课件41张PPT。第3章 3.1 麦克斯韦的电磁场理论
3.2 电磁波的发现学习目标
1.了解麦克斯韦电磁场理论的两大基本论点，能从这两个基本论点出发分析简单问题.
2.知道麦克斯韦预言了电磁波的存在及其在物理学发展史上的意义.
3.知道赫兹用实验证实了电磁波的存在.
4.了解什么叫电磁振荡，了解LC回路中电磁振荡的产生过程及其固有周期(频率).
5.了解有效发射电磁波的两个条件，知道电磁波的特点及其与机械波的异同.内容索引
Ⅰ自主预习梳理
Ⅱ 重点知识探究
Ⅲ 当堂达标检测
自主预习梳理Ⅰ1.法拉第创造性地用“ ”和“ ”的概念来描述电荷之间、磁体之间以及电与磁之间的相互作用.
2.电磁场理论的两大支柱：(1) ；(2)_______________
_____.
3.赫兹用实验证明了麦克斯韦 的正确性.力线场变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场电磁场理论4.电磁振荡
(1)振荡电流：大小和 都做周期性变化的电流.
(2)振荡电路：能够产生 的电路.图1就是一种基本的振荡电路，称为LC振荡电路.
(3)电磁振荡：在振荡电路中，电路中的 、电容器极板上的 、电容器中的 和线圈中的 都要发生 的变化，这种现象叫做电磁振荡.方向振荡电流电流电荷电场强度图1磁感应强度周期性5.电磁波的特点
(1)电磁波是 ；
(2)电磁波在真空中的传播速度等于 ，约为
________ m/s；
(3)电磁波具有波的一般特征，波长λ、频率f、周期T和波速v之间的关系
为v＝ ＝ ；
(4)电磁波也具有 .横波光在真空中的传播速度c能量3.0×108λf
Ⅱ重点知识探究一、电磁场理论的两大支柱1.如图2所示，当磁棒相对一闭合线圈运动时，线圈中的电荷做定向移动，是因为受到什么力的作用？若把闭合线圈换成一个内壁光滑的绝缘环形管，管内有直径略小于环内径的带正电的小球，则磁棒运动过程中会有什么现象？小球受到的是什么力？答案图2答案 电荷受到电场力作用做定向移动.当磁棒运动时，带电小球会做定向滚动，小球受到的仍然是电场力.2.以上现象说明什么问题？答案答案 空间磁场变化，就会产生电场，与有没有闭合线圈无关.3.在如图3所示的含有电容器的交流电路中，电路闭合时，电路中有交变电流，导线周围存在磁场.那么在这个闭合电路的电容器中有电流吗？电容器两极板间存在磁场吗？答案答案 电容器中无电流，两极板间存在磁场.图31.电磁场理论的两大支柱
(1)变化的磁场产生电场；
(2)变化的电场产生磁场.2.对麦克斯韦电磁场理论的理解例1 (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存在磁场
D.恒定电流周围存在着稳定的磁场解析答案√√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对，A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对，C错.二、电磁振荡把自感线圈、可变电容器、示波器、电源和单刀双掷开关按图4连成电路.先把开关置于电源一边，为电容器充电，稍后再把开关置于线圈一边，使电容器通过线圈放电.
1.在示波器显示屏上看到的是电流的图像还是
线圈两端电压的图像？是什么形状的图像？答案答案 示波器呈现的是线圈两端电压的图像.图像呈周期性变化，类似家庭电路所用的交流电.图42.调节电容器电容的大小，图像如何变化？答案答案 电容变小时，图像周期变小；电容变大时，图像周期变大.1.电磁振荡的过程如图5所示，图6是电路中的振荡电流、电容器极板带电荷量随时间的变化图像.图5图62.各物理量的变化情况3.电磁振荡的周期和频率
周期 .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(H)、法(F).为什么放电完毕时，电流反而最大？答案答案 开始放电时，由于线圈的自感作用，放电电流不能瞬间达到最大值，而是逐渐增大，随着线圈的阻碍作用减弱，放电电流增加变快，当放电完毕时，电流达到最大值.例2 如图7所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的是
①在b和d时刻，电路中电流最大 ②在a→b时间内，电场能转变为磁场能 ③a和c时刻，磁场能为零 ④在O→a和c→d时间内，电容器被充电
A.只有①和③
B.只有②和④
C.只有④
D.只有①②和③解析答案√图7解析 a和c时刻是充电结束时刻，此时刻电场能最大，磁场能最小为零，③正确；
b和d时刻是放电结束时刻，此时刻电路中电流最大，①正确；
a→b是放电过程，电场能转化为磁场能，②正确；
O→a是充电过程，而c→d是放电过程，④错误.三、电磁波的发射如今在我们周围空间充满了各种频率不同、传递信息各异的电磁波，你知道这些电磁波是如何发射出去的吗？答案答案 由巨大的开放电路发射出去的.1.有效地向外发射电磁波时，振荡电路必须具有的两个特点：
(1)利用开放电路发射电磁波.
(2)提高振荡频率.2.实际应用的开放电路(如图8)，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连.图8例3 要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，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答案√解析 理论证明，电磁波发射本领(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.而 要使f增大，
应减小L或C，只有B符合题意.电磁波是电磁现象，机械波是力学现象，两者都具有波的特性，但它们具有本质的不同，你能举例说明吗？四、电磁波及其与机械波的比较答案答案 例如机械波的传播依赖于介质的存在，但电磁波的传播则不需要介质.电磁波与机械波的比较例4 (多选)关于电磁波与声波，下列说法正确的是
A.电磁波是电磁场由发生的区域向远处传播，声波是声源的振动向远处
传播
B.电磁波的传播不需要介质，声波的传播有时也不需要介质
C.由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波传播速度变大
D.由空气进入水中传播时，电磁波的波长不变，声波的波长变小解析答案√√解析 由电磁波和声波的概念可知A正确.
