【课堂新坐标】2013-2014学年高中物理选修3-4（人教）教师备课：第十四章 电磁波
文档属性
| 名称 | 【课堂新坐标】2013-2014学年高中物理选修3-4（人教）教师备课：第十四章 电磁波 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2014-08-06 18:42:23 | ||
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文档简介
1电磁波的发现
2电磁振荡
(教师用书独具)
●课程要求
1 .熟记麦克斯韦电磁场理论的基本内容，知道其在物理学发展史上的意义．
2 .能说出电磁波的基本特点，能从电磁波体会电磁场的物质性．
3 .会分析LC振荡回路中振荡电流的产生过程．
4 .会计算LC振荡电路的周期和频率．
●课标解读
1 .了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义．
2 .了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性．
3 .理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程．
4 .了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率．
●教学地位
本节介绍了麦克斯韦的电磁场理论及产生电磁波的振荡电路，具有较强的时代气息，也是高考的热点内容．
(教师用书独具)
●新课导入建议
北京时间2011年11月3日凌晨，“神舟 ( http: / / www.21cnjy.com )”八号飞船与“天宫”一号目标飞行器实现刚性连接，形成组合体，中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功．“神舟”八号与“天宫”一号交会对接的成功意味着我国成为继美国、俄罗斯后，第三个独立掌握航天交会对接技术的国家．因此，“天宫一号”与“神八”这次太空中的亲密接触，不仅奠定了中国载人航天技术在世界上的一席之地，也使中国未来空间站的组装和建造成为可能．神八与天宫一号的对接过程是在地面控制中心的科学家们的指挥下完成的，地面控制中心与“神舟”八号和“天宫”一号相距如此之远，他们是如何完成控制指令的传输的？这节课我们将探究与其相关的问题．
图教14－1－1
●教学流程设计
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步骤8：先由学 生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读 重 点 难 点
1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义.
2.了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性.
3.理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程.
4.了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率. 1.了解电磁场和电磁波的概念及应用．(重点)
2.电磁振荡过程中各物理量的变化规律及各物理量变化之间的关系．(重点)
3.定性理解麦克斯韦电磁场理论的两个核心．(难点)
4.电容、电感线圈在振荡过程中的作用．(难点)
伟大的预言
1 .基本知识
(1)变化的磁场产生电场
实验基础：如图14－1－1所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流．
图14－1－1
麦克斯韦对该问题的见解：电路里有感应电流产 ( http: / / www.21cnjy.com )生，一定是变化的磁场产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动．该现象的实质：变化的磁场产生了电场．
(2)变化的电场产生磁场
麦克斯韦大胆地假设，既然变化的磁场能产生电场，变化的电场也会在空间产生磁场．
图14－1－2
2 .思考判断
(1)有磁场就会产生电场．(×)
(2)变化的电场一定产生变化的磁场．(×)
(3)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场．(×)
电磁波
1 .基本知识
(1)电磁波的产生
如果空间某区域存在不均匀变化的电场，那么它 ( http: / / www.21cnjy.com )就会在空间引起不均匀变化的磁场．这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变化的电场——于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波．
(2)电磁波是横波
根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波．
(3)电磁波的速度
麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波的速度等于光速．
(4)赫兹的实验
图14－1－3
①赫兹利用图14－1－3的实验装置，证实了电磁波的存在．
②赫兹的其他实验成果：赫兹 ( http: / / www.21cnjy.com )通过一系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论．
2 .思考判断
(1)电磁波在真空和介质中传播速度相同．(×)
(2)只要有电场和磁场，就能产生电磁波．(×)
(3)电磁波在同种介质中只能沿直线传播．(×)
电磁振荡及其描述
1 .基本知识
(1)振荡电流
大小和方向都做周期性迅速变化的电流．
(2)振荡电路
能产生振荡电流的电路．
图14－1－4
(3)振荡过程
如图14－1－4所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器要对线圈放电．
①放电过程：由于线圈的自感作用，放电电 ( http: / / www.21cnjy.com )流不能立刻达到最大值，由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少．放电完毕时，极板上的电荷为零，放电电流达到最大．该过程电容器储存的电场能转化为线圈的磁场能．
②充电过程：电容器放电完毕，由于线 ( http: / / www.21cnjy.com )圈的自感作用，电流并不会立刻消失，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始充电，极板上的电荷逐渐增加，当电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到最大．该过程线圈中的磁场能又转化为电容器的电场能．此后电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流．
③实际的LC振荡是阻尼振荡：电路中 ( http: / / www.21cnjy.com )有电阻，振荡电流通过时会有热量产生，另外还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去．如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中．
(4)电磁振荡的周期和频率
①电磁振荡的周期T
电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．
②电磁振荡的频率f
1 s内完成周期性变化的次数．
③LC电路的周期(频率)公式
周期、频率公式：T＝2π，f＝，其中：周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．
2 .思考判断
(1)在振荡电路中，电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能．(√)
(2)电容器放电完毕，电流最大．(√)
(3)L和C越大，电磁振荡的频率越高．(×)
3 .探究交流
打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不 ( http: / / www.21cnjy.com )到电台的广播，然后开大音量．在收音机附近，将电池盒的两根引线反复碰撞，你会听到收音机中发出“喀喀”的响声．为什么会产生这种现象呢？打开电扇，将它靠近收音机，看看又会怎样．
【提示】 电磁波是由电磁振 ( http: / / www.21cnjy.com )荡产生的，在收音机附近，将电池盒两引线反复碰触，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场，这样会发出电磁波，从而导致收音机中发出“喀喀”声，若将转动的电扇靠近收音机，因为电扇中电动机内通有交流电，电动机的运行同样会引起收音机发出“喀喀”声．
对麦克斯韦电磁场理论的理解
【问题导思】
1 .电磁场是如何产生的？
2 .如何理解麦克斯韦的电磁场理论？
1. 电磁场的产生
如果在空间某处有周期性变 ( http: / / www.21cnjy.com )化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．
2. 对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
1 .变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关．
2 .在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的．
关于电磁场理论，下列说法中正确的是( )
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
【审题指导】 解答本题时要理解麦克斯韦电磁场理论的以下四点：
(1)恒定的电场(磁场)→不产生磁场(电场)．
(2)均匀变化的电场(磁场)→恒定的磁场(电场)．
(3)非均匀变化的电场(磁场)→变化的磁场(电场)．
(4)周期性变化的电场(磁场)→同频率的磁场(电场)．
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论，只 ( http: / / www.21cnjy.com )有变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场．周期性变化的电场产生同频率变化的磁场．D正确．
【答案】 D
1 .如图14－1－5所示，一正 ( http: / / www.21cnjy.com )离子在垂直于匀强磁场的固定光滑轨道内做匀速圆周运动，当磁场均匀增大时，离子动能将________；周期将________．
图14－1－5
【解析】 当磁场均匀增加时，在光滑轨道处产生逆时针方向的感应电场，正离子在电场力作用下做加速运动，动能增加，速度增加，T＝，周期减小．
【答案】 增加 变小
电磁波和机械波的比较
【问题导思】
1 .电磁波的传播需要介质吗？
2 .电磁波的波速与哪些因素有关？
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性
变化的
物理量 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系
产生 由质点(波源)的振动产生 由周期性变化的电流(电磁振荡)激发
干涉 可以发生 可以发生
衍射 可以发生 可以发生
横波 可以是 是
纵波 可以是 不是
电磁波是电磁现象，机械波是力学现象 ( http: / / www.21cnjy.com )，两者都具有波的特性：干涉、衍射等，但它们具有本质的不同，如机械波的传播依赖于介质，但电磁波的传播则不需要介质．
电磁波与声波比较( )
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大
D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关
【审题指导】 (1)电磁波和机械波的共同点和不同点．
(2)介质对电磁波和机械波的波速的影响的不同点．
【解析】 选项A、B均与事实相符，所以A ( http: / / www.21cnjy.com )、B正确．根据λ＝，电磁波波速变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以选项C正确．电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小，所以选项D错误．
【答案】 ABC
2. 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，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．电磁波与机械波都能发生衍射
【解析】 电磁波的波速与介质和频率都 ( http: / / www.21cnjy.com )有关，而机械波的传播速率只与介质有关，故A对，B错；电磁波和机械波都具有波的一些独有特征，包括干涉和衍射，故C错，D对．
【答案】 AD
振荡过程中各物理量的变化情况
【问题导思】
1 .在振荡过程中，各物理量有什么变化规律？
2 .LC回路的周期与哪些因素有关？
1 .各物理量变化情况一览表
时刻
(时间) 工作过程 q E i B 能量
0→ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁
→ 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电
→ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁
→T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电
2 .振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象
甲 乙 丙 丁 戊
图14－1－6
3. 板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图象，如图14－1－7所示．
图14－1－7
u、EE规律与q?t图象相对应；EB规律与i?t图象相对应．
4. 分类分析
(1)同步关系
在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即：
q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)
振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即：
i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)
(2)同步异变关系
在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量 ( http: / / www.21cnjy.com )q、E、EE与线圈中的三个物理量i、B、EB是同步异向变化的，即q、E、EE同时减小时，i、B、EB同时增大，且它们的变化是同步的，也即：q、E、EE↑i、B、EB↓.
注意：自感电动势E的变化规律与q?t图象相对应．
振荡电流i＝，由电极板上电荷 ( http: / / www.21cnjy.com )量的变化率决定，与电荷量的多少无关．两极板间的电压U＝，由极板上的电荷量决定，与电荷量的变化率无关．线圈中的自感电动势E＝L·，由电路中电流的变化率决定，与电流的大小无关．
图14－1－8
LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图14－1－8所示，则( )
A．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a
B．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电
C．若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板带正电
D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b
【审题指导】 解答本题首先根据磁场方向和安培定则判断振荡电流的方向，然后根据磁场的变化判断电容器的充、放电以及极板带电情况．
【解析】 若磁场正在减弱，则电流在减小 ( http: / / www.21cnjy.com )，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误．
【答案】 ABC
1 .首先明确LC振荡电路的周期公式 ( http: / / www.21cnjy.com )及周期的大小，将周期进行分解：把整个振荡周期分成四个T，分别研究每一个T内各物理量的变化情况．
2 .电容器充、放电过 ( http: / / www.21cnjy.com )程中电流的变化特征：电容器充电过程中，电容器带电量越来越多，电流越来越小，充电完毕时，电流为零；电容器放电过程中，电容器带电量越来越少，电流越来越大，放电完毕时，电流最大．一个周期内振荡电流的方向改变两次．
3 .如图14－1－9所示电路中 ( http: / / www.21cnjy.com )，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再打开开关S，LC电路中将产生电磁振荡．如果规定电感L中的电流方向从a到b为正，打开开关的时刻为t＝0时刻，那么如图所示中能正确表示电感中的电流i随时间t变化规律的是( )
图14－1－9
【解析】 t＝0时刻，电容器C中储存的 ( http: / / www.21cnjy.com )电场能最小(带电量、场强值、电压都为零)，电路中电流最大．从零到这段时间线圈由于自感作用产生从a到b的感应电流，电容器处于充电过程，充电完成后电容器又通过线
圈放电，放电结束后由于线圈的自感作用又对电容器充电，如此周而复始，形成持续的振荡电流，故C正确．
【答案】 C
1. 关于电磁场理论的叙述正确的是( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
【解析】 变化的电场周围才存在磁场，变化的磁场周围才存在电场．
【答案】 ABC
2. (2013·宁波高二检测)在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是( )
A．电容器放电完毕时，回路中磁场能最小
B．回路中电流值最大时，磁场能最大
C．电容器极板上电荷最多时，电场能最大
D．回路中电流值最小时，电场能最小
【解析】 电容器放电完毕时，q＝0，i最 ( http: / / www.21cnjy.com )大，磁场能最大，A错，B对；电流最小时，i＝0，电容器极板上电荷q最多，极板间电场最强，电场能最大，C对，D错．
【答案】 BC
3. 磁场的磁感应强度B随时间t变化的 ( http: / / www.21cnjy.com )四种情况如图所示，其中能产生电场的有________图所示的磁场，能产生电磁波的有________图所示的磁场．
【解析】 A图中的磁场是恒定的，不能 ( http: / / www.21cnjy.com )产生电场，更不能产生电磁波；B图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生电磁波；C图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能产生磁场，因此不能产生电磁波；D图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生电磁波．
【答案】 BCD BD
4. 在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.该回路的周期是多大？
【解析】 由电磁振荡的周期公式可得T＝2π＝2×3.14× s＝6.28×10－4 s.
