高中物理 14.4 電磁波與信息化社會(huì) 14.5 電磁波譜 新人教選修34

.............一、走進(jìn)科學(xué)，了解雷達(dá)1.雷達(dá)的原理利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性..2.構(gòu)造及特點(diǎn)一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置(顯示器)、電源、用于控制雷達(dá)工作和處理信號(hào)的計(jì)算機(jī)以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成.(1)雷達(dá)既是無(wú)線電波的發(fā)射端，又是無(wú)線電波的接收端；(2)雷達(dá)使用的無(wú)線電波是直線性能好、反射性能強(qiáng)的微波波段；(3)雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的無(wú)線電波，即脈沖，每次發(fā)射時(shí)間短于1μs，兩次發(fā)射的時(shí)間間隔約為0.1ms；(4)障礙物的距離等情況都由顯示器直接顯示出來(lái)..3.應(yīng)用探測(cè)飛機(jī)、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)；可以用于導(dǎo)航；天文學(xué)上研究星體；在氣象上可以用于探測(cè)臺(tái)風(fēng)、雷雨、烏云等..當(dāng)反射波形與發(fā)射波形對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔等于發(fā)射脈沖的時(shí)間間隔時(shí)，雷達(dá)的偵察距離最大，s=c·.【典例1】某一戰(zhàn)斗機(jī)正以一定的速度朝雷達(dá)的正上方水平勻速飛行，已知雷達(dá)發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時(shí)間間隔為5×10-4s,某時(shí)刻在雷達(dá)熒光屏上顯示的波形如圖(a)所示，t=173s后雷達(dá)向正上方發(fā)射和接收的波形如圖(b)所示，雷達(dá)監(jiān)視相鄰刻線間表示的時(shí)間間隔為10-4s，電磁波的傳播速度為c=3×108m/s，則該戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度大約為多少？.

【解題指導(dǎo)】.【標(biāo)準(zhǔn)解答】由題意知熒光屏相鄰刻線間的時(shí)間間隔t0=10-4s，(a)圖發(fā)射波和接收波的時(shí)間間隔t1=4×10-4s，(b)圖時(shí)間間隔t2=1×10-4s，所以第一次飛機(jī)位置距雷達(dá)的距離為s1=c×=6.0×104m，第二次飛機(jī)在雷達(dá)正上方，所以飛機(jī)高度h=c·=1.5×104m，所以173s內(nèi)飛機(jī)飛行的水平距離為s==5.8×104m，所以v==335m/s.答案：335m/s.【規(guī)律方法】雷達(dá)偵察問(wèn)題的解決方法電磁波在空中的傳播可認(rèn)為等于真空中的光速c，由波速、波長(zhǎng)和頻率三者間的關(guān)系可求得頻率.根據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在下一個(gè)發(fā)射波發(fā)出前到達(dá)雷達(dá)接收器.可見(jiàn)，雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個(gè)脈沖的間隔時(shí)間內(nèi)傳播距離的一半..(1)當(dāng)反射波形與發(fā)射波形對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔等于發(fā)射脈沖的時(shí)間間隔時(shí)，雷達(dá)的偵察距離最大，(2)要增大雷達(dá)的最大偵察距離，必須相應(yīng)地延長(zhǎng)發(fā)射脈沖的時(shí)間間隔，即減少每秒發(fā)射的脈沖數(shù).(3)因電磁波在傳播過(guò)程中不可避免地要損失能量，因此要提高雷達(dá)的偵察能力，增大最大偵察距離，最根本的還在于提高雷達(dá)的發(fā)射功率..【變式訓(xùn)練】對(duì)于雷達(dá)指示器的熒光屏上出現(xiàn)的尖形波如圖所示，下列說(shuō)法正確的是().①兩個(gè)尖形波都是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射的無(wú)線電波形成的②兩個(gè)尖形波都是雷達(dá)收到反射回來(lái)的無(wú)線電波形成的③第一個(gè)尖形波是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射的無(wú)線電波形成的④第二個(gè)尖形波是雷達(dá)收到反射回來(lái)的無(wú)線電波形成的A．①②B．②③C．③④D．①【解析】選C.第一個(gè)尖形波振幅大能量大，是發(fā)射的無(wú)線電波形成的，第二個(gè)尖形波振幅小，能量小，是反射回來(lái)的無(wú)線電波形成的..二、各種電磁波共性和個(gè)性的比較.1.共性(1)它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒(méi)有絕對(duì)的意義.(2)都遵守公式v=λf,它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄=3.0×108m/s.(3)它們的傳播都不需要介質(zhì).(4)它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性..2.個(gè)性(1)不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同，表現(xiàn)出不同的特性，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長(zhǎng)越短穿透能力越強(qiáng).(2)同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同.不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大折射率越大，速度越小..(3)產(chǎn)生機(jī)理不同.(4)用途不同無(wú)線電波用于通信和廣播，紅外線用于加熱和遙感技術(shù)，紫外線用于殺菌消毒.X射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的X光照片.γ射線用于檢查金屬部件的缺陷等..

