第章電磁波及其應(yīng)用

第章電磁波及其應(yīng)用第章電磁波及其應(yīng)用/第章電磁波及其應(yīng)用第四章電磁波與其應(yīng)用第一節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)典型例題【例1】麥克斯韋電磁場理論的主要內(nèi)容是什么？【解析】變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍產(chǎn)生磁場．均勻變化的磁場，產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場．這里的“均勻變化”指在相等時間內(nèi)磁感應(yīng)強度（或電場強度）的變化量相等，或者說磁感應(yīng)強度（或電場強度）對時間變化率一定．不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場【例2】根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論,下列說法中錯誤的是．A、變化的電場可產(chǎn)生磁場B、均勻變化的電場可產(chǎn)生均勻變化的磁場C、振蕩電場能夠產(chǎn)生振蕩磁場D、振蕩磁場能夠產(chǎn)生振蕩電場【解析】麥克斯韋電磁場理論的含義是變化的電場可產(chǎn)生磁場，而變化的磁場能產(chǎn)生電場；產(chǎn)生的場的形式由原來的場的變化率決定，可由原來場隨時間變化的圖線的切線斜率判斷，確定．可見，均勻變化的電場的變化率恒定，產(chǎn)生不變的磁場，B說法錯誤；其余正確．【例3】能否用實驗說明電磁波的存在？【解析】赫茲實驗?zāi)軌蛘f明電磁波的存在。依照麥克斯韋理論，電擾動能輻射電磁波。赫茲根據(jù)電容器經(jīng)由電火花隙會產(chǎn)生振蕩原理，設(shè)計了一套電磁波發(fā)生器。赫茲將一感應(yīng)線圈的兩端接于產(chǎn)生器二銅棒上。當(dāng)感應(yīng)線圈的電流突然中斷時，其感應(yīng)高電壓使電火花隙之間產(chǎn)生火花。瞬間后，電荷便經(jīng)由電火花隙在鋅板間振蕩，頻率高達數(shù)百萬周。由麥克斯韋理論，此火花應(yīng)產(chǎn)生電磁波，于是赫茲設(shè)計了一簡單的檢波器來探測此電磁波。他將一小段導(dǎo)線彎成圓形，線的兩端點間留有小電火花隙。因電磁波應(yīng)在此小線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而使電火花隙產(chǎn)生火花。所以他坐在一暗室內(nèi)，檢波器距振蕩器10米遠，結(jié)果他發(fā)現(xiàn)檢波器的電火花隙間確有小火花產(chǎn)生?；A(chǔ)練習(xí)一、選擇題（選6題，填3題，計3題）1、電磁場理論是誰提出的（）A、法拉第B、赫茲C、麥克斯韋D、安培2、電磁場理論是哪國的科學(xué)家提出的（）A、法國B、英國C、美國D、中國3、電磁場理論預(yù)言了什么（）A、預(yù)言了變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場B、預(yù)言了變化的電場能夠在周圍產(chǎn)生磁場C、預(yù)言了電磁波的存在，電磁波在真空中的速度為光速D、預(yù)言了電能夠產(chǎn)生磁，磁能夠產(chǎn)生電4、關(guān)于電磁場的理論，下面說法中正確的是（）A、變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的B、變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的C、均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的D、振蕩電場周圍產(chǎn)生的磁場也是振蕩的5、按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法中正確的是（）A、恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場B、變化的電場周圍產(chǎn)生磁場C、均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場D、均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場6、電磁波能夠發(fā)生一下現(xiàn)象（）A、發(fā)射B、折射C、干涉D、衍射二、填空題7、變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生__________，變化的電場能夠在周圍產(chǎn)生____________．