【答案】 6.28×10－4 s
1 .根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是( )
A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场
B．工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场
C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场
D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直
【解析】 教室中亮着的日光灯、工作时的 ( http: / / www.21cnjy.com )打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确．
【答案】 ABD
2. 电磁波在传播时，不变的物理量是( )
A．振幅 B．频率
C．波速 D．波长
【解析】 离波源越远，振幅越小．电磁波在不同介质中的波速不一样，波长也不一样．
【答案】 B
3. 能发射电磁波的电场是( )
【解析】 由麦克斯韦电磁场理论，当空间出 ( http: / / www.21cnjy.com )现恒定的电场时(如A图)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B图、C图时)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D图)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，便会形成电磁波，故D正确．
【答案】 D
4 .下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．均匀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速度相同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
【解析】 变化的磁场就能产生电场， ( http: / / www.21cnjy.com )A正确．若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，C错．光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B错．D选项中没强调是“均匀”介质，若介质密度不均匀会发生折射，故D错．
【答案】 A
5 .(2013·南京检测)声波和电磁波均可传递信息，且都是具有波的共同特征，下列说法正确的是( )
A．声波的传播速度小于电磁波的传播速度
B．声波和电磁波都能引起鼓膜振动
C．电磁波都能被人看见，声波都能被人听见
D．二胡演奏发出的是声波，而电子琴演奏发出的是电磁波
【解析】 声波属于机械波，其传播需要 ( http: / / www.21cnjy.com )介质，传播速度小于电磁波的传播速度；鼓膜的振动是空气的振动带动的，人耳听不到电磁波；电磁波的传播不需要介质，人耳听不到超声波和次声波，人眼看不到电磁波；二胡和电子琴发出的都是声波，故正确答案为A.
【答案】 A
6. (2013·广州高二检测)某时刻LC振荡电路的状态如图14－1－10所示，则此时刻( )
图14－1－10
A．振荡电流i在减小
B．振荡电流i在增大
C．电场能正在向磁场能转化
D．磁场能正在向电场能转化
【解析】 由电磁振荡的规律可知，电容器充电过程中，电流逐渐减小，电场能逐渐增大，磁场能逐渐减小，即磁场能正向电场能转化，故A、D正确．
【答案】 AD
7. 要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是( )
A．增大电容器两极板的间距
B．升高电容器的充电电压
C．增加线圈的匝数
D．在线圈中插入铁芯
【解析】 振荡电流的频率由LC回路本身 ( http: / / www.21cnjy.com )的特性决定，其大小为f＝ .增大电容器两极板间距，电容减小，振荡频率升高．在电容器两极板间插入电介质，电容增大，振荡频率降低．增加线圈匝数或在线圈中插入铁芯，都会使线圈的电感增加，振荡频率降低；只有减少线圈的匝数，减小电感，振荡频率才会增大．综上所述，只有选项A正确．
【答案】 A
8. (2013·徐州 ( http: / / www.21cnjy.com )高二检测)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图14－1－11所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图表示的是变化的场，下图表示的是变化的场产生的另外的场)正确的是( )
图14－1－11
【解析】 A图中的上图磁场 ( http: / / www.21cnjy.com )是稳定的，由麦克斯韦的电磁理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的．B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确．C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的．D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位相差π，故D图不正确，所以只有B、C两图正确．
【答案】 BC
9. (2013·珠海高二检测)图14－1－12中画出一个LC振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断( )
图14－1－12
A．t1时刻电感线圈两端电压最大
B．t2时刻电容器两极板间电压为零
C．t1时刻电路中只有电场能
D．t1时刻电容器带电荷量为零
【解析】 由图象知，计时开始时，电容器两极 ( http: / / www.21cnjy.com )板带电荷量最大，电流为零，电容器放电开始，根据电流随时间的变化规律，可以在图中画出q－t图象(在图中用虚线表示)．由图象分析可知：t1时刻，电容器上电荷量为零，电势差为零，电场能为零，故D对，A、C皆错；t2时刻电容器上电荷量q最大，两板间电势差最大，B错．
【答案】 D
图14－1－13
10 .如图14－1－13所示是一个水 ( http: / / www.21cnjy.com )平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度大小跟时间成正比，其方向竖直向下，设小球在运动过程中电荷量不变，那么( )
A．小球受到的向心力大小不变
B．小球受到的向心力大小不断增加
C．洛伦兹力对小球做了正功
D．小球受到的磁场力逐渐变大
【解析】 由麦克斯韦电磁场理论和楞次定律知， ( http: / / www.21cnjy.com )当B增加时，将产生一个与v0同向的电场，因小球带正电，故电场对小球做正功，其速率随时间增大，向心力的大小m也随之增大，故选项A错误，B正确．因B随时间增大，v也随时间增大，故所受洛伦兹力qvB也增大，故D项正确．因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C项错误，故应选B、D.
【答案】 BD
11 .(2013·衡 ( http: / / www.21cnjy.com )水一中检测)如图14－1－14所示，电路中线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，电源的电动势为E，现在把原来接在1上的开关S接到2上，从这时起( )
图14－1－14
A．至少历时π，回路中的磁场能才能达到最大
B．至少历时，回路中的电场能才能达到最大
C．在周期的时间内，电容器放电的总电荷量是CE
D．在周期的时间内，回路中平均电流是
【解析】 最初，电容器所充电荷量 ( http: / / www.21cnjy.com )最多，所具有的电场能最大．根据电磁振荡的变化规律，每经过个周期，电场能与磁场能之间完成一次转化，由于一个周期T＝2π，所以应为，因此应当至少历时，回路中的磁场能达到最大，至少历时π，回路中的电场能达到最大，故选项A、B都错；从最初时刻起，经过的时间，电容器将把极板上的电荷量全部放完，其总电荷量应为CU，其中电容器的两端电压U等于电源电动势E，即总电荷量Q＝CE，选项C正确；根据I＝，在的时间内，回路中的平均电流I＝＝，选项D也正确．故正确答案为C、D.
【答案】 CD
12. 一台收音机短波段的频率范围是4 MHz至12 MHz，试求该波段的最高频率的电容是最低频率的电容的多少倍？
【解析】 根据公式f＝，收音机短波段线圈的电感L固定．设频率为f1时的电容为C1，频率为f2时的电容为C2.
则＝
所以＝()2.
由于f1＝4 MHz，f2＝12 MHz.
所以＝()2＝.
【答案】 倍
3电磁波的发射和接收
(教师用书独具)
●课标要求
1 .了解电磁波的发射、传播和接收过程，了解无线电通信的基本原理．
2 .知道调制、调幅、调频、解调等概念．
●课标解读
1 .了解电磁波的发射、传播和接收过程．了解无线电通信的基本原理．
2 .知道调制、调幅、调频、调谐、解调等概念．
3 .能够联系周边生活，了解无线电通信在生活中的应用．
●教学地位
本节是本章的重点内容，与生活联系紧密，具有较强的实用性．
(教师用书独具)
●新课导入建议
1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元 ( http: / / www.21cnjy.com )1874－1937年)发明了无线电通信技术．从此，携带人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在遥远的地方互通信息．电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？这节课我们就来探究电磁波的发射和接受．
●教学流程设计
???
?
???
?
步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读 重 点 难 点
1.能说出电磁波的发射、传播和接收的过程．知道无线电通信的基本原理.
2.能正确区分调制、调幅、调频、调谐、解调等概念.
3.能结合生活实际，说出无线电通信在生活中的应用. 1.电磁波发射和接收的过程．(重点)
2.应用电磁波发射和接收原理分析问题．(难点)
无线电波的发射
1 .基本知识
(1)发射电磁波的振荡电路的特点
①要有足够高的振荡频率：频率越高，发射电磁波的本领越大．
②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此，采用开放电路．
(2)电磁波的调制
调制 在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术
分类
调幅(AM) 使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术
调频(FM) 使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制技术
2 .探究交流
电台发射的信号，如声音信号，为什么不直接将声音信号转化为电信号发射出去，而是加载到高频信号中发射呢？
【提示】 因为声音信号频率较低，而电台 ( http: / / www.21cnjy.com )要向外发射电磁波，要有足够高的频率．实践证明，只有提高发射频率才能提高发射能力，高频振荡信号就是那些有用的低频信号的“载体”，而把频率较低的信号加载到高频信号上去的过程就是调制过程．
无线电波的接收
1 .基本知识
(1)原理
电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，因此，空中的导体可以用来接收电磁波．
(2)电谐振与调谐
①电谐振：当接收电路的固有频率跟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的现象．
②调谐：使接收电路产生电谐振的过程．
(3)解调
使声音或图象信号从高频电流中还原出来的过程，它是调制的逆过程．
(4)无线电波
技术上把波长大于1_mm的电磁波称做无线电波，并按波长把无线电波分为若干波段：长波、中波、中短波、短波、微波．
2. 思考判断
(1)电磁波是纵波．(×)
(2)当电磁波在空间传播时，电磁能也随着一起传播．(√)
(3)电磁波的传播速度与介质无关．(×)
3 .探究交流
图14－3－1
如图14－3－1所示是我们常用的收 ( http: / / www.21cnjy.com )音机中与调台旋钮相连的一个电子器件，它由两组铝片组成，一组铝片固定，称为静片；另一组铝片可以旋转，称为动片．收音机调台时就是通过转动动片，改变动片与静片的正对面积，从而实现选台目的的，你知道这是如何实现的吗？
【提示】 这是一个可变电容器．两 ( http: / / www.21cnjy.com )组铝片之间是互相绝缘的，动片旋入得越多，正对面积越大，电容也就越大．它是振荡电路的一部分，由振荡电路周期T＝2π知，调节电容C，可以改变振荡周期．当LC回路振荡频率与待接收的电磁波频率相同时，产生电谐振，从而将需要的电台信号选出来．
电磁波的发射
【问题导思】
1 .发射电路有何特点？
2 .如何将声音、图像信号发射出去？
1 .发射电路的两个特点
(1)发射频率足够高．
(2)应用开放电路．
2 .调制
(1)使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制．
(2)调制方法
①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变．
②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变．
3 .无线电波的发射
由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振 ( http: / / www.21cnjy.com )荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去．
一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图象信号，都采用调幅波；电台的高频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波．
要提高LC振荡电路发射电磁波的本领，应该采取的措施是( )
A．增加辐射波的波长
B．使振荡电容的正对面积足够小
C．尽可能使电场和磁场分散开
D．增加回路中的电容和电感
【解析】 理论证明，电磁波发射本领 ( http: / / www.21cnjy.com )(功率)与f成正比，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路．f＝，C＝，要使f增大，应减小L或C，B、C符合题意．
【答案】 BC
1 .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息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
【解析】 调制器的作用是把低频声音信 ( http: / / www.21cnjy.com )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．
【答案】 ABC
电磁波的接收
【问题导思】
1 .电磁波是如何接收的？
2 .无线电波是如何分类的？
1 .电磁波的接收
(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的现象，类似于机械振动中的共振．
(2)调谐：使接收电路发生电谐振的过程．
(3)通过解调获取信号
解调：把声音或图象等信号从高频振荡电流中还原出来的过程．
检波：调幅波的解调称为检波．
2 .无线电波的分类
λ≥1毫米的电磁波叫无线电波，无线电波可以分成若干波段.
波段 波长 频率 传播方式 主要用途
长波 30 000～3 000米 10～100千赫 地波 超远程无线电通讯和导航
中波 3 000～200米 100～1 500千赫 地波和天波
中短波 200～50米 1 500～6 000千赫
短波 50～10米 6～30兆赫 天波 无线电广播和电报通讯
微波
米波 10～1米 30～300兆赫 近似直线传播 无线电广播、电视、导航
分米波 10～1分米 300～3 000兆赫
厘米波 10～1厘米 3 000～30 000兆赫
毫米波 10～1毫米 30 000～300 000兆赫 直线传播 电视、雷达、导航
3 .电磁波的传播特性
传播方式 适合的波段 特点
地波 沿地球表面空间传播 长波、中波、中短波 衍射能力较强
天波 靠大气电离层的反射传播 中短波、短波 反射能力较强
空间波 沿直线传播 短波、超短波、微波 穿透能力较强
1 .电谐振就是电磁振荡中的“共振”．
2 .调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程．
关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是( )
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的
B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图象，必须要有检波过程
【审题指导】 求解本题应把握以下两点：
(1)知道电磁波的发射和接收原理．
(2)知道电谐振的原理．
【解析】 有效发射电磁波，必须采用开放 ( http: / / www.21cnjy.com )电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图象时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示，故A错误，B、C、D正确．
【答案】 BCD
2 .关于无线电波的传播，下列说法正确的是( )
A．发射出去的电磁波，可以传到无限远处
B．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流
C．波长越短的电磁波，越接近直线传播
D．移动电话是利用无线电波进行通信的
【解析】 无线电波在传播 ( http: / / www.21cnjy.com )过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，故A错，B正确．波长越短，传播方式越接近光的直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，故C、D正确，
【答案】 BCD
综合解题方略——电磁波图象问题
如图14－3－2所示是一个调谐接收电路，甲、乙、丙为电路中的电流随时间变化的图象，则( )
甲 乙 丙
图14－3－2
A．i1是L1中的电流图象
B．i1是L2中的电流图象
C．i2是L2中的电流图象
D．i3是流过耳机的电流图象
【规范解答】 L1中由于电磁感应， ( http: / / www.21cnjy.com )产生的感应电动势的图象是同甲图相似的，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没有电流，所以L2中的电流图象应是乙图中的i2.高频部分通过C2，通过耳机的电流如同丙图中的i3，只有低频的音频电流，故选项A、C、D正确．
【答案】 ACD
1. 把经过调制的高频电流变为调制信号电流的过程叫( )
A．调幅 B．调频
C．调谐 D．检波
【解析】 检波是把经过调制的高频电流变为调制信号电流的过程，D正确．
【答案】 D
2 .世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是( )
A．因为收听到的电台离收音机最近
B．因为收听到的电台频率最高
C．因为接收到的电台电磁波能量最强
D．因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的固有频率相同，产生了电谐振
【解析】 选台就是调谐过程，使f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振，激起的感应电流最强，D正确．
【答案】 D
3. 关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是( )
A．必须对信号进行调制
B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上
D．必须使用开放回路
【解析】 电磁波的发射过 ( http: / / www.21cnjy.com )程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射．为了有效地向外发射电磁波，必须使电路开放，A、C、D正确．而产生电谐振的过程是在接收电路，B不正确．
【答案】 ACD
1. 在无线电波广播的接收中，调谐和检波是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序，正确的是( )
A．调谐?高频放大?检波?音频放大
B．检波?高频放大?调谐?音频放大
C．调谐?音频放大?检波?高频放大
D．检波?音频放大?调谐?高频放大
【解析】 接收过程的顺序为调谐、高频放大、检波、音频放大．
【答案】 A
2. 下列说法正确的是( )
A．地波的波长较长，衍射能力强，能够沿着地面传播
B．天波的波长较短，能够穿透电离层传播
C．地波沿着地面传播，容易受到干扰
D．微波能够穿透电离层，并沿直线传播
【解析】 地波的波长较长，衍射能力 ( http: / / www.21cnjy.com )强，能够沿着地面传播，能够绕过一般的障碍物．天波的波长较短，能够在地面与电离层之间来回反射进行传播，天波受电离层的影响，容易受到干扰．微波能够穿透电离层，并沿直线传播，但必须建立中继站．
【答案】 AD
3 .电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为( )
A．天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路
B．天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路
C．天线只是有选择地接收某台电信号，而其他电视台信号不接收
D．天线将电磁波传输到电视机内
【解析】 电视机的天线处在变化的 ( http: / / www.21cnjy.com )电磁场中，接收所有频率的电磁波，通过调谐电路选出特定频率的电磁波，然后由解调电路把电信号从高频振荡电路中还原出来，故A正确．
【答案】 A
4 .关于电磁波的接收，下列说法正确的是( )
A．当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流
B．当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流
C．由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了
D．由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音
【解析】 当处于电谐振时，所有的电 ( http: / / www.21cnjy.com )磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波在接收电路中激发的感应电流最强．由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故正确答案为A、D.
