(共31张PPT)
1.电磁振荡
必备知识·自主学习
关键能力·合作探究
随堂演练·达标自测
【素养目标】
1.通过实验，了解电磁振荡．(科学探究)
2．体会LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程及其相关物理量的变化情况．(科学思维)
3．了解LC振荡电路固有周期和固有频率的公式，了解实际生产、生活中调节振荡电路频率的基本方法．(科学思维)
必备知识·自主学习
一、电磁振荡的产生
频率很高的交变电流
1．振荡电流：大小和方向都做________迅速变化的电流．
2．振荡电路：产生________的电路．
3．电磁振荡：电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在______________着．这种现象就是电磁振荡．
电场、磁场周期性变化
周期性
振荡电流
周期性地变化
二、电磁振荡中的能量转化 电场能与磁场能之间相互转化
从能量的观点来看，电容器刚要放电时，电容器里的电场________，电路里的能量全部储存在电容器的电场中；电容器开始放电后，电容器里的电场逐渐________，线圈的磁场逐渐________，电场能逐渐转化为________；在放电完毕的瞬间，电场能________转化为磁场能；之后，线圈的磁场逐渐________，电容器里的电场逐渐________，磁场能逐渐转化为________； 到反方向充电完毕的瞬间，磁场能________转化为电场能．所以，在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生________的转化．
最强
减弱
增强
磁场能
全部
减弱
增强
电场能
全部
周期性
三、电磁振荡的周期和频率
1．周期T＝________．
LC回路的周期
2．频率f＝________．
3．用可调电容器或可调电感的线圈组成电路，改变电容器的________或线圈的________，振荡电路的周期和频率就会随着改变．
2π
电容
电感
走 进 生 活
电子钟是利用LC振荡电路制成的，一台电子钟使用一段时间后，发现每昼夜总是快1分钟．造成这种现象的原因可能是什么？
提示：钟走得偏快了，是因为钟的LC振荡电路频率变大，周期变短，根据T＝2π可以知道，周期变短可能是电感L、电容C的值变小了．
关键能力·合作探究
探究一 电磁振荡的变化规律
【情境探究】
如图所示，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：
探究：电容器通过线圈放电，线圈中是否会产生
自感电动势？线圈中的电流怎样变化？
提示：线圈中的电流发生变化时，线圈中会产生自感电动势，阻碍线圈中电流的变化，电流逐渐增大．
【核心归纳】
1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
2．LC振荡回路中各量间的变化规律即对应关系
(1)电容器上的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．
(2)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↑)．
说明：线圈中的振荡电流i＝、自感电动势e＝.
【应用体验】
例1 如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是( )
A．电容器正在放电
B．电容器正在充电
C．电感线圈中的电流正在增大
D．电容器两极板间的电场能正在减小
答案：B
解析：由题图螺线管中的磁感线方向可以判定出此时LC电路正在沿逆时针方向充电，B正确，A错误；充电时电流在减小，电感线圈中的磁场能正在减弱，电容器两极板间的电场能正在增大，C、D错误．
【针对训练】
1.如图为LC振荡电路中电流随时间变化的图像，则( )
A．0～t1时间内，磁场能在增加
B．t1～t2时间内，电容器处于放电状态
C．t2～t3时间内，电容器两板间电压在减小
D．t3～t4时间内，线圈中电流变化率在增大
答案：B
解析：0～t1时间内，电路中的电流减小，说明电容器在充电，则磁场能向电场能转化，磁场能在减少，A错误；t1～t2时间内，电路中的电流增大，说明电容器在放电，B正确；t2～t3时间内，电路中的电流减小，说明电容器在充电，则电容器两板间电压在增大，C错误；电流变化率就是i～t图像的斜率，由题图可知，t3～t4时间内，图像的斜率在变小，因此线圈中电流变化率在减小，D错误．
2．如图甲所示的LC振荡电路中，t＝0时的电流方向如图中箭头所示，电容器上的电荷量随时间的变化规律如图乙所示，则( )
A．0～0.5 s时间内，电容器在放电
B．0.5 s～1.0 s时间内，电容器的下极板的正电荷在减少
C．1.0 s～1.5 s时间内，Q点比P点电势高
D．1.5 s～2.0 s时间内，磁场能正在转变成电场能
答案：B
解析：0～0.5 s时间内，电容器带电荷量增加，则电容器在充电，由题图甲可知下极板带正电，选项A错误；0.5 s～1.0 s时间内，电容器放电，则下极板的正电荷在减少，选项B正确；1.0 s～1.5 s时间内，电容器反向充电，上极板带正电，电流方向与图示方向相反，则此时Q点比P点电势低，选项C错误；1.5 s～2.0 s时间内，电容器反向放电，则电场能正在转变成磁场能，选项D错误．
规律方法
LC振荡电路充、放电过程的判断方法
(1)根据电流流向判断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程．
(2)根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q(U、E)增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程．
(3)根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电．
探究二 LC振荡电路的周期和频率
【情境探究】
(1)如图所示的电路，如果仅更换自感系数L更大的线圈，振荡周期T会怎样变化？
(2)如果仅更换电容C更大的电容器，振荡周期T会怎样变化？
提示：(1)周期变长．
(2)周期变长．
【核心归纳】
1.固有周期和频率：若振荡过程中无能量损失，也不受其他影响，此时的周期和频率叫作固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率．
2．公式：T＝2π，f＝.
3．影响电磁振荡的周期和频率的因素
由电磁振荡的周期公式T＝2π知，要改变电磁振荡的周期和频率，必须改变线圈的自感系数L或电容器的电容C.
(1)影响线圈自感系数L的因素是：线圈的匝数、有无铁芯及线圈的横截面积和长度．匝数越多，自感系数L越大，有铁芯的自感系数比无铁芯的大．
(2)影响电容器电容C的因素是：两极板正对面积S、两极板间介电常数εr以及两极板间距d，由C＝(平行板电容器电容)，不难判断εr、S、d变化时，电容C也变化．
【应用体验】
例2 (多选)已知LC振荡电路中的电容器的电容为C，线圈的自感系数为L，则正在振荡的电路中( )
A．电容器充、放电的时间取决于充电电压的大小
B．电容器充、放电的时间取决于L和C的数值
C．电场和磁场变化的周期为2π
D．电场能和磁场能变化的周期为2π
答案：B
解析：A错，B对：由T＝2π知，电容器充、放电的时间仅与L和C有关，与充电电压大小无关．C对：电场和磁场都是有方向的，场强为矢量，所以电场和磁场的变化周期T＝2π.D错：电场能和磁场能是标量，只有大小没有方向，所以电场能和磁场能的变化周期T′＝＝π.
