电磁波的发射和接收 (建议用时:45分钟)学业达标1当代人类的生活和电磁波紧密相关,关于电磁波,下列说法正确的是()A只要把带电体和永磁体放在一起,就会在周围空间产生电磁波B电磁波在传播过程中,随介质的变化其波速是变化的C电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波D微波炉内所产生的微波不是电磁波,而是波长很短的机械波E电磁波在传播过程中其频率是不变的【解析】变化的磁场、电场才能产生电磁波,A错误;电磁波的传播速度与介质有关,而频率与介质无关,B、E正确;电磁波能够携带信号,用于通讯、广播等,C正确;微波炉内的微波是波长较短的电磁波,D错误【答案】BCE2关于无线电波的发射过程,下列说法正确的是() 【导学号:23570139】A必须对信号进行调制B必须使信号产生电谐振C必须把传输信号加到高频电流上D必须使用开放电路E必须使用闭合电路【解析】电磁波的发射过程中,一定要对低频输入信号进行调制,并加到高频电流上为了有效地向外发射,必须使电路开放,A、C、D正确,E错误而产生电谐振的过程是在接收电路,B不正确【答案】ACD32014年3月8日马来西亚航班MH370失联前与塔台和卫星之间通过电磁波相联系以下说法正确的是()A航班与卫星间联系主要以微波的形式BMH370发出的电磁波频率是定值,不能改变C电磁波由真空进入介质,速度变小D电磁波由真空进入介质,频率不变E只要发射电路的电磁振荡停止,产生的电磁波立即消失【解析】航班与卫星间联系主要以微波的形式传播,天波遇到大气中的电离层就反射了,A项正确;MH370发出的电磁波,频率是可以改变的,B项错;电磁波由真空进入介质,速度变小,频率不变,C、D项正确;一旦电磁波形成了,电磁场就会向外传播,当波源的电磁振荡停止时,只是不能产生新的电磁波,但已发出的电磁波不会消失,故E错误【答案】ACD4调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号,要收到电信号,应_调谐电路中线圈的匝数或将线圈中的_取走【解析】影响电感L的因素有线圈匝数、粗细、长短及有无铁芯等,而对铁芯和匝数分析的题目较多当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时,发生电谐振才能收听到电台信号由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低,由以上分析可知在电容C无法调节的前提下,可减小电感L.【答案】减小铁芯5在无线电波广播的接收中,调谐和检波是两个必须经历的过程,接收过程的顺序应是_高频放大_音频放大. 【导学号:23570140】【解析】接收过程的顺序为调谐、高频放大、检波、音频放大【答案】调谐检波6电视机的室外天线能把电信号接收下来,是因为天线处在变化的电磁场中,天线中产生_,相当于电源,通过馈线输送给_电路【解析】室外天线处于空间变化的电磁场中,天线中产生了感应电流,此电流通过馈线输送给LC电路,此电流中空间各电台信号激起的电流均存在,但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应电流最强,然后再通过解调处理进入后面的电路【答案】感应电流LC7收音机的调谐电路中线圈的自感系数为L,要想接收波长为的电磁波,应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)多少?【解析】接收电磁波必须进行调谐,使接收回路产生电谐振,由产生电谐振的条件f固f电磁波得,解得C.【答案】8一个LC电路中的电感L3.6103H,电容C14 400 pF,求它所发射的电磁波的波长. 【导学号:23570141】【解析】LC电路的振荡频率为:f,所以它所发射的电磁波的波长为:2c23108m13 564.8 m.【答案】13 564.8 m能力提升9如图1432所示是一个调谐接收电路,甲、乙、丙为电路中的电流随时间变化的图象,则()甲乙丙图1432Ai1是L1中的电流图象Bi1是L2中的电流图象Ci2是L2中的电流图象Di3是流过耳机的电流图象Ei3是L2中的图象【解析】L1中由于电磁感应,产生的感应电动势的图象是同甲图相似的,但是由于L2和D串联,所以当L2的电压与D反向时,电路不通,因此这时L2没有电流,所以L2中的电流图象应是乙图中的i2.高频部分通过C2,通过耳机的电流如同丙图中的i3,只有低频的音频电流,故选项A、C、D正确【答案】ACD10.如图1433所示,原线圈频率为f的交流电源,将电感为L的副线圈接一个适当的电容器成为LC振荡电路,这种振荡和机械振动中的_振动相类似,其振荡周期等于_改变电容器的电容量,当电容等于_时,振荡电流的幅度值可达最大值. 【导学号:23570142】图1433【解析】变压器的副线圈中感应电流的频率与原线圈中的电流频率相同,类似于机械振动中的受迫振动,其振荡周期为,改变电容器的电容量,可以改变LC振荡回路的固有频率,当固有频率与接收信号的频率相等时,发生电谐振,即f,求得C.