【答案】 AD
5 .(2013·临 ( http: / / www.21cnjy.com )沂质检)实际发射无线电波如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话产生低频振荡如图乙所示，根据这两个图象，发射出去的电磁波图象应是图中的( )
图14－3－3
【解析】 振荡器产生高频等幅振 ( http: / / www.21cnjy.com )荡，话筒里面有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化．当我们对着话筒说话时，空气对它的压力随着声音信号的变化而变化，那么它的电阻也就随声音信号的变化而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号的变化而变化，这就是调制．它不但影响了正半周，也影响了负半周，故选B.
【答案】 B
6 .调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应( )
A．增大调谐电路中线圈的匝数
B．加大电源电压
C．减小调谐电路中线圈的匝数
D．将线圈中的铁芯取走
【解析】 该题考查实际问题的处理方法．
当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时 ( http: / / www.21cnjy.com )，发生电谐振才能收听到电台信号．由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低，由f＝可知在C无法再调节前提下，可减小电感L，即可通过C、D的操作提高f.
【答案】 CD
7. 下列关于无线电波的叙述中，正确的是( )
A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波
B．无线电波在任何介质中传播速度均为3.00×108 m/s
C．无线电波不能产生干涉和衍射现象
D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短
【解析】 无线电波中长波波长有几十千 ( http: / / www.21cnjy.com )米，微波中的毫米波只有几毫米，A项正确；无线电波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度3.00×108 m/s，B项错误；无线电波也能产生干涉和衍射现象，C项错误；由λ＝知，无线电波由真空进入介质传播时，由于波速减小可知波长变短，D项正确．
【答案】 AD
8. 关于电磁波的传播，下列叙述正确的是( )
A．电磁波频率越高，越容易沿地面传播
B．电磁波频率越高，越容易沿直线传播
C．电磁波在各种介质中传播波长恒定
D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就几乎可把信号传遍全世界
【解析】 由c＝λf可判 ( http: / / www.21cnjy.com )定：电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不易沿地面传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故选项B正确，A错误；电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由v＝λf，可判断波长改变，故选项C错误；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36 000 km高的地方，用它作微波中继站，只要有三颗互成120°的同步卫星，就几乎可覆盖全球，故选项D正确．
【答案】 BD
9. 收音机的调谐电路中线圈的自感系数为L，要想接收波长为λ的电磁波，应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)( )
A. B.
C. D.
【解析】 接收电磁波必须进行调谐，使接收回路产生电谐振，由产生电谐振的条件f固＝f电磁波得＝，解得C＝，故正确答案为D.
【答案】 D
10 .(2013 ( http: / / www.21cnjy.com )·海淀检测)手机A拨叫手机B时，手机B发出铃声，屏上显示A的号码．若将手机A置于一真空玻璃罩中，用手机B拨叫手机A，则( )
A．能听到A发出的铃声，并看到A显示的B的号码
B．不能听到A发出的铃声，但能看到A显示的B的号码
C．能听到A发出的铃声，但A不能显示号码
D．既不能听到A发出的铃声，也不能看到A显示的号码
【解析】 机械波不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，故B正确．
【答案】 B
11. LC振荡电路电容器的电容为3×10－5 μF，线圈的自感系数为3 mH，它与开放电路耦合后，
(1)发射出去的电磁波的频率是多大？
(2)发射出去的电磁波的波长是多大？
【解析】 LC振荡电路与开放电路耦合 ( http: / / www.21cnjy.com )后，振荡电路中产生的高频振荡电流通过两个电路线圈间的互感作用，使开放电路中也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发出无线电波，向四周发射，所以发射出电磁波的频率就等于LC振荡电路中电磁振荡的频率．
(1)发射出去的电磁波的频率
f＝＝ Hz＝530 kHz.
(2)发射出去的电磁波的波长
λ＝＝ m＝566 m.
【答案】 (1)530 kHz (2)566 m
12 .在电视节目中，我们经常看 ( http: / / www.21cnjy.com )到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话？(已知地球的质量为6.0×1024 kg，地球半径为6.4×106 m，引力常量为6.67×10－11 N·m2·kg－2)
【解析】 主持人与记者之间通话不合拍是因 ( http: / / www.21cnjy.com )为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的．设同步卫星高度为H，由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，即＝m(R＋H)，H＝－R＝3.6×107 m，则一方讲话另一方听到所需的最少时间是t＝＝0.24 s.
【答案】 电磁波传递信息也是需要时间的 0.24 s
4电磁波与信息化社会
5电磁波谱
(教师用书独具)
●课标要求
1 .了解电视、雷达和移动电话的基本原理以及因特网．
2 .认识电磁波谱，知道光是电磁波．
3 .认识电磁波各波段的特性和主要用途．
●课标解读
1 .了解电磁波在电视、雷达、移动电话和因特网中的应用．
2 .知道光是电磁波，记住电磁波谱．
3 .了解电磁波各波段的特性和主要用途．
●教学地位
本节知识与现实生活联系紧密，具有很强的应用性，也是高考的热点．
(教师用书独具)
●新课导入建议
当今社会是信息化社会，电磁波的作用举足轻重，不同波段上的电磁波具有什么特性和应用呢？这节课我们探究这些问题．
●教学流程设计
???
?
???
?
步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读 重 点 难 点
1.了解电磁波在电视、雷达和移动电话上的应用.
2.能说出电磁波谱的组成，知道光是电磁波.
3.能说出电磁波谱各波段的特性和主要用途. 1.电磁波谱的组成及各波段的应用．(重点)
2.电磁波谱各波段的特性和应用．(难点)
电磁波与信息化社会
1 .基本知识
(1)电磁波的传输
可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输．电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大．
(2)电磁波的应用实例
①电视广播的发射和接收过程
?
?
?
②雷达的工作原理
雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定 ( http: / / www.21cnjy.com )物体位置，根据发射无线电波到接收反射波的时间t，确定障碍物的距离s＝，再根据发射无线电波的方向和仰角，可以确定障碍物的位置．
③移动电话、因特网也是利用电磁波来传输信息的．
2. 思考判断
(1)高频电磁波是信息传送的载体．(√)
(2)雷达是利用微波定位的．(√)
3. 探究交流
生活中哪些现象应用了电磁波？
【提示】 生活中，电磁波应用非常广泛，像电视、雷达、卫星导航、微波炉、移动电话(手机)等都应用了电磁波．
电磁波谱
1 .基本知识
(1)概念
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成的光谱．
(2)电磁波谱的排列
按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
(3)不同电磁波的特点及应用
特性 用途
无线电波 波动性强 通讯、广播、导航
红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导
可见光 感光性强 照明、照相等
紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等
X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗
γ射线 穿透力最强 探测、治疗
(4)电磁波的能量
各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，说明电磁波具有能量，电磁波是一种物质．
(5)太阳辐射的特点
太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强．
2. 思考判断
(1)X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变．(√)
(2)γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高．(√)
(3)紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射．(×)
3. 探究交流
在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营 ( http: / / www.21cnjy.com )养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的，它利用电磁波谱中的哪个波段？
【提示】 红外线波段．
雷达的优点和测物方法
【问题导思】
1. 雷达有哪些优点？
2. 雷达是如何确定物体位置的？
1. 优点
雷达利用的电磁波在微波波段，因 ( http: / / www.21cnjy.com )为波长越短，传播的直线性越好，方向性越好，反射性越强．微波每隔万分之一秒向某一方向发射一次，时间约为百万分之一秒的不连续的微波，微波遇到障碍物反射回来，这样可在显示器的荧光屏上呈现发射和接收的两个尖形波，通过计算可得到障碍物到雷达站的距离，再根据发射微波的方向和仰角，便可判定障碍物的位置了．
2. 测远处物体的方法
(1)增大雷达发射微波的能量．
(2)使雷达发射不连续的微波的时间间隔增大．
一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图14－4－1所示，已知图中刻度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？
图14－4－1
【审题指导】 应用ab为无线电波发射到返回的时间，可求出电磁波的路程，即可求出障碍物与雷达之间的距离．
【解析】 图中a和c处的尖形波是雷 ( http: / / www.21cnjy.com )达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来无线电波时出现的，由ab＝bc可知，无线电波从发射到返回所用时间为50 μs.
设雷达离障碍物的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c，
由2s＝ct得s＝＝ m＝7.5×103 m.
【答案】 7.5×103 m.
1. 某高速公路自动测 ( http: / / www.21cnjy.com )速仪装置如图14－4－2甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间为10－6 s，相邻两次发射时间间隔为t.当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现一个尖波形；在收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现第二个尖波形．根据两个波形的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，根据自动打下的纸带(如图14－4－2乙所示)，可求出车速．请根据t1、t2、t、c求出汽车车速的表达式．
图14－4－2
【解析】 第一次测量时汽车距雷达的距离s1＝，第二次测量时汽车距雷达的距离s2＝，两次发射时间间隔为t，则汽车车速v＝＝＝.
【答案】 v＝
各种电磁波的共性和个性
【问题导思】
1. 各种电磁波都能发生干涉和衍射吗？
2. 验钞机利用了紫外线的什么特性？
1. 共性
(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义．
(2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s.