误区警示LC振荡电路中固有频率是由电路本身决定的，f＝和C＝是决定式．容易错误地认为电磁振荡的周期受电容器电荷量、电压、电流的影响，其实电磁振荡的周期和频率是由振荡电路本身的构造决定的．
【针对训练】
3.在如图所示的电磁振荡电路中，若想增大电磁振荡的频率，可采取的措施是( )
A．保持电感器的电感不变，只增大电容器的电容
B．保持电容器的电容不变，只增大电感器的电感
C．同时增大电感器的电感和电容器的电容
D．同时减小电感器的电感和电容器的电容
答案：D
解析：根据f＝可知要使f增大，可以减小电容和电感，故A、B、C错误，D正确．
4.如图所示，LC振荡电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700 Hz变为1 400 Hz，则可以采用的办法有( )
A．把电容增大到原来的4倍
B．把电容增大到原来的2倍
C．把电容减小到原来的
D．把电容减小到原来的
答案：D
解析：由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的，由T＝2π及L不变知，当C＝C0时符合要求，其中C0为原电容，故D正确．
随堂演练·达标自测
1.(多选)如图所示，LC振荡电路中，某一时刻穿过线圈L的磁感应强度方向向上，且正在逐渐增强，那么两极板带电的情况是( )
A．上极板带正电
B．上极板带负电
C．极板所带电荷量增大
D．极板所带电荷量减小
答案：BD
解析：磁感应强度正在逐渐增强，说明此时电流正在增强，表明电容器正在放电，则极板所带电荷量减小，根据安培定则可知，电流从下向上经过线圈，所以下极板带正电，上极板带负电，A、C错误，B、D正确．
2．在LC振荡电路产生电磁振荡的过程中，下列说法中错误的是( )
A．电容器放电完毕时，回路中电流最小
B．回路中电流最大时，回路中磁场能最大
C．电容器极板上电荷量最多时，电场能最大
D．回路中电流最小时，电容器带电荷量最大
答案：A
解析：A错，B对：电容器放电完毕时，极板上电荷量为零，电场能为零，电路中的电流最大，磁场能最大．C对：电容器充电完毕时，极板上电荷量最多，电场能达到最大．D对：回路电流最小时，磁场能最小，电容器的电荷量最大．
3．[2022·山东临沂部分县高二检测]LC振荡电路中，电容器两极板上的电荷量q随时间t变化的关系如图所示，则( )
A．在t1时刻，电路中的电流为零
B．在t2时刻，电路中只有磁场能
C．在t3时刻，电感线圈两端电压为零
D．t3～t4时间内，电路中的电流不断增大
答案：C
解析：在t1时刻，电容器极板上的电荷量为零，此时电容器放电完毕，电路中的电流最大，A错误；在t2时刻，电容器极板上的电荷量最大，则电路中电流为零，磁场能为零，电路中只有电场能，B错误；在t3时刻，电容器极板上的电荷量为零，此时电路中电流最大，电流的变化率为零，电感线圈两端电压为零，C正确；t3～t4时间内，电容器极板上的电荷量增大，电容器充电，电路中的电流不断减小，D错误．
4．(多选)如图甲所示的电路中，L是电阻不计的线圈，C是电容器(原来不带电)，闭合开关S，待电路达到稳定状态后再断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡．如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻为t＝0，那么断开开关后( )
A．图乙可以表示线圈中的电流i随时间t的变化规律
B．图丙可以表示线圈中的电流i随时间t的变化规律
C．图乙可以表示电容器左极板的电荷量q随时间t的变化规律
D．图丙可以表示电容器右极板的电荷量q随时间t的变化规律
答案：AD
解析：开关S接通，电路稳定时，线圈中的电流从a流向b.断开S瞬间，线圈的磁场能向电容器的电场能转化，对电容器充电，电容器的右极板先带正电．当电容器充电完毕时，电流为零，右极板带正电荷量达到最大．接着电容器放电，电流方向与之前相反，大小在不断增大．电容器放电完毕时，电流达到反向最大；之后电容器与线圈组成的LC回路重复充、放电过程，在LC回路中形成电磁振荡，回路中出现余弦式电流，电容器右极板上的电荷量q随时间t按正弦规律变化，故A、D正确．1.电磁振荡
【素养目标】
1.通过实验，了解电磁振荡．(科学探究)
2．体会LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化过程及其相关物理量的变化情况．(科学思维)
3．了解LC振荡电路固有周期和固有频率的公式，了解实际生产、生活中调节振荡电路频率的基本方法．(科学思维)
必备知识·自主学习——突出基础性 素养夯基
一、电磁振荡的产生
频率很高的交变电流
1．振荡电流：大小和方向都做________迅速变化的电流．
2．振荡电路：产生________的电路．
3．电磁振荡：电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在______________着．这种现象就是电磁振荡．
电场、磁场周期性变化
二、电磁振荡中的能量转化 电场能与磁场能
之间相互转化
从能量的观点来看，电容器刚要放电时，电容器里的电场________，电路里的能量全部储存在电容器的电场中；电容器开始放电后，电容器里的电场逐渐________，线圈的磁场逐渐________，电场能逐渐转化为________；在放电完毕的瞬间，电场能________转化为磁场能；之后，线圈的磁场逐渐________，电容器里的电场逐渐________，磁场能逐渐转化为________； 到反方向充电完毕的瞬间，磁场能________转化为电场能．所以，在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生________的转化．
三、电磁振荡的周期和频率
1．周期T＝________．
LC回路的周期
2．频率f＝________．
3．用可调电容器或可调电感的线圈组成电路，改变电容器的________或线圈的________，振荡电路的周期和频率就会随着改变．
走 进 生 活
电子钟是利用LC振荡电路制成的，一台电子钟使用一段时间后，发现每昼夜总是快1分钟．造成这种现象的原因可能是什么？
关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成
探究一 电磁振荡的变化规律
【情境探究】
如图所示，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：
探究：电容器通过线圈放电，线圈中是否会产生自感电动势？线圈中的电流怎样变化？
【核心归纳】
1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像
2．LC振荡回路中各量间的变化规律即对应关系
(1)电容器上的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)．
(2)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↑)．
说明：线圈中的振荡电流i＝、自感电动势e＝.
【应用体验】
例1 如图所示是LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是( )
A．电容器正在放电
B．电容器正在充电
C．电感线圈中的电流正在增大
D．电容器两极板间的电场能正在减小
[试解]
【针对训练】
1.如图为LC振荡电路中电流随时间变化的图像，则( )
A．0～t1时间内，磁场能在增加
B．t1～t2时间内，电容器处于放电状态
C．t2～t3时间内，电容器两板间电压在减小
D．t3～t4时间内，线圈中电流变化率在增大
2．如图甲所示的LC振荡电路中，t＝0时的电流方向如图中箭头所示，电容器上的电荷量随时间的变化规律如图乙所示，则( )
A．0～0.5 s时间内，电容器在放电
B．0.5 s～1.0 s时间内，电容器的下极板的正电荷在减少
C．1.0 s～1.5 s时间内，Q点比P点电势高
D．1.5 s～2.0 s时间内，磁场能正在转变成电场能
规律方法
LC振荡电路充、放电过程的判断方法
(1)根据电流流向判断，当电流流向带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程．
(2)根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q(U、E)增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程．
(3)根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电．
探究二 LC振荡电路的周期和频率
【情境探究】
(1)
如图所示的电路，如果仅更换自感系数L更大的线圈，振荡周期T会怎样变化？
(2)如果仅更换电容C更大的电容器，振荡周期T会怎样变化？
(1)
(2)
【核心归纳】
1.固有周期和频率：若振荡过程中无能量损失，也不受其他影响，此时的周期和频率叫作固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率．
2．公式：T＝2π，f＝.
3．影响电磁振荡的周期和频率的因素
由电磁振荡的周期公式T＝2π知，要改变电磁振荡的周期和频率，必须改变线圈的自感系数L或电容器的电容C.
(1)影响线圈自感系数L的因素是：线圈的匝数、有无铁芯及线圈的横截面积和长度．匝数越多，自感系数L越大，有铁芯的自感系数比无铁芯的大．
(2)影响电容器电容C的因素是：两极板正对面积S、两极板间介电常数εr以及两极板间距d，由C＝(平行板电容器电容)，不难判断εr、S、d变化时，电容C也变化．
【应用体验】
例2 (多选)已知LC振荡电路中的电容器的电容为C，线圈的自感系数为L，则正在振荡的电路中( )
A．电容器充、放电的时间取决于充电电压的大小
B．电容器充、放电的时间取决于L和C的数值
C．电场和磁场变化的周期为2π
D．电场能和磁场能变化的周期为2π
[试解]
误区警示LC振荡电路中固有频率是由电路本身决定的，f＝和C＝是决定式．容易错误地认为电磁振荡的周期受电容器电荷量、电压、电流的影响，其实电磁振荡的周期和频率是由振荡电路本身的构造决定的．
【针对训练】
3.在如图所示的电磁振荡电路中，若想增大电磁振荡的频率，可采取的措施是( )
A．保持电感器的电感不变，只增大电容器的电容
B．保持电容器的电容不变，只增大电感器的电感
C．同时增大电感器的电感和电容器的电容
D．同时减小电感器的电感和电容器的电容
4.如图所示，LC振荡电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700 Hz变为1 400 Hz，则可以采用的办法有( )
A．把电容增大到原来的4倍
B．把电容增大到原来的2倍
C．把电容减小到原来的
D．把电容减小到原来的
随堂演练·达标自测——突出创新性 素养达标
1.(多选)如图所示，LC振荡电路中，某一时刻穿过线圈L的磁感应强度方向向上，且正在逐渐增强，那么两极板带电的情况是( )
A．上极板带正电
B．上极板带负电
C．极板所带电荷量增大
D．极板所带电荷量减小
2．在LC振荡电路产生电磁振荡的过程中，下列说法中错误的是( )
A．电容器放电完毕时，回路中电流最小
B．回路中电流最大时，回路中磁场能最大
C．电容器极板上电荷量最多时，电场能最大
D．回路中电流最小时，电容器带电荷量最大
3．[2022·山东临沂部分县高二检测]LC振荡电路中，电容器两极板上的电荷量q随时间t变化的关系如图所示，则( )
A．在t1时刻，电路中的电流为零
B．在t2时刻，电路中只有磁场能
C．在t3时刻，电感线圈两端电压为零
D．t3～t4时间内，电路中的电流不断增大
4．(多选)如图甲所示的电路中，L是电阻不计的线圈，C是电容器(原来不带电)，闭合开关S，待电路达到稳定状态后再断开开关S，LC回路中将产生电磁振荡．如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻为t＝0，那么断开开关后( )
A．图乙可以表示线圈中的电流i随时间t的变化规律
B．图丙可以表示线圈中的电流i随时间t的变化规律
C．图乙可以表示电容器左极板的电荷量q随时间t的变化规律
D．图丙可以表示电容器右极板的电荷量q随时间t的变化规律
1．电磁振荡
必备知识·自主学习
一、
1．周期性
2．振荡电流
3．周期性地变化
二、
最强 减弱 增强 磁场能 全部 减弱 增强 电场能 全部 周期性
三、
1．2π
2.