8、電磁波__________（填“可以”或“不可以”）在真空中傳播.9、_____________證實了麥克斯韋的預(yù)言.三、計算題10、麥克斯韋電磁場理論的兩大基本要點是什么？11、已知電磁波傳播的速度為3×108，某演唱會現(xiàn)場通過衛(wèi)星用電磁波傳輸信號，已知現(xiàn)場到收音機用戶總路程為7200公里，則信號傳播過來所需的時間是多少？12、簡述電磁波的產(chǎn)生過程答案：1、C2、B3、C4、D5、BD6、ABCD7、電場磁場8、可以9、赫茲10、（1）不僅電荷能夠產(chǎn)生電場，變化的磁場也能產(chǎn)生電場；（2）不僅電流能夠產(chǎn)生磁場，變化的電場也能產(chǎn)生磁場。11、2.4×10－212、變化的電（磁）場產(chǎn)生變化的磁（電）場，然后產(chǎn)生的變化磁（電）場又產(chǎn)生變化的電（磁）場，由近與遠的傳播，便形成了電磁波。能力提升一、選擇題（選3題，填1題，計1題）1、關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是（）A、電磁波既能在媒質(zhì)中傳播，又能在真空中傳播B、只要有變化的電場，就一定有電磁波存在C、電磁波在真空中傳播時，頻率和波長的乘積是一個恒量D、振蕩電路發(fā)射電磁波的過程也是向外輻射能量的過程2、以下電場能產(chǎn)生電磁波的為（

）A、N/C

B、N/SC、N/C

D、N/C3、比較電磁波和機械波，下列說法正確的是()A、電磁波可以在真空中傳播，機械波的傳播要依賴于介質(zhì)B、電磁波和聲波都是縱波C、電磁波是橫波D、電磁波在有的介質(zhì)中是橫波，在有的介質(zhì)中是縱波二、填空題4、如果電場的變化如圖所示，則產(chǎn)生的磁場隨時間變化的圖形如何？三、計算題5、簡述赫茲實驗的原理。答案：1、ACD2、B3、AC4、

5、將兩段共軸的黃銅桿作為振蕩偶極子的兩半，A、B中間留有空隙，空隙兩邊桿的端點上焊有一對光滑的黃銅球。將振子的兩半聯(lián)接到感應(yīng)圈的兩極上，感應(yīng)圈間歇地在A、B之間產(chǎn)生很高的電勢差。當(dāng)黃銅球間隙的空氣被擊穿時，電流往復(fù)振蕩通過間隙產(chǎn)生電火花。由于振蕩偶極子的電容和自感均很小，因而振蕩頻率很高，從而向外發(fā)射電磁波。但由于黃銅桿有電阻，因而其上的振蕩電流是衰減的，故發(fā)出的電磁波也是衰減的，感應(yīng)圈以每秒的頻率一次又一次地使間隙充電，電偶極子就一次一次地向外發(fā)射減幅振蕩電磁波。探測電磁波則是利用電偶極子共振吸收的原理來實現(xiàn)的。第二節(jié)電磁波譜典型例題【例1】在真空中傳播的波長為15米的電磁波，進入某一介質(zhì)中傳播時，若傳播速度為米/秒，該電磁波在介質(zhì)中的波長是多少？【解析】應(yīng)用關(guān)系式．因電磁波在介質(zhì)中傳播其頻率不變，其波長比：，則有：米【例2】關(guān)于電磁波的傳播，下列敘述正確的是（）A．電磁波頻率越高，越易沿地面?zhèn)鞑．電磁波頻率越高，越易直線傳播C．電磁波在各種媒質(zhì)中傳播波長恒定D．只要有三顆同步衛(wèi)星在赤道上空傳遞微波，就可把信號傳遍全世界【解析】電磁波頻率越高，波長就越短，繞過地面障礙物的本領(lǐng)就越差，且地波在傳播過程中的能量損失隨頻率的增高而增大，A錯．隨著電磁波頻率的增大，粒子性越來越明顯，其傳播形式跟光相似，沿直線傳播，B正確．電磁波在各種媒質(zhì)中傳播時，頻率不變，但傳播速度不等，波長不同，C錯．由于同步通訊衛(wèi)星相對于地面靜止在赤道上空3600千米高的地方用它來作微波中繼站，只要有三顆這樣的衛(wèi)星，就可以把微波訊號傳遍全世界，D正確．答案為BD．