高三物理一輪復(fù)習(xí)：13.3電磁場(chǎng)和電磁波(大綱版)省公開課一等獎(jiǎng)全國示范課微課金獎(jiǎng)

第三課時(shí)電磁場(chǎng)和電磁波1共45頁第1頁第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān)展望高考基礎(chǔ)知識(shí)2共45頁第2頁一? 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論知識(shí)講解改變磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生電場(chǎng),改變電場(chǎng)能夠產(chǎn)生磁場(chǎng).據(jù)這個(gè)理論,周期性改變電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)絡(luò),交替產(chǎn)生,形成一個(gè)不可分割統(tǒng)一體,即電磁場(chǎng).3共45頁第3頁對(duì)麥克斯韋電磁波理論了解:①恒定電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng).②恒定磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng).③均勻改變磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定電場(chǎng).④均勻改變電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定磁場(chǎng).⑤振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩磁場(chǎng).⑥振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩電場(chǎng).4共45頁第4頁活學(xué)活用1.依據(jù)麥克斯韋電磁理論,以下說法正確是()A.電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)周圍也一定產(chǎn)生電場(chǎng)B.改變電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng),改變磁場(chǎng)周圍也一定產(chǎn)生電場(chǎng)C.改變電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生改變磁場(chǎng)D.電磁波在真空中傳輸速度為3.00×108m/s5共45頁第5頁解析:依據(jù)麥克斯韋電磁理論,只有改變電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),改變磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng),但改變電場(chǎng)周圍不一定產(chǎn)生改變磁場(chǎng),如均勻改變電場(chǎng)產(chǎn)生是穩(wěn)定磁場(chǎng),所以正確選項(xiàng)是BD.答案:BD6共45頁第6頁二? 電磁波知識(shí)講解1.電磁波形成:假如在空間某區(qū)域中有不均勻改變電場(chǎng),那么這個(gè)改變電場(chǎng)就在空間引發(fā)改變磁場(chǎng);這個(gè)改變磁場(chǎng)又引發(fā)新改變電場(chǎng)……于是,改變電場(chǎng)和改變磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)地向周圍傳輸,形成電磁波.7共45頁第7頁2.特點(diǎn)(1)電磁波是橫波,電場(chǎng)方向與磁場(chǎng)方向都跟傳輸方向垂直.v=λf.(2)電磁波傳輸不需要介質(zhì),在真空中電磁波以光速c=3.00×108m/s傳輸.(3)電磁波含有波共性,能發(fā)生反射?折射?干涉?偏振和衍射等現(xiàn)象.(4)電磁波能夠脫離“波源”獨(dú)立存在.(5)同一個(gè)電磁波在不一樣介質(zhì)中傳輸時(shí),頻率不變(頻率由波源決定),波速?波長(zhǎng)發(fā)生改變,在介質(zhì)中速度都比真空中速度小.8共45頁第8頁(6)不一樣電磁波在同一介質(zhì)中傳輸時(shí),傳輸速度不一樣,頻率越高波速越小,頻率越低波速越大.9共45頁第9頁活學(xué)活用2.關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波,以下說法正確是()A.電磁波是橫波B.電磁波傳輸需要介質(zhì)C.電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象D.電磁波中電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向處處相互垂直解析:電磁波傳遞不需要介質(zhì),電磁波振動(dòng)方向與傳輸方向相垂直,是橫波,與其它波一樣含有波基本特征,即能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象.