教科版高中物理选择性必修第二册第4章章末综合提升学案

这是一份教科版高中物理选择性必修第二册第4章章末综合提升学案，共14页。

主题1　电磁场与电磁波1．麦克斯韦电磁理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。2．电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。3．电磁波：电磁场由近及远地向周围传播形成电磁波。4．电磁振荡：如图中，先给电容器充电，再使电容器、电流表和电感线圈连接在一个回路中，在以后的过程中，电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着，这种现象就是电磁振荡。在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能在振荡电路中周期性地转化。5．电磁波的发射：要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：(1)要有足够高的振荡频率。(2)采用开放电路。采用开放电路可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图。甲　　　乙　　　丙由闭合电路变成开放电路6．电磁场与电磁波的关键词转化：【典例1】　(多选)下列关于电磁波的说法正确的是(　　)A．变化的磁场能够在空间产生电场B．电磁波在真空和介质中传播的速度相同C．电磁波既可能是横波，也可能是纵波D．电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝λTAD　[变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，这是麦克斯韦电磁理论的两大支柱，A正确；电磁波在真空和介质中传播的速度不相同，在真空中传播的速度最大，B错误；在传播方向的任一点，电场与磁场互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，电磁波是横波，C错误；电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝λT，D正确。]电磁波是一种波，因此它具有一切波的共性，同时它又是一种具体的波，是以场的形式存在，传播时不需要介质，且一定是横波；电磁波的传播速度由介质和频率共同决定等。主题2　电磁波与信息化社会1．电磁波的传输信息可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现地面无线传输，也可由卫星传输。电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大。2．雷达的工作原理及应用(1)雷达的原理：利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性。(2)雷达的构造及特点：一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。①雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端；②雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段；③雷达发射的是不连续的无线电波，即脉冲，每次发射时间为1μs，两次发射的时间间隔约为0.1ms；④障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来。(3)雷达的应用：探测飞机、导弹等军事目标；可以用于导航；在天文学上研究星体；在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云。3．电视仅仅是接收端，它接收来自电视台的无线电信号；雷达自身发射信号，遇到障碍物反射回来，通过接收反射波来确定物体的位置，因此雷达既是发射端又是接收端；手机接收来自基站的信号，同时它又向基站发射信号，它既是接收端也是发射端。【典例2】　某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10-4s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t＝173s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为10-4s，电磁波的传播速度为c＝3×108m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？甲　　　　乙[解析]　由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0＝10-4s，甲图发射波和接收波的时间间隔t1＝4×10-4s，乙图时间间隔t2＝1×10-4s。所以，第一次战斗机距雷达的距离为s1＝c×t12＝6.0×104m，第二次战斗机在雷达正上方。所以，战斗机的高度h＝c×t22＝1.5×104m，故173s内战斗机飞行的水平距离为s＝s12-h2，所以，v＝st≈336m/s。[答案]　336m/s(1)电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，可求得侦察距离。(2)根据发射无线电波的方向和仰角，确定被侦察物体的位置。(3)雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离的一半。章末综合测评(四)　电磁振荡与电磁波一、选择题(共12小题，1～8题为单选题，9～12题为多选题。)1．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是(　　)A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波D　[电磁波在传播过程中电场强度E和磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直，所以电磁波为横波。故选D。]2．如图所示，单刀双掷开关S先置于a端。当t＝0时刻开关S置于b端，若LC振荡电路的周期T＝0.04s。下列说法正确的是(　　)A．t＝0.01s时回路中的电流顺时针方向达到最大值B．t＝0.02s时电感线圈中的自感电动势值最小C．t＝0.01～0.02s时间内，电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大D．t＝0.04～0.05s时间内，线圈中的磁场能逐渐减小C　[当开关置于b端时，电容器开始放电，电容器上极板带正电，当t＝0.01s时，经过四分之一周期，回路中的电流逆时针方向达到最大，故选项A错误；t＝0.02s时，经过半个周期，电流逆时针充电结束，此时电流变化最快，电感线圈的自感电动势最大，选项B错误；当t＝0.01～0.02s时间内，为给电容器充电，电容器下极板带正电，在t＝0.02s时刻充电结束，电容器带电荷量最大，所以在这段时间内电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大，故选项C正确；根据周期性可知，当t＝0.04～0.05s时间内与t＝0～0.01s时间内相同，为电容器放电过程，是电场能逐渐减小而磁场能逐渐增大的过程，选项D错误。]3．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是(　　)A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息B　[IC卡工作所需要的能量是线圈L中产生的感应电流，选项A错误；要使电容C达到一定的电压，则读卡机应该发射特定频率的电磁波，IC卡才能有效工作，选项B正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，线圈L中会产生感应电流，但电容C不能达到一定的电压，IC卡不能有效工作，选项C错误；IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也能向读卡机传输自身的数据信息，选项D错误。]