第一节 电磁振荡 第二节 电磁场与电磁波
课时训练11 电磁振荡 电磁场与电磁波
基础夯实
1.电磁场理论是以下哪位科学家提出的( )
A.法拉第 B.赫兹
C.麦克斯韦 D.安培
答案C
2.有关电磁波和声波,下列说法错误的是( )
A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质
B.由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变大
C.电磁波是横波,声波也是横波
D.由空气进入水中传播时,电磁波的波长变短,声波的波长变长
答案C
解析电磁波本身就是一种物质,它的传播不需要介质,而声波的传播需要介质,故选项A正确;电磁波由空气进入水中时,传播速度变小,但声波在水中的传播速度比其在空气中大,故选项B正确;电磁波的传播方向与E、B两个振动矢量的方向都垂直,是横波,而声波是纵波,故选项C错误;电磁波由空气进入水中传播时,波速变小,波长变短,而声波由空气进入水中传播时,波速变大,波长变长,故选项D正确。
3.(多选)下列说法正确的是( )
A.恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场
B.稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场
C.均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场
D.均匀变化的电场和磁场互相激发,形成由近及远传播的电磁波
答案AC
解析电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场),稳定电场不产生磁场,只有变化的电场周围空间才存在对应磁场,故B选项错误,C选项正确。恒定电流周围存在稳定磁场,A选项正确。电磁波的形成必须有周期性变化的电磁场互相激发,D选项错误。
4.(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的传播
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传播时,波长将变短
D.电磁波不能产生干涉、衍射现象
答案AC
解析A选项考查电磁波的产生机理,正确;电磁波在真空中波速为3.0×108 m/s,在其他介质中波速都小于光速,其原因是频率不变,波长变短,故C选项对,B选项错;电磁波具备波的一切特征,故D选项错。故正确选项为A、C。
5.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
答案B
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。频率是由发射电磁波的波源决定的,与介质无关。
6.(多选)要使LC振荡电路的周期变大,可采用的方法是( )
A.增大电容器初始电荷量
B.线圈中插铁芯
C.增大电容器两极板正对面积
D.增大平行板电容器两极板间距离
答案BC
解析由周期公式T=2π可知,T与q无关;插入铁芯,L变大,T变大,由C=知,S增大,T增大,而d增大,T减小。
7.(多选)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.电容器极板上电荷量最多时,电场能最大
D.回路中电流值最小时,电场能最小
答案BC
解析电容器放电完毕时,q=0,i最大,磁场能最大,A错,B对;电流最小时,i=0,电容器极板上电荷量q最多,极板间电场最强,电场能最大,C对,D错。
8.某电路中电场随时间变化的图象如图所示,能发射电磁波的电场是( )
答案D
解析变化的电场可产生磁场,产生磁场的性质是由电场的变化情况决定的。均匀变化的电场产生稳定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,振荡的电场产生同频率的振荡磁场。图A电场不随时间变化,不会产生磁场。图B和图C中电场都随时间做均匀变化,在周围空间产生稳定的磁场,这个磁场不能再激发电场,所以不能产生电磁波。图D中是一振荡电场,它将在周围空间产生振荡的磁场,振荡的磁场又产生振荡的电场,从而形成一个不可分割的统一体,即电磁场,它由近及远的传播即为电磁波。故选项D正确。
9.关于LC振荡电路中的振荡电流,下列说法中正确的是( )
A.振荡电流最大时,电容器两极板间的电场强度最大
B.振荡电流为零时,线圈中自感电动势为零
C.振荡电流增大的过程中,线圈中的磁场能转化成电场能
D.振荡电流减小的过程中,线圈中的磁场能转化为电场能
答案D
解析本题考查振荡电流和其他各物理量变化的关系。振荡电流最大时,处于电容器放电结束瞬间,电场强度为零,A项错误;振荡电流为零时,LC回路振荡电流改变方向,这时的电流变化最快,电流强度变化率最大,线圈中自感电动势最大,B项错误;振荡电流增大时,线圈中电场能转化为磁场能,C项错误;振荡电流减小时,线圈中磁场能转化为电场能,D项正确。
10.在LC振荡电路中,电容器上带的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是( )
A. B.
C.π D.2π
答案B
解析LC振荡电路的周期T=2π,电容器上带的电荷量从最大值变化到零的最短时间t=,所以t=。
11.
如图表示LC振荡电路某时刻的情况,则( )
A.电容器正在充电
B.电感线圈中的磁场能正在减少
C.电感线圈中的电流正在减小
D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
答案D
解析由安培定则可知电流方向如图所示,故电容器正在放电,电容器极板上的电荷量正在减少,电路中电流正在增大,电感线圈中的磁场能正在增加,选项A、B、C错误;感应电动势总是阻碍引起感应电动势的磁通量的变化,而磁通量变化是由电流变化而引起的,故选项D正确。
12.如图所示,电源电动势为E,电容器的电容为C,线圈的电感为L。将开关S从a拨向b,经过一段时间后电容器放电完毕。求电容器的放电时间,放电电流的平均值是多少?
答案
解析电容器放电时间为T,与电源电动势无关,即t=×2π。在T内电流平均值为T=。
能力提升
13.(多选)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连,如图所示。当开关从a拨到b时,由L与C构成的回路中产生周期T=2π的振荡电流。当罐中的液面上升时( )(导学号51150199)
A.电容器的电容减小
B.电容器的电容增大
C.LC回路的振荡频率减小
D.LC回路的振荡频率增大
答案BC
解析平行板电容器的电容C=,当液面上升时,极板间不导电液体的介电常数比原来的空气的介电常数要大,电容C增大,选项A错误,选项B正确;f=会减小,选项C正确,选项D错误。
14.在如图甲所示电路中,L是电阻不计的线圈,C为电容器,R为电阻,开关S先是闭合的,现将开关S断开,并从这一时刻开始计时,设电容器A极板带正电时电荷量为正,则电容器A极板上的电荷量q随时间t变化的图象是图中的( )(导学号51150142)
甲
乙
答案B
解析开关S闭合时,由于线圈电阻为零,线圈中有自左向右的电流通过,但线圈两端电压为零,与线圈并联的电容器极板上不带电,本题LC回路的初始条件是线圈中电流最大,磁场能最大,电场能为零。
断开开关S时,线圈中产生与电流方向相同的自感电动势,阻碍线圈中电流的减小,使线圈中电流继续自左向右流动,从而给电容器充电,B板带正电,A板带负电,电荷最逐渐增加,经电荷量达最大,这时LC回路中电流为零,从时间内,电容器放电,A板上负电荷逐渐减少到零。此后在线圈中自感电动势的作用下,电容器被反向充电,A板带正电,B板带负电,并逐渐增多,增至最多后,又再次放电,所以A板上电荷量随时间变化的情况如图B所示。
15.