3．电容 电感
走进生活
提示：钟走得偏快了，是因为钟的LC振荡电路频率变大，周期变短，根据T＝2π可以知道，周期变短可能是电感L、电容C的值变小了．
走进生活
提示：钟走得偏快了，是因为钟的LC振荡电路频率变大，周期变短，根据T＝2π可以知道，周期变短可能是电感L、电容C的值变小了．
关键能力·合作探究
探究一
情境探究
提示：线圈中的电流发生变化时，线圈中会产生自感电动势，阻碍线圈中电流的变化，电流逐渐增大．
应用体验
[例1] 解析：由题图螺线管中的磁感线方向可以判定出此时LC电路正在沿逆时针方向充电，B正确，A错误；充电时电流在减小，电感线圈中的磁场能正在减弱，电容器两极板间的电场能正在增大，C、D错误．
答案：B
针对训练
1．解析：0～t1时间内，电路中的电流减小，说明电容器在充电，则磁场能向电场能转化，磁场能在减少，A错误；t1～t2时间内，电路中的电流增大，说明电容器在放电，B正确；t2～t3时间内，电路中的电流减小，说明电容器在充电，则电容器两板间电压在增大，C错误；电流变化率就是i～t图像的斜率，由题图可知，t3～t4时间内，图像的斜率在变小，因此线圈中电流变化率在减小，D错误．
答案：B
2．解析：0～0.5 s时间内，电容器带电荷量增加，则电容器在充电，由题图甲可知下极板带正电，选项A错误；0.5 s～1.0 s时间内，电容器放电，则下极板的正电荷在减少，选项B正确；1.0 s～1.5 s时间内，电容器反向充电，上极板带正电，电流方向与图示方向相反，则此时Q点比P点电势低，选项C错误；1.5 s～2.0 s时间内，电容器反向放电，则电场能正在转变成磁场能，选项D错误．
答案：B
探究二
情境探究
提示：(1)周期变长．
(2)周期变长．
应用体验
[例2] 解析：A错，B对：由T＝2π知，电容器充、放电的时间仅与L和C有关，与充电电压大小无关．C对：电场和磁场都是有方向的，场强为矢量，所以电场和磁场的变化周期T＝2π.D错：电场能和磁场能是标量，只有大小没有方向，所以电场能和磁场能的变化周期T′＝＝π.
答案：BC
针对训练
3．解析：根据f＝可知要使f增大，可以减小电容和电感，故A、B、C错误，D正确．
答案：D
4．解析：由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的，由T＝2π及L不变知，当C＝C0时符合要求，其中C0为原电容，故D正确．
答案：D
随堂演练·达标自测
1．解析：磁感应强度正在逐渐增强，说明此时电流正在增强，表明电容器正在放电，则极板所带电荷量减小，根据安培定则可知，电流从下向上经过线圈，所以下极板带正电，上极板带负电，A、C错误，B、D正确．
答案：BD
2．解析：A错，B对：电容器放电完毕时，极板上电荷量为零，电场能为零，电路中的电流最大，磁场能最大．C对：电容器充电完毕时，极板上电荷量最多，电场能达到最大．D对：回路电流最小时，磁场能最小，电容器的电荷量最大．
答案：A
3．解析：在t1时刻，电容器极板上的电荷量为零，此时电容器放电完毕，电路中的电流最大，A错误；在t2时刻，电容器极板上的电荷量最大，则电路中电流为零，磁场能为零，电路中只有电场能，B错误；在t3时刻，电容器极板上的电荷量为零，此时电路中电流最大，电流的变化率为零，电感线圈两端电压为零，C正确；t3～t4时间内，电容器极板上的电荷量增大，电容器充电，电路中的电流不断减小，D错误．
答案：C
4．解析：开关S接通，电路稳定时，线圈中的电流从a流向b.断开S瞬间，线圈的磁场能向电容器的电场能转化，对电容器充电，电容器的右极板先带正电．当电容器充电完毕时，电流为零，右极板带正电荷量达到最大．接着电容器放电，电流方向与之前相反，大小在不断增大．电容器放电完毕时，电流达到反向最大；之后电容器与线圈组成的LC回路重复充、放电过程，在LC回路中形成电磁振荡，回路中出现余弦式电流，电容器右极板上的电荷量q随时间t按正弦规律变化，故A、D正确．
答案：AD(共32张PPT)
2.电磁场与电磁波
必备知识·自主学习
关键能力·合作探究
随堂演练·达标自测
【素养目标】
1.了解发现电磁波的历史背景，了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点．(物理观念)
2．知道电磁波的概念，通过电磁波体会电磁场的物质性．(物理观念)
3．体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法，领会实验对物理学发展的意义．(科学探究)
必备知识·自主学习
一、电磁场
1．麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点：________的磁场产生电场，________的电场产生磁场．
2．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．
电场和磁场交替激发
变化
变化
二、电磁波
1．变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成________．
电磁场传播出去
2．1886年________通过实验证实了麦克斯韦的电磁场理论．
3．麦克斯韦预言：电磁波在真空中的传播速度等于________．
4．赫兹在一系列的实验中观察到电磁波的________、________、________、________和________现象．
电磁波
赫兹
光速c
反射
折射
干涉
偏振
衍射
走 进 科 学
如图所示是我国500 m口径球面射电望远镜(FAST)，它可以接收来自宇宙深处的电磁波．
频率越高的电磁波，波长越长还是越短？
提示：频率越高的电磁波，波长越短．
关键能力·合作探究
探究一 电磁场
【核心归纳】
1.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(周期性变化的)电场产生同频率的振荡磁场 振荡(周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场
2．对电磁场的理解
(1)电磁场的产生：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，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场一环套一环，如图所示．
(2)电磁场并非简单地将电场、磁场相加，而是相互联系、不可分割的统一整体．在电磁场示意图中，电场E矢量和磁场B矢量，在空间相互激发时，相互垂直，以光速c在真空中传播．
【应用体验】
例1 关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是( )
A．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．稳定的电场周围产生稳定的磁场，稳定的磁场周围产生稳定的电场
C．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D．周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场
答案：D
解析：稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，A、B错误；均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，C错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，D正确．
【针对训练】
1.下列四种电场中，哪一种能产生电磁波( )
答案：D
解析：根据麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于它不能激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时(如B图、C图)，会激发出恒定的磁场．磁场恒定不会再激发出电场，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，而周期性变化的磁场又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，便会产生电磁波，D正确，A、B、C错误．
2. (多选)某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是( )
A．沿AB方向磁场在迅速减弱
B．沿AB方向磁场在迅速增强
C．沿BA方向磁场在迅速增强
D．沿BA方向磁场在迅速减弱
答案：AC
解析：根据电磁感应，闭合电路中的磁通量变化使闭合电路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断．根据麦克斯韦电磁场理论，闭合电路中产生感应电流，是因为闭合电路中自由运动的电荷受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合电路没有关系，故空间内磁场变化产生的电场方向，仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知A、C正确．
探究二 电磁波
【情境探究】
如图所示，某同学正在回答神舟十号航天员王亚平的问题，请问她们的通话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的，为什么？
提示：电磁波．因为机械波的传播离不开介质，而电磁波可以在真空中传播．
【核心归纳】
1.对电磁波的理解
(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播．在真空中，不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)．
(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．
2．电磁波与机械波的比较
— 机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 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
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发(下节内容)
是横波还是纵波 可能是横波，也可能是纵波 横波
干涉和衍射 可以发生干涉和衍射 【应用体验】
题型1 对电磁波的认识
例2 (多选)下列关于电磁波的叙述中正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处传播形成的
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质中，波长将变短
D．电磁波也能产生干涉、衍射现象
答案：ACD
解析：周期性变化的电场、磁场相互激发并向外传播，形成电磁波，A正确．电磁波只有在真空中传播时速度才为3×108 m/s，在介质中传播时，速度均小于3×108 m/s，B错误．根据λ＝可知，电磁波从真空进入介质中，频率不变，波速减小，所以波长λ减小，C正确．电磁波具有波的一切性质，能产生干涉和衍射现象，D正确．
题型2 电磁波与机械波的比较
例3 下列关于机械波和电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象
B．波源停止振动，机械波立即停止传播
C．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波速保持不变
D．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波长保持不变
答案：A
解析：干涉、衍射和多普勒效应是波特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象，A正确；如果机械波波源停止振动，在介质中传播的机械波仍继续传播，B错误；机械波从一种介质进入另一种介质传播时，波速发生变化，频率由波源决定，所以频率不变，根据v＝λf可知，波长改变，C、D错误．
【针对训练】
3.[2022·陕西宝鸡高二质检]关于电磁波下列说法正确的是( )
A．电磁波可以发生干涉现象
B．电磁波无法携带信息
C．电磁波的传播必须依赖介质
D．电磁波无法发生衍射现象
答案：A
解析：一切波都能发生干涉和衍射，故A正确，D错误；电磁波能够携带信息，故B错误；电磁波的传播不需要介质，故C错误．
4．(多选)某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是( )
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
答案：ABC
解析：机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A正确；机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，B正确；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C正确；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D错误．
随堂演练·达标自测