因为电磁波可以在真空中传播，而声波属于机械波，它的传播需要介质，在真空中不能传播，故B错.
电磁波在空气中的传播速度大于在水中的传播速度，在真空中的传播速度最大；声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大，故C正确.
无论是电磁波还是声波，从一种介质进入另一种介质时频率都不变，所以由波长λ＝ 及它们在不同介质中的速度可知，由空气进入水中时，电磁波的波长变短，声波的波长变长，故D错.
当堂达标检测Ⅲ1.(多选)下列说法正确的是
A.电荷的周围一定有电场，也一定有磁场
B.均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场
C.任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场
D.正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场12√解析答案3√解析 静止的电荷周围有恒定的电场，不产生磁场，运动的电荷周围的电场是变化的，所以产生磁场，A错误；
由麦克斯韦电磁场理论判断B、D正确，C错误.1232.(多选)关于电磁波的特点，下列说法正确的是
A.电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波沿与二者垂直的方向传播
B.电磁波是横波
C.电磁波的传播不需要介质，是电场和磁场之间的相互感应
D.电磁波不具有干涉和衍射现象√解析答案√√123解析 电磁波是横波，其E、B、v三者互相垂直.电磁波也是一种波，它具有波的特性，因此A、B、C正确，D错.1233.如图9所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器，开关S接1，待电路稳定后，将开关S改接2，则
A.电容器开始放电，放电过程中电感线圈的磁场能减小
B.电容器开始放电，放电过程中电感线圈阻碍电流增大
C.若增大电容器极板间距，电容器充放电时间变长
D.若去掉线圈中的铁芯，电容器充放电频率会减小√解析答案图9123解析 开关S接1时，电容器充电，稳定后，则充电完毕，所以当开关改接2时，电容器即开始放电，电场能转化为磁场能，所以A错误；
电感线圈由于自感作用，要阻碍电流的增大，B正确；
增大电容器极板间距，则电容减小，由T＝2π 可知周期变短，C错误；
去掉铁芯，线圈自感系数减小，周期减小，频率增大，D错误.1233.1 麦克斯韦的电磁场理论
3.2 电磁波的发现
[学习目标] 1.了解麦克斯韦电磁场理论的两大基本论点，能从这两个基本论点出发分析简单问题.2.知道麦克斯韦预言了电磁波的存在及其在物理学发展史上的意义.3.知道赫兹用实验证实了电磁波的存在.4.了解什么叫电磁振荡，了解LC回路中电磁振荡的产生过程及其固有周期(频率).5.了解有效发射电磁波的两个条件，知道电磁波的特点及其与机械波的异同．
1．法拉第创造性地用“力线”和“场”的概念来描述电荷之间、磁体之间以及电与磁之间的相互作用．
2．电磁场理论的两大支柱：(1)变化的磁场产生电场；(2)变化的电场产生磁场．
3．赫兹用实验证明了麦克斯韦电磁场理论的正确性．
4．电磁振荡
图1
(1)振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流．
(2)振荡电路：能够产生振荡电流的电路．图1就是一种基本的振荡电路，称为LC振荡电路．
(3)电磁振荡：在振荡电路中，电路中的电流、电容器极板上的电荷、电容器中的电场强度和线圈中的磁感应强度都要发生周期性的变化，这种现象叫做电磁振荡．
5．电磁波的特点
(1)电磁波是横波；
(2)电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c，约为3.0×108 m/s；
(3)电磁波具有波的一般特征，波长λ、频率f、周期T和波速v之间的关系为v＝＝λf；
(4)电磁波也具有能量．
一、电磁场理论的两大支柱
[导学探究]
1．如图2所示，当磁棒相对一闭合线圈运动时，线圈中的电荷做定向移动，是因为受到什么力的作用？若把闭合线圈换成一个内壁光滑的绝缘环形管，管内有直径略小于环内径的带正电的小球，则磁棒运动过程中会有什么现象？小球受到的是什么力？
图2
答案 电荷受到电场力作用做定向移动．当磁棒运动时，带电小球会做定向滚动，小球受到的仍然是电场力．
2．以上现象说明什么问题？
答案 空间磁场变化，就会产生电场，与有没有闭合线圈无关．
3．在如图3所示的含有电容器的交流电路中，电路闭合时，电路中有交变电流，导线周围存在磁场．那么在这个闭合电路的电容器中有电流吗？电容器两极板间存在磁场吗？
图3
答案 电容器中无电流，两极板间存在磁场．
[知识深化]
1．电磁场理论的两大支柱
(1)变化的磁场产生电场；
(2)变化的电场产生磁场．
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
例1 (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存在磁场
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对，A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对，C错．
二、电磁振荡
[导学探究] 把自感线圈、可变电容器、示波器、电源和单刀双掷开关按图4连成电路．先把开关置于电源一边，为电容器充电，稍后再把开关置于线圈一边，使电容器通过线圈放电．
图4
1．在示波器显示屏上看到的是电流的图像还是线圈两端电压的图像？是什么形状的图像？
答案 示波器呈现的是线圈两端电压的图像．图像呈周期性变化，类似家庭电路所用的交流电．
2．调节电容器电容的大小，图像如何变化？
答案 电容变小时，图像周期变小；电容变大时，图像周期变大．
[知识深化]
1．电磁振荡的过程如图5所示，图6是电路中的振荡电流、电容器极板带电荷量随时间的变化图像．
图5
图6
2．各物理量的变化情况
时刻(时间)
工作过程
q
E
i
B
能量
0
放电瞬间
qm
Em
0
0
E电最大
E磁最小
0→
放电过程
qm→0
Em→0
0→im
0→Bm
E电→E磁
放电结束
0
0
im
Bm
E电最小
E磁最大
→
充电过程
0→qm
0→Em
im→0
Bm→0
E磁→E电
充电结束
qm
Em
0
0
E电最大
E磁最小
→
放电过程
qm→0
Em→0
0→im
0→Bm
E电→E磁
放电结束
0
0
im
Bm
E电最小
E磁最大
→T
充电过程
0→qm
0→Em
im→0
Bm→0
E磁→E电
T
充电结束
qm
Em
0
0
E电最大
E磁最小
3.电磁振荡的周期和频率
周期T＝2π，频率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(H)、法(F)．
[延伸思考]
为什么放电完毕时，电流反而最大？
答案 开始放电时，由于线圈的自感作用，放电电流不能瞬间达到最大值，而是逐渐增大，随着线圈的阻碍作用减弱，放电电流增加变快，当放电完毕时，电流达到最大值．
例2 如图7所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的是( )
