(共12张PPT)
第3章 电磁波
变化的磁场产生电场
电磁波的发现1变化的电场产生磁场
电磁波:电磁场由近及远向四周传播
振荡电流:大小和方向都做周期性变化的电流
电磁振荡周期:T=2mC
电磁
频率:f
2√LC
波
发射端:调制/
电磁波的发射与接收
调频
接收端:调谐→解调
电磁波的应用:电视与雷达、移动电话、因特网
电磁定义:把电磁波按波长或频率顺序排列起来
波谱(包括无线电波红外线可见光紫外线X射线y射线
电磁污染及防护
知识体系·网络构建
宏观把握·理清脉络
专题归纳,整合提升
归纳整合·深度升华
T
放电充电
充电放电
C本章优化总结
电磁振荡的三个“两”的理解
电磁振荡在近年来的高考中出现的频率较高.学习中若能抓住三个“两”，就可把握好本章的知识要点，从而使知识系统化.
1.两个物理量
考题大部分是围绕某些物理量在电磁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：
一个是电流（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.
另一个是电压（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相同.
电流i和电压u的变化不同步，规律如图所示.
2.两个过程
电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充、放电过程，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大.
3.两个初始条件
如图所示的电路甲和乙，表示了电磁振荡的两个不同初始条件，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个初始条件.
（多选）如图所示的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（ ）
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
电磁波与机械波的异同点
1.电磁波与机械波的相同点
（1）都能发生反射、折射、衍射、干涉等现象.
（2）都是传播能量的一种形式，都能传递信息.
（3）波长、频率、波速关系一样都满足v＝λf.
（4）都是从一种介质传播到另一种介质频率不变.
2.电磁波与机械波的不同点
（1）电磁波是电场和磁场的交替感应，由近及远的传播，机械波是在相邻质点间的相互作用下，机械振动的传播.
（2）电磁波是横波，电场方向和磁场方向互相垂直且都与波的传播方向垂直；机械波有横波也有纵波.
（3）电磁波波速比机械波波速大得多，任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×108 m/s，电磁波传播虽然不需要介质，但在其他介质中的速度都比在真空中的小.
（4）电磁波的波速与介质和频率都有关系.机械波的波速由介质决定，与频率无关.
（多选）以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是 （ ）
A.机械波和电磁波，本质上是一致的
B.机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关
C.机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
[解析] 机械波由振动产生，电磁波由周期性变化的电场（或磁场）产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，故选项B、C、D正确.
[答案] BCD
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4章末过关检测（三）
（时间：60分钟，满分：100分）
一、单项选择题（本题共6小题，每小题6分，共36分.在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）
1.首先从理论上预见电磁波的存在和第一次用实验证实电磁波存在的科学家是（ ）
A.牛顿、法拉第 B．焦耳、奥斯特
C.爱因斯坦、普朗克 D．麦克斯韦、赫兹
答案：D
2.用于通信的无线电波能绕过建筑墙体从而保证手机能正常接收信号，而光波却不能绕过墙体实现正常照明功能，这是因为（ ）
A.无线电波是横波，光波是纵波
B.无线电波的波速小于光波的波速
C.无线电波的振幅大于光波的振幅
D.无线电波的波长大于光波的波长
解析：选D.波发生明显的衍射现象的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多，或都比波长小.用于通信的无线电波的波长较大，通常都能绕过建筑墙体，而发生明显衍射，而可见光的波长很小，不能绕过建筑墙体，故不能发生明显衍射，D正确.
3.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与外来电磁波的周期T2的关系是（ ）
A.T1>T2 B．T1C.T1＝T2 D．都有可能
解析：选B.由T＝2π和C＝可知，当d减小时，T增大，则T14.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：选B.声波、电磁波都能传递能量和信息，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.