X射線與γ射線都具有穿透能力，但γ射線的穿透能力最強(qiáng)，X射線能穿透人體，通常用作人體透視，而γ射線可以穿過(guò)幾厘米厚的鉛板，可以作探測(cè)金屬內(nèi)部缺陷的射線..【典例2】(2020·東營(yíng)高二檢測(cè))下列有關(guān)電磁波的說(shuō)法中正確的是()A．電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是無(wú)線電波B．電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是γ射線C．頻率大于可見(jiàn)光的電磁波表現(xiàn)為沿直線傳播D．以上說(shuō)法都不正確.

【解題指導(dǎo)】.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選B、C.波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，在電磁波中，無(wú)線電波波長(zhǎng)最長(zhǎng)，γ射線的波長(zhǎng)最短，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；波長(zhǎng)越短，頻率越大的電磁波，其衍射現(xiàn)象不明顯，傳播的直線性越好，故C項(xiàng)正確..【變式訓(xùn)練】雷達(dá)是用來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位的現(xiàn)代化定位系統(tǒng)，海豚也具有完善的聲吶系統(tǒng)，它能在黑暗中準(zhǔn)確而快速地捕捉食物，避開(kāi)敵害，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)代化的無(wú)線電系統(tǒng).海豚的定位、雷達(dá)的定位分別利用了自身發(fā)射的()A．電磁波次聲波B．紅外線光線C．次聲波紅外線D．超聲波電磁波.【解析】選D.海豚能發(fā)射超聲波，它是一種頻率高于2×104Hz的聲波，它的波長(zhǎng)非常短，因而能定向發(fā)射，而且在水中傳播時(shí)因能量損失小，要比無(wú)線電波和廣播傳播得遠(yuǎn).海豚就是靠自身發(fā)出的超聲波的回聲來(lái)在混濁的水里準(zhǔn)確確定遠(yuǎn)處小魚(yú)的位置而猛沖過(guò)去吞食.雷達(dá)是一個(gè)電磁波的發(fā)射和接收系統(tǒng)，因而是靠發(fā)射電磁波來(lái)定位的..【典例】電磁波給人們的生活帶來(lái)日新月異變化的同時(shí)，也帶來(lái)了電磁污染.長(zhǎng)期使用如圖所示的通訊裝置，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生影響的是().【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.移動(dòng)電話是通過(guò)電磁波來(lái)傳遞信息的,長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)人體的健康產(chǎn)生影響.搖柄電話、撥號(hào)電話、按鍵電話都是通過(guò)導(dǎo)線中的電流進(jìn)行傳播的，沒(méi)有電磁波的污染，故選C..【變式備選】關(guān)于電磁波在真空中的傳播速度，下列說(shuō)法中正確的是()A．頻率越高，傳播速度越大B．波長(zhǎng)越大，傳播速度越大C．電磁波的能量越大，傳播的速度越大D．頻率、波長(zhǎng)、能量強(qiáng)弱都不影響電磁波的傳播速度【解析】選D.電磁波在真空中的傳播速度為3.0×108m/s，與頻率、波長(zhǎng)、能量強(qiáng)弱均無(wú)關(guān)，故應(yīng)選D..一、選擇題1．古代也采用過(guò)“無(wú)線”通信的方式，如利用火光傳遞信息的烽火臺(tái)，利用聲音傳遞信號(hào)的鼓等，關(guān)于聲音與光，下列說(shuō)法中正確的是()A．聲音和光都是機(jī)械波B．聲音和光都是電磁波C．聲音是機(jī)械波，光是電磁波D．聲音是電磁波，光是機(jī)械波【解析】選C.聲音必須在介質(zhì)中傳播，是機(jī)械波；光可以在真空中傳播，是電磁波..2．下面關(guān)于電視的說(shuō)法中正確的是()A．