图7
①在b和d时刻，电路中电流最大 ②在a→b时间内，电场能转变为磁场能 ③a和c时刻，磁场能为零 ④在O→a和c→d时间内，电容器被充电
A．只有①和③ B．只有②和④
C．只有④ D．只有①②和③
答案 D
解析 a和c时刻是充电结束时刻，此时刻电场能最大，磁场能最小为零，③正确；b和d时刻是放电结束时刻，此时刻电路中电流最大，①正确；a→b是放电过程，电场能转化为磁场能，②正确；O→a是充电过程，而c→d是放电过程，④错误．
三、电磁波的发射
[导学探究] 如今在我们周围空间充满了各种频率不同、传递信息各异的电磁波，你知道这些电磁波是如何发射出去的吗？
答案 由巨大的开放电路发射出去的．
[知识深化]
1．有效地向外发射电磁波时，振荡电路必须具有的两个特点：
(1)利用开放电路发射电磁波．
(2)提高振荡频率．
2．实际应用的开放电路(如图8)，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连．
图8
例3 要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，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
答案 B
解析 理论证明，电磁波发射本领(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．而f＝，C＝，要使f增大，应减小L或C，只有B符合题意．
四、电磁波及其与机械波的比较
[导学探究] 电磁波是电磁现象，机械波是力学现象，两者都具有波的特性，但它们具有本质的不同，你能举例说明吗？
答案 例如机械波的传播依赖于介质的存在，但电磁波的传播则不需要介质．
[知识深化] 电磁波与机械波的比较
电磁波
机械波
研究对象
电磁现象
力学现象
周期性
电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
位移随时间和空间做周期性变化
传播情况
传播无需介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关
传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关
产生机理
由电磁振荡(周期性变化的电流)激发
由(波源)质点的振动产生
是否横波
是
可以是
是否纵波
否
可以是
干涉现象
满足干涉条件时均能发生干涉现象
衍射现象
满足衍射条件时均能发生明显衍射
例4 (多选)关于电磁波与声波，下列说法正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生的区域向远处传播，声波是声源的振动向远处传播
B．电磁波的传播不需要介质，声波的传播有时也不需要介质
C．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波传播速度变大
D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长不变，声波的波长变小
答案 AC
解析 由电磁波和声波的概念可知A正确．因为电磁波可以在真空中传播，而声波属于机械波，它的传播需要介质，在真空中不能传播，故B错．电磁波在空气中的传播速度大于在水中的传播速度，在真空中的传播速度最大；声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大，故C正确．无论是电磁波还是声波，从一种介质进入另一种介质时频率都不变，所以由波长λ＝及它们在不同介质中的速度可知，由空气进入水中时，电磁波的波长变短，声波的波长变长，故D错．
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．电荷的周围一定有电场，也一定有磁场
B．均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场
C．任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场
D．正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场
答案 BD
解析 静止的电荷周围有恒定的电场，不产生磁场，运动的电荷周围的电场是变化的，所以产生磁场，A错误；由麦克斯韦电磁场理论判断B、D正确，C错误．
2．(多选)关于电磁波的特点，下列说法正确的是( )
A．电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波沿与二者垂直的方向传播
B．电磁波是横波
C．电磁波的传播不需要介质，是电场和磁场之间的相互感应
D．电磁波不具有干涉和衍射现象
答案 ABC
解析 电磁波是横波，其E、B、v三者互相垂直．电磁波也是一种波，它具有波的特性，因此A、B、C正确，D错．
3.如图9所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器，开关S接1，待电路稳定后，将开关S改接2，则( )
图9
A．电容器开始放电，放电过程中电感线圈的磁场能减小
B．电容器开始放电，放电过程中电感线圈阻碍电流增大
C．若增大电容器极板间距，电容器充放电时间变长
D．若去掉线圈中的铁芯，电容器充放电频率会减小
答案 B
解析 开关S接1时，电容器充电，稳定后，则充电完毕，所以当开关改接2时，电容器即开始放电，电场能转化为磁场能，所以A错误；电感线圈由于自感作用，要阻碍电流的增大，B正确；增大电容器极板间距，则电容减小，由T＝2π可知周期变短，C错误；去掉铁芯，线圈自感系数减小，周期减小，频率增大，D错误．
课时作业
选择题
1．(多选)下列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．电场和磁场相互关联，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
答案 AB
解析 变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流；若无闭合回路时，电场仍然存在，A对．若要形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C、D错．
2．某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是( )
答案 D
解析 由麦克斯韦电磁场理论知，当空间出现恒定的电场时(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时(如B图、C图)，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……如此交替的产生磁场和电场，便会形成电磁波，故D正确．
3．关于电磁波，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．只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波
