第四章 电磁振荡与电磁波 章末复习(课件)-高中物理课件（人教版2019选择性必修第二册）

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第四章电磁振荡与电磁波章 末 复 习人教版（2019）高中物理选择性必修第二册目录生 活 应 用典 例 分 析04随 堂 训 练知识网络知识梳理电磁振荡与电磁波振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流。振荡电路：能够产生振荡电流的电路。LC振荡电路：当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。LC电磁振荡的产生原理阻尼振荡和无阻尼振荡 1．无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做无阻尼振荡，也叫做等幅振荡。 　　 2．阻尼振荡：任何电磁振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做阻尼振荡，或叫做减幅振荡。 （1）振荡电路中的能量损耗有一部分转化为内能（产生焦耳热），还有一部向外辐射出去而损失． （2）如果用振荡器不断地将电源的能量补充到振荡电路中去，就可以保持等幅振荡。1、电磁振荡——能量、周期、频率 周期频率周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率。LC回路的周期和频率：由回路本身的特性决定．这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期（或固有频率），简称振荡电路的周期（或频率）。 LC回路的周期和频率公式 T = f =小试牛刀（单选）如图所示,LC振荡电路的导线及电感线圈的电阻忽略不计,某瞬间回路中电流方向如箭头所示,且此时电容器的极板A带正电荷,则该瞬间(　　)　 　　　　　　 　　　　　　 A.电流i正在增大,线圈L中的磁场能也正在增大B.电容器两极板间电压正在增大C.电容器带的电荷量正在减小D.线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在增强B　【解析】：根据图示可知,该瞬间电容器正在充电,电流i在减小,磁场能转化为电场能,选项A错误;电容器充电时,极板上的电荷量增大,根据U=可知电容器两极板间的电压正在增大,选项B正确,C错误;充电的过程中,磁场能转化为电场能,电流逐渐减小,所以线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减弱,选项D错误。（单选）在LC振荡电路中,下列说法正确的是(　　)A.电感线圈中的电流最大时,电容器中电场能最大B.电容器两极板间电压最大时,线圈中磁场能最大C.在一个周期内,电容器充电一次,放电一次D.在一个周期内,电路中的电流方向改变两次　D小试牛刀【解析】：电感线圈中的电流最大时,线圈中的磁场能最大,电容器中电场能最小,选项A错误;电容器两极板间电压最大时,电场能最大,线圈中磁场能最小,选项B错误;在一个周期内,电容器充电两次,放电两次,选项C错误;在一个周期内,电路中的电流方向改变两次,选项D正确。2、电磁场与电磁波 传播规律 实验证明变化的磁场产生电场 这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关。变化的电场产生磁场 电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场。 根据麦克斯韦的上述两个观点可以得出，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。对麦克斯韦电磁场理论的理解:1、恒定的电场不产生磁场；2、恒定的磁场不产生电场；3、均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场；4、均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；5、振荡电场产生同频率的振荡磁场；6、振荡磁场产生同频率的振荡电场。麦克斯韦电磁场理论1．变化的磁场产生电场2．变化的电场产生磁场3．电磁场→传播→电磁波4、电磁波不需介质，以光速传播。赫兹证实：1、电磁场、电磁波的存在。2、电磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等现 象，证明了电磁波与光具有相同的性质。（单选）某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一个（ ）A. B. C. ​ D. D小试牛刀【解析】：A、图A是稳定的电场，不能产生磁场故A错误．B、C、图B与图C是均匀变化的电场，产生恒定不变的磁场，也不能形成电磁波故B错误，C错误．