如图为一个LC振荡电路中的电流变化图象,根据图线可判断( )(导学号51150200)
A.t1时刻电感线圈两端电压最大
B.t2时刻电容器两极间电压为零
C.t1时刻电路中只有电场能
D.t1时刻电容器带的电荷量为零
答案D
解析由图象知,计时开始时,电容器两极板带的电荷量最大,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项正确,A、C两项错误;t2时刻电容器电荷量q最大,两板间电势差最大,B项错误。
16.如图所示,LC振荡电路中振荡电流的周期为2×10-2 s,自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时,当t=3.4×10-2 s时,电容器正处于 (选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态,这时电容器的上极板 (选填“带正电”“带负电”或“不带电”)。(导学号51150201)?
答案充电 带正电
解析根据题意画出此LC电路的振荡电流的变化图象如图所示。结合图象,t=3.4×10-2 s时刻设为图象中的P点,则该时刻电路正处于反向电流减小过程中,所以电容器正处于反向充电状态,上极板带正电。
17.
如图所示振荡电路中,电感L=300 μH,电容C的范围为25~270 pF,求:(导学号51150143)
(1)振荡电流的频率范围;
(2)若电感L=10 mH,要产生周期T=0.02 s的振荡电流,应配制多大的电容?
答案(1)0.56×106~1.8×106 Hz (2)10-3 F
解析(1)由f=得
fmax= Hz≈1.8×106 Hz
fmin= Hz≈0.56×106 Hz
所以频率范围为0.56×106~1.8×106 Hz。
(2)由T=2π得
C= F=10-3 F。
课件28张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二三一、电磁振荡的产生
1.振荡电流和振荡电路
(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:产生振荡电流的电路。
(3)LC回路:由自感线圈和电容器组成的最简单的振荡电路。LC回路里产生的振荡电流是按正弦或余弦规律变化的。目标导航预习导引一二三2.电磁振荡的过程
放电过程:由于线圈的自感作用,放电电流由零逐渐增大,电容器极板上的电荷逐渐减少,电容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为磁场能,振荡电流逐渐增大,放电完毕,电流达到最大,电场能全部转化为磁场能。
充电过程:电容器放电完毕后,由于线圈的自感作用,电流保持原来的方向逐渐减小,电容器将进行反向充电,线圈的磁场逐渐减弱,电容器里的电场逐渐增强,磁场能逐渐转化为电场能,振荡电流逐渐减小,充电完毕,电流减小为零,磁场能全部转化为电场能。
此后,这样充电和放电的过程反复进行下去。目标导航预习导引一二三3.电磁振荡的实质
在电磁振荡过程中,电容器极板上的电荷量,电路中的电流,与振荡电流相联系的电场和磁场都在周期性地变化,电场能和磁场能周期性地转化。目标导航预习导引一二三打开收音机的开关,转动选台旋钮,旋到使收音机收不到电台的频道,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变电流,电动机的运行同样会引起收音机发出“喀喀”声。目标导航预习导引一二三二、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所用的时间。
2.电磁振荡的频率f:1 s内完成周期性变化的次数。
3.LC回路的周期(频率)公式。
周期、频率公式: 。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)。目标导航预习导引一二三三、麦克斯韦的电磁场理论及对电磁波的预言
1.麦克斯韦电磁场理论的基本思想
英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上,建立了完整的电磁场理论。可定性表述为变化的磁场产生电场,
变化的电场产生磁场,变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分离的统一场,这就是电磁场。
2.电磁波的产生
如果在空间某区域有周期性变化的电场,这个变化的电场就会在周围空间产生周期性变化的磁场;这个变化的磁场又会在较远的空间引起周期性变化的电场……于是,变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成了电磁波。目标导航预习导引一二三3.电磁波的特点
(1)电磁波中电场和磁场相互垂直,电磁波在与两者均垂直方向传播。因此,电磁波是横波。
(2)电磁波的传播不需要介质,电磁波在真空中传播的速度等于
光速c,光的本质是电磁波。
(3)机械波的一些规律也适用于电磁波,如,波长的定义,波长、频率(周期)和波速的关系,反射、折射、干涉、衍射等现象。目标导航预习导引一二三4.电磁场的物质性
电磁场没有固定的形状和体积,也没有静止的质量,几个电磁场可以同时占有同一空间;但电磁场具有运动质量、能量以及与其他物质相互作用的属性。尽管电磁场看不见、摸不着,但它的确是一种特殊的物质,它既具有物质一般的属性,也具有特殊的性质。
5.麦克斯韦电磁场理论的意义:实现了从经典物理学向现代物理学的重大转折。一二三知识精要典题例解迁移应用一、电磁振荡的过程
1.各物理量变化情况一览表一二三知识精要典题例解迁移应用2.振荡电流、极板带的电荷量随时间的变化图象 一二三知识精要典题例解迁移应用3.LC振荡电路的周期和频率
LC振荡电路的周期T和频率f只与自感系数L和电容C有关,与其他因素无关。
式中的T、f、L、C的单位分别是秒、赫兹、亨利、法拉。一二三知识精要典题例解迁移应用【例1】 (多选)LC振荡电路中,通过P点的电流变化规律如图乙所示(图中周期为2 s)。现规定沿顺时针方向的电流方向为正,则( ) (导学号51150044)
A.0.5 s至1 s时间内,电容器充电
B.0.5 s至1 s时间内,电容器上极板带的是正电
C.1 s至1.5 s时间内,磁场能正在转化为电场能
D.1 s至1.5 s时间内,下极板的电势高一二三知识精要典题例解迁移应用思路分析解答本题的关键是充分理解振荡电流的图象及电容器充电、放电的特点。
