魯科版選修34 3.1電磁波的產(chǎn)生 學(xué)案.docx

1電磁波的產(chǎn)生知識(shí)內(nèi)容電磁波的產(chǎn)生考試要求必考加試a課時(shí)要求1.知道麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，了解麥克斯韋對(duì)電磁學(xué)發(fā)展做出的巨大貢獻(xiàn).2.知道電磁波的傳播不需要介質(zhì)，電磁波是橫波，傳播速度等于光速，光是一種電磁波.3.知道赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在以及赫茲對(duì)電磁學(xué)的發(fā)展做出的巨大貢獻(xiàn).4.認(rèn)識(shí)電磁波的物質(zhì)性，知道電磁波的產(chǎn)生.5.了解電磁波和機(jī)械波的區(qū)別.一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論導(dǎo)學(xué)探究(1)電子感應(yīng)加速器就是用來獲得高速電子的裝置，其基本原理如圖1所示，上、下為電磁鐵的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電磁鐵線圈中通入變化的電流，真空室中的帶電粒子就會(huì)被加速，其速率會(huì)越來越大請(qǐng)思考：帶電粒子受到什么力的作用而被加速？如果線圈中通以恒定電流會(huì)使粒子加速嗎？這個(gè)現(xiàn)象告訴我們什么道理？圖1(2)用導(dǎo)線將手搖發(fā)電機(jī)與平行板電容器兩極相連，平行板電容器兩極板間的距離為4 cm左右，在下極板邊緣放上幾個(gè)帶絕緣底座的可轉(zhuǎn)動(dòng)小磁針，當(dāng)搖動(dòng)發(fā)電機(jī)給電容器充電或電容器放電時(shí)，小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，充電結(jié)束或放電結(jié)束后，小磁針靜止不動(dòng)請(qǐng)思考：小磁針受到什么力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)？這個(gè)現(xiàn)象告訴我們什么道理？答案(1)電荷受到電場(chǎng)力作用做加速運(yùn)動(dòng)線圈中通入恒定電流時(shí)，粒子不會(huì)被加速變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)(2)小磁針受到磁場(chǎng)力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)知識(shí)梳理麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本觀點(diǎn)1麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本觀點(diǎn)：(1)如圖2甲、乙所示，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，若在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，電路里就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流圖2(2)變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)2均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，振蕩變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，振蕩變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)3周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，周期性變化的電場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，因此變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)會(huì)交替產(chǎn)生，形成不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場(chǎng)即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)在電場(chǎng)周圍一定存在著和它聯(lián)系著的磁場(chǎng)()(2)在磁場(chǎng)周圍一定存在著和它聯(lián)系著的電場(chǎng)()(3)在變化的磁場(chǎng)周圍可能會(huì)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)()二、電磁波導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示是赫茲證明電磁波存在的實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)接在高壓感應(yīng)圈上的兩金屬球間有電火花時(shí)，導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會(huì)產(chǎn)生電火花，這是為什么？這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了什么問題？圖3答案當(dāng)a、b兩金屬球間產(chǎn)生電火花時(shí)就會(huì)產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，這種變化的電磁場(chǎng)傳播到導(dǎo)線環(huán)時(shí)，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會(huì)產(chǎn)生電火花這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在知識(shí)梳理電磁波的產(chǎn)生及傳播特點(diǎn)1電磁波的產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成電磁波赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁場(chǎng)理論的正確性2電磁波在真空中傳播時(shí)，它的電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波3電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播其在真空中的傳播速度等于光速4電磁波具有波的共性，能發(fā)生干涉、衍射、折射和反射，并且能傳遞能量即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)電磁波在真空中的傳播速度等于光速c.()(2)電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度相互垂直，且二者與波的傳播方向垂直()(3)電磁波是橫波()(4)電磁波中，電場(chǎng)強(qiáng)度e和磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間和空間做周期性的變化()一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論1恒定的磁場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)；同樣，恒定的電場(chǎng)也不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)2均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)；同樣，均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)3振蕩變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的電場(chǎng)；同樣，振蕩變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩變化的磁場(chǎng)例1根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說法中正確的是()a恒定的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)b變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生變化的電場(chǎng)c均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)d均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)答案d解析麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論的核心內(nèi)容是：變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)；變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)對(duì)此理論全面正確的理解為：不變化的電場(chǎng)周圍不產(chǎn)生磁場(chǎng)；變化的電場(chǎng)周圍可以產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，也可以產(chǎn)生不變化的磁場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的規(guī)律與以上類似，故正確答案為d.針對(duì)訓(xùn)練(多選)應(yīng)用麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論判斷下列表示電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)(或磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng))的關(guān)系圖象中(每個(gè)選項(xiàng)中的上圖是表示變化的場(chǎng)，下圖是表示變化的場(chǎng)產(chǎn)生的另外的場(chǎng))，正確的是()答案bc解析a圖中的上圖磁場(chǎng)是穩(wěn)定的，由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可知周圍空間不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，a圖中的下圖是錯(cuò)誤的b圖中的上圖是均勻變化的電場(chǎng)，應(yīng)該產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，下圖的磁場(chǎng)是恒定的，所以b圖正確c圖中的上圖是振蕩的磁場(chǎng)，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)，且相位相差，c圖是正確的d圖的上圖是振蕩的電場(chǎng)，在其周圍空間產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng)，但是下圖中的圖象與上圖相比較，相位相差，故不正確，所以只有b、c兩圖正確二、電磁波電磁波與機(jī)械波的比較機(jī)械波電磁波研究對(duì)象力學(xué)現(xiàn)象電磁現(xiàn)象周期性位移隨時(shí)間和空間做周期性變化電場(chǎng)強(qiáng)度e和磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間和空間做周期性變化傳播情況傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)傳播無需介質(zhì)，在真空中波速等于光速c，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)產(chǎn)生機(jī)理由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生由電磁振蕩激發(fā)(下節(jié)內(nèi)容)是橫波還是縱波可能是橫波，也可能是縱波 橫波干涉和衍射可以發(fā)生干涉和衍射例2(多選)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電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3108 m/sc電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)將變短d電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象答案ac解析電磁波只有在真空中的傳播速度才為3108 m/s，在其他介質(zhì)中的傳播速度均小于3108 m/s.