【例3】關(guān)于電磁波在真空中傳播速度，下列說法中不正確的是（）A、頻率越高，傳播速度越大B、電磁波的能量越強，傳播速度越大C、波長越長，傳播速度越大D、頻率、波長、強弱都不影響電磁波的傳播速度【解析】電磁波在真空中的波速與任何因素均無關(guān)——現(xiàn)代物理中稱光速不變原理．在媒質(zhì)中波速會變?。鸢福篋．基礎(chǔ)練習(xí)（選6題，填3題，計4題）一、選擇題1、所有的電磁波在真空中具有相同的()A.頻率 B.波長 C.波速 D.能量2、當(dāng)電磁波的頻率增加時，它在真空中的速度將()A.減小 B.增大 C.不變 D.以上都不對3、關(guān)于電磁波的傳播速度，下列說法正確的是()A.電磁波的頻率越高，傳播速度越大B.電磁波的波長越大，傳播速度越大C.電磁波的能量越大，傳播速度越大D.電磁波的傳播速度與傳播介質(zhì)有關(guān)4、對于聲波、無線電波和紅外線，以下說法正確的是()A.都能在真空中傳播B.都能發(fā)生反射C.都能發(fā)生干涉D.都是本質(zhì)上相同的波，只是頻率不同而已5、在電磁波傳播過程中，不變的物理量是A、頻率B、波長C、振幅D、波速6、對于聲波、無線電波和紅外線，以下說法正確的是（）A．都能在真空中傳播B．都能發(fā)生反射C．都能發(fā)生干涉D．都是本質(zhì)上相同的波，只是頻率不同而已二、填空題7、麥克斯韋從理論上預(yù)言電磁波在真空中的傳播速度等于的速度，其數(shù)值為.8、一無線電發(fā)射機，輻射無線電波的波長為λ?，F(xiàn)要使其輻射波長為2λ的無線電波，且振蕩電路中的電感不變，則電路中的電容應(yīng)變?yōu)樵瓉淼谋丁?、某電臺發(fā)射500kHz的電磁波，則此電磁波的波長是m；若距該電臺6000km遠處有一無線電接受機，則從發(fā)射臺發(fā)出的信號經(jīng)s可被接受機收到。若該電臺發(fā)射頻率為800kHz的電磁波，則經(jīng)s信號可被接受機收到。三、計算題10、在真空中傳播的波長為15米的電磁波，進入某一介質(zhì)中傳播時，若傳播速度為2×10811.從地球向月球發(fā)射電磁波，經(jīng)過2.56s收到它的反射波，月球、地球之間的距離是km.12、你有幾種測量凸透鏡焦距的方法答案：1、C2、C3、D4、BC5、A6、BC7、光在真空中傳播，3×108m/s8、4倍9、600、0.0210、10m11、7.68×10512、（1）將太陽光聚焦法，測量光斑到凸透鏡的距離（2）利用凸透鏡的成像原理找焦距，方法是在光具座上找到物體成等大像的位置，則此時物距的一半就是焦距。物像共扼法；凸透鏡與平面鏡結(jié)合法等能力提升（選3題，填1題，計1題）一、填空題1、任何電磁波在真空中傳播時，都具有相同的（B）A、波長B、波速C、周期D、頻率2、關(guān)于激光的應(yīng)用問題，以下說法正確的是（C）A．光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好的特點對信號來進行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中進行傳遞信息B．計算機內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用了激光是相干光的特點來進行的C．醫(yī)學(xué)上用激光作“光刀”來切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高的特點D．“激光測距雷達”利用激光測量很遠目標的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點3、有些動物夜間幾乎什么都看不到，而貓頭鷹在夜間卻有很好的視力．其原因是（C）A．不需要光線，也能看到目標B．自身眼睛發(fā)光，照亮搜索目標C．可對紅外線產(chǎn)生視覺D．可對紫外線產(chǎn)生視覺二、填空題4、一臺收音機中，用一可變電容器與兩組不同線圈構(gòu)成產(chǎn)生中波和短波的兩個波段的振蕩電路，其中細導(dǎo)線密繞的一組線圈屬于_______波段，粗導(dǎo)線疏繞的一組線圈屬于______波段．（中波；短波）三、填空題5、根據(jù)熱輻射理論，物體發(fā)出光的最大波長λm與物體的絕對溫度的關(guān)系滿足：T·λm=2．