(3)它们的传播都不需要介质．
(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．
2. 个性
(1)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，波长越短穿透能力越强．
(2)同频率的电磁波，在不同介质中速度不同．不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小．
(3)产生机理不同
无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生
红外线、可见光
和紫外线 原子的外层电子受激发后产生
X射线 原子的内层电子受激发后产生
γ射线 原子核受激发后产生
(4)用途不同：无线电波用于通信和广播，红外 ( http: / / www.21cnjy.com )线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒，X射线应用于医学上的X光照片，γ射线检查金属部件的缺陷等．
X射线与γ射线都具有穿透能力，但γ射线的穿 ( http: / / www.21cnjy.com )透能力最强，X射线能穿透人体，通常用作人体透视，而γ射线可以穿过几厘米厚的铅板，可以用于探测金属内部的缺陷．
下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这些现象的医疗器械后面的空格上．
(1)X光机________．
(2)紫外线灯________．
(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．
A．光的全反射
B．紫外线具有很强的荧光作用
C．紫外线具有杀菌消毒作用
D．X射线有很强的穿透能力
E．红外线具有显著的热作用
F．红外线波长较长，易发生衍射
【审题指导】 解答本题的关键是掌握红外线、X射线、紫外线的特点及应用．
【解析】 (1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透能力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射线．
(2)紫外线灯主要是用来杀菌消毒的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用，而非荧光作用．
(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快．
【答案】 (1)D (2)C (3)E
2. (2012·徐州检测)根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是( )
A．微波、红外线、紫外线
B．γ射线、X射线、紫外线
C．紫外线、可见光、红外线
D．紫外线、X射线、γ射线
【解析】 微波和红外线，红外线与紫外线在电 ( http: / / www.21cnjy.com )磁波谱中不相邻，更不会频率重叠，A错误．紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者间有明确的界线，频率也不相重叠，C错误．在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠，γ射线波长最短，紫外线波长最长，故B正确，D错误．
【答案】 B
电磁波的能量和太阳辐射
【问题导思】
1. 微波炉是怎样对食物加热的？
2. 太阳辐射的能量主要集中在哪些区域？
1 .电磁波的能量
电磁波是由电磁场的传播形成的． ( http: / / www.21cnjy.com )电磁场是客观存在的一种物质，它具有能量．例如，微波炉在给食物加热时，就是利用了一种电磁波——微波．由于微波的频率接近固体食物中分子振动的固有频率，所以能发生共振．这种微波中的能量传递给了食物分子，使之振动，能量增加，温度升高，从而能很快地达到加热目的．
2 .太阳辐射
阳光中含有可见光，还有无线电波、红外线，也有 ( http: / / www.21cnjy.com )紫外线、X射线、γ射线．太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域．波长在5.5×10－7 m的黄绿光附近，辐射的能量最强，我们的眼睛正好对这个区域的电磁辐射最敏感．
太阳光照射大地，给人类带来了无限的能源，哺育了众多的生命，那么，是否“晒太阳”越多越好？
【解析】 阳光中有一部分射线对人类健康是有害的，例
如过多吸收紫外线会导致癌变，所以不是晒太阳越多越好．
【答案】 见解析
3 .北京时间200 ( http: / / www.21cnjy.com )3年10月29日14时13分，太阳风暴袭击地球，太阳日冕抛射出的大量带电粒子流击中地球磁场，产生了强磁暴，当时，不少地方出现了绚丽多彩的极光，美国北部一些电网出现了电流急冲现象．太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭氧层，臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中( )
A．波长较短的可见光
B．波长较长的可见光
C．波长较短的紫外线
D．波长较长的红外线
【解析】 臭氧层的主要作用 ( http: / / www.21cnjy.com )就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用．作为人类，保护臭氧层就是保护我们自己，故C正确．
【答案】 C
1. 下列说法中正确的是( )
A．摄像管实际上是一种将光信号转变为电信号的装置
B．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置
C．摄像机在1 s内要传送25张画面
D．电视机接收的画面是连续的
【解析】 通过摄像管摄到景物的光信号 ( http: / / www.21cnjy.com )，再通过特殊装置(扫描)转变为电信号，在1 s内要传送25张画面；电视机通过显像管将接收到的电信号再转变为光信号，最后还原为图像和景物，每秒要接收到25张画面，由于画面更换迅速和视觉暂留，我们感觉到的便是活动的图像，所以A、B、C正确．
【答案】 ABC
2. 关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是( )
A．一切物体都在不停地辐射红外线
B．红外线具有很强的热作用和荧光作用
C．红外线的显著作用是化学作用
D．红外线容易穿透云雾
【解析】 荧光作用和化学作用都是紫外线的重要特性，红外线波长比可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾．
【答案】 AD
3. 高原上人的皮肤黝黑的原因是( )
A．与高原上人的生活习惯有关
B．与高原上的风力过大有关
C．与高原上紫外线辐射过强有关
D．由遗传本身决定
【解析】 高原上紫外线辐射比平原强许多，而紫外线对皮肤的生理作用会使皮肤变得粗糙与黝黑．故选项C正确，A、B、D均错误．
【答案】 C
4. 关于手机和BP机，下列说法中正确的是( )
A．随身携带的移动电话(手机)内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置
B．随身携带的移动电话(手机)内，既有无线电接收装置，又有无线电发射装置
C．两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话
D．无线电寻呼机(BP机)内只有无线电接收装置，没有无线电发射装置
【解析】 移动电话内既有无线电接收装置又 ( http: / / www.21cnjy.com )有无线电发射装置．由于移动电话发射功率小，因此必须通过固定的基地台转接，两个携带手机的人才能通话．BP机只有接收装置，而无发射装置．
【答案】 BCD
5 .(2013·浙江高考)关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
【解析】 声波、电磁波都能传递能量 ( http: / / www.21cnjy.com )和信息，A项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B项正确；可见光属于电磁波，B超中的超声波是声波，波速不同，C项错误；红外线波长较X射线波长长，故D项错误．
【答案】 B
1 .(2010·上海高考)电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( )
A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线
【解析】 在电磁波家族中，按波长由长到短分别为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，故正确答案为A.
【答案】 A
2 .下列说法正确的是( )
A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的
【解析】 三棱镜观察太阳光谱是利用 ( http: / / www.21cnjy.com )光的折射现象，A错误；光导纤维传送图象是利用光的全反射现象，B正确；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉，C错误；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来改变频道的，D错误，故正确答案为B.
【答案】 B
3. 古代也采用过“无线”通信的方式，如利用火光传递信息的烽火台，利用声音传递信号的鼓等，关于声音与光，下列说法中正确的是( )
A．声音和光都是机械波
B．声音和光都是电磁波
C．声音是机械波，光是电磁波
D．声音是电磁波，光是机械波
【解析】 声音必须在介质中传播，光可以在真空中传播．
【答案】 C
4. 一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱中的( )
图14－4－3
A．可见光 B．γ射线
C．无线电波 D．紫外线
【解析】 一种波发生明显衍射 ( http: / / www.21cnjy.com )现象的条件是：障碍物或孔的尺寸大小跟光的波长差不多或比波长还要小．如图所示，电磁波中的无线电波波长范围是104～10－3m，红外线波长范围是10－3～10－7m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，所以只有无线电波才符合条件．
【答案】 C
5 .防治“非典”期间，在 ( http: / / www.21cnjy.com )机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播，关于红外线热像仪，下列说法中正确的是( )
A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线波长较大，容易发生明显衍射
B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测体温
C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用
D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同
【解析】 不同射线具有不同的特点，就 ( http: / / www.21cnjy.com )会有不同的用途．红外线主要特点就是一切物体都不停地发射红外线，并且发射的能力跟温度有关．红外线热像仪就是应用了红外线的这一特点，选D.
【答案】 D
6 .下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是( )
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
【解析】 X射线有很高的穿透本领，常 ( http: / / www.21cnjy.com )用于医学上透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射，C错误．故正确答案为D.
【答案】 D
7 .间谍卫星上装有某种遥感 ( http: / / www.21cnjy.com )照相机，可用来探测军用目标，这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，甚至车已经离开，也瞒不过它，这种遥感照相机敏感的电磁波属于( )
A．可见光波段 B．红外波段
C．紫外波段 D．X光波段
【解析】 任何物体都向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越强，遥感照相机是利用红外线拍摄的，故B正确．
【答案】 B
8 .(2013·邢台质检)雷 ( http: / / www.21cnjy.com )达是应用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内，已知真空中光速c＝3×108 m/s，下列说法中正确的是( )
A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生
B．电磁波可由周期性变化的电场和磁场产生
C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间
D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定
【解析】 恒定的电场不能产生磁场， ( http: / / www.21cnjy.com )A错误；周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场也可以产生周期性变化的电场，这样的电场和磁场形成的统一体就是电磁场，B正确；雷达发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内．因此，它在真空中的波长可由λ＝c/f求得，则其波长范围为0.3 m至1 m，C正确；雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定，等于cΔt/2，D正确．
【答案】 BCD
9. (2013·福州高二检测)关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
【解析】 X射线对生命物 ( http: / / www.21cnjy.com )质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确．在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错．
【答案】 AB
10. 如图14－4 ( http: / / www.21cnjy.com )－4所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图(甲)；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图(乙)，问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？
图14－4－4
【解析】 雷达向东方发射电磁波时，没有反射回来的信号，向西方发射时，有反射回来的信号，所以目标在西方．
目标到雷达的距离d＝＝m＝300 km.
【答案】 西方 300 km
11 .“为了您和他人的安 ( http: / / www.21cnjy.com )全，请您不要在飞机上使用手机和手提电脑”这句警示语是乘坐过飞机的游客都听到过的．有些空难事故就是由于某位乘客在飞行的飞机上使用手机造成的.2001、2003年都出现过此类问题，2003年某机场飞机降落时，机上有四位旅客同时使用了手机，使飞机降落偏离了8度，险些造成事故．请问为什么在飞机上不能使用手机和手提电脑呢(包括游戏机)
【解析】 由于手机在使用或手提电脑 ( http: / / www.21cnjy.com )无线上网时要发射电磁波，对飞机产生电磁干扰，而飞机上的导航系统是非常复杂的，抗干扰能力不是很强．因此为了飞行安全，飞机上旅客不能使用手机和手提电脑．
【答案】 见解析
12 .如图14－4－5所示为 ( http: / / www.21cnjy.com )伦琴射线管示意图，K为阴极钨丝，发射的电子初速度为零，A为对阴极(阳极)，当A、K之间加直流电压U＝30 kV时，电子被加速打在对阴极A上，使之发出X射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线(X射线)的能量．求：
图14－4－5
(1)电子到达对阴极的速度多大？
(2)如果对阴极每吸收一个电子放出 ( http: / / www.21cnjy.com )一个X射线光子，则当A、K之间的电流为10 mA时，每秒钟从对阴极最多辐射出多少个X射线光子？(电子质量m＝0.91×10－30 kg，电荷量e＝1.6×10－19 C)
【解析】 (1)由动能定理，得：
mv2＝eU，
则v＝＝ m/s
＝1.0×108 m/s；
(2)n＝＝＝6.25×1016(个)．
【答案】 (1)1.0×108 m/s (2)6.25×1016个
电磁波与机械波的区别与共性
1. 电磁波与机械波的区别
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性变化
的物理量 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播
特点 需要介质；波速由介质决定，与频率无关；有横波、纵波 无需介质；在真空中波速为c；在介质中传播时，波速与介质和频率都有关；只有横波
产生 由质点(波源)的振动产生 由周期性变化的电流(电磁振荡)激发
2. 机械波与电磁波的共性
机械波与电磁波是本质上不同的两种波，但它们有共同的性质：
(1)都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等物理现象．
(2)都满足v＝＝λf.
(3)从一种介质传播到另一种介质时频率都不变．
下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波必须依赖介质传播
B．电磁波可以发生衍射现象
C．电磁波不会发生偏振现象
D．电磁波无法携带信息传播
【解析】
【答案】 B
1 .对于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的是( )
A．它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象
B．它们在本质上是相同的，只是频率不同而已
C．它们可能是横波，也可能是纵波
D．机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；而电磁波的传播速度与介质无关，只与频率有关
【解析】 机械波和电磁波都具有波共有的 ( http: / / www.21cnjy.com )特性，但它们有本质的区别，它们的产生、传播条件等都不同，电磁波是横波，机械波有横波和纵波，故A项正确，B、C项错误；机械波的传播速度只取决于介质，而电磁波在真空中传播速度相同，在不同介质中传播速度不同，传播速度与介质及频率均有关，D项错误．
【答案】 A
电磁振荡过程及规律
1. 两类物理量
考题大部分是围绕某些物理量在电磁 ( http: / / www.21cnjy.com )振荡中的变化规律而设计的，因此，分析各物理量的变化规律就显得尤为重要．这些物理量可分为两类：一类是电流(i)．振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁具有与之相同的变化规律．另一类是电压(u)．电容器极板上所带的电荷量q、两极板间的场强E、电场能E电、线圈的自感电动势E的变化规律与u的相同．
电流i和电压u的变化不同步，规律如图14－1.
图14－1
2. 两个过程
电磁振荡过程按电容器的电 ( http: / / www.21cnjy.com )荷量变化可分为充、放电过程．当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程中电路的电流减小；电荷量减小时为放电过程，这个过程中电路的电流增加，变化如图14－1.在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大)．
3. 两类初始条件
图14－2中的电路甲和乙，表示了电磁振荡 ( http: / / www.21cnjy.com )的两类不同初始条件．图甲中开关S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始放电，图乙中S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始充电，学习中应注意区分这两类初始条件，否则会得出相反的结论．
图14－2
(2013·大庆一中检测)如图14－3所示的LC振荡回路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是( )
图14－3
A．振荡电流达到最大值时，电容器上的电荷量为零
B．振荡电流达到最大值时，磁场能最大
C．振荡电流为零时，电场能为零
D．振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半
【解析】 由LC电路电磁振荡的规 ( http: / / www.21cnjy.com )律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上电荷量为0，A对．回路中电流最大时螺线管中磁场最强，磁场能最大，B对．振荡电流为0时充电结束，极板上电荷量最大、电场能最大，C错．电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D对．
【答案】 ABD
图14－4
2 .某LC回路中电容器两端的电压u随时间t变化的关系如图14－4所示，则( )
A．在t1时刻，电路中的电流最大
B．在t2时刻，电路中的磁场能最大
C．在t2时刻至t3时刻，电路的电场能不断增大
D．在t3时刻至t4时刻，电容器的电荷量不断增大
【解析】 本题考查对LC振荡电路 ( http: / / www.21cnjy.com )中各物理量振荡规律的理解．t1时刻电容器两端电压最高，电路中振荡电流为零．t2时刻电压为零，电路中振荡电流最大，磁场能最大．t2时刻至t3时刻的过程中，电容器两极板间电压增大，电荷量增多，电场能增大．t3至t4的过程中，电荷量不断减小，故选B、C.