D．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
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；只有交变的电场和磁场才能产生电磁波，故C错误；电磁波能在真空中传播，而机械波依赖于介质传播，故D错误．
4．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．
5．关于电磁波的传播速度，以下说法正确的是( )
A．电磁波的频率越高，传播速度越大
B．电磁波的波长越长，传播速度越大
C．电磁波的能量越大，传播速度越大
D．所有的电磁波在真空中的传播速度都相等
答案 D
解析 以光为例，无论是哪种频率的光在真空中的传播速度都相等，D正确．当光进入介质时，传播速度发生变化，不同频率的光其传播速度不同，故电磁波在介质中的传播速度与介质和频率有关．A、B、C错误．
6．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 电磁波具有波的共性，可以发生衍射现象，故B正确；电磁波是横波，能发生偏振现象，故C错；电磁波能携带信息传播，且传播不依赖介质，在真空中也可以传播，故A、D错．
7．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为电场能
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 振荡电流最大时为电容器放电结束瞬间，电场强度为零，A选项错误；振荡电流为零时，其要改变方向，这时电流变化最快，电流变化率最大，线圈中的自感电动势最大，B选项错误；振荡电流增大时，线圈中的电场能转化为磁场能，C选项错误；振荡电流减小时，线圈中的磁场能转化为电场能，D选项正确．
8．在LC振荡电路中，电容器放电时间取决于( )
A．充电电压的大小
B．电容器储电量的多少
C．自感L和电容C的数值
D．回路中电流的大小
答案 C
解析 放电时间等于四分之一个振荡周期，即t＝＝，所以放电时间取决于自感L和电容C.故选项C正确．
9．关于在LC振荡电路的一个周期的时间内，下列说法中正确的是( )
①磁场方向改变一次；②电容器充、放电各一次；③电场方向改变两次；④电场能向磁场能转化完成两次
A．①② B．②③④ C．③④ D．①③④
答案 C
解析 在一个振荡周期内，电场、磁场方向改变两次，电场能、磁场能转化两次；电容器充、放电各两次．故选项C正确．
10．(多选)如图1甲中通过P点电流的(向右为正)变化规律如图乙所示，则( )
图1
A．0.5～1 s内，电容器C正在充电
B．0.5～1 s内，电容器C上极板带正电
C．1～1.5 s内，Q点电势比P点电势高
D．1～1.5 s内磁场能转化为电场能
答案 AC
解析 0.5～1 s内，电流逐渐减小，是充电过程，电容器上极板带负电，故选项A正确，B错误；1～1.5 s内，电流逐渐增大，是放电过程，电场能转化为磁场能，故选项D错误；且电流沿逆时针方向流动，Q点电势比P点的电势高，故选项C正确．
11．为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路结构可采取下列的哪些措施( )
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，向外抽出铁芯的办法，要减小C可采取增大极板间距，减小正对面积，减小介电常数的办法，故B正确，A、C、D错误．
12．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项的上图表示的是变化的场，下图表示的是由变化的场产生的另外的场)正确的是( )
答案 BC
解析 A项中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A项中的下图是错误的．B项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项正确．C项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项是正确的．D项的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故D项不正确，所以只有B、C正确．
13．(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图2所示，则( )
图2
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，则电场能正在减小，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
答案 ABC
解析 若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b流向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流向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误．
14．为了体现高考的公平、公正，高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描．该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰，手机不能检测从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象．由以上信息可知( )
A．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了
B．电磁波必须在介质中才能传播
C．手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
答案 D
解析 电磁波在空间的存在，不会因手机信号屏蔽器而消失，故A错．电磁波可以在真空中传播，B错．由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故C错误，D正确．
课件31张PPT。第3章 3.3 无线电通信 3.4 电磁波家族学习目标
1.了解无线电波的发射、传播和接收过程.
2.知道调制、调幅、调频、调谐、检波等概念.
3.了解电磁波谱的组成及其各波段的主要特征和主要作用.内容索引
Ⅰ自主预习梳理
Ⅱ 重点知识探究
Ⅲ 当堂达标检测
自主预习梳理Ⅰ1.无线电广播信号的发射过程：首先把要传递的声音信号转变成 信号并通过音频放大器进行放大，成为被加载的 频信号(填“高”或“低”)，然后将此 频音频信号通过 加载到由 产生的等幅的 频信号上，成为随音频信号而改变的 频信号，再通过高频放大器进行放大，最后通过 发射出去.低低调制器振荡器电高高发射塔2.无线电波主要有 传播、 传播和 传播三种方式.中、长波的波长 ，能绕过地球表面上的一般障碍物，即能够沿着地球表面进行传播，因此采用 传播；短波和部分中波的波长 ，难以绕过地球表面上的一般障碍物，但能够在地面与电离层之间来回反射进行传播，因此采用 传播；而微波的波长 ，并且能够穿透电离层，只能从发射天线直接传播到接收天线，因此采用 传播.