90×10-3（K·m），若貓頭鷹的獵物——蛇在夜間的體溫為27℃，則它發(fā)出光的最大波長為___________m，屬于___________（9．7×10-6m，屬于紅外線波段）第三節(jié)電磁波的發(fā)射和接收典型例題【例1】發(fā)射的無線電波如何被接收到呢？答案：電磁波在空間傳播時，如果遇到導(dǎo)體，會使導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同。因此利用放在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，就可以接收到電磁波了?！纠?】如何使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應(yīng)電流最強呢？答案：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強。這樣我們便可以接收無線電波了，下圖是收音機內(nèi)接收無線電波的調(diào)諧裝置：通過改變可變電容的電容大小改變調(diào)諧電路的固有頻率，進而使其與接收電臺的電磁波頻率相同，這個頻率的電磁波就在調(diào)諧電路里激起較強的感應(yīng)電流，這樣就選出了電臺?！纠?】無線廣播的中波段波長的范圍是187m～560m，為了避免臨近電臺的干擾，兩個電臺的頻率范圍至少相差Hz，則在此波段中最多容納的電臺數(shù)約為多少？【分析】這是一道實例題，運用中波段波長范圍，得到中波段頻率范圍，進而得到此波段中最多容納的電臺數(shù)。，根據(jù)可以得到：，，中波段頻率范圍是：。這樣此波段中能容納的電臺數(shù)為：基礎(chǔ)練習(xí)（選6題，填3題，計3題）一、選擇題1、下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是（C）A．電磁波傳播時需要介質(zhì)B．電磁波是沿某一特定方向在空間傳播的C．宇航員在月球上面對面交談時是靠移動無線電話來實現(xiàn)的D．水波、聲波是自然現(xiàn)象，而電磁波是人工制造出的現(xiàn)象2、關(guān)于電磁波的產(chǎn)生原因，以下說法中正確的是（D）A．只要電路中有電流通過，電路的周圍就有電磁波產(chǎn)生B．電磁波就是水波C．電磁波只能在通電導(dǎo)體內(nèi)傳播D．只要有變化的電流，周圍空間就存在電磁波3、關(guān)于電磁波的波長，下面敘述中正確的是（AD）A．頻率越高的電磁波，波長越短B．電磁波的波長都是3×mC．頻率越低的電磁波，波長越短D．電磁波的波長與頻率有關(guān)4、收音機的波段刻度盤中刻有kHz、MHz字樣，它們分別表示（A）A．千赫，兆赫B．千米，兆米C．千秒，兆秒D．千米/秒，兆米/秒5、電磁波在真空中的傳播速度是（C）A．340m/sB．3×km/sC．3×km/sD．3×m/s6、一般女同學(xué)發(fā)出聲音的最高頻率約為1.1kHz，這樣的聲音通過中央人民廣播電臺第二套節(jié)目720kHz向外廣播時，發(fā)出的無線電波的頻率是（B）A．721.1HzB．720kHzC．718.9HzD．1.1kHz二、填空題7、上海人民廣播電臺發(fā)射的一種電磁波的頻率為990kHz，中央人民廣播電臺發(fā)射一種電磁波的頻率為15.58MHz，它們發(fā)射的電磁波的波長分別為________m和________m．（30319.3）8、電磁波在真空中傳播的速度________3×m/s．（填“大于”、“小于”或“等于”）（等于）9、我們可以用電磁波來傳遞________信號和________信號．（聲音圖像）三、計算題10、有效的向外發(fā)射電磁波的條件是什么？答：（1）要有足夠高的振蕩頻率，因為頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。（2）振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，才有可能有效的將電磁場的能量傳播出去。11、電磁波的發(fā)射過程答：①振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流②用話筒把聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾娏鳍塾谜{(diào)制器把兩種電流迭加，獲得高頻調(diào)制電信號④高頻調(diào)制電信號送到天線上，由天線發(fā)射電磁波12、電磁波的接收過程是怎樣的？