解析:由振荡电流的图象可知,在0.5~1 s的时间内,电流为正方向,且电流值正在减小,由题意可知,顺时针方向为电流的正方向,则在0.5~1 s的时间内,LC回路中的电流是沿顺时针方向的,而且电容器C正在充电。可知在0.5~1 s的时间内电容器C的上极板带负电,下极板带正电,选项A正确,B错误;再由振荡电流的图象知,在1~1.5 s的时间内,电流的方向为负,且电流的值正在增大,由题意可知,此时间内LC回路中的电流是沿逆时针方向的,所以下极板的电势高,电场能正在转化为磁场能,选项C错误,D正确。
答案:AD一二三知识精要典题例解迁移应用一二三知识精要典题例解迁移应用如图所示为某时刻LC振荡电路中电容器电场的方向和电流的方向,则下列说法中正确的是( )
A.电容器正在放电
B.电感线圈的磁场能正在减少
C.电感线圈中的电流正在增大
D.电容器的电场能正在减少
答案:B
解析:由题图知,电路中电流方向为逆时针方向,电容器被充电,电场能增加,电感线圈中的电流正在减小,电感线圈的磁场能正在减少,A、C、D错误。一二三知识精要典题例解迁移应用二、麦克斯韦电磁场理论
对麦克斯韦电磁场理论的理解
1.恒定的电场不产生磁场;恒定的磁场不产生电场。
2.均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场;均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。
3.周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场;周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。一二三知识精要典题例解迁移应用【例2】 关于电磁场理论,以下说法正确的是( ) (导学号51150045)
A.在电场周围一定会产生磁场
B.任何变化的电场周围空间一定会产生变化的磁场
C.均匀变化的电场会产生变化的磁场
D.周期性变化的电场会产生周期性变化的磁场
思路分析记住并理解麦克斯韦电磁场理论是解决本问题的关键。
解析:变化的电场周围一定产生磁场,但若电场不发生变化,则不能在周围空间产生磁场,选项A错误;均匀变化的电场只能在周围空间产生稳定的磁场,只有不均匀变化的电场才能在周围空间产生变化的磁场,选项B、C错误;周期性变化的电场(或磁场)在周围空间产生周期性变化的磁场(或电场),选项D正确。
答案:D一二三知识精要典题例解迁移应用一二三知识精要典题例解迁移应用(多选)根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是( )
A.在电场的周围空间,一定存在着和它联系着的磁场
B.在变化的电场周围空间,一定存在着和它联系着的磁场
C.恒定电流在其周围不产生磁场
D.恒定电流周围存在着稳定的磁场
答案:BD
解析:电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场),稳定电场不产生磁场,只有变化的电场周围空间才存在对应的磁场,故B选项对,A选项错;恒定电流周围存在稳定磁场,磁场的方向可由安培定则判断,D选项对,C选项错。故正确选项为B、D。一二三知识精要典题例解迁移应用三、电磁波
机械波与电磁波的比较一二三知识精要典题例解迁移应用一二三知识精要典题例解迁移应用【例3】 下列关于电磁波的说法正确的是( ) (导学号51150046)
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的传播速度相同
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
思路分析解答本题的关键是能够理解电磁波的形成和特点。一二三知识精要典题例解迁移应用解析:如果电场(或磁场)是均匀变化的,产生的磁场(或电场)是恒定的,不能产生新的电场(或磁场),因而不能产生电磁波,选项A正确,C错误;电磁波的传播速度跟介质有关,频率由波源决定,同一频率的电磁波在不同介质中波长不同,由v=λf知不同介质中波的传播速度不同,选项B错误;波发生衍射现象时不再沿直线传播,波发生明显衍射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,选项D错误。
答案:A一二三知识精要典题例解迁移应用一二三知识精要典题例解迁移应用下列关于电磁波的说法中,正确的是( )
A.电磁波只能在真空中传播
B.电场随时间变化时一定产生电磁波
C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
答案:C
解析:电磁波在真空和介质中都可以传播,A错;均匀变化的电场不会产生电磁波,B错;做变速运动的电荷,形成变化的磁场,如果电荷的运动满足一定的条件,则变化的磁场可以产生变化的电场,从而产生电磁波,C对;麦克斯韦只是预言了电磁波的存在,赫兹第一次用实验证明了电磁波的存在,D错。第三节 电磁波的发射、传播和接收
课时训练12 电磁波的发射、传播和接收
基础夯实
1.为了使需要传递的信息(如声音、图象等)载在电磁波上发射到远方,必须对振荡电流进行( )
A.调谐 B.放大 C.调制 D.解调
答案C
解析根据调谐、调制、解调的定义易知选项C正确。
2.为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力,对LC振荡电路的结构可采取下列哪些措施( )
A.增大电容器极板的正对面积
B.增大电容器极板的间距
C.增大自感线圈的匝数
D.提高供电电压
答案B
解析要增大无线电台向空间辐射电磁波的能力,必须提高其振荡频率,由f=知,可减小L和C以提高f。要减小L可采取减少线圈匝数,抽出铁芯的办法,要减小C可采取增大极板间距,减小极板正对面积,减小介电常数的办法。故选项 B正确,选项A、C、D错误。
3.关于电磁波的发射,下列说法中正确的是( )
A.各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波,只是辐射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了,振荡周期越大,越容易辐射电磁波
B.为了有效向外辐射电磁波,振荡电路必须采用开放电路,同时提高振荡频率
C.为了有效向外辐射电磁波,振荡电路不必采用开放电路,但要提高振荡频率
D.提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段,振荡电路开放的同时,其振荡频率也随之提高
答案B
解析电磁波的发射应该采用开放电路,同时频率越高,发射范围越大。