5.在LC振荡电路中，电容器C的带电荷量q随时间t变化的图象如图所示.在1×10－6 s到2×10－6 s内，关于电容器的充（放）电过程及由此产生的电磁波的波长，下列说法正确的是（ ）
A.充电过程，波长为1 200 m
B.充电过程，波长为1 500 m
C.放电过程，波长为1 200 m
D.放电过程，波长为1 500 m
解析：选A.由题图可知，在1×10－6 s到2×10－6 s内，电容器C的带电荷量由0增加到最多，因此是充电过程.电磁振荡的周期等于所发射的电磁波的周期，那么电磁波的波长为λ＝cT＝3×108×4×10－6 m＝1 200 m.故选项A正确.
6.利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理及相关问题.IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交车上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波.刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输.下列说法正确的是（ ）
A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流
D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
解析：选B.IC卡工作所需要的能量是线圈L中产生的感应电流，选项A错误；要使电容C达到一定的电压，则读卡机应该发射特定频率的电磁波，IC卡才能有效工作，选项B正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，线圈L中会产生感应电流，但电容C不能达到一定的电压，IC卡不能有效工作，选项C错误；IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也能向读卡机传输自身的数据信息，选项D错误.
二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分.在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分）
7.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的电场线如图所示时，可能是（ ）
A.向上方向的磁场在增强
B.向上方向的磁场在减弱
C.向上方向的磁场先增强，然后反向减弱
D向上方向的磁场先减弱，然后反向增强
解析：选AC.若向上方向的磁场在增强，感应电流的磁场要阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则可知感应电流的方向如图中E的方向所示，A正确，B错误；同理，当磁场向下且减弱时，也会得到如图中E的方向，C正确，D错误.
8.某时刻LC振荡电路的状态如图所示，则此时刻（ ）
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：选AD.解决问题的关键是根据电容器的两极板的带电情况和电流方向，判定出电容器正处于充电过程.由电磁振荡的规律可知：电容器充电过程中，电流逐渐减小，且在充电过程中，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.
9.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（ ）
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
解析：选BC.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，A错误，B正确；f＝＝ 减小，C正确，D错误.
10.如图甲所示，是一个调谐接收电路，图乙中（a）、（b）、（c）为电路中的电流随时间变化的图象，则（ ）
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
解析：选ACD.L1中由于电磁感应，产生的感应电动势的图象是同（a）图相似的，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2中没有电流，所以L2中的电流图象应是（b）图；高频部分通过C2，通过耳机的电流如同（c）图中的i3，只有低频的电流，A、C、D正确.
三、非选择题（本题共3小题，共40分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
11.（10分）生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应.图中的测速雷达正在向一辆接近的车辆发出无线电波，并接收被车辆反射的无线电波.由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发出时不同，利用频率差f接收－f发出就能计算出车辆的速度.已知发出和接收的频率间关系为f接收＝f发出，式中c是真空中的光速，若f发出＝2×109 Hz，f接收－f发出＝400 Hz，求被测车辆的速度大小.
解析：由题意得，f接收－f发出＝f发出－f发出＝f发出＝×2×109 Hz＝400 Hz，
解得v车＝30 m/s.
答案：30 m/s
12.（14分）LC振荡电路中，已知电容器的电容为C，振荡电流i＝Imsin ωt，则此电路中线圈的自感系数为多少？若该电路发射的电磁波在某介质中波长为λ，则电磁波在这种介质中的传播速度是多少？
解析：由i＝Imsin ωt，振荡周期T＝，
又T＝2π，故L＝.
振荡频率和电磁波在介质中的传播频率相等，在介质中v＝λf＝.
答案：
13.（16分）如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 μF，灯泡L的规格是“4 V，2 W”.开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流.若从S断开开始计时，则：
（1）当t＝×10－3 s时，电容器的右极板带何种电荷？
（2）当t＝π×10－3 s时，LC回路中的电流为多大？
解析：由T＝2π知：
T＝2π s＝2π×10－3 s.
（1）t＝×10－3 s＝T，断开开关S时，电流最大，经，电流最小，电容器两极板间电压最大.在此过程中对电容器充电，右极板带正电.
（2）t＝π×10－3 s＝，此时电流亦为最大，与没有断开开关时的电流大小相等，则I＝＝＝0.5 A.
答案：（1）正电荷 （2）0.5 A
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