3.电磁波是一个大家族，把各种电磁波按波长或频率的大小顺序排列起来，就组成了 .若按波长由大到小的顺序排列划分为无线电波、_____
___、可见光、 、 、γ射线六个波段. 地波天波较长直线地波较短天波更短直线电磁波谱红外紫外线X射线线
Ⅱ重点知识探究一、无线电波的发射1.广播电台的播音是声音信号，这种信号是怎样发射出去的呢？答案答案 先将声音信号转变成电信号，再将此电信号加载到高频信号上，并进行放大，再通过发射塔发射出去.2.你知道无线电波的传播方式有哪些吗？答案 地波、天波和直线传播等.1.无线电波的发射
(1)无线电广播信号的发射过程
(2)振荡器的作用：产生等幅高频信号(3)无线电波的调制2.无线电波的传播方式
无线电波的传播方式与其自身的波长或频率有关，主要有地波传播、天波传播和直线传播三种方式.电台在发射声音信号时，为什么不直接将声音信号转变为电信号直接发射出去，而是加载到高频信号中发射呢？答案答案 电台向外发射电磁波，要有足够高的频率，而声音信号频率较低，直接把其转变为电信号后，发射能力较低，而把它加载到高频信号中后就提高了发射能力.例1 (多选)下列对无线电广播要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不变
D.经过调制后的电磁波在空间传播波长改变解析答案√√解析 调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；
电磁波在空气中传播速度不变，B错；
由v＝λf知，波长与波速和传播频率有关，C错，D对.例2 (多选)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答案√√√解析 无线电波在传播过程中，遇到障碍物就会被吸收一部分，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.二、无线电波的接收在我们周围弥漫着各种电台、电视台及无线电设备发出的电磁波，我们若想收听某一电台的广播时，需要调节收音机的旋钮选台，你知道“选台”的作用吗？答案答案 “选台”是为了使想收听的某一电台发射的电磁波的频率与收音机的接收电路的固有频率相同.1.无线电波的接收原理：电磁波在空间的传播过程中如果遇到导体，就会使导体中产生感应电流，因此，空间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.它使我们从诸多电磁波中挑选出某一频率的电磁波.
3.检波：从接收到的高频振荡信号中“检”出所承载的低频信号的过程.例3 (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，通过耳机才可以听到
声音解析答案√√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.三、电磁波谱电磁波是一个大家庭，在生产、生活中有广泛的应用，你能举一些应用电磁波的例子吗？答案答案 红外线摄影、红外线体温计、利用紫外线工作的验钞机、微波炉利用微波加热食物、电视信号的传播、医学上的透视……不同电磁波的特点及应用例4 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.
(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射线的很强的穿透力
E.红外线具有显著的热效应 F.红外线波长较长，易发生衍射解析答案DCE解析 (1)X光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，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给人体造成太大的伤害的X射线，故选择D.
(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，故选择C.
(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，故选择E.
当堂达标检测Ⅲ1.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频率相同，产生了电谐振12√解析答案3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.2.红外线、紫外线、无线电波、可见光、γ射线、伦琴射线按波长由大到小的排列顺序是
A.无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线
B.红外线、可见光、紫外线、无线电波、γ射线、伦琴射线
C.γ射线、伦琴射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
D.紫外线、红外线，γ射线、伦琴射线、无线电波、可见光√答案1233.(多选)下列关于电磁波谱中各电磁波的应用情况，说法正确的是
A.红外线的波长比可见光长，可以用来杀菌消毒
B.紫外线的波长比可见光短，可以用来杀菌消毒
C.红外线的波长比可见光长，可以用来测温摄影
D.紫外线的波长比可见光短，可以用来测温摄影√答案√1233.3 无线电通信
3.4 电磁波家族
[学习目标] 1.了解无线电波的发射、传播和接收过程.2.知道调制、调幅、调频、调谐、检波等概念.3.了解电磁波谱的组成及其各波段的主要特征和主要作用．
1．无线电广播信号的发射过程：首先把要传递的声音信号转变成电信号并通过音频放大器进行放大，成为被加载的低频信号(填“高”或“低”)，然后将此低频音频信号通过调制器加载到由振荡器产生的等幅的高频信号上，成为随音频信号而改变的高频信号，再通过高频放大器进行放大，最后通过发射塔发射出去．
2．无线电波主要有地波传播、天波传播和直线传播三种方式．中、长波的波长较长，能绕过地球表面上的一般障碍物，即能够沿着地球表面进行传播，因此采用地波传播；短波和部分中波的波长较短，难以绕过地球表面上的一般障碍物，但能够在地面与电离层之间来回反射进行传播，因此采用天波传播；而微波的波长更短，并且能够穿透电离层，只能从发射天线直接传播到接收天线，因此采用直线传播．
3．电磁波是一个大家族，把各种电磁波按波长或频率的大小顺序排列起来，就组成了电磁波谱．若按波长由大到小的顺序排列划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线六个波段.
一、无线电波的发射
[导学探究]
1．广播电台的播音是声音信号，这种信号是怎样发射出去的呢？
答案 先将声音信号转变成电信号，再将此电信号加载到高频信号上，并进行放大，再通过发射塔发射出去．
2．你知道无线电波的传播方式有哪些吗？
答案 地波、天波和直线传播等．
[知识深化]
1．无线电波的发射
(1)无线电广播信号的发射过程
(2)振荡器的作用：产生等幅高频信号
(3)无线电波的调制
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低频信号的强弱而变化的调制技术
调频
(FM)
使高频电磁波的频率随低频信号的强弱而变化的调制技术
2.无线电波的传播方式
无线电波的传播方式与其自身的波长或频率有关，主要有地波传播、天波传播和直线传播三种方式．
[延伸思考]
电台在发射声音信号时，为什么不直接将声音信号转变为电信号直接发射出去，而是加载到高频信号中发射呢？
答案 电台向外发射电磁波，要有足够高的频率，而声音信号频率较低，直接把其转变为电信号后，发射能力较低，而把它加载到高频信号中后就提高了发射能力．
例1 (多选)下列对无线电广播要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不变
D．经过调制后的电磁波在空间传播波长改变
答案 AD
解析 调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；电磁波在空气中传播速度不变，B错；由v＝λf知，波长与波速和传播频率有关，C错，D对．
例2 (多选)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
答案 BCD
解析 无线电波在传播过程中，遇到障碍物就会被吸收一部分，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．
二、无线电波的接收
[导学探究] 在我们周围弥漫着各种电台、电视台及无线电设备发出的电磁波，我们若想收听某一电台的广播时，需要调节收音机的旋钮选台，你知道“选台”的作用吗？
答案 “选台”是为了使想收听的某一电台发射的电磁波的频率与收音机的接收电路的固有频率相同．
[知识深化]
1．无线电波的接收原理：电磁波在空间的传播过程中如果遇到导体，就会使导体中产生感应电流，因此，空间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．它使我们从诸多电磁波中挑选出某一频率的电磁波．
3．检波：从接收到的高频振荡信号中“检”出所承载的低频信号的过程．
例3 (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，通过耳机才可以听到声音
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.