D、图D是按正弦函数规律周期性变化的电场，会产生同频率的周期性变化的磁场，能形成电磁场，向外发射电磁波故D正确．故选D．（多选）关于电磁场和电磁波的正确说法是（ ）　　A. 电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场B. 电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波C. 在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场D. 电磁波是一种物质，可以在真空中传播BD小试牛刀【解析】：A、由电磁场理论可知，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场，故A错误；B、由电磁波产生原理可知，变化的电磁场产生电磁波，并由发生的区域向远处的传播，故B正确；C、只有变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围才一定产生电场，故C错误；D、电磁波是一种特殊的物质，且可以在真空中传播，故D正确；故选：BD．3、无线电波的发射和接收 调制 开放电路 电谐振电磁波的发射要有效发射电磁波，振荡电路须具有如下特点：1）要有足够高的振荡频率。2）开放电路:振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去把信息加到载波上，使载波随信号而改变叫调制。使高频载波的振幅随信号而改变叫做调幅(AM)使高频载波的频率随信号而改变叫做调频(FM)调幅广播(AM)：中波和短波波段；调频广播(FM)：微波（甚高频和超高频波段）电磁波的接收调谐：使接收电路产生电谐振的过程，即选择我们需要的电磁波解调：接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号，它是调制的逆过程接收过程::1、电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振，相当于机械振动中的共振。2、使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路。3、检波：从接收到的高频信号电流中“检”出所携带的信号，叫做检波，它是调制的逆过程，因此也叫解调。(单选)雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，雷达所发射出去的电磁波应具有的特点是(　　) A. 发射波长很长的无线电波，因为长波可以在地球表面传播得很远 B. 发射波长极短的无线电波，因为短波可以以天波的方式 传播C. 发射波 长极短的微波，因为微波直线性好，定位准确D. 发射的无线电波包括所有的波长范围，这样可以探测任何种类的物体　C小试牛刀【解析】：雷达是利用无线电波的直线传播的特性来定位目标的，所以答案为C．对雷达所发射出去的电磁波是波长极短的微波，因为微波直线性好，定位准确（多选）关于调制器的作用，下列说法正确的是(　 　) A. 调制器的作用是把低频声音信号加载到高频信号上去B. 调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去C. 调制器的作用可以是把低频信号的信号加载到高频信号的频率上去D. 调制器的作用是将低频声音信号变成高频信号，再放大后直接发射出去ABC　小试牛刀【解析】：调制器的作用是把低频声音信号加载到高频振荡信号上去，如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅；如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化，则是调频．由于低频信号不利于直接从天线发射，所以需要将低频信号加载到高频信号上去．故选ABC解答本题应掌握调制器的作用：将低频的声音信号与高频的电磁波叠加在一起增大频率利于信号的传播．4、电磁波谱两个概念波长和频率六段波各自特点和应用电磁波具有能量及其影响因素波的能量六段波谱一个关系太阳辐射太阳辐射的特点 共性:它们在本质上都是电磁波,它们的行为服从相同的规律,都满足公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c=3×108 m/s,它们的传播都不需要介质,各波段之间的区别并没有绝对的意义。各种不同的电磁波既有共性,又有个性。 个性:不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性。波长越长越容易产生干涉、衍射现象,波长越短观察干涉、衍射现象越困难,正是这些不同的特性决定了它们不同的用途。（单选）“风云”二号卫星发送回地面的红外云图是由卫星上设置的可以接收云层辐射的红外线的感应器完成的，云图上的黑白程度是由辐射红外线的云层的温度高低决定的，这是利用了红外线的（ ）　　A. 穿透性 B. 热效应 C. 可见性 D. 化学效应B　小试牛刀【解析】：红外线是不可见光，人眼无法觉察到，所以C选项错误．