【答案】受迫11LC振荡电路电容器的电容为3105 F,线圈的自感系数为3 mH,它与开放电路耦合后,(1)发射出去的电磁波的频率是多大?(2)发射出去的电磁波的波长是多大?【解析】LC振荡电路与开放电路耦合后,振荡电路中产生的高频振荡电流通过两个电路线圈间的互感作用,使开放电路中也产生同频率的振荡电流,振荡电流在开放电路中激发出无线电波,向四周发射,所以发射出电磁波的频率就等于LC振荡电路中电磁振荡的频率(1)发射出去的电磁波的频率f Hz530 kHz.(2)发射出去的电磁波的波长 m566 m.【答案】(1)530 kHz(2)566 m12有波长分别为290 m,397 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: 【导学号:23570143】(1)哪种波长的无线电波在收音机中激起的感应电流最强?(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得f1Hz1 034 kHz,f2Hz756 kHz,f3Hz530 kHz.所以波长为397 m的无线电波在收音机中激起的感应电流最强(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率,因此应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些【答案】见解析4学业分层测评 知识点一 知识点二 电磁波的发射 开放 足够高 越高 振幅 频率 电磁波的接收 感应电流 微波 固有频率 频率 电谐振 调制 大于1mm 长波 中波 电磁波与信息化社会、电磁波谱(建议用时:45分钟)学业达标1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声音是机械波B声音是电磁波C光是电磁波D光是机械波E声音和光都能发生干涉和衍射现象【解析】声音必须在介质中传播,是机械波;光可以在真空中传播,是电磁波【答案】ACE2关于雷达的特点,下列说法正确的是() 【导学号:23570146】A雷达所用无线电波的波长比短波还短B雷达只有连续发射无线电波,才能发现目标C雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离D雷达在能见度低的黑夜将无法使用E雷达的使用与黑夜和白天无关【解析】雷达一般采用直线性好、反射性强的微波,不是连续发射无线电波,每次发射的时间及两次发射的时间间隔都有一定要求,障碍物的距离等情况都由显示屏显示出来【答案】ACE3关于红外线的作用与来源,下列说法正确的是()A一切物体都在不停地辐射红外线B红外线具有很强的热作用C红外线具有很强的荧光作用D红外线的显著作用是化学作用E红外线容易穿透云雾【解析】荧光作用和化学作用都是紫外线的重要特性,红外线波长比可见光长,绕过障碍物能力强,易穿透云雾【答案】ABE4.如图1444所示为收音机接收电磁波的电路,由线圈L1与可变电容器C1组成,它相当于一个LC振荡电路,当各个无线电台发射的电磁波都通过磁棒后,会在L1中不同程度地产生感应电流(振荡电流),当可变电容调至某一值(选台)使其振荡频率恰好与武汉人民广播电台发射频率相同时,仅可接收该台广播节目若要改为接收中央人民广播电台(高于武汉台频率)的节目,可采取的措施是() 【导学号:23570147】图1444A增加电容器电容CB减小电容器电容CC减少磁棒上线圈匝数D将磁棒从线圈中抽出部分E增加磁棒上线圈匝数【解析】当收音机调谐电路的频率等于要接收的电磁波的频率时才发生电谐振,即接收到该台要使接收的电台电磁波频率升高,由f知,当L和C减小时,频率f增大,故BCD正确【答案】BCD5电磁波包含了射线、红外线、紫外线、无线电波等,按波长由长到短的排列顺序是无线电波、_、_、_.【解析】在电磁波家族中,按波长由长到短分别为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等【答案】见解析6一种电磁波入射到半径为1 m的孔上,可发生明显的衍射现象,这种波属于电磁波谱中的_【解析】波能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如图所示,电磁波中的无线电波波长范围是104103 m,红外线波长范围是103107 m,可见光、紫外线、射线的波长更短,所以只有无线电波才符合条件【答案】无线电波7间谍卫星上装有某种遥感照相机,可用来探测军用目标,这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车,甚至车已经离开,也瞒不过它,这种遥感照相机敏感的电磁波属于_波程. 