4.(多选)下列说法正确的是( )
A.发射的图象信号不需要调制过程
B.接收到的图象信号要经过调谐、解调
C.电视信号包括图象信号和伴音信号两种
D.图象信号和伴音信号传播的速度不同
答案BC
解析发射电磁波应先调制,接收电磁波应先调谐、解调,A项错误,B项正确;根据日常生活经验可知C项正确;不管是什么信号,只要以电磁波形式发送,速度就是一样的,D项错误。
5.把经过调制的高频电流变为信号电流的过程叫( )
A.调幅 B.调频 C.调谐 D.检波
答案D
6.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
答案A
7.转换电视频道,选择自己喜欢的电视节目,称为( )
A.调幅 B.调频
C.调制 D.调谐
答案D
解析选择电视频道是调整谐振电路的频率与待选定频道信号的频率一致,从而产生电谐振,这是调谐的过程。
8.(多选)下列关于无线电广播的叙述,正确的是( )
A.发射无线电广播信号必须采用调频方式
B.发射无线电广播信号必须进行调制
C.接收无线电广播信号必须进行调谐
D.接收到无线电广播信号必须进行解调才能由扬声器播放
答案BCD
解析发射无线电广播信号必须经过调制,可以采用调频,也可以采用调幅,所以A错误,B正确。接收无线电广播信号必须经过调谐也就是选台,C正确。由于无线电波中有高频信号,所以要经过解调将低频信号检出来,才能由扬声器播放,D正确。故正确选项为B、C、D。
9.(多选)下列说法正确的是( )
A.发射出去的无线电波,可以传播到无限远处
B.无线电波遇到导体,就可在导体中激起同频率的振荡电流
C.波长越短的无线电波,越接近直线传播
D.移动电话是利用无线电波进行通讯的
答案BCD
解析无线电波在传播过程中,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B对,A错;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,C、D正确。故正确选项为B、C、D。
10.(多选)关于电磁波的传播,下列叙述正确的是( )
A.电磁波频率越高,越易沿地面传播
B.电磁波频率越高,越易沿直线传播
C.电磁波在各种介质中传播波长恒定
D.只要有三颗均匀分布的同步卫星在赤道上空传递微波,就可把信号传遍全世界
答案BD
解析由c=λf可判定: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B对,A错;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,C错;由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36 000 km高的地方,用它做微波中继站,只要有三颗互成120°的同步卫星,就几乎可覆盖全球,D正确。
11.下列说法中正确的是( )
A.发射电磁波要使用振荡器、调谐器和天线
B.接收电磁波要使用天线、调制器、检波器和喇叭
C.电磁波只能传播声音,不能传递图象
D.电磁波的传播速度约为3×108 m/s
答案D
解析电磁波的发射,主要是把含有声音等信号的电信号加载到高频振荡电流上,这个过程就叫做调制而不是调谐,调谐的通俗讲法就是选台,它只能发生在接收过程,A、B错;电磁波中既可含有音频信号也可含有视频信号,它既能传播声音,也能传递图象,电视就是从电磁波中检出声音和图象,C错;在人们认识电磁波前先认识了光,光的传播速度是3×108 m/s,而光就其本质来讲也属电磁波,所以电磁波的传播速度也为3×108 m/s,D正确。
12.如果收音机调谐电路中是采用改变电容的方式来改变回路固有频率的。当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时,电容器的最大电容与最小电容之比为( )
A.3∶1 B.9∶1
C.1∶3 D.1∶9
答案B
解析根据v=λf及f=,则。
13.(多选)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
答案AD
解析无线电波由真空进入介质时,f不变,v变小,故λ变短。
能力提升
14.电视机的室外天线能把电信号接收下来,是因为( )(导学号51150202)
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,此电流通过馈线输送给LC电路,此电流中空间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信号对应电流最强,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。
15.(多选)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,要收到电台信号,应( )(导学号51150203)
A.增大调谐电路中线圈的匝数
B.增大电源电压
C.减小调谐电路中线圈的匝数
D.将线圈中的铁芯取走
答案CD
解析当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时,发生电谐振才能接收到电台信号,由题意知收不到信号的原因是调谐电路频率太低,由f=可知C若无法再调节,可通过调节L来提高频率f。故正确选项为C、D。
16.一台无线电接收机,当接收频率为535 kHz的信号时,调谐回路里电容器的电容是360 pF,如果调谐回路里的电感线圈保持不变,要接收频率为1 605 kHz的信号时,调谐回路里电容器的电容应改变为( )(导学号51150204)
A.40 pF B.120 pF
C.1 080 pF D.3 240 pF
答案A
解析由f=得
f1=535×103 Hz=,①
f2=1 605×103 Hz=,②
由①②得C=40×10-12 F=40 pF。故正确答案为A。
17.图中A为某火箭发射场,B为山区,C为城市。发射场正在进行某型号火箭的发射试验。为了转播火箭发射的实况,在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号。已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550 m,而传输电视信号所用的电磁波波长为0.566 m,为了不让山区挡住信号的传播,使城市居民能收听和收看火箭发射的实况,必须通过建在山顶上的转发站来转发 (选填“无线电广播信号”或“电视信号”)。这是因为 ? 。?