它的波长长，频率低，穿透能力较弱，A选项错误．它的主要作用是热效应，物体温度越高，向外辐射的红外线越强，正是利用这一性质得到大气层遥感图的，故B选项正确，D选项错误．故选：B （多选）关于热辐射下列说法中正确的是（ ）　　A. 物体在室温时辐射的主要成分是波短较长的电磁波B. 随着温度的升高热辐射中较短波长的成分越来越多C. 给一块铁块加热依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色D. 辐射强度俺波长的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性BCD 小试牛刀【解析】：A、物体在室温时辐射的主要成分是波长较长的电磁波，以不可见的红外光为主，故A错误；B、随着温度的升高热辐射中较短波长的成分越来越多，故B正确；C、给一块铁块加热依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，故C正确；D、辐射强度按照波长的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性，故D正确；故选BCD．典例分析电磁振荡与电磁波D 【解析】电容器的某一极板，从带最多的正电荷开始放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为半个周期，A项错误；电容器放电完毕瞬间，回路中的电场能为零，磁场能最大，电流最大，B项错误；LC振荡回路的振荡周期由电路结构决定，与振荡电流的振荡电压无关，乙图中振荡周期不变，D项正确。【例题1】关于LC振荡电路的振荡过程，下列表述正确的有（ ）A.电容器的某一极板，从带最多的正电荷开始放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期B.当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零C.乙图中振荡电压的振荡周期不断减小D.乙图中振荡电压的振荡周期不变【例题2】根据麦克斯韦的电磁场理论，当产生的电场的电场线如图所示时，可能是（　　）①向上的磁场在增强②向上的磁场在减弱③向上的磁场先增强，然后反向减弱④向上的磁场先减弱，然后反向增强 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③【解析】感应电场的方向与磁场变化情况之间的关系，可以根据楞次定律进行判断。当图中的磁场增强时，感应电流的磁场应与原磁场反向，由安培定则可知①正确；向上的磁场反向减弱时，感应电流磁场与原磁场同向，③正确。A【例题3】（多选）如图所示是沿z轴方向传播的电磁波的模型图，箭头线段长度表示了场强大小，已知光速为c．下列关于电磁波说法正确的有（ ）A.电磁波传播空间，一定存在均匀变化的电场B.电磁波传播空间，一定存在均匀变化的磁场C.图示电磁波在真空中传播的速度为cD. 从图示电磁波模型来看电磁波属于横波【解析】根据麦克斯韦电磁学理论，均匀变化的电场激发恒定的磁场，均匀变化的磁场激发恒定的电场，恒定的磁场不能激发电场、恒定的电场不能激发磁场，因此只有非均匀变化的电磁场才能激发电磁波，AB错误；所有电磁波在真空中传播的速度都为光速，C正确；所有电磁波都是横波，D正确。CD【解析】声音信号调制的过程：首先要将声音信号转换成音频电信号，然后再通过调制器将音频信号加载到高频电流上，利用天线发射到空中。使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制。调制共有两种方式：一是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一是调频，即通过改变频率来实现信号加载电磁波．①正确;在接收电路中,经过调谐,回路中将出现调幅振荡电流,经解调后（调幅波的解调也叫检波检波）,调幅振荡电流将被削去一半,而在耳机中只有低频信号电流，②正确，选项A正确。A【例题4】如图所示为调幅振荡电流图像，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段（　　）① 经调制后 ②经调谐后 ③经解调后 ④耳机中 A．①② B．③ ④ C．①④ D．②③生活应用电磁振荡与电磁波【例题1】物理知识在科技生活中有广泛应用，下列说法正确的是（　　）A.全息照片的拍摄是利用光的衍射原理B.机场安全检查是利用红外线窥视箱内的物品C.水下的核潜艇利用声呐与岸上的指挥中心保持联络D.微波炉是利用食物中水分子在微波作用下热运动加剧，温度升高 D　【解析】全息照片的拍摄利用了光的干涉的原理，故A错误；X射线有较强的穿透本领，在机场等地用其探测箱内物品进行安全检查，故B错误；由于无线电短波不能在水中传播，核潜艇在深海又无法使用天线，所以没有办法主动与外界联络，只能被动地单方面接收岸上的无线电超长波信号或极长波信号，这是岸上向潜艇通信的主要方式，故C错误；微波炉是利用食物中水分子在微波作用下热运动加剧，温度升高，故D正确。