4．下列关于电磁波谱的说法，下列说法正确的是(　　)A．验钞机验钞票真伪体现了红外线的荧光效应B．相同条件下，电磁波谱中最难发生衍射的是X射线C．利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D．夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的C　[验钞机验钞票真伪体现了紫外线的荧光效应，不是红外线，选项A错误；相同条件下，电磁波谱中最难发生衍射的是波长比X射线更小的γ射线，选项B错误；利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离，选项C正确；夏天太阳把地面晒得发热是因为红外线的热效应在各种电磁波中是最强的，选项D错误。]5．下列设备的运行与电磁波无关的是(　　)A．医院里，医生利用B超可观察到母体内的婴儿情况B．“嫦娥一号”接收地面指挥中心的运行指令实现变轨而奔向月球C．汽车上安装有GPS(全球卫星定位系统)以确定行驶路线和距离D．在汶川大地震发生后救灾人员利用卫星电话恢复了与外界的通信联系A　[医院里的B超是利用超声波的物理特性进行分析和治疗的，故选A。]6．一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波，打开收音机后盖，在磁棒上能看到两组线圈，其中一组是细线密绕匝数多的线圈，另一组是粗线疏绕匝数少的线圈。由此可以判断(　　)A．匝数多的电感大，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波B．匝数多的电感小，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波C．匝数少的电感小，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收短波D．匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收中波A　[根据密绕匝数多的线圈电感大，疏绕匝数少的线圈电感小，可排除B、D选项；根据f＝12πLC，电感越大，回路固有频率越小，可排除C选项；根据c＝fλ，频率越小，波长越大，可知A选项是正确的。]7．中国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第四代作战飞机“歼20”(如图所示)，使中国成为世界上第三个进入到第四代战机的研发序列中的国家。隐形飞机的原理是在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击。根据你所学的物理知识，判断下列说法正确的是(　　)A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近的距离，你也不能看到它B．使用吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现和攻击B　[雷达向外发射电磁波，当电磁波遇到飞机时就要发生反射，雷达通过接收反射回来的电磁波，就可以测定飞机的位置，所以要想降低飞机的可探测性，可以使用吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，选项B正确。]8．为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采取下列哪些措施(　　)A．增大电容器极板的正对面积B．增大电容器极板的间距C．增大自感线圈的匝数D．提高供电电压B　[要增大无线电台向空间辐射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由f＝12πLC知，可减小L和C以提高f。要减小L可采取减少线圈匝数，抽出铁芯的办法，要减小C可采取增大极板间距，减小极板正对面积，减小介电常数的办法。故只有B正确。]9．在LC振荡电路中，t1和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中的极板带电情况如图所示，若t2－t1＝π2LC，则下列说法中正确的是(　　)A．在t1时刻电容器正在充电B．在t2时刻电容器正在充电C．在t1时刻电路中的电流处在增大状态D．在t2时刻电路中的电流处在增大状态BC　[由题图可判断：t1时刻电容器正在放电，电流处在增大状态；t2时刻电容器正在充电，电流处在减小状态，故选项B、C正确，选项A、D错误。]10．如图甲所示，是一个调谐接收电路，图乙中(a)、(b)、(c)为电路中的电流随时间变化的图像，则(　　)甲(a)　　　(b)　　　 (c)乙A．i1是L1中的电流图像B．i1是L2中的电流图像C．i2是L2中的电流图像D．i3是流过耳机的电流图像ACD　[L1中由于电磁感应，产生的感应电动势的图像是同(a)图相似的，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2中没有电流，所以L2中的电流图像应是(b)图；高频部分通过C2，通过耳机的电流如同(c)图中的i3，只有低频的电流，A、C、D正确。]11．在电磁波的发射过程中，用一平行板电容器C和一个线圈L组成LC振荡电路，要增大发射电磁波的波长，下列调节正确的是(　　)A．增大电容器两极板间的距离B．增大线圈的匝数，在线圈中加铁芯C．把电容器的动片适当旋出一些D．把电容器的动片适当旋进一些BD　[要增大发射电磁波的波长，根据c＝λf，可知要减小频率。根据f＝12πLC可知要增加自感系数或电容。要增加电容，根据C＝εrS4πkd，可知，可以减小极板的距离、增加正对面积、插入电介质；增加自感系数，可以增大线圈的匝数、在线圈中加铁芯。故A、C错误，B、D正确。故选BD。]12．在LC回路中产生电磁振荡的过程中(　　)A．从电容器放电开始计时，当t＝kπLC时，振荡电流最大，其中k＝0，1，2…B．当电容器中电场强度增大时，线圈中的自感电动势与振荡电流方向相同C．向电容器充电是磁场能转化成电场能的过程D．电容器在相邻的充、放电时间内，电流方向一定相同BC　[当t＝kπLC(k＝0，1，2…)时，由图可知振荡电路电流为零，A错误；当电场强度增大时，如在T4～T2、34T～T时间段内，振荡电流减小，线圈中自感电动势与振荡电流方向相同，B正确；电容器充电时，电场能增大，磁场能减小，磁场能转化为电场能，C正确；由图像对照可知在T4～T2内，电容器充电，i＞0，在T2～34T内，电容器放电，i＜0，D错误。]二、非选择题(共6小题。)13．如图所示为振荡电路在某时刻的电容器的带电情况和电感线圈中磁感线方向情况，由图可知电容器在________电，电感线圈中的电流在________(填“增大”“减小”或“不变”)，如果振荡电流的周期为π×10-4s，电容为C＝250μF，则自感系数L＝________H。[解析]　根据题图中的磁感线方向，用安培定则可判断出电路中的电流方向为顺时针方向，故正在对电容器充电，磁场能正在转化为电场能，电流正在减小，又由T＝2πLC可得L＝T24π2C，所以L＝10-5H。[答案]　充　减小　10-514．在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5mH，电容C＝4μF。(1)该回路的周期是多大？(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10-3s时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？[解析]　(1)由电磁振荡的周期公式可得T＝2πLC＝2×3.14×2.5×10-3×4×10-6s≈6.28×10-4s。(2)因为t＝9.0×10-3s相当于14.33个周期，而T4<0.33T