【答案】 BC
2电磁振荡
(教师用书独具)
●课程要求
1 .熟记麦克斯韦电磁场理论的基本内容，知道其在物理学发展史上的意义．
2 .能说出电磁波的基本特点，能从电磁波体会电磁场的物质性．
3 .会分析LC振荡回路中振荡电流的产生过程．
4 .会计算LC振荡电路的周期和频率．
●课标解读
1 .了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义．
2 .了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性．
3 .理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程．
4 .了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率．
●教学地位
本节介绍了麦克斯韦的电磁场理论及产生电磁波的振荡电路，具有较强的时代气息，也是高考的热点内容．
(教师用书独具)
●新课导入建议
北京时间2011年11月3日凌晨，“神舟 ( http: / / www.21cnjy.com )”八号飞船与“天宫”一号目标飞行器实现刚性连接，形成组合体，中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功．“神舟”八号与“天宫”一号交会对接的成功意味着我国成为继美国、俄罗斯后，第三个独立掌握航天交会对接技术的国家．因此，“天宫一号”与“神八”这次太空中的亲密接触，不仅奠定了中国载人航天技术在世界上的一席之地，也使中国未来空间站的组装和建造成为可能．神八与天宫一号的对接过程是在地面控制中心的科学家们的指挥下完成的，地面控制中心与“神舟”八号和“天宫”一号相距如此之远，他们是如何完成控制指令的传输的？这节课我们将探究与其相关的问题．
图教14－1－1
●教学流程设计
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步骤8：先由学 生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读 重 点 难 点
1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义.
2.了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性.
3.理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程.
4.了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率. 1.了解电磁场和电磁波的概念及应用．(重点)
2.电磁振荡过程中各物理量的变化规律及各物理量变化之间的关系．(重点)
3.定性理解麦克斯韦电磁场理论的两个核心．(难点)
4.电容、电感线圈在振荡过程中的作用．(难点)
伟大的预言
1 .基本知识
(1)变化的磁场产生电场
实验基础：如图14－1－1所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流．
图14－1－1
麦克斯韦对该问题的见解：电路里有感应电流产 ( http: / / www.21cnjy.com )生，一定是变化的磁场产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动．该现象的实质：变化的磁场产生了电场．
(2)变化的电场产生磁场
麦克斯韦大胆地假设，既然变化的磁场能产生电场，变化的电场也会在空间产生磁场．
图14－1－2
2 .思考判断
(1)有磁场就会产生电场．(×)
(2)变化的电场一定产生变化的磁场．(×)
(3)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场．(×)
电磁波
1 .基本知识
(1)电磁波的产生
如果空间某区域存在不均匀变化的电场，那么它 ( http: / / www.21cnjy.com )就会在空间引起不均匀变化的磁场．这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变化的电场——于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波．
(2)电磁波是横波
根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波．
(3)电磁波的速度
麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波的速度等于光速．
(4)赫兹的实验
图14－1－3
①赫兹利用图14－1－3的实验装置，证实了电磁波的存在．
②赫兹的其他实验成果：赫兹 ( http: / / www.21cnjy.com )通过一系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论．
2 .思考判断
(1)电磁波在真空和介质中传播速度相同．(×)
(2)只要有电场和磁场，就能产生电磁波．(×)
(3)电磁波在同种介质中只能沿直线传播．(×)
电磁振荡及其描述
1 .基本知识
(1)振荡电流
大小和方向都做周期性迅速变化的电流．
(2)振荡电路
能产生振荡电流的电路．
图14－1－4
(3)振荡过程
如图14－1－4所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器要对线圈放电．
①放电过程：由于线圈的自感作用，放电电 ( http: / / www.21cnjy.com )流不能立刻达到最大值，由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少．放电完毕时，极板上的电荷为零，放电电流达到最大．该过程电容器储存的电场能转化为线圈的磁场能．
②充电过程：电容器放电完毕，由于线 ( http: / / www.21cnjy.com )圈的自感作用，电流并不会立刻消失，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始充电，极板上的电荷逐渐增加，当电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到最大．该过程线圈中的磁场能又转化为电容器的电场能．此后电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流．
③实际的LC振荡是阻尼振荡：电路中 ( http: / / www.21cnjy.com )有电阻，振荡电流通过时会有热量产生，另外还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去．如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中．
(4)电磁振荡的周期和频率
①电磁振荡的周期T
电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．
②电磁振荡的频率f
1 s内完成周期性变化的次数．
③LC电路的周期(频率)公式
周期、频率公式：T＝2π，f＝，其中：周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．
2 .思考判断
(1)在振荡电路中，电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能．(√)
(2)电容器放电完毕，电流最大．(√)
(3)L和C越大，电磁振荡的频率越高．(×)
3 .探究交流
打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不 ( http: / / www.21cnjy.com )到电台的广播，然后开大音量．在收音机附近，将电池盒的两根引线反复碰撞，你会听到收音机中发出“喀喀”的响声．为什么会产生这种现象呢？打开电扇，将它靠近收音机，看看又会怎样．
【提示】 电磁波是由电磁振 ( http: / / www.21cnjy.com )荡产生的，在收音机附近，将电池盒两引线反复碰触，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场，这样会发出电磁波，从而导致收音机中发出“喀喀”声，若将转动的电扇靠近收音机，因为电扇中电动机内通有交流电，电动机的运行同样会引起收音机发出“喀喀”声．
对麦克斯韦电磁场理论的理解
【问题导思】
1 .电磁场是如何产生的？
2 .如何理解麦克斯韦的电磁场理论？
1. 电磁场的产生
如果在空间某处有周期性变 ( http: / / www.21cnjy.com )化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．
2. 对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
1 .变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关．
2 .在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的．
关于电磁场理论，下列说法中正确的是( )
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
【审题指导】 解答本题时要理解麦克斯韦电磁场理论的以下四点：
(1)恒定的电场(磁场)→不产生磁场(电场)．
(2)均匀变化的电场(磁场)→恒定的磁场(电场)．
(3)非均匀变化的电场(磁场)→变化的磁场(电场)．
(4)周期性变化的电场(磁场)→同频率的磁场(电场)．
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论，只 ( http: / / www.21cnjy.com )有变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场．周期性变化的电场产生同频率变化的磁场．D正确．
【答案】 D
1 .如图14－1－5所示，一正 ( http: / / www.21cnjy.com )离子在垂直于匀强磁场的固定光滑轨道内做匀速圆周运动，当磁场均匀增大时，离子动能将________；周期将________．
图14－1－5
【解析】 当磁场均匀增加时，在光滑轨道处产生逆时针方向的感应电场，正离子在电场力作用下做加速运动，动能增加，速度增加，T＝，周期减小．
【答案】 增加 变小
电磁波和机械波的比较
【问题导思】
1 .电磁波的传播需要介质吗？
2 .电磁波的波速与哪些因素有关？
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性
变化的
物理量 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系
产生 由质点(波源)的振动产生 由周期性变化的电流(电磁振荡)激发
干涉 可以发生 可以发生
衍射 可以发生 可以发生
横波 可以是 是
纵波 可以是 不是
电磁波是电磁现象，机械波是力学现象 ( http: / / www.21cnjy.com )，两者都具有波的特性：干涉、衍射等，但它们具有本质的不同，如机械波的传播依赖于介质，但电磁波的传播则不需要介质．
电磁波与声波比较( )
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大
D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关
【审题指导】 (1)电磁波和机械波的共同点和不同点．
(2)介质对电磁波和机械波的波速的影响的不同点．
【解析】 选项A、B均与事实相符，所以A ( http: / / www.21cnjy.com )、B正确．根据λ＝，电磁波波速变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以选项C正确．电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小，所以选项D错误．
【答案】 ABC
2. 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，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．电磁波与机械波都能发生衍射
【解析】 电磁波的波速与介质和频率都 ( http: / / www.21cnjy.com )有关，而机械波的传播速率只与介质有关，故A对，B错；电磁波和机械波都具有波的一些独有特征，包括干涉和衍射，故C错，D对．
【答案】 AD
振荡过程中各物理量的变化情况
【问题导思】
1 .在振荡过程中，各物理量有什么变化规律？
2 .LC回路的周期与哪些因素有关？
1 .各物理量变化情况一览表
时刻
(时间) 工作过程 q E i B 能量
0→ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁
→ 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电
→ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁
→T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电
2 .振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象
甲 乙 丙 丁 戊
图14－1－6
3. 板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图象，如图14－1－7所示．
图14－1－7
u、EE规律与q?t图象相对应；EB规律与i?t图象相对应．
4. 分类分析
(1)同步关系
在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即：
q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)
振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即：
i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)
(2)同步异变关系
在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量 ( http: / / www.21cnjy.com )q、E、EE与线圈中的三个物理量i、B、EB是同步异向变化的，即q、E、EE同时减小时，i、B、EB同时增大，且它们的变化是同步的，也即：q、E、EE↑i、B、EB↓.
注意：自感电动势E的变化规律与q?t图象相对应．
振荡电流i＝，由电极板上电荷 ( http: / / www.21cnjy.com )量的变化率决定，与电荷量的多少无关．两极板间的电压U＝，由极板上的电荷量决定，与电荷量的变化率无关．线圈中的自感电动势E＝L·，由电路中电流的变化率决定，与电流的大小无关．
图14－1－8
LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图14－1－8所示，则( )
A．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a
B．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电
C．若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板带正电
D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b
【审题指导】 解答本题首先根据磁场方向和安培定则判断振荡电流的方向，然后根据磁场的变化判断电容器的充、放电以及极板带电情况．
【解析】 若磁场正在减弱，则电流在减小 ( http: / / www.21cnjy.com )，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误．
【答案】 ABC
1 .首先明确LC振荡电路的周期公式 ( http: / / www.21cnjy.com )及周期的大小，将周期进行分解：把整个振荡周期分成四个T，分别研究每一个T内各物理量的变化情况．
2 .电容器充、放电过 ( http: / / www.21cnjy.com )程中电流的变化特征：电容器充电过程中，电容器带电量越来越多，电流越来越小，充电完毕时，电流为零；电容器放电过程中，电容器带电量越来越少，电流越来越大，放电完毕时，电流最大．一个周期内振荡电流的方向改变两次．
3 .如图14－1－9所示电路中 ( http: / / www.21cnjy.com )，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再打开开关S，LC电路中将产生电磁振荡．如果规定电感L中的电流方向从a到b为正，打开开关的时刻为t＝0时刻，那么如图所示中能正确表示电感中的电流i随时间t变化规律的是( )
图14－1－9
【解析】 t＝0时刻，电容器C中储存的 ( http: / / www.21cnjy.com )电场能最小(带电量、场强值、电压都为零)，电路中电流最大．从零到这段时间线圈由于自感作用产生从a到b的感应电流，电容器处于充电过程，充电完成后电容器又通过线
圈放电，放电结束后由于线圈的自感作用又对电容器充电，如此周而复始，形成持续的振荡电流，故C正确．
【答案】 C
1. 关于电磁场理论的叙述正确的是( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
【解析】 变化的电场周围才存在磁场，变化的磁场周围才存在电场．
【答案】 ABC
2. (2013·宁波高二检测)在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是( )
A．电容器放电完毕时，回路中磁场能最小
B．回路中电流值最大时，磁场能最大
C．电容器极板上电荷最多时，电场能最大
D．回路中电流值最小时，电场能最小
【解析】 电容器放电完毕时，q＝0，i最 ( http: / / www.21cnjy.com )大，磁场能最大，A错，B对；电流最小时，i＝0，电容器极板上电荷q最多，极板间电场最强，电场能最大，C对，D错．
【答案】 BC
3. 磁场的磁感应强度B随时间t变化的 ( http: / / www.21cnjy.com )四种情况如图所示，其中能产生电场的有________图所示的磁场，能产生电磁波的有________图所示的磁场．
【解析】 A图中的磁场是恒定的，不能 ( http: / / www.21cnjy.com )产生电场，更不能产生电磁波；B图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生电磁波；C图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能产生磁场，因此不能产生电磁波；D图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生电磁波．
【答案】 BCD BD
4. 在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.该回路的周期是多大？
【解析】 由电磁振荡的周期公式可得T＝2π＝2×3.14× s＝6.28×10－4 s.
【答案】 6.28×10－4 s
1 .根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是( )
A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场
B．工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场
C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场
D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直
【解析】 教室中亮着的日光灯、工作时的 ( http: / / www.21cnjy.com )打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确．
【答案】 ABD
2. 电磁波在传播时，不变的物理量是( )
A．振幅 B．频率
C．波速 D．波长
【解析】 离波源越远，振幅越小．电磁波在不同介质中的波速不一样，波长也不一样．
【答案】 B
3. 能发射电磁波的电场是( )
【解析】 由麦克斯韦电磁场理论，当空间出 ( http: / / www.21cnjy.com )现恒定的电场时(如A图)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B图、C图时)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D图)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，便会形成电磁波，故D正确．
【答案】 D
4 .下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．均匀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速度相同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
【解析】 变化的磁场就能产生电场， ( http: / / www.21cnjy.com )A正确．若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，C错．光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B错．D选项中没强调是“均匀”介质，若介质密度不均匀会发生折射，故D错．
【答案】 A
5 .(2013·南京检测)声波和电磁波均可传递信息，且都是具有波的共同特征，下列说法正确的是( )
A．声波的传播速度小于电磁波的传播速度
B．声波和电磁波都能引起鼓膜振动
C．电磁波都能被人看见，声波都能被人听见
D．二胡演奏发出的是声波，而电子琴演奏发出的是电磁波
【解析】 声波属于机械波，其传播需要 ( http: / / www.21cnjy.com )介质，传播速度小于电磁波的传播速度；鼓膜的振动是空气的振动带动的，人耳听不到电磁波；电磁波的传播不需要介质，人耳听不到超声波和次声波，人眼看不到电磁波；二胡和电子琴发出的都是声波，故正确答案为A.