三、电磁波谱
[导学探究] 电磁波是一个大家庭，在生产、生活中有广泛的应用，你能举一些应用电磁波的例子吗？
答案 红外线摄影、红外线体温计、利用紫外线工作的验钞机、微波炉利用微波加热食物、电视信号的传播、医学上的透视……
[知识深化] 不同电磁波的特点及应用
电磁
波谱
无线电波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
频率
由左向右，频率变化为由小到大
真空中
波长
由左向右，波长变化为由长到短
特性
波动
性强
热效
应强
感光
性强
化学作用，
荧光效应强
穿透
力强
穿透
力最强
用途
通信广播、
电视、雷达、
导航
红外遥感、
遥测、加热、
红外摄像、
红外制导
照明、照相等
日光灯、杀
菌、防伪、治
疗皮肤病等
检查、探测、透视、
治疗
探测、
治疗
例4 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．
(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射线的很强的穿透力
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
答案 (1)D (2)C (3)E
解析 (1)X光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，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给人体造成太大的伤害的X射线，故选择D.
(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，故选择C.
(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，故选择E.
1．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频率相同，产生了电谐振
答案 D
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．
2．红外线、紫外线、无线电波、可见光、γ射线、伦琴射线按波长由大到小的排列顺序是( )
A．无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线
B．红外线、可见光、紫外线、无线电波、γ射线、伦琴射线
C．γ射线、伦琴射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
D．紫外线、红外线，γ射线、伦琴射线、无线电波、可见光
答案 A
3．(多选)下列关于电磁波谱中各电磁波的应用情况，说法正确的是( )
A．红外线的波长比可见光长，可以用来杀菌消毒
B．紫外线的波长比可见光短，可以用来杀菌消毒
C．红外线的波长比可见光长，可以用来测温摄影
D．紫外线的波长比可见光短，可以用来测温摄影
答案 BC
课时作业
选择题
1．(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 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．
2．(多选)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像，必须要有检波过程
答案 BCD
解析 有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；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；电视机显示图像时，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．
3．(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 该题考查无线电波的用途和特点．
由c＝λf可判定：电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不宜沿地面传播，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3 600 km高的地方，用它作微波中继站，只要有三颗，就能覆盖全球，D正确．
4．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回路
B．天线处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC回路
C．天线只是有选择地接收某电视台的信号，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 根据无线电波的接收原理，可知A正确．
5．转换电视频道，选择电视节目，称为( )
A．调谐 B．调制
C．调频 D．调幅
答案 A
解析 转换频道是为了使电视的接收电路的频率与某电台的频率相同，产生电谐振，故为调谐．
6．(多选)在电磁波谱中，下列说法正确的是( )
A．各种电磁波有明显的频率和波长区域界限
B．γ射线的频率一定大于X射线的频率
C．X射线的波长有可能等于紫外线波长
D．可见光波长一定比无线电波的短
答案 CD
解析 X射线和γ射线、X射线和紫外线有一部分频率重叠，界限不明显，故C、D选项正确．
7．下列说法中正确的是( )
A．各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线
B．红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用
C．X射线的穿透本领比γ射线更强
D．低温物体不能辐射红外线
答案 B
解析 干涉和衍射现象是光的波动性的体现，波长越长，越容易产生，而γ射线波长最短，故A选项错误；频率越高，穿透本领越强，故C选项错误；一切物体都能辐射红外线，故D选项错误，正确选项为B.
8．在LC振荡电路的电容器两极板距离减小后与某一外来电磁波发生电谐振，那么LC振荡电路原来的周期T1与外来的电磁波的周期T2的关系是( )
A．T1>T2 B．T1C．T1＝T2 D．都有可能
答案 B
解析 由T＝2π和C＝可知，当d减小时，T增大．则T19．(多选)调谐电路的可变电容器的动片从完全旋出到完全旋入仍接收不到较高频率的电台发出的电信号，要收到该电台的信号，可采用下列何种办法( )
A．增加调谐电路中线圈的匝数
B．加大电源电压
C．减少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无法再调节的前提下，可减小电感L，即可通过C、D的操作升高f.
10．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．波长不同的电磁波在本质上完全相同
B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象
C．电磁波谱的波段很宽
D．电磁波的波长很短，所以电磁波谱的波段很窄
答案 AC
解析 电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已．其中波长最长的波跟波长最短的波之间频率相差近1020倍．
11．北京时间2003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
答案 C
解析 臭氧层的主要作用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．故正确选项是C.