1．[2022·四川成都期中]下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．做简谐运动的电荷可以在周围的空间产生电磁波
B．电磁波不具有能量
C．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
D．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
答案：A
解析：根据麦克斯韦的电磁场理论可知，做简谐运动的电荷会在空间产生变化的电磁场，变化的电磁场在空间传播，形成电磁波，故A正确；电磁波能够传播能量，说明电磁波具有能量，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C错误；只有周期性变化的电场和磁场才能产生电磁波，均匀变化的也不能产生，故D错误．
2．(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，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．打点计时器工作时周围必有磁场和电场
C．恒定的电场产生恒定的磁场，恒定的磁场激发恒定的电场
D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直
答案：ABD
解析：日光灯、打点计时器都通有交流电，交流电周围存在周期性变化的磁场，周期性变化的磁场会激发电场，A、B正确；恒定的电场不激发磁场，恒定的磁场不激发电场，C错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，电场方向，磁场方向和传播方向三者互相垂直，D正确．
3．关于电磁波和机械波，下列叙述中正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速
B．电磁波可以发生衍射现象
C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D．随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息
答案：B
解析：电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，故A错误；电磁波属于波的一种，能够发生衍射现象等波特有的现象，故B正确；电磁波能在真空中传播，而机械波依赖于介质传播，不能在真空中传播，故C、D错误．
4．抗击新型冠状病毒肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共同期待武汉“复苏”.5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率.5G信号一般采用3.3×109 Hz～6×109 Hz频段的无线电波，而现在使用的第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109 Hz～2.64×109 Hz，则( )
A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B．5G信号是横波，4G信号是纵波
C．空间中的5G信号和4G信号会产生干涉现象
D．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
答案：D
解析：任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号与4G信号所用的无线电波在真空中的传播速度相同，故A错误；5G信号与4G信号都是电磁波，为横波，故B错误；5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，故C错误；5G信号的频率更高，则波长更小，故5G信号更不容易发生明显的衍射现象，因此5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故D正确．
5．(多选)应用麦克斯韦电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)正确的是( )
答案：BC
解析：A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，故A错误；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，故B正确；C图中的上图是周期性变化的磁场，它能产生同频率周期性变化的电场，当磁感应强度的变化率最大时，感应电场最强，故C正确，D错误．2.电磁场与电磁波
【素养目标】
1.了解发现电磁波的历史背景，了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点．(物理观念)
2．知道电磁波的概念，通过电磁波体会电磁场的物质性．(物理观念)
3．体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法，领会实验对物理学发展的意义．(科学探究)
必备知识·自主学习——突出基础性 素养夯基
一、电磁场
1．麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点：________的磁场产生电场，________的电场产生磁场．
2．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．
电场和磁场交替激发
二、电磁波
1．变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成________．
电磁场传播出去
2．1886年________通过实验证实了麦克斯韦的电磁场理论．
3．麦克斯韦预言：电磁波在真空中的传播速度等于________．
4．赫兹在一系列的实验中观察到电磁波的________、________、________、________和________现象．
走 进 科 学
如图所示是我国500 m口径球面射电望远镜(FAST)，它可以接收来自宇宙深处的电磁波．
频率越高的电磁波，波长越长还是越短？
关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成
探究一 电磁场
【核心归纳】
1.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(周期性变化的)电场产生同频率的振荡磁场 振荡(周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场
2．对电磁场的理解
(1)电磁场的产生：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，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场一环套一环，如图所示．
(2)电磁场并非简单地将电场、磁场相加，而是相互联系、不可分割的统一整体．在电磁场示意图中，电场E矢量和磁场B矢量，在空间相互激发时，相互垂直，以光速c在真空中传播．
【应用体验】
例1 关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是( )
A．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．稳定的电场周围产生稳定的磁场，稳定的磁场周围产生稳定的电场
C．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D．周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场
[试解]
【针对训练】
1.下列四种电场中，哪一种能产生电磁波( )
2. (多选)某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是( )
A．沿AB方向磁场在迅速减弱
B．沿AB方向磁场在迅速增强
C．沿BA方向磁场在迅速增强
D．沿BA方向磁场在迅速减弱
探究二 电磁波
【情境探究】
如图所示，某同学正在回答神舟十号航天员王亚平的问题，请问她们的通话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的，为什么？
【核心归纳】
1.对电磁波的理解
(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播．在真空中，不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)．
(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．
2．电磁波与机械波的比较
— 机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 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
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发(下节内容)
是横波还是纵波 可能是横波，也可能是纵波 横波
干涉和衍射 可以发生干涉和衍射
【应用体验】
题型1 对电磁波的认识
例2 (多选)下列关于电磁波的叙述中正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处传播形成的
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108m/s
C．电磁波由真空进入介质中，波长将变短
D．电磁波也能产生干涉、衍射现象
[试解]
题型2 电磁波与机械波的比较
例3 下列关于机械波和电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象
B．波源停止振动，机械波立即停止传播
C．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波速保持不变
D．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波长保持不变
[试解]
【针对训练】
3.[2022·陕西宝鸡高二质检]关于电磁波下列说法正确的是( )
A．电磁波可以发生干涉现象
B．电磁波无法携带信息
C．电磁波的传播必须依赖介质
D．电磁波无法发生衍射现象
4．(多选)某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是( )
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
随堂演练·达标自测——突出创新性 素养达标
1．[2022·四川成都期中]下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．做简谐运动的电荷可以在周围的空间产生电磁波
B．电磁波不具有能量
C．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
D．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
2．(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，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．打点计时器工作时周围必有磁场和电场
C．恒定的电场产生恒定的磁场，恒定的磁场激发恒定的电场
D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直
3．关于电磁波和机械波，下列叙述中正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速
B．电磁波可以发生衍射现象
C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D．随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息
4．抗击新型冠状病毒肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共同期待武汉“复苏”.5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率.5G信号一般采用3.3×109Hz～6×109Hz频段的无线电波，而现在使用的第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109Hz～2.64×109Hz，则( )
A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B．5G信号是横波，4G信号是纵波
C．空间中的5G信号和4G信号会产生干涉现象
D．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
5．(多选)应用麦克斯韦电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)正确的是( )