【答案】 A
6. (2013·广州高二检测)某时刻LC振荡电路的状态如图14－1－10所示，则此时刻( )
图14－1－10
A．振荡电流i在减小
B．振荡电流i在增大
C．电场能正在向磁场能转化
D．磁场能正在向电场能转化
【解析】 由电磁振荡的规律可知，电容器充电过程中，电流逐渐减小，电场能逐渐增大，磁场能逐渐减小，即磁场能正向电场能转化，故A、D正确．
【答案】 AD
7. 要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是( )
A．增大电容器两极板的间距
B．升高电容器的充电电压
C．增加线圈的匝数
D．在线圈中插入铁芯
【解析】 振荡电流的频率由LC回路本身 ( http: / / www.21cnjy.com )的特性决定，其大小为f＝ .增大电容器两极板间距，电容减小，振荡频率升高．在电容器两极板间插入电介质，电容增大，振荡频率降低．增加线圈匝数或在线圈中插入铁芯，都会使线圈的电感增加，振荡频率降低；只有减少线圈的匝数，减小电感，振荡频率才会增大．综上所述，只有选项A正确．
【答案】 A
8. (2013·徐州 ( http: / / www.21cnjy.com )高二检测)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图14－1－11所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图表示的是变化的场，下图表示的是变化的场产生的另外的场)正确的是( )
图14－1－11
【解析】 A图中的上图磁场 ( http: / / www.21cnjy.com )是稳定的，由麦克斯韦的电磁理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的．B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确．C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的．D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位相差π，故D图不正确，所以只有B、C两图正确．
【答案】 BC
9. (2013·珠海高二检测)图14－1－12中画出一个LC振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断( )
图14－1－12
A．t1时刻电感线圈两端电压最大
B．t2时刻电容器两极板间电压为零
C．t1时刻电路中只有电场能
D．t1时刻电容器带电荷量为零
【解析】 由图象知，计时开始时，电容器两极 ( http: / / www.21cnjy.com )板带电荷量最大，电流为零，电容器放电开始，根据电流随时间的变化规律，可以在图中画出q－t图象(在图中用虚线表示)．由图象分析可知：t1时刻，电容器上电荷量为零，电势差为零，电场能为零，故D对，A、C皆错；t2时刻电容器上电荷量q最大，两板间电势差最大，B错．
【答案】 D
图14－1－13
10 .如图14－1－13所示是一个水 ( http: / / www.21cnjy.com )平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度大小跟时间成正比，其方向竖直向下，设小球在运动过程中电荷量不变，那么( )
A．小球受到的向心力大小不变
B．小球受到的向心力大小不断增加
C．洛伦兹力对小球做了正功
D．小球受到的磁场力逐渐变大
【解析】 由麦克斯韦电磁场理论和楞次定律知， ( http: / / www.21cnjy.com )当B增加时，将产生一个与v0同向的电场，因小球带正电，故电场对小球做正功，其速率随时间增大，向心力的大小m也随之增大，故选项A错误，B正确．因B随时间增大，v也随时间增大，故所受洛伦兹力qvB也增大，故D项正确．因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C项错误，故应选B、D.
【答案】 BD
11 .(2013·衡 ( http: / / www.21cnjy.com )水一中检测)如图14－1－14所示，电路中线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，电源的电动势为E，现在把原来接在1上的开关S接到2上，从这时起( )
图14－1－14
A．至少历时π，回路中的磁场能才能达到最大
B．至少历时，回路中的电场能才能达到最大
C．在周期的时间内，电容器放电的总电荷量是CE
D．在周期的时间内，回路中平均电流是
【解析】 最初，电容器所充电荷量 ( http: / / www.21cnjy.com )最多，所具有的电场能最大．根据电磁振荡的变化规律，每经过个周期，电场能与磁场能之间完成一次转化，由于一个周期T＝2π，所以应为，因此应当至少历时，回路中的磁场能达到最大，至少历时π，回路中的电场能达到最大，故选项A、B都错；从最初时刻起，经过的时间，电容器将把极板上的电荷量全部放完，其总电荷量应为CU，其中电容器的两端电压U等于电源电动势E，即总电荷量Q＝CE，选项C正确；根据I＝，在的时间内，回路中的平均电流I＝＝，选项D也正确．故正确答案为C、D.
【答案】 CD
12. 一台收音机短波段的频率范围是4 MHz至12 MHz，试求该波段的最高频率的电容是最低频率的电容的多少倍？
【解析】 根据公式f＝，收音机短波段线圈的电感L固定．设频率为f1时的电容为C1，频率为f2时的电容为C2.
则＝
所以＝()2.
由于f1＝4 MHz，f2＝12 MHz.
所以＝()2＝.
【答案】 倍
3电磁波的发射和接收
(教师用书独具)
●课标要求
1 .了解电磁波的发射、传播和接收过程，了解无线电通信的基本原理．
2 .知道调制、调幅、调频、解调等概念．
●课标解读
1 .了解电磁波的发射、传播和接收过程．了解无线电通信的基本原理．
2 .知道调制、调幅、调频、调谐、解调等概念．
3 .能够联系周边生活，了解无线电通信在生活中的应用．
●教学地位
本节是本章的重点内容，与生活联系紧密，具有较强的实用性．
(教师用书独具)
●新课导入建议
1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元 ( http: / / www.21cnjy.com )1874－1937年)发明了无线电通信技术．从此，携带人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在遥远的地方互通信息．电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？这节课我们就来探究电磁波的发射和接受．
●教学流程设计
???
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???
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步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读 重 点 难 点
1.能说出电磁波的发射、传播和接收的过程．知道无线电通信的基本原理.
2.能正确区分调制、调幅、调频、调谐、解调等概念.
3.能结合生活实际，说出无线电通信在生活中的应用. 1.电磁波发射和接收的过程．(重点)
2.应用电磁波发射和接收原理分析问题．(难点)
无线电波的发射
1 .基本知识
(1)发射电磁波的振荡电路的特点
①要有足够高的振荡频率：频率越高，发射电磁波的本领越大．
②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此，采用开放电路．
(2)电磁波的调制
调制 在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术
分类
调幅(AM) 使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术
调频(FM) 使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制技术
2 .探究交流
电台发射的信号，如声音信号，为什么不直接将声音信号转化为电信号发射出去，而是加载到高频信号中发射呢？
【提示】 因为声音信号频率较低，而电台 ( http: / / www.21cnjy.com )要向外发射电磁波，要有足够高的频率．实践证明，只有提高发射频率才能提高发射能力，高频振荡信号就是那些有用的低频信号的“载体”，而把频率较低的信号加载到高频信号上去的过程就是调制过程．
无线电波的接收
1 .基本知识
(1)原理
电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，因此，空中的导体可以用来接收电磁波．
(2)电谐振与调谐
①电谐振：当接收电路的固有频率跟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的现象．
②调谐：使接收电路产生电谐振的过程．
(3)解调
使声音或图象信号从高频电流中还原出来的过程，它是调制的逆过程．
(4)无线电波
技术上把波长大于1_mm的电磁波称做无线电波，并按波长把无线电波分为若干波段：长波、中波、中短波、短波、微波．
2. 思考判断
(1)电磁波是纵波．(×)
(2)当电磁波在空间传播时，电磁能也随着一起传播．(√)
(3)电磁波的传播速度与介质无关．(×)
3 .探究交流
图14－3－1
如图14－3－1所示是我们常用的收 ( http: / / www.21cnjy.com )音机中与调台旋钮相连的一个电子器件，它由两组铝片组成，一组铝片固定，称为静片；另一组铝片可以旋转，称为动片．收音机调台时就是通过转动动片，改变动片与静片的正对面积，从而实现选台目的的，你知道这是如何实现的吗？
【提示】 这是一个可变电容器．两 ( http: / / www.21cnjy.com )组铝片之间是互相绝缘的，动片旋入得越多，正对面积越大，电容也就越大．它是振荡电路的一部分，由振荡电路周期T＝2π知，调节电容C，可以改变振荡周期．当LC回路振荡频率与待接收的电磁波频率相同时，产生电谐振，从而将需要的电台信号选出来．
电磁波的发射
【问题导思】
1 .发射电路有何特点？
2 .如何将声音、图像信号发射出去？
1 .发射电路的两个特点
(1)发射频率足够高．
(2)应用开放电路．
2 .调制
(1)使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制．
(2)调制方法
①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变．
②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变．
3 .无线电波的发射
由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振 ( http: / / www.21cnjy.com )荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去．
一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图象信号，都采用调幅波；电台的高频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波．
要提高LC振荡电路发射电磁波的本领，应该采取的措施是( )
A．增加辐射波的波长
B．使振荡电容的正对面积足够小
C．尽可能使电场和磁场分散开
D．增加回路中的电容和电感
【解析】 理论证明，电磁波发射本领 ( http: / / www.21cnjy.com )(功率)与f成正比，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路．f＝，C＝，要使f增大，应减小L或C，B、C符合题意．
【答案】 BC
1 .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息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
【解析】 调制器的作用是把低频声音信 ( http: / / www.21cnjy.com )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．
【答案】 ABC
电磁波的接收
【问题导思】
1 .电磁波是如何接收的？
2 .无线电波是如何分类的？
1 .电磁波的接收
(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的现象，类似于机械振动中的共振．
(2)调谐：使接收电路发生电谐振的过程．
(3)通过解调获取信号
解调：把声音或图象等信号从高频振荡电流中还原出来的过程．
检波：调幅波的解调称为检波．
2 .无线电波的分类
λ≥1毫米的电磁波叫无线电波，无线电波可以分成若干波段.
波段 波长 频率 传播方式 主要用途
长波 30 000～3 000米 10～100千赫 地波 超远程无线电通讯和导航
中波 3 000～200米 100～1 500千赫 地波和天波
中短波 200～50米 1 500～6 000千赫
短波 50～10米 6～30兆赫 天波 无线电广播和电报通讯
微波
米波 10～1米 30～300兆赫 近似直线传播 无线电广播、电视、导航
分米波 10～1分米 300～3 000兆赫
厘米波 10～1厘米 3 000～30 000兆赫
毫米波 10～1毫米 30 000～300 000兆赫 直线传播 电视、雷达、导航
3 .电磁波的传播特性
传播方式 适合的波段 特点
地波 沿地球表面空间传播 长波、中波、中短波 衍射能力较强
天波 靠大气电离层的反射传播 中短波、短波 反射能力较强
空间波 沿直线传播 短波、超短波、微波 穿透能力较强
1 .电谐振就是电磁振荡中的“共振”．
2 .调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程．
关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是( )
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的
B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图象，必须要有检波过程
【审题指导】 求解本题应把握以下两点：
(1)知道电磁波的发射和接收原理．
(2)知道电谐振的原理．
【解析】 有效发射电磁波，必须采用开放 ( http: / / www.21cnjy.com )电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图象时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示，故A错误，B、C、D正确．
【答案】 BCD
2 .关于无线电波的传播，下列说法正确的是( )
A．发射出去的电磁波，可以传到无限远处
B．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流
C．波长越短的电磁波，越接近直线传播
D．移动电话是利用无线电波进行通信的
【解析】 无线电波在传播 ( http: / / www.21cnjy.com )过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，故A错，B正确．波长越短，传播方式越接近光的直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，故C、D正确，
【答案】 BCD
综合解题方略——电磁波图象问题
如图14－3－2所示是一个调谐接收电路，甲、乙、丙为电路中的电流随时间变化的图象，则( )
甲 乙 丙
图14－3－2
A．i1是L1中的电流图象
B．i1是L2中的电流图象
C．i2是L2中的电流图象
D．i3是流过耳机的电流图象
【规范解答】 L1中由于电磁感应， ( http: / / www.21cnjy.com )产生的感应电动势的图象是同甲图相似的，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没有电流，所以L2中的电流图象应是乙图中的i2.高频部分通过C2，通过耳机的电流如同丙图中的i3，只有低频的音频电流，故选项A、C、D正确．
【答案】 ACD
1. 把经过调制的高频电流变为调制信号电流的过程叫( )
A．调幅 B．调频
C．调谐 D．检波
【解析】 检波是把经过调制的高频电流变为调制信号电流的过程，D正确．
【答案】 D
2 .世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是( )
A．因为收听到的电台离收音机最近
B．因为收听到的电台频率最高
C．因为接收到的电台电磁波能量最强
D．因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的固有频率相同，产生了电谐振
【解析】 选台就是调谐过程，使f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振，激起的感应电流最强，D正确．
【答案】 D
3. 关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是( )
A．必须对信号进行调制
B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上
D．必须使用开放回路
【解析】 电磁波的发射过 ( http: / / www.21cnjy.com )程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射．为了有效地向外发射电磁波，必须使电路开放，A、C、D正确．而产生电谐振的过程是在接收电路，B不正确．
【答案】 ACD
1. 在无线电波广播的接收中，调谐和检波是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序，正确的是( )
A．调谐?高频放大?检波?音频放大
B．检波?高频放大?调谐?音频放大
C．调谐?音频放大?检波?高频放大
D．检波?音频放大?调谐?高频放大
【解析】 接收过程的顺序为调谐、高频放大、检波、音频放大．
【答案】 A
2. 下列说法正确的是( )
A．地波的波长较长，衍射能力强，能够沿着地面传播
B．天波的波长较短，能够穿透电离层传播
C．地波沿着地面传播，容易受到干扰
D．微波能够穿透电离层，并沿直线传播
【解析】 地波的波长较长，衍射能力 ( http: / / www.21cnjy.com )强，能够沿着地面传播，能够绕过一般的障碍物．天波的波长较短，能够在地面与电离层之间来回反射进行传播，天波受电离层的影响，容易受到干扰．微波能够穿透电离层，并沿直线传播，但必须建立中继站．
【答案】 AD
3 .电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为( )
A．天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路
B．天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路
C．天线只是有选择地接收某台电信号，而其他电视台信号不接收
D．天线将电磁波传输到电视机内
【解析】 电视机的天线处在变化的 ( http: / / www.21cnjy.com )电磁场中，接收所有频率的电磁波，通过调谐电路选出特定频率的电磁波，然后由解调电路把电信号从高频振荡电路中还原出来，故A正确．
【答案】 A
4 .关于电磁波的接收，下列说法正确的是( )
A．当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流
B．当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流
C．由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了
D．由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音
【解析】 当处于电谐振时，所有的电 ( http: / / www.21cnjy.com )磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波在接收电路中激发的感应电流最强．由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故正确答案为A、D.