答案:ACD10共45頁第10頁三? 電磁波發(fā)射和接收知識(shí)講解1.無線電波波段劃分:無線電技術(shù)中把波長(zhǎng)大于1mm(頻率低于300GHz)電磁波稱為無線電波.并按波長(zhǎng)(頻率)把無線電波分為若干波段.11共45頁第11頁波段波長(zhǎng)頻率傳輸方式主要用途長(zhǎng)波30000m~3000m10kHz~100kHz地波超遠(yuǎn)程無線電中波3000m~200m100kHz~1500kHz地波和天波通信和導(dǎo)航中短波200m~50m1500kHz~6000kHz天波調(diào)幅無線電廣播?電報(bào)?通信短波50m~10m6MHz~30MHz12共45頁第12頁微波米波10m~1m30MHz~300MHz近似直線傳輸調(diào)頻無線電廣播?電視?導(dǎo)航分米波1m~0.1m300MHz~3000MHz直線傳輸電視?雷達(dá)?導(dǎo)航厘米波10cm~1cm3000MHz~30000MHz毫米波10mm~1mm30000MHz~300000MHz13共45頁第13頁2.無線電波發(fā)射(1)發(fā)射電路特點(diǎn)①要有足夠高振蕩頻率.頻率越高,發(fā)射電磁波本事越大.②振蕩電路電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大空間,這么才能有效地把能量輻射出去.用開放電路能夠有效地把電磁波輻射出去.14共45頁第14頁

(2)調(diào)制①定義:在電磁波發(fā)射技術(shù)中,使電磁波隨各種信號(hào)而改變技術(shù)叫做調(diào)制.②調(diào)制兩種方式a.調(diào)幅:使高頻電磁波振幅隨信號(hào)強(qiáng)弱而改變,這種調(diào)制叫做調(diào)幅(AM).b.調(diào)頻:使高頻電磁波頻率隨信號(hào)強(qiáng)弱而改變,這種調(diào)制叫做調(diào)頻(FM).15共45頁第15頁

(3)無線電波發(fā)射過程:由振蕩器(慣用LC振蕩電路)產(chǎn)生高頻振蕩電流,用調(diào)制器將需傳送電信號(hào)調(diào)制到振蕩電流上,再耦合到一個(gè)開放電路中激發(fā)出無線電波,向四面發(fā)射出去.16共45頁第16頁3.無線電波接收(1)電諧振:當(dāng)接收電路固有頻率跟接收到電磁波頻率相同時(shí),接收電路中產(chǎn)生振蕩電流最強(qiáng),這種現(xiàn)象叫做電諧振.電諧振是電磁學(xué)上共振現(xiàn)象.(2)調(diào)諧:使接收電路產(chǎn)生電諧振過程叫做調(diào)諧.(3)調(diào)解:從接收到高頻電流中還原出所攜帶信號(hào)過程叫做解調(diào).解調(diào)是調(diào)制逆過程,調(diào)幅波解調(diào)也叫檢波.17共45頁第17頁(4)無線電波接收過程:無線接收到全部電磁波,經(jīng)調(diào)諧選擇出所需要電磁波,再經(jīng)解調(diào)取出所攜帶信號(hào),經(jīng)放大后還原成聲音或圖像.18共45頁第18頁四? 電視與雷達(dá)知識(shí)講解1.電視在電視發(fā)射端,用攝像管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),利用電信號(hào)對(duì)高頻振蕩進(jìn)行調(diào)制,然后經(jīng)過天線把帶有信號(hào)電磁波發(fā)射出去;在電視接收端,經(jīng)過調(diào)諧?檢波?解調(diào)等過程將電信號(hào)送到顯像管,再由顯像管將電信號(hào)還原成圖像.19共45頁第19頁2.雷達(dá)(1)雷達(dá)是利用無線電波來測(cè)定物體位置無線電設(shè)備.(2)雷達(dá)用是微波波段,因?yàn)殡姶挪úㄩL(zhǎng)越短,傳輸直線性越好,反射性越強(qiáng).活學(xué)活用20共45頁第20頁3.雷達(dá)是利用電磁波來測(cè)定物體位置和速度設(shè)備,它能夠向一定方向發(fā)射不連續(xù)電磁波,當(dāng)碰到障礙物時(shí)要發(fā)生反射.雷達(dá)在發(fā)射和接收電磁波時(shí),在熒光屏上分別展現(xiàn)出一個(gè)尖形波.某型號(hào)防空雷達(dá)發(fā)射相鄰兩次電磁波之間時(shí)間間隔為5×10-4s.現(xiàn)在雷達(dá)正在跟蹤一個(gè)勻速移動(dòng)目標(biāo),某時(shí)刻在雷達(dá)監(jiān)視屏上顯示雷達(dá)波形如圖甲所表示,30s后在同一方向上監(jiān)視屏顯示雷達(dá)波形如圖乙所表示.已知雷達(dá)監(jiān)視屏上相鄰刻線間表示時(shí)間間隔為10-4s,電磁波在空氣中傳輸速度為3×108m/s,則被監(jiān)視目標(biāo)移動(dòng)速度最靠近()21共45頁第21頁22共45頁第22頁A.1200m/s B.900m/sC.500m/s D.300m/s解析:依據(jù)圖甲所表示,可知某時(shí)刻飛行目標(biāo)跟雷達(dá)距離為s1=(3×108×4×10-4)/2=0.6×105m,同理依據(jù)圖乙所表示算得30s后飛行目標(biāo)跟雷達(dá)距離s2=0.45×105m,則被監(jiān)視目標(biāo)移動(dòng)速度v=(s1-s2)/t=500m/s.