2．电磁场与电磁波
必备知识·自主学习
一、
1．变化 变化
二、
1．电磁波
2．赫兹
3．光速c
4．反射 折射 干涉 偏振 衍射
走进科学
提示：频率越高的电磁波，波长越短．
关键能力·合作探究
探究一
应用体验
[例1] 解析：稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，A、B错误；均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，C错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，D正确．
答案：D
针对训练
1．解析：根据麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于它不能激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时(如B图、C图)，会激发出恒定的磁场．磁场恒定不会再激发出电场，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，而周期性变化的磁场又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，便会产生电磁波，D正确，A、B、C错误．
答案：D
2．解析：根据电磁感应，闭合电路中的磁通量变化使闭合电路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断．根据麦克斯韦电磁场理论，闭合电路中产生感应电流，是因为闭合电路中自由运动的电荷受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合电路没有关系，故空间内磁场变化产生的电场方向，仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知A、C正确．
答案：AC
探究二
情境探究
提示：电磁波．因为机械波的传播离不开介质，而电磁波可以在真空中传播．
应用体验
[例2] 解析：周期性变化的电场、磁场相互激发并向外传播，形成电磁波，A正确．电磁波只有在真空中传播时速度才为3×108 m/s，在介质中传播时，速度均小于3×108 m/s，B错误．根据λ＝可知，电磁波从真空进入介质中，频率不变，波速减小，所以波长λ减小，C正确．电磁波具有波的一切性质，能产生干涉和衍射现象，D正确．
答案：ACD
[例3] 解析：干涉、衍射和多普勒效应是波特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象，A正确；如果机械波波源停止振动，在介质中传播的机械波仍继续传播，B错误；机械波从一种介质进入另一种介质传播时，波速发生变化，频率由波源决定，所以频率不变，根据v＝λf可知，波长改变，C、D错误．
答案：A
针对训练
3．解析：一切波都能发生干涉和衍射，故A正确，D错误；电磁波能够携带信息，故B错误；电磁波的传播不需要介质，故C错误．
答案：A
4．解析：机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A正确；机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，B正确；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C正确；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D错误．
答案：ABC
随堂演练·达标自测
1．解析：根据麦克斯韦的电磁场理论可知，做简谐运动的电荷会在空间产生变化的电磁场，变化的电磁场在空间传播，形成电磁波，故A正确；电磁波能够传播能量，说明电磁波具有能量，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C错误；只有周期性变化的电场和磁场才能产生电磁波，均匀变化的也不能产生，故D错误．
答案：A
2．解析：日光灯、打点计时器都通有交流电，交流电周围存在周期性变化的磁场，周期性变化的磁场会激发电场，A、B正确；恒定的电场不激发磁场，恒定的磁场不激发电场，C错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，电场方向，磁场方向和传播方向三者互相垂直，D正确．
答案：ABD
3．解析：电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，故A错误；电磁波属于波的一种，能够发生衍射现象等波特有的现象，故B正确；电磁波能在真空中传播，而机械波依赖于介质传播，不能在真空中传播，故C、D错误．
答案：B
4．解析：任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号与4G信号所用的无线电波在真空中的传播速度相同，故A错误；5G信号与4G信号都是电磁波，为横波，故B错误；5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，故C错误；5G信号的频率更高，则波长更小，故5G信号更不容易发生明显的衍射现象，因此5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故D正确．
答案：D
5．解析：A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，故A错误；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，故B正确；C图中的上图是周期性变化的磁场，它能产生同频率周期性变化的电场，当磁感应强度的变化率最大时，感应电场最强，故C正确，D错误．
答案：BC(共34张PPT)
3.无线电波的发射和接收
必备知识·自主学习
关键能力·合作探究
随堂演练·达标自测
【素养目标】
1.能知道电磁波的发射、传播和接收的过程．(物理观念)
2．能正确区分调制、调幅、调频、调谐、解调等概念．(科学思维)
3．通过赫兹实验，体会理论预言在科学发展中的作用，以及实验证据对新理论的支持作用．(科学态度与责任)
必备知识·自主学习
一、无线电波的发射
1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下两个特点：要有足够高的振荡频率；振荡电路的电场和磁场必须__________________，
低频信号要加载到高频电磁波上发射
这样才能有效地把能量辐射出去．
2．用来携带信号的高频电磁波叫作________．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作________．一种调制的方法是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变，这种调制叫作________；另一种调制的方法是使高频电磁波的频率随信号的强弱而变，这种调制叫作________．
分散到尽可能大的空间
载波
调制
调幅
调频
二、无线电波的接收
1．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，这种现象叫作________，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作调谐．
把线圈固有频率调成与电磁波频率相等
3．把声音或图像信号从高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程，所以叫作________．调幅波的解调也叫________．
电谐振
解调
检波
4．电视广播的发射和接收
(1)目前，高频电视信号的传播方式主要有三种，即______________、____________以及________．不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采取不同的调制方式．
(2)在电视接收端，接收到______________以后，经过解调处理，就可以将得到的电信号通过显示设备转变为________．接收天线收到的电磁波除了载有图像信号外，还有伴音信号，伴音信号经解调后送到扬声器．
还原出电磁波所携带的信号
地面无线电传输
有线网络传输
卫星传输
高频电磁波信号
图像信息
走 进 科 学
“神舟号”系列飞船的成功发射及正常运行，载人航天测控通信系统立下了很大的功劳，它通过国内外的地面测控站和遍布三大洋的4艘远洋测量船，保证地面指挥员及时与飞船取得联系．你知道各测控站点是通过什么途径对飞船传递指令的吗？
提示：各测控站点和飞船之间通过发射和接收载有指令信号的电磁波实现对飞船的测控．
关键能力·合作探究
探究一 电磁波的发射
【情境探究】
将两根铝管固定在感应圈的两极上，另两根铝管接微安表头并固定在绝缘手柄上，如图所示．
(1)接通感应圈电源，把手柄上两铝管平行靠近感应圈上的两铝管，你看到什么现象了？为什么？
(2)当把感应圈两极上的铝管拆掉后，把手柄靠近感应圈有什么现象？为什么？
提示： (1)微安表头指针偏转，这说明绝缘手柄上的铝管收到了电磁波．
(2)没有装铝管时，微安表头指针不偏转，说明绝缘手柄上的铝管没有收到电磁波．因为发射电磁波要有天线．
【核心归纳】
1.发射电磁波的条件
(1)要有足够高的振荡频率．理论研究表明，振荡电路向外辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量，与振荡频率密切相关，频率越高，发射电磁波的本领越大．
(2)开放电路，要使振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间．
2．电磁波的发射示意图(如图所示)
【应用体验】
题型1 无线电波的调制
例1 (多选)下列关于无线电广播对电磁波进行调制的原因的说法正确的是( )
A．经过调制后的高频电磁波与低频信号相比向外辐射能量的本领更强
B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C．经过调制后的电磁波在空间传播波长才能不变
D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号有效地传递出去
答案：AD
解析：A对：调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，也就是把含有信息的低频信号加载到高频电磁波上，频率变大，即辐射能量的本领变强，易于向外发射．B错：电磁波的传播速度与是否经过调制无关．C错：根据c＝λf可知，频率不变的情况下，速度改变，则波长必然改变．D对：要把电磁波有效地发射出去，必须有足够高的频率，经过调制之后的电磁波具有较高频率，从而把我们要告知对方的信号有效地传递出去．
题型2 无线电波的发射
例2 (多选)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
答案：ACD
解析：A、C、D对：电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射．B错：产生电谐振的过程是在接收电路．
【针对训练】
1.实际发射无线电波装置如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡电流如图乙所示，人对着话筒说话产生低频振荡电流如图丙所示，根据乙、丙两个图像可知，经过调幅的振荡电流的波形图像应是下列选项中的( )
答案：B
解析：高频振荡器产生高频等幅振荡．当我们对着话筒说话时，振荡电流的振幅就随着声音信号而变化，可知，把声音信号加到高频等幅振荡电流上后的波形图像如选项B所示．
探究二 电磁波的接收
【情境探究】
世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种
无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必
然是一片混乱，分辨不清．
在城市里我们可以看见矗立在高楼顶上的天线，
它的作用是什么呢？我们应该如何从众多信号中
选出所需要的信号呢？
提示：天线用以接收空中的电磁波；通过调谐电路选出所需要的信号．
【核心归纳】
1.原理
利用电磁感应在接收电路中产生和电磁波同频率的电流．
2．方法
(1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强．
(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来．
(3)调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，也就是使携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程．
【应用体验】
例3 某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台接收不到，但可以接收其他中波电台，适当调整后，去户外使用．假设空间中存在波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波，下列说法正确的是( )
A．为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数