答：①為了接收在空間傳播的電磁波，必須使用天線進行接收。但由于天線能接收傳播過來的所有電磁波而沒有選擇性，如把天線接收的電磁波全部變成聲音，那只是一片嘈雜聲，什么也聽不清。②為了從各種各樣的電磁波中選擇我們要接收的某一頻率的電磁波，必須使用“調(diào)諧裝置”。③此時我們所接收到的電磁波的信號還是高頻電信號，不能直接用耳機聽到，所以還必須把高頻電信號通過檢波器，把聲音信號從高頻電信號中“檢”出來。④把檢出的聲音信號電流通過耳機（或揚聲器），就還原成聲音了。能力提升（選3題，填1題，計1題）一、選擇題1、某衛(wèi)星與地面的距離為3.56×m，該衛(wèi)星向地球發(fā)射的電磁波到達地面所用的時間是（A）A．0.12sB．1.2sC．0.24sD．2.4s2、某雷達探測高空的一顆人造衛(wèi)星，如果從雷達發(fā)射的電磁波反射回來用的時間是0.16s，這顆衛(wèi)星距雷達的距離是（A）A．24×kmB．2.4×kmC．24×kmD．2.4×km3、我們在選擇收音機的電臺時，常要旋動收音機上的某個旋鈕，這實際上是調(diào)節(jié)（D）A．電流B．波長C．波速D．頻率二、填空題4、各種波段無線電波的用途是：超遠程地面通訊用________波；無線電廣播用________波、________波、________波；無線電視用________波；宇航通信用________波．（長中中短短微微）三、計算題5、某電臺的廣播頻率為640kHz，則此電臺所發(fā)射電磁波的波長為多少?波速為多少?（468.75m3×m/s）第四節(jié)信息化社會典型例題（3題，解析）【例1】在我們生活的小區(qū)樓道內(nèi)裝有自動開關(guān)：晚上有人經(jīng)過樓道時，開關(guān)自動接通；白天，不管是否有人經(jīng)過，開關(guān)都是斷開的，請你解釋其原理?！窘馕觥窟@是因為在樓道內(nèi)裝有了聲光控開關(guān)，在晚上，利用聲音來控制開關(guān)，當(dāng)人經(jīng)過時，開關(guān)自動接通，而無人時，自動熄滅。而在白天，是利用關(guān)照強度來控制開關(guān)的，由于白天關(guān)照強度大，所以不管是否有人經(jīng)過，開關(guān)都是斷開的?！纠?】在真空中傳播的波長是15m的電磁波，進入某一介質(zhì)中傳播時，其傳播速度為2×m/s，求此電磁波在介質(zhì)中的波長。【解析】電磁波在真空中的傳播速度c＝3.0×m/s，根據(jù)波速、波長與頻率的關(guān)系式c＝，得此電磁波的頻率又因V＝λf，得電磁波在介質(zhì)中的波長【例3】有一架雷達搜尋到了目標，經(jīng)1.4×10-4s后收到了回波，那么這個目標距雷達多遠?【解析】雷達是利用無線電波——電磁波來發(fā)現(xiàn)目標的，它能將一定頻率的無線電波向空中發(fā)射出去，遇到目標后，電磁波被反射回，被雷達接收后在熒光屏上顯示出來.因此，1.4×10-4s的時間是電磁波發(fā)射到目標并反射回原地共需時間.根據(jù)s=υt可求出目標距雷達的距離，這里t=×1.4×10-4s.已知：t=×1.4×10-4sυ=3×108m/s，求：S解：S=υt=3×108m/s××1.4×10-4s=2.1×10答：目標距雷達的距離是2.1×104m.基礎(chǔ)練習(xí)1、現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是（ABD）A、信息的拾取B、信息的傳輸C、信息的記錄D、信息的處理2、在信息化時代，下列那些技術(shù)應(yīng)運而生（ACD）A、傳感技術(shù)B、無線電技術(shù)C、通信技術(shù)D、計算機技術(shù)3、下列說法正確的是(A)A、導(dǎo)體中有迅速變化的電流時，會向周圍空間發(fā)射電磁波B、電磁波不能在真空中傳播C、雷雨天打雷時，收音機中聽到“咔咔”聲是由于雷聲是聲波且較強大造成的D、電磁波的波長越長，頻率越大4、數(shù)字信號比模擬信號具有的有點是（ABC）A、抗干擾力強B、容易加密C、便以計算機處理D、傳輸簡單5、在空氣中傳播著幾種電磁波，下列說法中正確的