【导学号:23570148】【解析】任何物体都向外辐射红外线,温度越高,辐射的红外线越强,遥感照相机是利用红外线拍摄的【答案】红外8如图1445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?图1445【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 km能力提升9雷达是应用电磁波来工作的,它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内,已知真空中光速c3108 m/s,下列说法中正确的是()A电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生B电磁波可由周期性变化的电场和磁场产生C雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间D雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定E雷达工作时在连续不断地发射电磁波【解析】恒定的电场不能产生磁场,A错误;周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场也可以产生周期性变化的电场,这样的电场和磁场形成的统一体就是电磁场,B正确;雷达发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内因此,它在真空中的波长可由c/f求得,则其波长范围为0.3 m至1 m,C正确;雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定,等于ct/2,D正确;雷达工作时是按一定的时间间隔向外发射无线电脉冲,E错误【答案】BCD10等离子显示屏PDP是一种以等离子管作为发光元件,并由大量的等离子管排列在一起构成的屏幕每个等离子管的透明玻璃管内都充有低压的氖氙气体,管的两端各有一个电极,在两个电极间加上高电压后,封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的射线,它激发显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光每个等离子管作为一个像素,由这些像素的明暗和颜色变化的组合,便形成了各种灰度和色彩的图象,则该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的_效应. 【导学号:23570149】【解析】根据紫外线的产生机理、特点及应用可知是某种看不见的射线使荧光粉发光,看不见的射线应是紫外线,使荧光粉发光,这是紫外线的荧光效应【答案】荧光11雷达测距防撞控制系统(Distronic,简称DTR)是利用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备,某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来,已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0104 s,某时刻雷达显示屏上显示的波形如图1446甲所示,A脉冲为发射波,B脉冲为目标反射波,经t170 s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示,则该飞机的飞行速度约为多少?图1446【解析】由图示信息知,比较远时,脉冲波显示的距离为s m6104 m当飞机到达雷达正上方后,距离为s m3104 m由于开始时飞机在斜上方,后来飞机到达正上方,所以飞机的速度为v m/s306 m/s.【答案】306 m/s12.如图1447所示为伦琴射线管示意图,K为阴极钨丝,发射的电子初速度为零,A为对阴极(阳极),当A、K之间加直流电压U30 kV时,电子被加速打在对阴极A上,使之发出X射线,设电子的动能全部转化为伦琴射线(X射线)的能量求:图1447(1)电子到达对阴极的速度多大?(2)如果对阴极每吸收一个电子放出一个X射线光子,则当A、K之间的电流为10 mA时,每秒钟从对阴极最多辐射出多少个X射线光子?(电子质量m0.911030 kg,电荷量e1.61019 C)【解析】(1)由动能定理,得:mv2eU,则v m/s1.0108 m/s;(2)n6.251016(个)【答案】(1)1.0108 m/s(2)6.251016个5学业分层测评 知识点一 知识点二 电磁波与信息化社会 越高 解调 电信号 因特网 电磁波谱 射线 波长 频率 无线电波 可见光 黄绿 能量 红外线 紫外线
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第14章
电磁波
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