B．为更好接收290 m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到756 kHz
C．使接收电路产生电谐振的过程叫作解调
D．为了能接收到长波，应把电路中电容器的电容调大一点
答案：D
解析：A错：为了能收到频率最高的中波电台，应增大调谐电路的固有频率，根据f＝可知应减小线圈的电感L，即减少线圈的匝数．B错：为更好接收290 m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到f＝＝ Hz≈1 034 kHz.C错：使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐．D对：为了能接收到长波，即接收到频率更低的电磁波，根据f＝可知，应把电路中电容器的电容调大一点．
【针对训练】
2.(多选)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，通过扬声器才可以听到声音
答案：AD
解析：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，只是频率跟调谐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、放大，通过扬声器才可以听到声音，A、D正确．B、C错误．
探究三 电视广播的发射和接收
【情境探究】
人类历史经历了农业社会、工业社会，现正在步入信息社会．在信息社会，信息作为一种重要的资源和财富，影响着人们的生活，加速了社会的运转．
根据你的了解和理解，你认为信息化社会有哪些特征？
提示：信息化社会具有“四化”——智能化、电子化、全球化、非群体化，而且还有“四性”——综合性、竞争性、渗透性、开放性．
【核心归纳】
1.电视广播的发射和接收过程
2．雷达的工作原理
雷达利用无线电波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置．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，确定障碍物的位置．
【应用体验】
例4 (多选)下列说法正确的是( )
A．摄像机实际上是将光信号转变为电信号的装置
B．电视机实际上是将电信号转变为光信号的装置
C．由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的图像
D．电视机接收到的画面是连续的
答案：ABC
解析：通过摄像机摄到景物的光信号，再通过特殊装置转变为电信号，在1 s内传递25幅画面；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幅画面，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选项正确．
【针对训练】
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，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，输送给LC电路
C．天线只是有选择地接收某电台信号，而其他电视台信号则不接收
D．天线将电磁波传输到电视机内
答案：A
解析：室外天线处于空间变化的电磁场中，天线中产生了感应电流，此电流输送给LC电路，在电路中各电台信号激起的电流均存在，但只有频率与调谐电路频率相等的电磁波对应的电流最强，然后再通过解调处理输入后面电路，故A正确，B、C、D均错误．
随堂演练·达标自测
1.(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信号加载到高频电磁波上去
B．调制器可以把低频信号加载到高频电磁波的振幅上去
C.调制器可以把低频信号加载到高频电磁波的频率上去
D．调制器的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去
答案：ABC
解析：调制器的作用是把低频信号加载到高频电磁波上去，如果高频电磁波的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅，如果高频电磁波的频率随低频信号的变化而变化，则是调频，A、B、C正确，D错误．
2.(多选)WiFi(标识如图所示)实质是一种短程无线传输技术，能够在一定范围内支持互联网接入的无线电信号．下列关于WiFi的说法，正确的是( )
A．WiFi信号实质是一种电磁波
B．WiFi信号不可能在真空中传输
C．WiFi信号限于短程传输，是因为其波长太短
D．WiFi信号限于短程传输，是因为在传输过程中存
在能量损失
答案：AD
解析：WiFi信号实质是由发射器发出的一种电磁波，可以在真空中传输，因为其能量太低，在传输中存在能量损失，所以不能远程传播．
3．如图所示为电视信号接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是( )
A．解调—放大—调谐—显示
B．调谐—放大—解调—显示
C．调谐—解调—放大—显示
D．放大—调谐—解调—显示
答案：C
解析：电视信号接收过程是天线接收电磁波，调谐器选出某一频率的电流，经检波器后从高频电流中取出音、视频电信号，再经放大后送到扬声器和显像管，扬声器和显像管把音、视频电信号转换成声音和图像．接收过程的顺序为调谐→解调→放大→显示．
4．上海人民广播电台发射的一种电磁波频率为990 kHz，中央人民广播电台发射的一种电磁波频率是15.58 MHz，两广播电台发射的电磁波相比，以下分析正确的是( )
A．两广播电台发射的电磁波，波速相同，但上海人民广播电台发射的电磁波的波长较长
B．中央人民广播电台发射的电磁波波速大，两者的波长相等
C．中央人民广播电台发射的电磁波波速大，上海人民广播电台发射的电磁波的波长较长
D．两广播电台发射的电磁波波速相同，中央人民广播电台发射的电磁波的波长较长
答案：A
解析：不同频率的电磁波在空气中的传播速度都相同，都近似等于光速，B、C错误；波长与频率是成反比的，由于波速都相同，上海人民广播电台发射的电磁波频率小于中央人民广播电台发射的电磁波频率，则上海人民广播电台发射的电磁波的波长比中央人民广播电台发射的电磁波的波长长，A正确，D错误．
5．手机间的通信过程如图所示，从提高通信质量角度来看移动通信网络中应该怎样设定基站．
解析：从提高通信质量角度来看应适当增加基站密度，基站天线应在高处架设，为做到网络全覆盖，设定基站后应通过试验对信号强度进行检验并不断听取用户的反馈信息．3.无线电波的发射和接收
【素养目标】
1.能知道电磁波的发射、传播和接收的过程．(物理观念)
2．能正确区分调制、调幅、调频、调谐、解调等概念．(科学思维)
3．通过赫兹实验，体会理论预言在科学发展中的作用，以及实验证据对新理论的支持作用．(科学态度与责任)
必备知识·自主学习——突出基础性 素养夯基
一、无线电波的发射
1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下两个特点：要有足够高的振荡频率；振荡电路的电场和磁场必须________________，
低频信号要加载到高频电磁波上发射
这样才能有效地把能量辐射出去．
2．用来携带信号的高频电磁波叫作________．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作________．一种调制的方法是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变，这种调制叫作________；另一种调制的方法是使高频电磁波的频率随信号的强弱而变，这种调制叫作________．
二、无线电波的接收
1．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，这种现象叫作________，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作调谐．
把线圈固有频率调成与电磁波频率相等
3．把声音或图像信号从高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程，所以叫作________．调幅波的解调也叫________．
4．电视广播的发射和接收
(1)目前，高频电视信号的传播方式主要有三种，即______________、______________以及________．不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采取不同的调制方式．
(2)在电视接收端，接收到________________以后，经过解调处理，就可以将得到的电信号通过显示设备转变为________．接收天线收到的电磁波除了载有图像信号外，还有伴音信号，伴音信号经解调后送到扬声器．
还原出电磁波所携带的信号
走 进 科 学
“神舟号”系列飞船的成功发射及正常运行，载人航天测控通信系统立下了很大的功劳，它通过国内外的地面测控站和遍布三大洋的4艘远洋测量船，保证地面指挥员及时与飞船取得联系．你知道各测控站点是通过什么途径对飞船传递指令的吗？
关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成
探究一 电磁波的发射
【情境探究】
将两根铝管固定在感应圈的两极上，另两根铝管接微安表头并固定在绝缘手柄上，如图所示．
(1)接通感应圈电源，把手柄上两铝管平行靠近感应圈上的两铝管，你看到什么现象了？为什么？
(2)当把感应圈两极上的铝管拆掉后，把手柄靠近感应圈有什么现象？为什么？
【核心归纳】
1.发射电磁波的条件
(1)要有足够高的振荡频率．理论研究表明，振荡电路向外辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量，与振荡频率密切相关，频率越高，发射电磁波的本领越大．
(2)开放电路，要使振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间．
2．电磁波的发射示意图(如图所示)
【应用体验】
题型1 无线电波的调制
例1 (多选)下列关于无线电广播对电磁波进行调制的原因的说法正确的是( )
A．经过调制后的高频电磁波与低频信号相比向外辐射能量的本领更强
B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C．经过调制后的电磁波在空间传播波长才能不变
D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号有效地传递出去
[试解]
题型2 无线电波的发射
例2 (多选)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
[试解]
【针对训练】
1.实际发射无线电波装置如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡电流如图乙所示，人对着话筒说话产生低频振荡电流如图丙所示，根据乙、丙两个图像可知，经过调幅的振荡电流的波形图像应是下列选项中的( )
探究二 电磁波的接收
【情境探究】
世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清．
在城市里我们可以看见矗立在高楼顶上的天线，它的作用是什么呢？我们应该如何从众多信号中选出所需要的信号呢？
【核心归纳】
1.原理
利用电磁感应在接收电路中产生和电磁波同频率的电流．
2．方法
(1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强．
(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来．
(3)调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，也就是使携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程．
【应用体验】
例3 某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台接收不到，但可以接收其他中波电台，适当调整后，去户外使用．假设空间中存在波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波，下列说法正确的是( )
A．为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数
B．为更好接收290 m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到756 kHz
C．使接收电路产生电谐振的过程叫作解调
D．为了能接收到长波，应把电路中电容器的电容调大一点
[试解]
【针对训练】
2.(多选)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，通过扬声器才可以听到声音
探究三 电视广播的发射和接收
【情境探究】
人类历史经历了农业社会、工业社会，现正在步入信息社会．在信息社会，信息作为一种重要的资源和财富，影响着人们的生活，加速了社会的运转．
根据你的了解和理解，你认为信息化社会有哪些特征？
【核心归纳】
1.电视广播的发射和接收过程