電磁波與其他波一樣具有干涉、衍射等波的特性當(dāng)電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，頻率不變，因?yàn)閏v，所以，波長(zhǎng)變短，波速變小，故選a、c.1下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()a電磁波只能在真空中傳播b電場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波c做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波d麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在答案c解析電磁波在介質(zhì)中也能傳播，比如光是一種電磁波，在水和玻璃等介質(zhì)中也能傳播，故a錯(cuò)誤均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，不能再產(chǎn)生電場(chǎng)，因而不能產(chǎn)生電磁波，故b錯(cuò)誤做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，形成電磁波，故c正確，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，是赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故d錯(cuò)誤2有關(guān)電磁波和聲波，下列說法錯(cuò)誤的是()a電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)b由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大c電磁波是橫波，聲波也是橫波d由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)變短，聲波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)答案c解析電磁波本身就是一種物質(zhì)，它的傳播不需要介質(zhì)，而聲波的傳播需要介質(zhì)，選項(xiàng)a正確；電磁波由空氣進(jìn)入水中時(shí)，傳播速度變小，但聲波在水中的傳播速度比其在空氣中的大，選項(xiàng)b正確；電磁波的傳播方向與e、b兩個(gè)振動(dòng)矢量的方向都垂直，是橫波，而聲波是縱波，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；電磁波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，波速變小，波長(zhǎng)變短，而聲波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，波速變大，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，選項(xiàng)d正確選擇題1(多選)關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說法中正確的是()a變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是變化的b變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)不一定是變化的c均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生的電場(chǎng)也是均勻變化的d周期性變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的周期性變化的磁場(chǎng)答案bd2下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()a周期性變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生電磁波b電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同c只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波d電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播答案a解析周期性變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)或電場(chǎng)，故選項(xiàng)a正確；電磁波在介質(zhì)中的傳播速度v，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤；只有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)才能產(chǎn)生電磁波，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤；電磁波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，故選項(xiàng)d錯(cuò)誤3如圖1所示是空間磁感應(yīng)強(qiáng)度b的變化圖象，在它周圍空間產(chǎn)生的電場(chǎng)中的某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)e應(yīng)()圖1a逐漸增強(qiáng) b逐漸減弱c不變 d無法確定答案c解析由題圖可知，磁場(chǎng)均勻增強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，故e不變，選項(xiàng)c對(duì)4(多選)關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說法正確的是()a只要空間某個(gè)區(qū)域有變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波b電磁波的傳播需要介質(zhì)c變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，構(gòu)成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場(chǎng)d電磁波中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向處處相互垂直答案cd5關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波的認(rèn)識(shí)正確的是()a任何電場(chǎng)在它周圍空間都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)b電磁波和機(jī)械波一樣依賴于介質(zhì)傳播c電磁波是橫波d電磁波是縱波答案c解析只有變化的電場(chǎng)在它周圍才能產(chǎn)生磁場(chǎng)，a錯(cuò)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，b錯(cuò)電磁波是橫波，c正確，d錯(cuò)誤6(多選)電磁波與機(jī)械波相比較，下列說法正確的是()a電磁波的傳播不需要介質(zhì)，機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)b電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度都相同，機(jī)械波的傳播速度大小取決于介質(zhì)c機(jī)械波有橫波、縱波，而電磁波只有橫波d機(jī)械波和電磁波都具有波的一切特性答案acd7某電路中電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象如圖所示，能發(fā)射電磁波的是()答案d解析由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論知，當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場(chǎng)時(shí)(如a圖)，由于它不激發(fā)磁場(chǎng)，故無電磁波產(chǎn)生；當(dāng)出現(xiàn)均勻變化的電場(chǎng)時(shí)(如b圖、c圖)，會(huì)激發(fā)出磁場(chǎng)，但磁場(chǎng)恒定，不會(huì)在較遠(yuǎn)處激發(fā)出電場(chǎng)，故也不會(huì)產(chǎn)生電磁波；只有周期性變化的電場(chǎng)(如d圖)，才會(huì)激發(fā)出周期性變化的磁場(chǎng)，它又激發(fā)出周期性變化的電場(chǎng)如此交替的產(chǎn)生磁場(chǎng)和電場(chǎng)，便會(huì)形成電磁波，故d正確8(多選)根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下敘述中正確的是()a教室中點(diǎn)亮的日光燈周圍空間必有磁場(chǎng)和電場(chǎng)b工作中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必產(chǎn)生磁場(chǎng)和電場(chǎng)c恒定的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)d電磁波在傳播過程中，電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向和傳播方向三者互相垂直答案abd解析教室中點(diǎn)亮的日光燈、工作中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的都是振蕩電流，在其周圍產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)和電場(chǎng)，故選項(xiàng)a、b正確；恒定的電場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)也不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤；電磁波是橫波，電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向和傳播方向相互垂直，故選項(xiàng)d正確9聲吶(水聲測(cè)位儀)向水中發(fā)出的超聲波遇到障礙物(如魚群、潛水艇、礁石等)后被反射，測(cè)出從