12．(多选)图1中(a)为一个调谐接收电路，图(b)、(c)、(d)为电路中的电流随时间变化的图像，则( )
图1
A．i1是L1中的电流图像
B．i1是L2中的电流图像
C．i2是L2中的电流图像
D．i3是流过耳机的电流图像
答案 ACD
解析 i1是检波前的高频调幅电流，i2是检波后的单向脉冲电流，i3是流过耳机的音频电流．
课件31张PPT。第3章 章末总结内容索引
Ⅰ知识网络构建
Ⅱ 重点题型探究
Ⅲ 当堂达标检测
知识网络构建Ⅰ变化的磁场产生_____
变化的电场产生_____磁场电磁场与电磁波电磁场：麦克斯韦电磁场理论发现电场电磁波预言：麦克斯韦
证实：赫兹T＝
f＝产生：电磁振荡振荡电路
LC振荡电路的周期和频率调频调幅传播：三种方式(______、天波、________ )有效发射电磁波的条件
调制：_____与_____成员：无线电波、________、可见光、_______、X射
线、______
特性及应用特点：(1)横波 (2)传播不需介质 (3)真空中传播速度_____光
速 (4)v＝____发射、传播与接收接收：调谐→电谐振→解调(检波)电磁波电磁场与电磁波直线传播地波电磁波谱发射应用：广播、电视、雷达、移动电话、因特网等等于λf红外线紫外线γ射线
Ⅱ重点题型探究一、麦克斯韦的电磁场理论1.两个基本论点
(1)变化的磁场产生电场，可从以下三个方面理解：
①恒定的磁场不产生电场
②均匀变化的磁场产生恒定的电场
③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场
(2)变化的电场产生磁场，也可从以下三个方面理解：
①恒定的电场不产生磁场
②均匀变化的电场产生恒定的磁场
③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场2.感应电场方向的判定
变化的磁场产生的感应电场的方向，与存在闭合回路时产生的感应电流的方向是相同的.例1 关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是
A.稳定的电场产生稳定的磁场
B.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化
的电场
C.变化的电场产生的磁场一定是变化的
D.振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的√解析答案解析 麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确答案为D项.二、LC回路的电磁振荡规律1.两个过程
电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充、放电过程，如图1所示.
(1)充电当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程电路中的电流减小.
(2)放电
当电容器的电荷量减小时为放电过程，这个过程电路中的电流增加.
注意：在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大值).图12.两类物理量
一类是与电场有关的物理量，一类是与磁场有关的物理量.
(1)电流i，它决定了磁场能的大小.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.
(2)电荷量q，它决定了电场能的大小.电容器两极板间
的电压U、电场强E、电场能E电、线圈的自感电动势
E具有与之相同的变化规律.
注意：电流i和电荷量q的变化不同步，规律如图1所示.图1例2 (多选)如图2所示的LC振荡电路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是
A.振荡电流达到最大值时，电容器上的带电荷量为零
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√图2解析答案√√解析 由LC电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上电荷量为零，A对.
电路中电流最大时，线圈中磁场最强，磁场能最大，B对.
振荡电流为零时，充电结束，极板上电荷量最大，电场能最大，C错.
振荡电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D对.三、电磁波的传播特点及应用1.电磁波谱
无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X射线)、γ射线等合起来，便构成了范围非常广阔的电磁波谱.2.各种不同的电磁波既有共性，又有个性
(1)共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都满足公式v＝fλ，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间的区别并没有绝对的意义.
(2)个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性.波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难.正是这些不同的特性决定了它们不同的用途.例3 (多选)下列有关电磁波的说法中正确的是
A.电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波
B.电磁波谱中最难发生衍射的是γ射线
C.频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播
D.雷达用的是微波，因为微波传播的直线性好√解析答案√√解析 波长越长，越容易发生衍射现象，在电磁波中，无线电波波长最长，γ射线的波长最短，故选项A错误，B正确；
波长越短，频率越大的电磁波，其衍射现象越不明显，传播的直线性越好，遇到障碍物反射性越好，故C、D正确.四、电磁波和机械波的比较电磁波和机械波都是波，但又各有自己的特点，如能正确比较电磁波和机械波的异同，就能全面、透彻理解这两个知识点.
1.电磁波和机械波的共同点
(1)二者都能产生干涉和衍射；
(2)介质决定二者的传播速度；
(3)二者在不同介质中传播时频率不变.2.电磁波和机械波的区别
(1)二者本质不同
电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播.
(2)传播机理不同
电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用.
(3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质.
(4)电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震波.例4 声呐向水中发射的超声波遇到障碍物后被反射，测出从发出超声波到接收到反射波的时间及方向，即可测算出障碍物的方位；雷达则向空中发射电磁波，遇到障碍物后被反射，同样根据发射电磁波到接收到反射波的时间及方向，即可测算出障碍物的方位.超声波和电磁波相比较，下列说法中正确的是
A.超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量
B.超声波与电磁波都既可以在真空中传播，又可以在介质中传播
C.在空气中传播的速度与在其他介质中传播的速度相比，均在空气中传
播时具有较大的传播速度
D.超声波与电磁波相遇时可能会发生干涉√解析答案解析 超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量、信息，故选项A正确；
声呐发出的超声波是机械波，需要传播介质，不可以在真空中传播，故选项B错误；
机械波在空气中传播时速度较小，在其他介质中传播时速度大，而电磁波恰相反，故选项C错误；
超声波和电磁波不是同一类波，不可能发生干涉，故选项D错误.