(导学号51150144)
答案电视信号 电视信号波长短,沿直线传播,受山坡阻挡,不易衍射
解析从题中知,传输无线电广播所用电磁波波长为550 m,根据发生明显衍射现象的条件,已知该电磁波很容易发生衍射现象,绕过山坡而传播到城市所在的C区,因而不需要转发装置。电视信号所用的电磁波波长为0.566 m,其波长很短,衍射现象很不明显,几乎沿直线传播,能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区,要想使信号传到C区,必须通过建在山顶的转发站来转发。
18.某地的雷达站正在跟踪一架向雷达站匀速飞来的飞机。设某一时刻从雷达发出电磁波到再接收到反射波历时200 μs,经4 s后又发出一个电磁波,从发出电磁波到再接收到反射波历时186 μs,则该飞机的飞行速度多大?(导学号51150145)
答案525 m/s
解析由电磁波发射到接收到反射波历时200 μs时,可算出此时飞机距雷达的距离为L1= m=3.0×104 m。经4 s后,飞机距雷达站的距离为L2= m=2.79×104 m,故飞机飞行的速度为v= m/s=525 m/s。
课件18张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二三四一、模仿赫兹实验
1.赫兹的实验:赫兹利用如图所示的实验装置,证实了电磁波的存在。
2.无线电波:在无线电技术中使用的电磁波。目标导航预习导引一二三四二、电磁波的发射
1.要有效地发射电磁波,振荡电路必须具备两个特点:第一,要有足够高的振荡频率,频率越高,发射电磁波的本领越大。第二,应采用开放电路,振荡电路的电场和磁场必须分散到足够大的空间。
2.开放电路:实际的开放电路,线圈的一端用导线与大地相连,这条导线叫做地线,线圈的另一端高高地架在空中,叫做天线。
3.无线电技术:在发射电磁波前,应将需要传输的信息转换成电信号“加载”在高频振荡电流上,这个过程叫做调制。调制常用的方法有两种,一种是调幅,使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变;另一种叫调频,使高频电磁波的频率随信号的强弱而变化。目标导航预习导引一二三四三、电磁波的传播
1.无线电波的传播方式:天波、地波和直线传播。
2.天波传播:利用大气中的电离层的反射来传播无线电波的方式。无线电波的波长越长,越容易被电离层反射,但同时也越容易被电离层吸收。
3.地波传播:沿地球表面传播无线电波的方式。无线电波的波长越长,越容易绕过地面的障碍物。
4.直线传播:沿直线传播无线电波的方式。目标导航预习导引一二三四5.不同波段电磁波传播的方式及其应用:目标导航预习导引一二三四目标导航预习导引一二三四四、无线电波的接收
1.接收原理:电磁波能使导体中产生感应电流,所以导体可用来接收电磁波,这个导体就是接收天线。
2.选台:在我们周围空间弥漫着许多不同频率的电磁波,从中把需要的选出来,就叫做选台。
3.调谐:当接收电路的固有频率被调到与需要接收的电磁波的频率相同时,这个频率的电磁波就在接收电路里激起最强的振荡电流,这个过程叫做调谐。能够调谐的接收电路叫做调谐电路。
4.检波:从高频振荡电流中“检”出它所携带的低频信号电流的过程。检波是调制的逆过程,所以又叫解调。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一、电磁波的发射
1.实际的开放电路由天线、线圈和地线组成,天线相当于电容器的一个极板,大地是另一个极板,这样做一方面满足开放的条件,让电场和磁场尽可能地分散到更大的空间,另一方面使电容器的电容非常小,可以做到高频率。
2.不同电磁波频率不同。声音、图象信号的频率很低,不能直接发射出去,只有把声音、图象的低频信号加到高频电磁波上才能向外发射,高频电磁波带着低频信号向外发射,电磁波随着各种信号而改变。
3.不同电磁波采用不同的调制方式:
(1)一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图象信号采用调幅波。
(2)电台的立体声广播和电视中的伴音信号采用调频波。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用在发射电磁波时为什么要对电磁波进行调制?
答案:声音、图象信号的频率很低,不能直接发射出去,只有把声音、图象的低频信号加到高频电磁波上才能向外发射,高频电磁波带着低频信号向外发射,电磁波随着各种信号而改变。同时,用不同的频率的载波发射信号,也便于接收机的调谐接收。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】 (多选)要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领,应该采取的措施是( ) (导学号51150047)
A.增大电容器两极板间的距离
B.使电容器两极板的正对面积足够大
C.尽可能使电场和磁场分散开
D.增大回路中的电容和电感
解析:要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领,应从两个方面考虑,一是提高振荡频率,二是使电场和磁场尽可能地开放,所以选项C正确;由 可知,当增大电容器两极板间的距离时,C变小,f增大,选项A正确;使电容器两极板的正对面积变大,C变大,f变小,选项B错误;增大回路中的L、C,f变小,选项D错误。
答案:AC一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一二知识精要思考探究典题例解迁移应用(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:该题考查电磁波的发射过程。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。为了有效地向外发射电磁波,必须使电路开放,A、C、D三项正确。而产生电谐振的过程是在接收电路,B项不正确。一二知识精要典题例解迁移应用二、无线电波的接收
1.通过电谐振来选台:
(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。
2.无线电波的接收:天线接收到的所有的电磁波,经调谐选择出所需要的电磁波,再经解调取出携带的信号,放大后再还原成声音或图象的过程。一二知识精要典题例解迁移应用【例2】 某收音机接收电路的电感为L=10-3mH,为了接收波长为500 m的电磁波,其电容器的电容C应调到多少? (导学号51150048)
解析:该电磁波的频率为
那么该电路的固有频率也应调到f
代入数据得C=7.04×10-2μF。
答案:7.04×10-2 μF一二知识精要典题例解迁移应用一二知识精要典题例解迁移应用(多选)如图甲所示为一个调谐电路,图乙(a)、(b)、(c)为电路中的电流随时间变化的图象,则( ) (导学号51150049)
甲 乙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一二知识精要典题例解迁移应用答案:ACD
解析:由于电磁感应,L2中产生的感应电流图象同(a)图相似,但是由于L2和D串联,所以当L2的电压与D反向时,电路不通,因此这时L2中的电流图象应是(b)图,耳机接收到的信号应是解调后的信号。选项A、C、D正确。第四节 电磁波谱 第五节 电磁波的应用
课时训练13 电磁波谱 电磁波的应用
基础夯实
1.电磁技术的发展,使得人们的生活发生了很大的变化。关于电磁技术的应用,下列说法正确的是( )
A.手机与手机之间可以直接通信
B.电磁灶的灶台与锅之间,如果隔有绝缘物质,通电后则锅不可能被加热
C.微波炉内盛放食物的器皿,只能是金属器皿
D.电视信号是电视台将声音与图象信号通过电磁波快速传送到用户处并被电视机接收下来的
答案D
2.在电视发射端,由摄像管摄取景物并将景物反射的光转换为电信号,这一过程完成了( )
A.电、光转化 B.光、电转化
C.光、电、光转化 D.电、光、电转化
答案B
解析这一过程是把光信号转变成电信号,即把一幅图像按照各个部分的明暗情况,逐步地变为强弱不同的电流信号,然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去,故应选B。
3.(多选)关于雷达的特点,下列说法中正确的是( )
A.雷达所用无线电波的波长比短波更短
B.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离
C.雷达在能见度低的黑夜将无法使用
D.雷达只有连续发射无线电波,才能发现目标
答案AB
解析雷达所用的无线电波是波长非常短的微波,选项A正确。在雷达的工作显示屏上,直接标的是距离,选项B正确。雷达在黑夜也能使用,选项C错误。雷达发射的是间断的无线电波,选项D错误。
4.高原上的人皮肤黝黑( )
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
答案C
解析高原上空气稀薄,对紫外线的反射与吸收作用很弱,所以太阳光中含有大量的紫外线,导致高原上的人皮肤黝黑。
5.(多选)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
答案AB