【答案】 AD
5 .(2013·临 ( http: / / www.21cnjy.com )沂质检)实际发射无线电波如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示，人对着话筒说话产生低频振荡如图乙所示，根据这两个图象，发射出去的电磁波图象应是图中的( )
图14－3－3
【解析】 振荡器产生高频等幅振 ( http: / / www.21cnjy.com )荡，话筒里面有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化．当我们对着话筒说话时，空气对它的压力随着声音信号的变化而变化，那么它的电阻也就随声音信号的变化而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号的变化而变化，这就是调制．它不但影响了正半周，也影响了负半周，故选B.
【答案】 B
6 .调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应( )
A．增大调谐电路中线圈的匝数
B．加大电源电压
C．减小调谐电路中线圈的匝数
D．将线圈中的铁芯取走
【解析】 该题考查实际问题的处理方法．
当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时 ( http: / / www.21cnjy.com )，发生电谐振才能收听到电台信号．由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低，由f＝可知在C无法再调节前提下，可减小电感L，即可通过C、D的操作提高f.
【答案】 CD
7. 下列关于无线电波的叙述中，正确的是( )
A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波
B．无线电波在任何介质中传播速度均为3.00×108 m/s
C．无线电波不能产生干涉和衍射现象
D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短
【解析】 无线电波中长波波长有几十千 ( http: / / www.21cnjy.com )米，微波中的毫米波只有几毫米，A项正确；无线电波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度3.00×108 m/s，B项错误；无线电波也能产生干涉和衍射现象，C项错误；由λ＝知，无线电波由真空进入介质传播时，由于波速减小可知波长变短，D项正确．
【答案】 AD
8. 关于电磁波的传播，下列叙述正确的是( )
A．电磁波频率越高，越容易沿地面传播
B．电磁波频率越高，越容易沿直线传播
C．电磁波在各种介质中传播波长恒定
D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就几乎可把信号传遍全世界
【解析】 由c＝λf可判 ( http: / / www.21cnjy.com )定：电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不易沿地面传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故选项B正确，A错误；电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由v＝λf，可判断波长改变，故选项C错误；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36 000 km高的地方，用它作微波中继站，只要有三颗互成120°的同步卫星，就几乎可覆盖全球，故选项D正确．
【答案】 BD
9. 收音机的调谐电路中线圈的自感系数为L，要想接收波长为λ的电磁波，应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)( )
A. B.
C. D.
【解析】 接收电磁波必须进行调谐，使接收回路产生电谐振，由产生电谐振的条件f固＝f电磁波得＝，解得C＝，故正确答案为D.
【答案】 D
10 .(2013 ( http: / / www.21cnjy.com )·海淀检测)手机A拨叫手机B时，手机B发出铃声，屏上显示A的号码．若将手机A置于一真空玻璃罩中，用手机B拨叫手机A，则( )
A．能听到A发出的铃声，并看到A显示的B的号码
B．不能听到A发出的铃声，但能看到A显示的B的号码
C．能听到A发出的铃声，但A不能显示号码
D．既不能听到A发出的铃声，也不能看到A显示的号码
【解析】 机械波不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，故B正确．
【答案】 B
11. LC振荡电路电容器的电容为3×10－5 μF，线圈的自感系数为3 mH，它与开放电路耦合后，
(1)发射出去的电磁波的频率是多大？
(2)发射出去的电磁波的波长是多大？
【解析】 LC振荡电路与开放电路耦合 ( http: / / www.21cnjy.com )后，振荡电路中产生的高频振荡电流通过两个电路线圈间的互感作用，使开放电路中也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发出无线电波，向四周发射，所以发射出电磁波的频率就等于LC振荡电路中电磁振荡的频率．
(1)发射出去的电磁波的频率
f＝＝ Hz＝530 kHz.
(2)发射出去的电磁波的波长
λ＝＝ m＝566 m.
【答案】 (1)530 kHz (2)566 m
12 .在电视节目中，我们经常看 ( http: / / www.21cnjy.com )到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话？(已知地球的质量为6.0×1024 kg，地球半径为6.4×106 m，引力常量为6.67×10－11 N·m2·kg－2)
【解析】 主持人与记者之间通话不合拍是因 ( http: / / www.21cnjy.com )为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的．设同步卫星高度为H，由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，即＝m(R＋H)，H＝－R＝3.6×107 m，则一方讲话另一方听到所需的最少时间是t＝＝0.24 s.
【答案】 电磁波传递信息也是需要时间的 0.24 s
4电磁波与信息化社会
5电磁波谱
(教师用书独具)
●课标要求
1 .了解电视、雷达和移动电话的基本原理以及因特网．
2 .认识电磁波谱，知道光是电磁波．
3 .认识电磁波各波段的特性和主要用途．
●课标解读
1 .了解电磁波在电视、雷达、移动电话和因特网中的应用．
2 .知道光是电磁波，记住电磁波谱．
3 .了解电磁波各波段的特性和主要用途．
●教学地位
本节知识与现实生活联系紧密，具有很强的应用性，也是高考的热点．
(教师用书独具)
●新课导入建议
当今社会是信息化社会，电磁波的作用举足轻重，不同波段上的电磁波具有什么特性和应用呢？这节课我们探究这些问题．
●教学流程设计
???
?
???
?
步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读 重 点 难 点
1.了解电磁波在电视、雷达和移动电话上的应用.
2.能说出电磁波谱的组成，知道光是电磁波.
3.能说出电磁波谱各波段的特性和主要用途. 1.电磁波谱的组成及各波段的应用．(重点)
2.电磁波谱各波段的特性和应用．(难点)
电磁波与信息化社会
1 .基本知识
(1)电磁波的传输
可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输．电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大．
(2)电磁波的应用实例
①电视广播的发射和接收过程
?
?
?
②雷达的工作原理
雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定 ( http: / / www.21cnjy.com )物体位置，根据发射无线电波到接收反射波的时间t，确定障碍物的距离s＝，再根据发射无线电波的方向和仰角，可以确定障碍物的位置．
③移动电话、因特网也是利用电磁波来传输信息的．
2. 思考判断
(1)高频电磁波是信息传送的载体．(√)
(2)雷达是利用微波定位的．(√)
3. 探究交流
生活中哪些现象应用了电磁波？
【提示】 生活中，电磁波应用非常广泛，像电视、雷达、卫星导航、微波炉、移动电话(手机)等都应用了电磁波．
电磁波谱
1 .基本知识
(1)概念
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成的光谱．
(2)电磁波谱的排列
按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
(3)不同电磁波的特点及应用
特性 用途
无线电波 波动性强 通讯、广播、导航
红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导
可见光 感光性强 照明、照相等
紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等
X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗
γ射线 穿透力最强 探测、治疗
(4)电磁波的能量
各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，说明电磁波具有能量，电磁波是一种物质．
(5)太阳辐射的特点
太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强．
2. 思考判断
(1)X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变．(√)
(2)γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高．(√)
(3)紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射．(×)
3. 探究交流
在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营 ( http: / / www.21cnjy.com )养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的，它利用电磁波谱中的哪个波段？
【提示】 红外线波段．
雷达的优点和测物方法
【问题导思】
1. 雷达有哪些优点？
2. 雷达是如何确定物体位置的？
1. 优点
雷达利用的电磁波在微波波段，因 ( http: / / www.21cnjy.com )为波长越短，传播的直线性越好，方向性越好，反射性越强．微波每隔万分之一秒向某一方向发射一次，时间约为百万分之一秒的不连续的微波，微波遇到障碍物反射回来，这样可在显示器的荧光屏上呈现发射和接收的两个尖形波，通过计算可得到障碍物到雷达站的距离，再根据发射微波的方向和仰角，便可判定障碍物的位置了．
2. 测远处物体的方法
(1)增大雷达发射微波的能量．
(2)使雷达发射不连续的微波的时间间隔增大．
一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图14－4－1所示，已知图中刻度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？
图14－4－1
【审题指导】 应用ab为无线电波发射到返回的时间，可求出电磁波的路程，即可求出障碍物与雷达之间的距离．
【解析】 图中a和c处的尖形波是雷 ( http: / / www.21cnjy.com )达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来无线电波时出现的，由ab＝bc可知，无线电波从发射到返回所用时间为50 μs.
设雷达离障碍物的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c，
由2s＝ct得s＝＝ m＝7.5×103 m.
【答案】 7.5×103 m.
1. 某高速公路自动测 ( http: / / www.21cnjy.com )速仪装置如图14－4－2甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间为10－6 s，相邻两次发射时间间隔为t.当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现一个尖波形；在收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现第二个尖波形．根据两个波形的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，根据自动打下的纸带(如图14－4－2乙所示)，可求出车速．请根据t1、t2、t、c求出汽车车速的表达式．
图14－4－2
【解析】 第一次测量时汽车距雷达的距离s1＝，第二次测量时汽车距雷达的距离s2＝，两次发射时间间隔为t，则汽车车速v＝＝＝.
【答案】 v＝
各种电磁波的共性和个性
【问题导思】
1. 各种电磁波都能发生干涉和衍射吗？
2. 验钞机利用了紫外线的什么特性？
1. 共性
(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义．
(2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s.