当堂达标检测Ⅲ1.(多选)下列关于电磁场的说法正确的是
A.只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而
形成电磁波
B.匀速运动的电子束周围一定存在电磁场，即能产生电磁场
C.周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，相互依存，形成不
可分离的统一体，即电磁场
D.历史上，电磁场的理论在先，实践证明在后√123答案4√52.关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是
A.电磁波是纵波
B.静止的电荷放在变化的磁场中不会受到力的作用
C.当电磁波在空间中传播时，电磁能也随着一起传播
D.电磁波的传播速度与介质无关√解析答案12345解析 电磁波是变化的电场和磁场交替出现产生的.电场、磁场的传播方向相互垂直，因此电磁波是横波，故选项A错；
变化的磁场产生电场，电场对电荷有力的作用，故选项B错；
电磁波传播过程中，遇到导体能产生感应电流，说明电磁波在传播过程中也传播能量，故C正确；
电磁波传播的速度与介质有关，在不同介质中传播的速度不同，故选项D错.123453.类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率.在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处.某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是
A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C.机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
D.机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波解析答案√12345解析 机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，如v＝λf都适用，A说法对；
机械波和电磁波都可以产生干涉和衍射现象，B说法对；
机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C说法对；
机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D说法错.123454.(多选)关于电磁波谱中各波段的特性及应用的特性，下列说法正确的是
A.红外遥感是利用了红外线波长较长的特点
B.一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高，辐射越强
C.验钞机检验钞票真伪利用了紫外线的荧光作用
D.X射线可深入人的骨骼，杀死病变细胞解析答案√√√解析 在人体内杀死病变细胞是利用了γ射线的放射作用.123455.如图3所示，i—t图像表示LC振荡回路的电流随时间变化的图像，在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电，在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间是图中
A.Oa段 B.ab段 C.bc段 D.cd段解析答案√图312345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，电流方向为顺时针.由题意知t＝0时，电容器开始放电，且M极板带正电，结合i—t图像可知，电流以逆时针方向为正方向，因此这段时间内，电流为负，且正在减小，符合条件的只有图像中的cd段，故只有D正确.12345第3章 电磁场与电磁波
章末总结
原子结构
一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解
例1 (多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是( )
A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，使α粒子受力平衡的
结果
B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子内大部分空间是空的
C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小
D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大
答案 BC
解析 在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；极少数α粒子发生大角度偏转，说明会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转而原子核未动，说明原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，因电子的质量远小于α粒子的质量，α粒子打在电子上，不会有明显偏转，故C对，D错．
二、玻尔氢原子理论
1．氢原子的半径公式
rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r1＝0.53×10－10 m.
2．氢原子的能级公式
氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，E1＝－13.6 eV.
3．氢原子的能级图(如图1所示)
图1
(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．
(2)横线左端的数字“1,2,3，…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原子的能级．
(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小．
(4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为hν＝Em－En.
例2 如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )
图2
A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长
B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大
C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
答案 A
解析 氢原子从高能级跃迁到低能级辐射一定频率的光子．Em－En＝hν，能级差值越大，辐射光子的频率越大，波长越短，E4－E3＜E3－E2，所以A项正确；辐射出的电磁波速度一样大，B项错误；处在不同能级时，核外电子出现的概率不一样，能级越低，概率越大，C项错误；氢原子由高能级向低能级跃迁时氢原子一定放出能量，而不是氢原子核，故D错误．
例3 (多选)如图3所示是氢原子能级示意图的一部分，则下列说法正确的是( )
图3
A．用波长为600 nm的X射线照射，可以使稳定的氢原子电离
B．用能量是10.2 eV的光子可以激发处于基态的氢原子
C．用能量是2.5 eV的光子入射，可以使基态的氢原子激发
D．用能量是11.0 eV 的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发
答案 BD
解析 “稳定的氢原子”指处于基态的氢原子，要使其电离，光子的能量必须大于或等于13.6 eV，而波长为600 nm的X射线的能量为E＝h＝6.63×10－34× eV≈2.07 eV<13.6 eV，A错误．因ΔE＝E2－E1＝(－3.4 eV)－(－13.6 eV)＝10.2 eV，故10.2 eV的光子可以使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态，B正确；2.5 eV的光子能量不等于任何其他能级与基态的能级差，因此不能使氢原子发生跃迁，C错误；外来电子可以将10.2 eV的能量传递给氢原子，使它激发，外来电子还剩余11.0 eV－10.2 eV＝0.8 eV的能量，D正确．
使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子：
(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收．不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级的问题；
(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如：自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差(E＝Em－En)，就可使原子发生能级跃迁.
1．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，下列说法正确的是( )
A．动能最小
B．电势能最小
C．α粒子和金原子核组成的系统的能量最小
D．加速度最小
答案 A
解析 在α粒子散射实验中，当α粒子接近金原子核时，金原子核对α粒子的作用力是斥力，对α粒子做负功，电势能增加，动能减小，当α粒子离金原子核最近时，它们之间的库仑力最大，α粒子的动能最小．由于受到的金原子核外电子的作用相对较小，与金原子核对α粒子的库仑力相比，可以忽略，因此只有库仑力做功，所以机械能和电势能整体上是守恒的，故系统的能量可以认为不变．综上所述，正确选项应为A.
2．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是( )
A．说明了质子的存在
B．说明了原子核是由质子和中子组成的
C．说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里
D．说明了正电荷均匀分布
答案 C
3．(多选)欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是( )
A．用10.2 eV的光子照射 B．用11 eV的光子照射
C．用14 eV的光子照射 D．用10 eV的光子照射
答案 AC
4．如图4所示为氢原子能级的示意图．现有大量处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时将辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是( )
图4
A．最容易发生衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的
B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的
C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属箔能发生光电效应
答案 D
解析 从n＝4的激发态跃迁到基态的能级差最大，即辐射出的光子能量最大，频率最大，对应波长最小，是最不容易发生衍射现象的，A错误；从n＝4的激发态跃迁到n＝3的激发态的能级差最小，辐射出的光子的频率最小，B错误；可辐射出的光子频率的种类数为C＝6种，C错误；从n＝2的激发态跃迁到基态时，辐射出光子的能量ΔE＝E2－E1＞6.34 eV，因而可以使逸出功为6.34 eV的金属箔发生光电效应，D正确．