解析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,选项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,选项 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,波动性越强,越容易发生干涉、衍射现象,因此紫光应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,故选项C、D错误。
6.据报道,新型增强型红外夜视镜已经小规模配发给美国陆军,红外夜视镜是利用了( )
A.红外线波长长,易绕过障碍物的特点
B.红外线热效应强的特点
C.一切物体都在不停地辐射红外线的特点
D.红外线肉眼不可见的特点
答案C
解析红外夜视镜利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点,故选C。
7.(多选)下列能说明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.收音机调到某个台时,调谐电路发生电谐振
D.γ射线具有很强的贯穿能力
答案ABCD
解析A项,人眼看到物体,说明人眼感受到了可见光的能量 ;B项,红外线具有热作用,说明红外线具有能量;C项,电谐振在调谐电路中的感应电流的能量来源于空中的无线电波;D项,γ射线的贯穿能力说明γ射线具有很高的能量。
8.(多选)下列说法中符合实际的是( )
A.在医院里常用X射线对病房和手术室消毒
B.医院里常用紫外线对病房和手术室消毒
C.在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力
D.在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
答案BD
解析紫外线具有杀菌、消毒的作用,X射线穿透能力较强,因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒,用X射线透视人体;在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用射线的衍射能力较强,容易透过云雾烟尘,因而用波长较长的红外线,所以答案为B、D
9.利用雷达测云层距我们观察点距离时,电磁波从发射到吸收共经历时间10-3 s,则该云层离观测点的距离为( )
A.100 km B.200 km
C.150 km D.250 km
答案C
解析根据公式s=vt可以得s=3.0×108××10-3 m=1.5×105 m=150 km。
10.间谍卫星上装有各种遥感照相机,可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上行驶的汽车,即使汽车不开灯行驶,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射线波段
答案B
解析不同温度的物体发出不同波长的红外线。
11.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
答案C
解析臭氧层可以挡住紫外线,从而减少其对人体的损害。
12.(多选)关于电视信号的发射,下列说法中正确的是( )
A.摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射
B.摄像管输出的电信号必须“加”在高频等幅振荡电流上,才能向外发射
C.伴音信号和图象信号是同步向外发射的
D.电视台发射的是带有信号的高频电磁波
答案BCD
解析图象信号和伴音信号经调制后才能发射,调制后的图象信号和伴音信号被高频电磁波“携带”同步发射,故正确选项为B、C、D。
13.(多选)关于移动电话,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.两个携带手机的人如果离得较近,不需要基地台,可以直接相互通话
答案BC
解析移动电话内既有无线电接收装置又有无线电发射装置。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。
能力提升
14.(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内,下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )(导学号51150146)
A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间
B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C.测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D.波长越短的电磁波,反射性能越强
答案ACD
解析由λ=可求得200 MHz和1 000 MHz 的电磁波波长分别为1.5 m和0.3 m,所以A项正确。周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替垂直产生由近及远地传播而形成电磁波,所以B项错误。通过电磁波的传播距离s=vt=ct可确定雷达和目标的距离,所以C项正确。波长越短的电磁波,其频率越高,反射性能越强,所以D项正确。故正确选项为A、C、D。
15.如图所示的球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液,在太阳光的照射下,地面呈现的是圆形黑影,在黑影中放一支温度计,可发现温度计显示的温度明显上升,则由此可断定( )
(导学号51150205)
A.含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的
B.含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的
C.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的
D.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的
答案C
解析地面呈现的是圆形黑影,说明可见光不能穿透;在黑影中放一支温度计,发现温度计显示的温度明显上升,说明红外线能够穿透含碘的二硫化碳溶液。选项C正确。
16.传真机原理分析:报纸上印的许多照片都是传真照片,传真是利用无线电波传送图表、书信、照片的一种方法。无线电传真的示意图如图所示。(导学号51150147)
简要说明无线电传真的过程、器件及其作用。
解答发射机上装有的光电管,将文字、图表转化为电信号,将其附加在高频无线电波上发射出去,接收机利用电谐振原理将其接收,通过辉光管转化为原来的文字、图表在复印张上复印出来。
无线电波和电磁振荡密切联系,不论发射和接收都和振荡电路相联系。
T=2π,f=经常使用。
17.如图所示为伦琴射线管示意图,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:(导学号51150148)
(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)
答案(1)1.0×108 m/s (2)6.25×1016个
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)。
课件20张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二一、电磁波谱
1.光是一种电磁波,其传播不需要借助介质,在真空中也能传播。
2.概念:按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱。
3.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。目标导航预习导引一二4.不同电磁波的特点及应用 目标导航预习导引一二二、电磁波的应用
1.无线电广播与电视
电视系统的原理与广播系统的原理基本相同,它们主要由发射系统和接收系统组成,电视系统有图像和声音两部分,而广播系统则只有声音部分。目标导航预习导引一二摄像管:摄取景物的图像并将其转换为电信号
话筒:录音,并将声音转换为电信号
?
调制和发射
?
天线接收高频信号,调谐,检波
?
显像管:还原出与摄像管屏上相同的图像
扬声器:还原出与话筒所录相同的声音目标导航预习导引一二2.移动通信
(1)定义:是指通信双方至少有一方可以自由移动进行信息交换的通信方式。
(2)优点:灵活、便捷。
(3)移动通信信号流程图:目标导航预习导引一二3.电磁波与科技、经济、社会发展的关系
相继出现的无线电报、广播、传真、电视、移动通信、卫星通信、互联网,将人类推进了信息时代。电磁波的应用和相关技术的发展加速了产品的更新换代,带动了经济的快速发展,同时也推动了人们生活方式的变革。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一、电磁波谱
电磁波的产生机理一二知识精要思考探究典题例解迁移应用许多动物具有发达的红外感受器官,因此在夜间也可以“看到”物体。你知道哪些动物有这方面的功能吗?