電視信號(hào)的發(fā)射、接收過(guò)程：景物→電信號(hào)→電磁波→電信號(hào)→圖象B．?dāng)z像機(jī)在一秒鐘內(nèi)要傳遞24張畫(huà)面C．顯像管是將電信號(hào)還原成景物圖象的關(guān)鍵部分D．由于畫(huà)面更換迅速和視覺(jué)暫留現(xiàn)象使人們看到的是活動(dòng)的景象【解析】選A、C、D.電視信號(hào)的發(fā)射和接收過(guò)程中，信號(hào)在不斷發(fā)生變化，在這個(gè)變化中關(guān)鍵是顯像管的作用，視覺(jué)暫留使我們看到物體在動(dòng)..3．利用雷達(dá)測(cè)云層距我們觀察點(diǎn)的距離時(shí)，電磁波從發(fā)射到接收共經(jīng)歷時(shí)間10-3s，則該云層離觀測(cè)點(diǎn)多遠(yuǎn)()A．100kmB．200kmC．150kmD．250km【解析】選C.根據(jù)公式s=vt可以得，s=3.0×108××10-3m=1.5×105m..4．在電磁波中，波長(zhǎng)按從長(zhǎng)到短順序排列的是()A．無(wú)線電波、可見(jiàn)光、紅外線B．無(wú)線電波、可見(jiàn)光、γ射線C．紅光、黃光、綠光D．紫外線、X射線、γ射線【解析】選B、C、D.電磁波中，波長(zhǎng)按從長(zhǎng)到短排列的是無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線.可見(jiàn)光中，按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的順序波長(zhǎng)越來(lái)越短.故選項(xiàng)B、C、D正確..5．在電磁波中，下列說(shuō)法正確的是()A．各種電磁波有明顯的頻率和波長(zhǎng)區(qū)域界限B．γ射線的頻率一定大于X射線的頻率C．X射線的波長(zhǎng)有可能等于紫外線波長(zhǎng)D．可見(jiàn)光波長(zhǎng)一定比無(wú)線電波的短【解析】選C、D.X射線與γ射線，X射線與紫外線的界限并不明顯..6．(2020·東城區(qū)高二檢測(cè))北京時(shí)間2020年10月29日，太陽(yáng)風(fēng)暴襲擊地球，太陽(yáng)日冕拋射的大量帶電粒子流擊中地球磁場(chǎng)，產(chǎn)生了強(qiáng)磁暴.當(dāng)時(shí)不少地方出現(xiàn)了絢麗多彩的極光，太陽(yáng)風(fēng)暴襲擊地球時(shí)，不僅會(huì)影響通信，威脅衛(wèi)星，而且會(huì)破壞臭氧層.臭氧層作為地球的保護(hù)傘，是因?yàn)槌粞鯇幽芪仗?yáng)輻射中()A．波長(zhǎng)較短的可見(jiàn)光B．波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光C．波長(zhǎng)較短的紫外線D．波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線.【解析】選C.臭氧層的主要作用就是吸收由太陽(yáng)射向地球的紫外線，從而有效地對(duì)地球上的動(dòng)植物起保護(hù)作用.故正確選項(xiàng)是C..7．(2020·太原高二檢測(cè))某廣播電臺(tái)發(fā)射“中波”段某套節(jié)目的訊號(hào)，家用微波爐中的微波、VCD機(jī)中的激光(可見(jiàn)光)、人體透視用的X光，都是電磁波，它們的頻率分別為f1、f2、f3、f4，則()A．f1＞f2＞f3＞f4B．f1＜f2＜f3＜f4C．f1＜f2＜f3＞f4D．f1＞f2＜f3＜f4.【解析】選B.電磁波范圍很廣，由于波長(zhǎng)不同，特性不同，可按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短依次排列如下：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線.由此可知B選項(xiàng)正確..二、非選擇題8．在電視信號(hào)發(fā)送和接收的過(guò)程中，要用到許多電學(xué)元件，將元件名稱(chēng)和它們?cè)陔娐分械淖饔眠B接起來(lái).