答案:C23共45頁第23頁第二關(guān):技法關(guān)解讀高考解題技法24共45頁第24頁一? 對(duì)麥克斯韋電磁理論了解技法講解麥克斯韋電磁理論是了解電磁場(chǎng)和電磁波關(guān)鍵所在,應(yīng)注意領(lǐng)會(huì)以下內(nèi)容:改變磁場(chǎng)可產(chǎn)生電場(chǎng),產(chǎn)生電場(chǎng)性質(zhì)是由磁場(chǎng)改變情況決定:均勻改變磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定電場(chǎng);非均勻改變磁場(chǎng)產(chǎn)生改變電場(chǎng);振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩電場(chǎng);反之亦然.麥克斯韋依據(jù)自己提出電磁場(chǎng)理論預(yù)言了電磁波存在.1888年,德國物理學(xué)家赫茲用試驗(yàn)證實(shí)了電磁波存在,還經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)了電磁波跟全部波一樣能產(chǎn)生反射?折射?衍射等現(xiàn)象.25共45頁第25頁典例剖析【例1】依據(jù)麥克斯韋電磁理論,以下說法正確是()A.電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)周圍也一定產(chǎn)生電場(chǎng)B.改變電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng),改變磁場(chǎng)周圍也一定產(chǎn)生電場(chǎng)C.改變電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生改變磁場(chǎng)D.改變磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生改變電場(chǎng)26共45頁第26頁[解析]依據(jù)麥克斯韋電磁理論,只有改變電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),改變磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng),但改變電場(chǎng)周圍不一定產(chǎn)生改變磁場(chǎng),如均勻改變電場(chǎng)產(chǎn)生是穩(wěn)定磁場(chǎng),所以正確選項(xiàng)是B.[答案]B27共45頁第27頁二? 電磁波與機(jī)械波區(qū)分與聯(lián)絡(luò)技法講解機(jī)械波在介質(zhì)中傳輸速度由介質(zhì)決定,與機(jī)械波頻率無關(guān).電磁波在介質(zhì)中傳輸速度不但取決于介質(zhì),還與電磁波頻率相關(guān),頻率越大,傳輸速度越小.電磁波本身是物質(zhì),所以電磁波傳輸不需要?jiǎng)e物質(zhì)作為介質(zhì).機(jī)械波不能在真空中傳輸,而電磁波可在真空中傳輸.電磁波與機(jī)械波也有相同之處,二者都是周期性,都是傳輸能量過程,v=λf關(guān)系式都適用.28共45頁第28頁典例剖析【例2】電磁波與聲波比較()A.電磁波傳輸不需要介質(zhì),聲波傳輸需要介質(zhì)B.由空氣進(jìn)入水中時(shí),電磁波速度變小,聲波速度變大C.由空氣進(jìn)入水中時(shí),電磁波波長(zhǎng)變小,聲波波長(zhǎng)變大D.電磁波和聲波在介質(zhì)中傳輸速度,都是由介質(zhì)決定,與頻率無關(guān)29共45頁第29頁

[解析]能夠依據(jù)電磁波特點(diǎn)和聲波特點(diǎn)進(jìn)行分析選項(xiàng)A、B均與事實(shí)相符,所以A、B項(xiàng)正確.依據(jù)λ=,電磁波速度變小,頻率不變,波長(zhǎng)變小;聲波速度變大,頻率不變,波長(zhǎng)變大,所以選項(xiàng)C正確.電磁波在介質(zhì)中速度,與介質(zhì)相關(guān),也與頻率相關(guān),在同一個(gè)介質(zhì)中,頻率越大,波速越小,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤,故選ABC.[答案]ABC30共45頁第30頁三? 雷達(dá)原理應(yīng)用技法講解1.知道雷達(dá)工作原理,明確尖形波含義是解題關(guān)鍵.2.雷達(dá)發(fā)射是直線性能好,反射性能強(qiáng)微波.3.能夠認(rèn)為無線電波在空間中是勻速傳輸,波速為c=3×108m/s.4.從圖象上確定發(fā)出電磁波到接收到反射波所需時(shí)間.5.注意電磁波所走旅程是障礙物到雷達(dá)距離2倍.31共45頁第31頁典例剖析【例3】雷達(dá)向遠(yuǎn)處發(fā)射無線電波,每次發(fā)射時(shí)間是1μs,兩次發(fā)射時(shí)間間隔為100μs,在指示器熒光屏上展現(xiàn)出尖形波如圖所表示,已知圖中ab=bc,則障礙物與雷達(dá)之間距離是多大?32共45頁第32頁