答案:主要是蛇类具有这方面的功能。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】 下面列出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种现象的医疗器械后面的空格上。 (导学号51150050)
(1)X光机, 。?
(2)紫外线灯, 。?
(3)理疗时用“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射线具有很强的贯穿力
E.红外线具有显著的热效应
F.红外线波长较长,易发生衍射一二知识精要思考探究典题例解迁移应用解析:(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,因此采用了穿透能力比较强又不会对人体造成太大伤害的X射线,选项D正确。
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,选项C正确。
(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,选项E正确。
答案:(1)D (2)C (3)E一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一二知识精要思考探究典题例解迁移应用下列各组电磁波,波长由长到短的是( )
A.γ射线、红外线、紫外线、可见光
B.红外线、可见光、紫外线、γ射线
C.可见光、红外线、紫外线、γ射线
D.紫外线、可见光、红外线、γ射线
答案:B
解析:在电磁波谱中,电磁波的波长从长到短排列顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。由此可判定选项B正确。一二知识精要典题例解迁移应用二、电磁波的应用
1.电磁波与信息的传递
(1)电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可以实现无线传输。
(2)电磁波的频率越高,相同时间内传递的信息量越大。
2.雷达的工作原理
雷达利用微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 ,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.雷达具有的特点
(1)雷达既是无线电波的发射端,又是无线电波的接收端。
(2)雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波。
(3)雷达发射的是不连续的无线电波,即脉冲,每次发射时间约为10-6 s。一二知识精要典题例解迁移应用【例2】 雷达测距防撞控制系统是用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备。某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来,某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示,A脉冲为发射波,B脉冲为目标反射波,经170 s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示。已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10-4s,则该飞机的飞行速度约为多少? (导学号51150051)一二知识精要典题例解迁移应用思路分析解答本题时要能够把握以下两点:
(1)知道电磁波的传播速度等于光速;
(2)根据显示屏上发射波和目标反射波的时间差可计算雷达与目标间的距离。一二知识精要典题例解迁移应用答案:306 m/s 一二知识精要典题例解迁移应用一二知识精要典题例解迁移应用某雷达工作时,发射电磁波的波长λ=20 cm,每秒脉冲数n=5 000,每个脉冲持续时间t=0.02 μs,该电磁波的振荡频率为多少?最大侦察距离是多少? (导学号51150052)
答案:1.5×109 Hz 30 km
解析:由c=λf,可得电磁波的振荡频率
雷达发射的相邻两个脉冲之间的时间间隔 ,远大于脉冲持续时间0.02 μs。
在两个脉冲时间间隔内,雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲,否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量,所以雷达的最大侦察距离课件12张PPT。电磁波 专题一专题二专题一 电磁振荡与电磁波
电容器充、放电过程中电流的变化特征:电容器充电过程中,电容器所带电荷量越来越多,电流越来越小,充电完毕时,电流为零;电容器放电过程中,电容器所带电荷量越来越少,电流越来越大,放电完毕时,电流最大。
掌握了电流的变化规律,根据电流与其他各量的关系,可以进一步掌握各量的变化规律。专题一专题二【例1】 如图所示,i-t图象表示LC振荡电路的电流随时间变化的图象,在t=0时刻,回路中电容器的M板带正电,在某段时间里,回路的磁场能在减小,而M板仍带正电,则这段时间对应图象中的( ) (导学号51150053)
A.Oa段 B.ab段
C.bc段 D.cd段解析:某段时间里,回路的磁场能在减小,说明回路中的电流正在减小,正在给电容器充电,而此时M带正电,那么一定是给M极板充电,电流方向顺时针。由题意知t=0时,电容器开始放电,且M极板带正电,结合i-t图象可知,电流以逆时针方向为正方向,因此这段时间内,电流为负,且正在减小,符合条件的只有图象中的cd段,故选D。
答案:D专题一专题二专题一专题二迁移训练1 如图甲所示的振荡电路中,电容器极板间电压随时间的变化规律如图乙所示,则电路中振荡电流随时间变化的图象应为(振荡电流以回路中逆时针方向为正方向)( ) (导学号51150054)答案:D 专题一专题二解析:电容器极板间电压 ,随着电容器所带电荷量的增大而增大,随着电容器所带电荷量的减小而减小。从题图乙可以看出,在 这段时间内是充电过程,且UAB>0,即φA>φB,A极板带正电,而只有顺时针方向的回路电流才能使电容器充电后A极板带正电,又t=0时刻电压为零,电容器所带电荷量为零,振荡电流最大,故t=0时刻,振荡电流为负向最大,选项D正确。专题一专题二专题二 电磁波与机械波 专题一专题二【例2】 (多选)关于电磁波与机械波,下列说法正确的是( ) (导学号51150055)
A.电磁波传播不需要介质,机械波传播需要介质
B.电磁波在任何介质中传播速率都相同,各种机械波在同一种介质中传播速率都相同
C.电磁波和机械波都不能发生干涉
D.电磁波和机械波都能发生衍射
解析:电磁波的波速与介质和频率都有关,而机械波的传播速率只与介质有关,故A选项对,B选项错;电磁波和机械波都具有波的一切特征,包括干涉和衍射,故D选项对,C选项错。故正确答案为AD。
答案:AD专题一专题二专题一专题二迁移训练2 手机A的号码是12345670002,手机B的号码是12345670008。用手机A拨打手机B时,手机B发出响声且屏上显示A的号码“12345670002”。若将手机A置于一透明真空玻璃罩中,用手机B拨打手机A,则玻璃罩外面的人发现手机A( )
A.发出响声,并显示B的号码“12345670008”
B.不发出响声,但显示B的号码“12345670008”
C.不发出响声,但显示A的号码“12345670002”
D.既不发出响声,也不显示号码
答案:B
解析:声波为机械波,传播需要介质,在真空中不能传播;光波、手机发射的信号均为电磁波,传播不需要介质,在介质、真空中均可传播,故用手机B拨手机A时,玻璃罩外的人能看到A手机显示的B手机号码,但听不到声音,故正确答案为B。第三章过关检测
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5小题只有一个选项正确,第6~8小题有多个选项正确)
1.第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是( )
A.法拉第 B.奥斯特
C.赫兹 D.麦克斯韦
答案C