攝像機(jī)將聲信號(hào)還原后放出話筒向空中發(fā)送電磁波發(fā)送天線接收空中的電磁波顯像管將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)揚(yáng)聲器將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)接收天線將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào).【解析】.9．“為了您和他人的安全，請(qǐng)您不要在飛機(jī)上使用手機(jī)和手提電腦.”這句提醒警示語(yǔ)是乘坐過(guò)飛機(jī)的游客都聽(tīng)到過(guò)的，因?yàn)橛行┛针y就是由于某些乘客在飛行的飛機(jī)中使用手機(jī)造成的.2001、2002年都出現(xiàn)過(guò)此類(lèi)問(wèn)題，2020年某機(jī)場(chǎng)飛機(jī)降落時(shí)，機(jī)上有四位旅客同時(shí)使用了手機(jī)，使飛機(jī)降落偏離了8度，險(xiǎn)些造成事故.請(qǐng)問(wèn)為什么在飛機(jī)上不能使用手機(jī)和手提電腦呢(包括游戲機(jī))？【解析】由于手機(jī)在使用時(shí)要發(fā)射電磁波，對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生電磁干擾，而飛機(jī)上的導(dǎo)航系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，抗干擾能力不是很強(qiáng)..10.(2020·揚(yáng)州高二檢測(cè))某雷達(dá)工作時(shí)，發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)λ=20cm，每秒脈沖數(shù)n=5000，每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間t=0.02μs，問(wèn)電磁波的振蕩頻率為多少？最大的偵察距離是多少？.【解析】電磁波在空中的傳播速度可以認(rèn)為等于真空中的光速c，由波速、波長(zhǎng)和頻率三者間的關(guān)系可求得頻率，根據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時(shí)間間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在后一個(gè)發(fā)射波發(fā)出前到達(dá)雷達(dá)接收器，可見(jiàn)，雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個(gè)脈沖間隔時(shí)間內(nèi)的傳播距離的一半.由c=λf可得電磁波的振蕩頻率電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個(gè)脈沖間隔時(shí)間內(nèi)傳播的距離s=c·Δt=c(-t)=6×104m，所以雷達(dá)的最大偵察距離s′==3×104m..

【方法技巧】雷達(dá)測(cè)距問(wèn)題分析方法解答雷達(dá)測(cè)距問(wèn)題的關(guān)鍵是理解雷達(dá)測(cè)距原理.應(yīng)用公式求位移的主要問(wèn)題是通過(guò)題目已知及分析得出發(fā)出脈沖與接收脈沖之間的時(shí)間間隔..Thankyou!..9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:24:37PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見(jiàn)頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒(méi)有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:24:37PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿(mǎn)，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門(mén)九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,