(3)它们的传播都不需要介质．
(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．
2. 个性
(1)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，波长越短穿透能力越强．
(2)同频率的电磁波，在不同介质中速度不同．不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小．
(3)产生机理不同
无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生
红外线、可见光
和紫外线 原子的外层电子受激发后产生
X射线 原子的内层电子受激发后产生
γ射线 原子核受激发后产生
(4)用途不同：无线电波用于通信和广播，红外 ( http: / / www.21cnjy.com )线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒，X射线应用于医学上的X光照片，γ射线检查金属部件的缺陷等．
X射线与γ射线都具有穿透能力，但γ射线的穿 ( http: / / www.21cnjy.com )透能力最强，X射线能穿透人体，通常用作人体透视，而γ射线可以穿过几厘米厚的铅板，可以用于探测金属内部的缺陷．
下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这些现象的医疗器械后面的空格上．
(1)X光机________．
(2)紫外线灯________．
(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．
A．光的全反射
B．紫外线具有很强的荧光作用
C．紫外线具有杀菌消毒作用
D．X射线有很强的穿透能力
E．红外线具有显著的热作用
F．红外线波长较长，易发生衍射
【审题指导】 解答本题的关键是掌握红外线、X射线、紫外线的特点及应用．
【解析】 (1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透能力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射线．
(2)紫外线灯主要是用来杀菌消毒的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用，而非荧光作用．
(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快．
【答案】 (1)D (2)C (3)E
2. (2012·徐州检测)根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是( )
A．微波、红外线、紫外线
B．γ射线、X射线、紫外线
C．紫外线、可见光、红外线
D．紫外线、X射线、γ射线
【解析】 微波和红外线，红外线与紫外线在电 ( http: / / www.21cnjy.com )磁波谱中不相邻，更不会频率重叠，A错误．紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者间有明确的界线，频率也不相重叠，C错误．在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠，γ射线波长最短，紫外线波长最长，故B正确，D错误．
【答案】 B
电磁波的能量和太阳辐射
【问题导思】
1. 微波炉是怎样对食物加热的？
2. 太阳辐射的能量主要集中在哪些区域？
1 .电磁波的能量
电磁波是由电磁场的传播形成的． ( http: / / www.21cnjy.com )电磁场是客观存在的一种物质，它具有能量．例如，微波炉在给食物加热时，就是利用了一种电磁波——微波．由于微波的频率接近固体食物中分子振动的固有频率，所以能发生共振．这种微波中的能量传递给了食物分子，使之振动，能量增加，温度升高，从而能很快地达到加热目的．
2 .太阳辐射
阳光中含有可见光，还有无线电波、红外线，也有 ( http: / / www.21cnjy.com )紫外线、X射线、γ射线．太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域．波长在5.5×10－7 m的黄绿光附近，辐射的能量最强，我们的眼睛正好对这个区域的电磁辐射最敏感．
太阳光照射大地，给人类带来了无限的能源，哺育了众多的生命，那么，是否“晒太阳”越多越好？
【解析】 阳光中有一部分射线对人类健康是有害的，例
如过多吸收紫外线会导致癌变，所以不是晒太阳越多越好．
【答案】 见解析
3 .北京时间200 ( http: / / www.21cnjy.com )3年10月29日14时13分，太阳风暴袭击地球，太阳日冕抛射出的大量带电粒子流击中地球磁场，产生了强磁暴，当时，不少地方出现了绚丽多彩的极光，美国北部一些电网出现了电流急冲现象．太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭氧层，臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中( )
A．波长较短的可见光
B．波长较长的可见光
C．波长较短的紫外线
D．波长较长的红外线
【解析】 臭氧层的主要作用 ( http: / / www.21cnjy.com )就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用．作为人类，保护臭氧层就是保护我们自己，故C正确．
【答案】 C
1. 下列说法中正确的是( )
A．摄像管实际上是一种将光信号转变为电信号的装置
B．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置
C．摄像机在1 s内要传送25张画面
D．电视机接收的画面是连续的
【解析】 通过摄像管摄到景物的光信号 ( http: / / www.21cnjy.com )，再通过特殊装置(扫描)转变为电信号，在1 s内要传送25张画面；电视机通过显像管将接收到的电信号再转变为光信号，最后还原为图像和景物，每秒要接收到25张画面，由于画面更换迅速和视觉暂留，我们感觉到的便是活动的图像，所以A、B、C正确．
【答案】 ABC
2. 关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是( )
A．一切物体都在不停地辐射红外线
B．红外线具有很强的热作用和荧光作用
C．红外线的显著作用是化学作用
D．红外线容易穿透云雾
【解析】 荧光作用和化学作用都是紫外线的重要特性，红外线波长比可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾．
【答案】 AD
3. 高原上人的皮肤黝黑的原因是( )
A．与高原上人的生活习惯有关
B．与高原上的风力过大有关
C．与高原上紫外线辐射过强有关
D．由遗传本身决定
【解析】 高原上紫外线辐射比平原强许多，而紫外线对皮肤的生理作用会使皮肤变得粗糙与黝黑．故选项C正确，A、B、D均错误．
【答案】 C
4. 关于手机和BP机，下列说法中正确的是( )
A．随身携带的移动电话(手机)内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置
B．随身携带的移动电话(手机)内，既有无线电接收装置，又有无线电发射装置
C．两个携带手机的人，必须通过固定的基地台转接，才能相互通话
D．无线电寻呼机(BP机)内只有无线电接收装置，没有无线电发射装置
【解析】 移动电话内既有无线电接收装置又 ( http: / / www.21cnjy.com )有无线电发射装置．由于移动电话发射功率小，因此必须通过固定的基地台转接，两个携带手机的人才能通话．BP机只有接收装置，而无发射装置．
【答案】 BCD
5 .(2013·浙江高考)关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
【解析】 声波、电磁波都能传递能量 ( http: / / www.21cnjy.com )和信息，A项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B项正确；可见光属于电磁波，B超中的超声波是声波，波速不同，C项错误；红外线波长较X射线波长长，故D项错误．
【答案】 B
1 .(2010·上海高考)电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( )
A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线
【解析】 在电磁波家族中，按波长由长到短分别为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，故正确答案为A.
【答案】 A
2 .下列说法正确的是( )
A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的
【解析】 三棱镜观察太阳光谱是利用 ( http: / / www.21cnjy.com )光的折射现象，A错误；光导纤维传送图象是利用光的全反射现象，B正确；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉，C错误；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来改变频道的，D错误，故正确答案为B.
【答案】 B
3. 古代也采用过“无线”通信的方式，如利用火光传递信息的烽火台，利用声音传递信号的鼓等，关于声音与光，下列说法中正确的是( )
A．声音和光都是机械波
B．声音和光都是电磁波
C．声音是机械波，光是电磁波
D．声音是电磁波，光是机械波
【解析】 声音必须在介质中传播，光可以在真空中传播．
【答案】 C
4. 一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱中的( )
图14－4－3
A．可见光 B．γ射线
C．无线电波 D．紫外线
【解析】 一种波发生明显衍射 ( http: / / www.21cnjy.com )现象的条件是：障碍物或孔的尺寸大小跟光的波长差不多或比波长还要小．如图所示，电磁波中的无线电波波长范围是104～10－3m，红外线波长范围是10－3～10－7m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，所以只有无线电波才符合条件．
【答案】 C
5 .防治“非典”期间，在 ( http: / / www.21cnjy.com )机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播，关于红外线热像仪，下列说法中正确的是( )
A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线波长较大，容易发生明显衍射
B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测体温
C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用
D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同
【解析】 不同射线具有不同的特点，就 ( http: / / www.21cnjy.com )会有不同的用途．红外线主要特点就是一切物体都不停地发射红外线，并且发射的能力跟温度有关．红外线热像仪就是应用了红外线的这一特点，选D.
【答案】 D
6 .下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是( )
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
【解析】 X射线有很高的穿透本领，常 ( http: / / www.21cnjy.com )用于医学上透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射，C错误．故正确答案为D.
【答案】 D
7 .间谍卫星上装有某种遥感 ( http: / / www.21cnjy.com )照相机，可用来探测军用目标，这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，甚至车已经离开，也瞒不过它，这种遥感照相机敏感的电磁波属于( )
A．可见光波段 B．红外波段
C．紫外波段 D．X光波段
【解析】 任何物体都向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越强，遥感照相机是利用红外线拍摄的，故B正确．
【答案】 B
8 .(2013·邢台质检)雷 ( http: / / www.21cnjy.com )达是应用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内，已知真空中光速c＝3×108 m/s，下列说法中正确的是( )
A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生
B．电磁波可由周期性变化的电场和磁场产生
C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间
D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定
【解析】 恒定的电场不能产生磁场， ( http: / / www.21cnjy.com )A错误；周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场也可以产生周期性变化的电场，这样的电场和磁场形成的统一体就是电磁场，B正确；雷达发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内．因此，它在真空中的波长可由λ＝c/f求得，则其波长范围为0.3 m至1 m，C正确；雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定，等于cΔt/2，D正确．
【答案】 BCD
9. (2013·福州高二检测)关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
【解析】 X射线对生命物 ( http: / / www.21cnjy.com )质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确．在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错．
【答案】 AB
10. 如图14－4 ( http: / / www.21cnjy.com )－4所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图(甲)；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图(乙)，问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？
图14－4－4
【解析】 雷达向东方发射电磁波时，没有反射回来的信号，向西方发射时，有反射回来的信号，所以目标在西方．
目标到雷达的距离d＝＝m＝300 km.
【答案】 西方 300 km
11 .“为了您和他人的安 ( http: / / www.21cnjy.com )全，请您不要在飞机上使用手机和手提电脑”这句警示语是乘坐过飞机的游客都听到过的．有些空难事故就是由于某位乘客在飞行的飞机上使用手机造成的.2001、2003年都出现过此类问题，2003年某机场飞机降落时，机上有四位旅客同时使用了手机，使飞机降落偏离了8度，险些造成事故．请问为什么在飞机上不能使用手机和手提电脑呢(包括游戏机)
【解析】 由于手机在使用或手提电脑 ( http: / / www.21cnjy.com )无线上网时要发射电磁波，对飞机产生电磁干扰，而飞机上的导航系统是非常复杂的，抗干扰能力不是很强．因此为了飞行安全，飞机上旅客不能使用手机和手提电脑．
【答案】 见解析
12 .如图14－4－5所示为 ( http: / / www.21cnjy.com )伦琴射线管示意图，K为阴极钨丝，发射的电子初速度为零，A为对阴极(阳极)，当A、K之间加直流电压U＝30 kV时，电子被加速打在对阴极A上，使之发出X射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线(X射线)的能量．求：
图14－4－5
(1)电子到达对阴极的速度多大？
(2)如果对阴极每吸收一个电子放出 ( http: / / www.21cnjy.com )一个X射线光子，则当A、K之间的电流为10 mA时，每秒钟从对阴极最多辐射出多少个X射线光子？(电子质量m＝0.91×10－30 kg，电荷量e＝1.6×10－19 C)
【解析】 (1)由动能定理，得：
mv2＝eU，
则v＝＝ m/s
＝1.0×108 m/s；
(2)n＝＝＝6.25×1016(个)．
【答案】 (1)1.0×108 m/s (2)6.25×1016个
电磁波与机械波的区别与共性
1. 电磁波与机械波的区别
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性变化
的物理量 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播
特点 需要介质；波速由介质决定，与频率无关；有横波、纵波 无需介质；在真空中波速为c；在介质中传播时，波速与介质和频率都有关；只有横波
产生 由质点(波源)的振动产生 由周期性变化的电流(电磁振荡)激发
2. 机械波与电磁波的共性
机械波与电磁波是本质上不同的两种波，但它们有共同的性质：
(1)都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等物理现象．
(2)都满足v＝＝λf.
(3)从一种介质传播到另一种介质时频率都不变．
下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波必须依赖介质传播
B．电磁波可以发生衍射现象
C．电磁波不会发生偏振现象
D．电磁波无法携带信息传播
【解析】
【答案】 B
1 .对于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的是( )
A．它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象
B．它们在本质上是相同的，只是频率不同而已
C．它们可能是横波，也可能是纵波
D．机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；而电磁波的传播速度与介质无关，只与频率有关
【解析】 机械波和电磁波都具有波共有的 ( http: / / www.21cnjy.com )特性，但它们有本质的区别，它们的产生、传播条件等都不同，电磁波是横波，机械波有横波和纵波，故A项正确，B、C项错误；机械波的传播速度只取决于介质，而电磁波在真空中传播速度相同，在不同介质中传播速度不同，传播速度与介质及频率均有关，D项错误．
【答案】 A
电磁振荡过程及规律
1. 两类物理量
考题大部分是围绕某些物理量在电磁 ( http: / / www.21cnjy.com )振荡中的变化规律而设计的，因此，分析各物理量的变化规律就显得尤为重要．这些物理量可分为两类：一类是电流(i)．振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁具有与之相同的变化规律．另一类是电压(u)．电容器极板上所带的电荷量q、两极板间的场强E、电场能E电、线圈的自感电动势E的变化规律与u的相同．
电流i和电压u的变化不同步，规律如图14－1.
图14－1
2. 两个过程
电磁振荡过程按电容器的电 ( http: / / www.21cnjy.com )荷量变化可分为充、放电过程．当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程中电路的电流减小；电荷量减小时为放电过程，这个过程中电路的电流增加，变化如图14－1.在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大)．
3. 两类初始条件
图14－2中的电路甲和乙，表示了电磁振荡 ( http: / / www.21cnjy.com )的两类不同初始条件．图甲中开关S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始放电，图乙中S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始充电，学习中应注意区分这两类初始条件，否则会得出相反的结论．
图14－2
(2013·大庆一中检测)如图14－3所示的LC振荡回路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是( )
图14－3
A．振荡电流达到最大值时，电容器上的电荷量为零
B．振荡电流达到最大值时，磁场能最大
C．振荡电流为零时，电场能为零
D．振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半
【解析】 由LC电路电磁振荡的规 ( http: / / www.21cnjy.com )律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上电荷量为0，A对．回路中电流最大时螺线管中磁场最强，磁场能最大，B对．振荡电流为0时充电结束，极板上电荷量最大、电场能最大，C错．电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D对．
【答案】 ABD
图14－4
2 .某LC回路中电容器两端的电压u随时间t变化的关系如图14－4所示，则( )
A．在t1时刻，电路中的电流最大
B．在t2时刻，电路中的磁场能最大
C．在t2时刻至t3时刻，电路的电场能不断增大
D．在t3时刻至t4时刻，电容器的电荷量不断增大
【解析】 本题考查对LC振荡电路 ( http: / / www.21cnjy.com )中各物理量振荡规律的理解．t1时刻电容器两端电压最高，电路中振荡电流为零．t2时刻电压为零，电路中振荡电流最大，磁场能最大．t2时刻至t3时刻的过程中，电容器两极板间电压增大，电荷量增多，电场能增大．t3至t4的过程中，电荷量不断减小，故选B、C.
【答案】 BC