解析麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验验证了电磁波的存在。
2.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
答案B
解析电磁波的传播不需要介质,在真空中也可传播,选项A错误;电磁波可以发生衍射和偏振现象,选项B正确、C错误;电磁波的重要应用之一就是传递信息,选项D错误。
3.对于机械波和电磁波的比较,下面说法中正确的是( )
A.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
B.它们在本质上是相同的,只是频率不同而已
C.它们都可能是横波,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,只跟频率有关
答案A
解析机械波和电磁波本质是不同的,但都能发生反射、折射、干涉和衍射现象,电磁波是横波,电磁波的传播速度不仅与介质有关,也跟频率有关。
4.“歼-20”隐形战斗机的横空出世,极大地增强了我国的国防力量。其隐形的基本原理是机身通过结构或者涂料的技术,使得侦测雷达发出的电磁波反射到面向雷达以外的方向或被特殊涂料吸收,从而避过雷达的侦测。已知目前雷达发射的电磁波频率在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列说法正确的是( )
A.隐形战斗机具有“隐身”的功能,是巧妙地利用了雷达波的衍射能力
B.雷达发射的电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C.雷达发射的电磁波在真空中的波长范围在0.3 m至1.5 m之间
D.雷达发射的电磁波可能是纵波,也可能是横波
答案C
解析隐形战斗机具有“隐身”的功能,是通过机身结构对雷达发出的电磁波向雷达以外的方向或通过特殊涂料对电磁波进行吸收,选项A错误;雷达发射的电磁波是由变化的电场或磁场产生的,选项B错误;根据λ=可得雷达发射的电磁波在真空中的波长范围在0.3 m至1.5 m之间,选项C正确;雷达发射的电磁波是横波,选项D错误。
5.红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况。地球大气中的水气(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射,即地面物体发出的某些波长的电磁波,只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收。如图所示为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况。由图可知,在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为( )
A.2.5~3.5 μm B.4~4.5 μm
C.5~7 μm D.8~13 μm
答案D
解析由题图可知,8~13 μm的波段被水和二氧化碳吸收得较少,能够接收到,选项D正确。
6.关于电磁波谱,下列说法中正确的是( )
A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
B.红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
C.伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
D.红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体不能辐射红外线
答案AB
解析波长越长的无线电波波动性越显著,干涉、衍射现象易发生;从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的;不论物体温度高低如何都能辐射红外线,物体的温度越高,它辐射的红外线越强。
7.下列关于红外线的说法中正确的是( )
A.红外烤箱中的红光就是红外线
B.红外线比可见光更容易发生衍射
C.高温物体辐射红外线,低温物体不辐射红外线
D.红外线比可见光更容易引起固体物质分子共振
答案BD
解析红外线是看不见的,红外线的波长比可见光的长,更容易发生衍射;一切物体,包括高温物体和低温物体都在辐射红外线,只是物体温度越高,它辐射的红外线就越强;红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的频率,也就更容易使分子发生共振,因而红外线热作用显著。
8.如图所示,将开关S由b扳到a开始计时,在电流振荡了半个周期时,电路中( )
A.电容器C里的电场强度最强,电场强度方向向上
B.线圈L周围磁场最强
C.线圈中的磁感应强度为零
D.电场能开始向磁场能转化
答案ACD
解析开关S与b接通给电容器充电,再与a接通,电容器通过线圈放电,经过时,正是电容器反向充电完毕时刻,此时电容器下极板带正电,A项正确;线圈中电流为零,故B错,C对;此后电容器又要放电,即由电场能转化为磁场能,D正确。
二、填空题(每小题10分,共20分。把答案填在相应的横线上)
9.在LC振荡电路中,如已知电容C,并测得电路的固有振荡周期为T,即可求得电感L。为了提高测量精度,需多次改变C值并测得相应的T值。现将测得的六组数据标示在以C为横坐标,以T2为纵坐标的坐标纸上,即图中用“×”表示的点,如图所示。(导学号51150149)
(1)T、L、C的关系为 。?
(2)根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线。
答案(1)T=2π (2)如图所示。
解析本题主要考查两点:一是考查能否根据正确的作图规则画出T2-C图象(图线应尽量通过或靠近比较多的数据点,不通过图线的数据点应尽量较均匀地分布在图线的两侧);二是考查数形结合能力。需将LC回路的固有周期公式T=2π变换成T2=4π2LC,从而认识到T2-C图象为一过坐标原点的直线(在本题中,横、纵坐标的起点不为零,图线在纵轴上有一正截距值),图象的斜率为4π2L,L=。
10.某电台发射频率为500 kHz的无线电波,某发射功率为10 kW,在距电台20 km的地方接收到该电波,该电波的波长为 ,在此处,每平方米的面积上每秒钟可接收到该电波的能量为 。?
答案600 m 2×10-6 J
解析由c=λf知, λ=m=600 m。设每秒钟每平方米上获得能量为E,则:E·4πR2=Pt,
所以E=
= J
=2×10-6 J。
三、计算题(每小题16分,共32分)
11.在电视节目中,我们经常看到主持人与被派到海外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通信卫星通话,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,万有引力常量为6.67×10-11 N·m2·kg-2)(导学号51150150)
答案原因见解析。0.24 s
解析主持人与记者之间通话的不合拍是因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,由万有引力定律及卫星圆周运动规律可得
=m(R+H)
H=-R≈3.6×107 m
则一方讲话,另一方听到对方讲话的最少时间t==0.24 s。
12.自然界中的物体由于具有一定的温度,会不断向外辐射电磁波,这种辐射因与温度有关,故称为热辐射。热辐射具有如下特点:辐射的能量中包含各种波长的电磁波;物体温度越高,单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大;在辐射的总能量中,各种波长所占的百分比不同。太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7~1×10-5 m,求出相应的频率范围。(导学号51150151)
答案3×1013~1.5×1015 Hz
解析由f=知
f1= Hz=1.5×1015 Hz
f2= Hz=3×1013 Hz
所以辐射的频率范围为3×1013~1.5×1015 Hz。