【例题2】微波炉、红外烤箱、电磁炉这三种电器已经进入多数家庭的厨房，下面关于这三者的分析正确的是（　　）A.微波炉加热食物的方式与煤气灶相同都是用明火加热B.微波炉可以直接对放在陶瓷碗里面的食物加热C.电磁炉可以直接对放在陶瓷碗里面的食物加热D.这三者加热食物时都是通过电磁波直接作用食物进行加热B　【解析】微波炉加热食物的方式是利用微波的能量特征加热与煤气灶用明火加热不同，A错误；微波炉是利用微波的能量特征加热，可以直接对放在陶瓷碗里面的食物加热，B正确；电磁炉不可以直接对放在陶瓷碗里面的食物加热，因为电磁炉的工作原理是利用电磁感应，C错误；这三者加热食物的方式都不相同，D错误；【例题3】预警机上装备有多普勒脉冲雷达，可进行全向探测，主要用于发现和跟踪空中与水面目标，工作频率为 。对空中目标的最远探测距离为 ，该机的雷达系统可同时跟踪60～100个空中目标，并对战术空军的10架飞机实施引导.下列关于该脉冲雷达的说法正确的是（　　）A.脉冲雷达采用的是X射线B.脉冲雷达采用的是微波C.预警机高速飞行时，发射的脉冲信号传播速率可能大于光在真空中的速率D.增大它的振荡电路可变电容器的电容，可增大雷达的工作频率B　【例题4】Wi-Fi（无线通信技术）是当今使用最广的一种无线网络传输技术，几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持Wi-Fi上网，Wi-Fi信号的本质就是电磁波，波长约7~12厘米，通过无线路由器发射后将信号传递到设备上，使设备实现无线上网能力，下列对Wi-Fi信号的判断正确的是（　　）A.其信号波是横波 B.不能在真空中传播C.波长比可见光短 D.不能产生干涉和行射现象A　【解析】电磁波均为横波，A正确；电磁波的传播不需要介质，故电磁波可以在真空中传播，B错误；根据电磁波波谱可知无线电波波长比可见光更长，C错误；折射和反射，干涉和衍射均为波的属性，D错误。【例题5】华为手机采用了双麦克风降噪技术，以保证优秀的通话体验。一个麦克风为用户通话时使用的麦克风，用于收集人声，而另一个配置在机身顶端的麦克风采集周围环境噪音，通过特定的模块对这两路信号进行技术处理，实现降噪功能。技术处理用到的原理是（　　）A．干涉 B．衍射 C．调制 D．解调 A　【解析】降噪麦克风是通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波与噪音叠加从而实现降噪的效果，且环境噪音与降噪声波频率相同，两列波发生了干涉现象。随堂训练电磁振荡与电磁波核心考点突破1、如图所示,i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像,在t=0时刻,回路中电容器的M板带正电,在某段时间里,回路的磁场能在减小,而M板仍带正电,则这段时间对应图像中的 (　　) A.Oa段　　　B.ab段　　　C.bc段　　　D.cd段D　【解析】选D。某段时间里,回路的磁场能在减小,说明回路中的电流正在减小,正在给电容器充电,而此时M带正电,那么一定是给M极板充电,电流方向顺时针。由题意知t=0时,电容器开始放电,且M极板带正电,结合i-t图像可知,电流以逆时针方向为正方向,因此这段时间内,电流为负,且正在减小,符合条件的只有图像中的cd段,故选D。2、在LC振荡电路中,电容器上带的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是(　　) 【解析】选B。LC振荡电路的周期T=2π ,电容器上带的电荷量从最大值变化到零的最短时间t= ,所以t= 。B　3、(多选)关于电磁波与机械波,下列说法正确的是 (　　)A.电磁波传播不需要介质,机械波传播需要介质B.电磁波在任何介质中传播速率都相同,各种机械波在同一种介质中传播速率都相同C.电磁波和机械波都不能发生干涉D.电磁波和机械波都能发生衍射AD　【解析】选A、D。电磁波的波速与介质和频率都有关,而机械波的传播速率只与介质有关,电磁波的传播不需要介质,机械波传播则需要介质,故A选项对,B选项错;电磁波和机械波都具有波的一切特征,包括干涉和衍射,故D选项对,C选项错。故正确答案为A、D。4、手机A的号码是12345670002,手机B的号码是12345670008。手机A拨手机B时,手机B发出响声且屏上显示A的号码“12345670002”,若将手机A置于一透明真空玻璃罩中,用手机B拨手机A,则玻璃罩外面的人发现手机A (　　)A.发出响声,并显示B的号码“12345670008”B.不发出响声,但显示B的号码“12345670008”C.不发出响声,但显示A的号码“12345670002”D.既不发出响声,也不显示号码B【解析】选B。声波为机械波,传播需要介质,在真空中不能传播;光波、手机发射的信号均为电磁波,传播不需要介质,在介质、真空中均可传播,故用手机B拨手机A时,玻璃罩外的人能看到A手机显示的B手机号码,但听不到声音,故正确答案为B。