2．雷达的工作原理
雷达利用无线电波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置．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，确定障碍物的位置．
【应用体验】
例4 (多选)下列说法正确的是( )
A．摄像机实际上是将光信号转变为电信号的装置
B．电视机实际上是将电信号转变为光信号的装置
C．由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的图像
D．电视机接收到的画面是连续的
[试解]
【针对训练】
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，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，输送给LC电路
C．天线只是有选择地接收某电台信号，而其他电视台信号则不接收
D．天线将电磁波传输到电视机内
随堂演练·达标自测——突出创新性 素养达标
1.(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信号加载到高频电磁波上去
B．调制器可以把低频信号加载到高频电磁波的振幅上去
C.调制器可以把低频信号加载到高频电磁波的频率上去
D．调制器的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去
2.(多选)WiFi(标识如图所示)实质是一种短程无线传输技术，能够在一定范围内支持互联网接入的无线电信号．下列关于WiFi的说法，正确的是( )
A．WiFi信号实质是一种电磁波
B．WiFi信号不可能在真空中传输
C．WiFi信号限于短程传输，是因为其波长太短
D．WiFi信号限于短程传输，是因为在传输过程中存在能量损失
3．如图所示为电视信号接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是( )
A．解调—放大—调谐—显示
B．调谐—放大—解调—显示
C．调谐—解调—放大—显示
D．放大—调谐—解调—显示
4．上海人民广播电台发射的一种电磁波频率为990 kHz，中央人民广播电台发射的一种电磁波频率是15.58 MHz，两广播电台发射的电磁波相比，以下分析正确的是( )
A．两广播电台发射的电磁波，波速相同，但上海人民广播电台发射的电磁波的波长较长
B．中央人民广播电台发射的电磁波波速大，两者的波长相等
C．中央人民广播电台发射的电磁波波速大，上海人民广播电台发射的电磁波的波长较长
D．两广播电台发射的电磁波波速相同，中央人民广播电台发射的电磁波的波长较长
5．手机间的通信过程如图所示，从提高通信质量角度来看移动通信网络中应该怎样设定基站．
3．无线电波的发射和接收
必备知识·自主学习
一、
1．分散到尽可能大的空间
2．载波 调制 调幅 调频
二、
1．电谐振
3．解调 检波
4．(1)地面无线电传输 有线网络传输 卫星传输
(2)高频电磁波信号 图像信息
走进科学
提示：各测控站点和飞船之间通过发射和接收载有指令信号的电磁波实现对飞船的测控．
关键能力·合作探究
探究一
情境探究
提示： (1)微安表头指针偏转，这说明绝缘手柄上的铝管收到了电磁波．
(2)没有装铝管时，微安表头指针不偏转，说明绝缘手柄上的铝管没有收到电磁波．因为发射电磁波要有天线．
应用体验
[例1] 解析：A对：调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，也就是把含有信息的低频信号加载到高频电磁波上，频率变大，即辐射能量的本领变强，易于向外发射．B错：电磁波的传播速度与是否经过调制无关．C错：根据c＝λf可知，频率不变的情况下，速度改变，则波长必然改变．D对：要把电磁波有效地发射出去，必须有足够高的频率，经过调制之后的电磁波具有较高频率，从而把我们要告知对方的信号有效地传递出去．
答案：AD
[例2] 解析：A、C、D对：电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射．B错：产生电谐振的过程是在接收电路．
答案：ACD
针对训练
1．解析：高频振荡器产生高频等幅振荡．当我们对着话筒说话时，振荡电流的振幅就随着声音信号而变化，可知，把声音信号加到高频等幅振荡电流上后的波形图像如选项B所示．
答案：B
探究二
情境探究
提示：天线用以接收空中的电磁波；通过调谐电路选出所需要的信号．
应用体验
[例3] 解析：A错：为了能收到频率最高的中波电台，应增大调谐电路的固有频率，根据f＝可知应减小线圈的电感L，即减少线圈的匝数．B错：为更好接收290 m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到f＝＝ Hz≈1 034 kHz.C错：使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐．D对：为了能接收到长波，即接收到频率更低的电磁波，根据f＝可知，应把电路中电容器的电容调大一点．
答案：D
针对训练
2．解析：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，只是频率跟调谐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、放大，通过扬声器才可以听到声音，A、D正确．B、C错误．
答案：AD
探究三
情境探究
提示：信息化社会具有“四化”——智能化、电子化、全球化、非群体化，而且还有“四性”——综合性、竞争性、渗透性、开放性．
应用体验
[例4] 解析：通过摄像机摄到景物的光信号，再通过特殊装置转变为电信号，在1 s内传递25幅画面；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幅画面，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选项正确．
答案：ABC
针对训练
3．解析：室外天线处于空间变化的电磁场中，天线中产生了感应电流，此电流输送给LC电路，在电路中各电台信号激起的电流均存在，但只有频率与调谐电路频率相等的电磁波对应的电流最强，然后再通过解调处理输入后面电路，故A正确，B、C、D均错误．
答案：A
随堂演练·达标自测
1．解析：调制器的作用是把低频信号加载到高频电磁波上去，如果高频电磁波的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅，如果高频电磁波的频率随低频信号的变化而变化，则是调频，A、B、C正确，D错误．
答案：ABC
2．解析：WiFi信号实质是由发射器发出的一种电磁波，可以在真空中传输，因为其能量太低，在传输中存在能量损失，所以不能远程传播．
答案：AD
3．解析：电视信号接收过程是天线接收电磁波，调谐器选出某一频率的电流，经检波器后从高频电流中取出音、视频电信号，再经放大后送到扬声器和显像管，扬声器和显像管把音、视频电信号转换成声音和图像．接收过程的顺序为调谐→解调→放大→显示．
答案：C
4．解析：不同频率的电磁波在空气中的传播速度都相同，都近似等于光速，B、C错误；波长与频率是成反比的，由于波速都相同，上海人民广播电台发射的电磁波频率小于中央人民广播电台发射的电磁波频率，则上海人民广播电台发射的电磁波的波长比中央人民广播电台发射的电磁波的波长长，A正确，D错误．
答案：A
5．解析：从提高通信质量角度来看应适当增加基站密度，基站天线应在高处架设，为做到网络全覆盖，设定基站后应通过试验对信号强度进行检验并不断听取用户的反馈信息．
答案：见解析(共22张PPT)
4.电磁波谱
必备知识·自主学习
关键能力·合作探究
随堂演练·达标自测
【素养目标】
1.认识电磁波谱．(物理观念)
2．知道各个波段电磁波的名称、特征和典型应用．(物理观念)
3．了解家用电器和生活用品中与红外线、紫外线相关的应用．(物理观念)
4．知道电磁波是一种物质，携带能量．(物理观念)
必备知识·自主学习
一、电磁波谱
1．电磁波谱：是按电磁波的________或________的顺序把它们排列成的谱．
2．电磁波按波长由长到短的排列顺序：________、________、可见光、________、________、________等．
3．几种电磁波
波长大，易发生衍射
(1)无线电波：波长大于________(频率低于________)的电磁波．无线电波广泛应用于________、________及其他信号传输．
波长大小
频率高低
无线电波
红外线
紫外线
X射线
γ射线
1 mm
300 GHz
通信
广播
热效应明显
(2)红外线：红外线的波长比无线电波________，比可见光________．所有物体都发射________．________物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强．
(3)可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为________．可见光的波长为___________．
杀菌消毒、荧光作用
(4)紫外线：在紫光之外，波长范围为_________的电磁波是紫外线．紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质．
短
长
红外线
热
可见光
400～760 nm
5～370 nm
频率大，能量高
(5)X射线和γ射线：波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线了．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．X射线具有很强的________本领，可以用来检查人体的内部器官，帮助医生判断人体组织是否发生了病变．在工业上，利用X射线_____________________．机场等地进行安全检查时，X射线能轻而易举地探测到箱内的物品．
波长最短的电磁辐射是γ射线，它具有很高的能量．γ射线能破坏________．把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症．γ射线的________很强，也可用于探测金属构件内部的缺陷．
穿透
检查金属构件内部的缺陷
生命物质
穿透能力
走 进 生 活
(1)无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱．如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的电磁波谱．
电磁波谱中的各部分有没有严格的分界线？
(2)红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温，如图所示，你知道它的工作原理吗？
提示：(1)没有．
(2)体温越高，辐射红外线越强．
关键能力·合作探究
探究 各种电磁波的共性和特性比较
【核心归纳】
从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，但因波长(频率)不同，又表现出不同的特点．
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．特性
(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，速度越小．
(3)产生机理不同：
(4)用途不同：无线电波用于通信和广播，红外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光照相，γ射线用于检查金属部件的缺陷等．
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
【应用体验】
题型1 对电磁波谱的认识
例1 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
答案：A
解析：题中所述电磁波的频率由低到高的顺序依次是无线电波、红外线、紫外线和γ射线，这也是波长由长到短的顺序，故A正确．
题型2 电磁波的应用
例2 下列说法正确的是( )
A．交警可以利用波的多普勒效应通过发射超声波测量车速
B．紫外线的穿透本领较强，医疗方面可以用于杀菌消毒和透视
C．医生用超声波检查胆结石，是因为超声波波长较长，遇到结石更容易发生明显的衍射现象
D．第四代移动通信系统(4G)的电磁波信号的磁感应强度随时间是均匀变化的
答案：A
解析：交警可以利用波的多普勒效应通过发射超声波测量车速，A正确；紫外线可以用于杀菌消毒，但不能用于透视，B错误；医生用超声波检查胆结石，是因为超声波波长较短，遇到结石不容易发生明显的衍射现象，C错误；第四代移动通信系统(4G)的电磁波信号的磁感应强度随时间是周期性变化的，D错误．
题型3 电磁波的能量
例3 (多选)电磁波具有能量的依据是( )
A．可见光射入人的眼睛，人看到物体
B．放在红外线区域的温度计升温很快
C．医生利用超声波探测病人病情
D．γ射线具有很强的贯穿能力
答案：ABD
解析：人眼看到物体，说明人眼感受到可见光的能量，A正确；红外线具有热作用，说明红外线具有能量，B正确；医生利用超声波探测病人病情，利用声波的多普勒效应，C错误；γ射线的贯穿能力很强，说明γ射线具有很高的能量，D正确．
【针对训练】
(多选)关于电磁波的应用，下列说法正确的是( )
A．无线电波广泛应用于通信和广播