[解析]本題主要考查了雷達(dá)工作原理.圖中a和c處尖形波是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射無線電波時(shí)出現(xiàn),b處尖形波是雷達(dá)收到障礙物反射回來無線電波時(shí)出現(xiàn),由ab=bc,可知無線電波發(fā)射到返回所用時(shí)間50μs.設(shè)障礙物與雷達(dá)之間距離為s,由題意可知無線電波往返時(shí)間t=50μs,由2s=ct得s=ct/2=3.0×108×50×10-6/2m=7.5×103m.[答案]7.5×103m33共45頁第33頁第三關(guān):訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考隨堂·訓(xùn)練34共45頁第34頁1.下述關(guān)于電磁場(chǎng)說法中正確是()A.只要空間某處有改變電場(chǎng)或磁場(chǎng),就會(huì)在其周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng),從而形成電磁波B.任何改變電場(chǎng)周圍一定有改變磁場(chǎng)C.振蕩電場(chǎng)和振蕩磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,相互依存,形成不可分離統(tǒng)一體,即電磁場(chǎng)D.電磁波理論在先,實(shí)踐證實(shí)在后35共45頁第35頁解析:A錯(cuò)誤.若電場(chǎng)改變是均勻,則不能形成電磁波B錯(cuò)誤.若電場(chǎng)改變是均勻,則只能形成穩(wěn)定磁場(chǎng);若電場(chǎng)改變是非均勻,則可形成改變磁場(chǎng).英國物理學(xué)家麥克斯韋從理論上預(yù)言電磁波存在,并指出電磁波特點(diǎn).如:電磁波傳輸不需介質(zhì),它在真空中速度等于光速,電磁波是橫波等等.進(jìn)而說明光是電磁波譜家族中一員.二十多年后由德國物理學(xué)家赫茲驗(yàn)證.從理論到實(shí)踐,這是人類史上偉大成就之一.答案:CD36共45頁第36頁2.關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波,以下敘述中正確是()A.改變電場(chǎng)能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)?改變磁場(chǎng)也能夠產(chǎn)生電場(chǎng)B.電磁波和機(jī)械波都只能在介質(zhì)中傳輸C.電磁波在空間傳輸時(shí),電磁能也伴隨一起傳輸D.電磁波穿過兩種介質(zhì)分界面時(shí)頻率會(huì)發(fā)生改變37共45頁第37頁解析:由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知,選項(xiàng)A正確;電磁波能夠在真空中傳輸,而機(jī)械波只能在介質(zhì)中傳輸,選項(xiàng)B錯(cuò);波傳輸時(shí),能量隨波一起傳輸,選項(xiàng)C正確;電磁波穿過兩種介質(zhì)分界面時(shí)頻率不變,波長(zhǎng)?波速發(fā)生改變,選項(xiàng)D錯(cuò).答案:AC38共45頁第38頁3.如圖所表示內(nèi)壁光滑、水平放置玻璃圓環(huán)內(nèi),有一直徑略小于環(huán)口徑帶正電小球,以速率v0沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),若在此空間突然加上方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比增加改變磁場(chǎng),設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小球帶電荷量不變,那么()39共45頁第39頁A.小球?qū)ΣＡЛh(huán)壓力一定不停增大B.小球受到磁場(chǎng)力一定不停增大C.小球先沿逆時(shí)針方向減速運(yùn)動(dòng)過一段時(shí)間后沿順時(shí)針方向加速運(yùn)動(dòng)D.磁場(chǎng)力對(duì)小球一直不做功解析:因?yàn)椴ＡA環(huán)處于均勻改變磁場(chǎng)空間,所以感應(yīng)出穩(wěn)定渦旋電場(chǎng)對(duì)帶正電小球做功使小球先逆時(shí)針減速運(yùn)動(dòng)后順時(shí)針加速運(yùn)動(dòng),但磁場(chǎng)力時(shí)刻與小球圓周運(yùn)動(dòng)線速度垂直所以對(duì)小球不做功.40共45頁第40頁小球在水平面內(nèi)沿軌跡半徑方向受兩個(gè)力作用:環(huán)擠壓力N和磁場(chǎng)洛倫茲力f=Bqv,而且兩個(gè)力矢量和時(shí)刻等于小球圓周運(yùn)動(dòng)向心力.考慮到小球速度大小改變和方向改變以及磁場(chǎng)強(qiáng)弱改變,擠壓力N和洛倫茲力f不一定一直在增大.綜上分析各選