B．红外线探测器能探测出物体的红外线辐射
C．适量的紫外线照射，对人体健康有益
D．因为γ射线穿透能力不强，可用来检查金属内部伤痕
答案：ABC
解析：A对：无线电波广泛应用于通信和广播．B对：红外线探测器能探测出物体的红外辐射．C对：适量的紫外线照射能促使人体合成维生素D，促进钙的吸收，对人体健康有益．D错：因为γ射线穿透能力强，可以用来检查金属内部伤痕．
随堂演练·达标自测
1．(多选)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．红外线容易穿过云雾
答案：AD
解析：荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，故B、C错误．红外线波长较可见光长，绕过障碍物的能力强，易穿透云雾，A、D正确．
2．(多选)电磁波广泛应用在现代医疗中．下列属于电磁波应用的医用器械有( )
A．杀菌用的紫外灯
B．拍胸片的X光机
C．治疗咽喉炎的超声波雾化器
D．检查血流情况的“彩超”机
答案：AB
解析：A对：紫外线的频率高，能量强，所以能够用于杀菌，属于电磁波的应用．B对：X射线的穿透能力较强，所以能够用于拍胸片，属于电磁波的应用．C错：超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关．D错：“彩超”机属于超声波的应用，与电磁波无关．
3．(多选)下列说法中正确的是( )
A．红外线、紫外线、X射线和γ射线在真空中传播的速度均为3.0×108 m/s
B．红外线应用在遥感技术中，利用的是它穿透本领强的特性
C．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
D．日光灯应用了紫外线的荧光效应
答案：ACD
解析：红外线、紫外线、X射线和γ射线在真空中传播的速度均为3.0×108 m/s，A正确；红外线应用在遥感技术中，是因为其波长很长，衍射能力强，不容易被云雾里的小分子散射掉，穿过云雾的能力比较强，B错误；紫外线的频率大于红外线的频率，紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，C正确；日光灯应用了紫外线的荧光效应，D正确．
4．[2022·山东枣庄高二检测](多选)微波
炉是家庭必备的厨房电器，市面有微波和
光波组合的微波炉，如图所示是其面板的
一部分．微波可以快速加热食物的内部，
光波可以对食物表面进行加热，这给我
们的生活带来了极大的便利．下列关于微
波和光波的说法正确的是( )
A．微波的波长比可见光的波长短
B．微波更容易发生明显的衍射
C．微波和光波都可以在真空中传播
D．微波炉工作时有很大的声音，因此微波是振动引起的机械波
答案：BC
解析：微波属于无线电波，波长比可见光的波长长，故A错误；波长越长的电磁波越容易发生明显的衍射，微波的波长比光波的波长长，则微波更容易发生明显的衍射，故B正确；微波和光波都属于电磁波，电磁波可以在真空中传播，故C正确；微波是电磁振荡引起的电磁波，故D错误．
5．新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城．志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航．红外线和紫外线相比较( )
A．红外线的频率比紫外线的高
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
答案：B
解析：A错，B对：红外线的频率比紫外线的频率低，由λ＝可知，红外线的波长比紫外线的长．C错：红外线和紫外线在真空中的速度相同(均等于光速)．D错：红外线和紫外线都是电磁波，都是横波，均能发生偏振现象．4.电磁波谱
【素养目标】
1.认识电磁波谱．(物理观念)
2．知道各个波段电磁波的名称、特征和典型应用．(物理观念)
3．了解家用电器和生活用品中与红外线、紫外线相关的应用．(物理观念)
4．知道电磁波是一种物质，携带能量．(物理观念)
必备知识·自主学习——突出基础性 素养夯基
一、电磁波谱
1．电磁波谱：是按电磁波的________或________的顺序把它们排列成的谱．
2．电磁波按波长由长到短的排列顺序：________、________、可见光、________、________、________等．
3．几种电磁波
波长大，易发生衍射
(1)无线电波：波长大于________(频率低于________)的电磁波．无线电波广泛应用于________、________及其他信号传输．
热效应明显
(2)红外线：红外线的波长比无线电波________，比可见光________．所有物体都发射________．________物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强．
(3)可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为________．可见光的波长为________．
杀菌消毒、荧光作用
(4)紫外线：在紫光之外，波长范围为________的电磁波是紫外线．紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质．
频率大，能量高
(5)X射线和γ射线：波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线了．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．X射线具有很强的________本领，可以用来检查人体的内部器官，帮助医生判断人体组织是否发生了病变．在工业上，利用X射线______________．机场等地进行安全检查时，X射线能轻而易举地探测到箱内的物品．
波长最短的电磁辐射是γ射线，它具有很高的能量．γ射线能破坏________．把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症．γ射线的________很强，也可用于探测金属构件内部的缺陷．
走 进 生 活
(1)无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱．如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的电磁波谱．
电磁波谱中的各部分有没有严格的分界线？
(2)红外体温计不用与人体接触便可以迅速测量体温，如图所示，你知道它的工作原理吗？
关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成
探究 各种电磁波的共性和特性比较
【核心归纳】
从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，但因波长(频率)不同，又表现出不同的特点．
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＝3.0×108m/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．特性
(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，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光照相，γ射线用于检查金属部件的缺陷等．
【应用体验】
题型1 对电磁波谱的认识
例1 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
[试解]
题型2 电磁波的应用
例2 下列说法正确的是( )
A．交警可以利用波的多普勒效应通过发射超声波测量车速
B．紫外线的穿透本领较强，医疗方面可以用于杀菌消毒和透视
C．医生用超声波检查胆结石，是因为超声波波长较长，遇到结石更容易发生明显的衍射现象
D．第四代移动通信系统(4G)的电磁波信号的磁感应强度随时间是均匀变化的
[试解]
题型3 电磁波的能量
例3 (多选)电磁波具有能量的依据是( )
A．可见光射入人的眼睛，人看到物体
B．放在红外线区域的温度计升温很快
C．医生利用超声波探测病人病情
D．γ射线具有很强的贯穿能力
[试解]
【针对训练】
(多选)关于电磁波的应用，下列说法正确的是( )
A．无线电波广泛应用于通信和广播
B．红外线探测器能探测出物体的红外线辐射
C．适量的紫外线照射，对人体健康有益
D．因为γ射线穿透能力不强，可用来检查金属内部伤痕
随堂演练·达标自测——突出创新性 素养达标
1．(多选)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．红外线容易穿过云雾
2．(多选)电磁波广泛应用在现代医疗中．下列属于电磁波应用的医用器械有( )
A．杀菌用的紫外灯
B．拍胸片的X光机
C．治疗咽喉炎的超声波雾化器
D．检查血流情况的“彩超”机
3．(多选)下列说法中正确的是( )
A．红外线、紫外线、X射线和γ射线在真空中传播的速度均为3.0×108 m/s
B．红外线应用在遥感技术中，利用的是它穿透本领强的特性
C．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
D．日光灯应用了紫外线的荧光效应
4．[2022·山东枣庄高二检测](多选)微波炉是家庭必备的厨房电器，市面有微波和光波组合的微波炉，如图所示是其面板的一部分．微波可以快速加热食物的内部，光波可以对食物表面进行加热，这给我们的生活带来了极大的便利．下列关于微波和光波的说法正确的是( )
A．微波的波长比可见光的波长短
B．微波更容易发生明显的衍射
C．微波和光波都可以在真空中传播
D．微波炉工作时有很大的声音，因此微波是振动引起的机械波
5．新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城．志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航．红外线和紫外线相比较( )
A．红外线的频率比紫外线的高
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
4．电磁波谱
必备知识·自主学习
一、
1．波长大小 频率高低
2．无线电波 红外线 紫外线 X射线 γ射线
3．(1)1 mm 300 GHz 通信 广播 (2)短 长 红外线 热 (3)可见光 400～760 nm (4)5～370 nm (5)穿透 检查金属构件内部的缺陷 生命物质 穿透能力
走进生活
提示：(1)没有．
(2)体温越高，辐射红外线越强．
关键能力·合作探究
探究
应用体验
[例1] 解析：题中所述电磁波的频率由低到高的顺序依次是无线电波、红外线、紫外线和γ射线，这也是波长由长到短的顺序，故A正确．
答案：A
[例2] 解析：交警可以利用波的多普勒效应通过发射超声波测量车速，A正确；紫外线可以用于杀菌消毒，但不能用于透视，B错误；医生用超声波检查胆结石，是因为超声波波长较短，遇到结石不容易发生明显的衍射现象，C错误；第四代移动通信系统(4G)的电磁波信号的磁感应强度随时间是周期性变化的，D错误．
答案：A
[例3] 解析：人眼看到物体，说明人眼感受到可见光的能量，A正确；红外线具有热作用，说明红外线具有能量，B正确；医生利用超声波探测病人病情，利用声波的多普勒效应，C错误；γ射线的贯穿能力很强，说明γ射线具有很高的能量，D正确．
答案：ABD
针对训练
解析：A对：无线电波广泛应用于通信和广播．B对：红外线探测器能探测出物体的红外辐射．C对：适量的紫外线照射能促使人体合成维生素D，促进钙的吸收，对人体健康有益．D错：因为γ射线穿透能力强，可以用来检查金属内部伤痕．
答案：ABC
随堂演练·达标自测
1．解析：荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，故B、C错误．红外线波长较可见光长，绕过障碍物的能力强，易穿透云雾，A、D正确．
答案：AD
2．解析：A对：紫外线的频率高，能量强，所以能够用于杀菌，属于电磁波的应用．B对：X射线的穿透能力较强，所以能够用于拍胸片，属于电磁波的应用．C错：超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关．D错：“彩超”机属于超声波的应用，与电磁波无关．
答案：AB
3．解析：红外线、紫外线、X射线和γ射线在真空中传播的速度均为3.0×108 m/s，A正确；红外线应用在遥感技术中，是因为其波长很长，衍射能力强，不容易被云雾里的小分子散射掉，穿过云雾的能力比较强，B错误；紫外线的频率大于红外线的频率，紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，C正确；日光灯应用了紫外线的荧光效应，D正确．
答案：ACD
4．解析：微波属于无线电波，波长比可见光的波长长，故A错误；波长越长的电磁波越容易发生明显的衍射，微波的波长比光波的波长长，则微波更容易发生明显的衍射，故B正确；微波和光波都属于电磁波，电磁波可以在真空中传播，故C正确；微波是电磁振荡引起的电磁波，故D错误．
答案：BC
5．解析：A错，B对：红外线的频率比紫外线的频率低，由λ＝可知，红外线的波长比紫外线的长．C错：红外线和紫外线在真空中的速度相同(均等于光速)．D错：红外线和紫外线都是电磁波，都是横波，均能发生偏振现象．
答案：B
