26/26第四章電磁振蕩與電磁波第1、2節(jié)電磁振蕩電磁場與電磁波(強基課逐點理清物理觀念)課標(biāo)要求學(xué)習(xí)目標(biāo)1.初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想,初步了解場的統(tǒng)一性與多樣性,體會物理學(xué)的統(tǒng)一性追求。2.通過實驗,了解電磁振蕩。1.知道電磁振蕩、電磁波的概念。2.會應(yīng)用麥克斯韋的電磁場理論判斷感應(yīng)電場和感應(yīng)磁場。3.通過實驗探究電磁振蕩的規(guī)律。4.會解釋日常生活中電磁波的產(chǎn)生與屏蔽現(xiàn)象。逐點清(一)電磁振蕩的產(chǎn)生及能量變化[多維度理解]一、電磁振蕩的產(chǎn)生1.要產(chǎn)生持續(xù)變化的電流,可以通過線圈和電容器組成的電路實現(xiàn)。2.振蕩電流:大小和方向都做周期性迅速變化的電流。3.振蕩電路:產(chǎn)生振蕩電流的電路。4.LC振蕩電路:由電感線圈L和電容C組成的電路,就是最簡單的振蕩電路。5.電磁振蕩:在整個過程中,電路中的電流i、電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強度E、線圈里的磁感應(yīng)強度B,都在周期性地變化著。這種現(xiàn)象就是電磁振蕩。二、電磁振蕩中的能量變化1.能量變化過程(1)電容器剛要放電時:電場最強,電場能最大。(2)開始放電后:電場能磁場能。(3)放電完畢:電場能為零,磁場能最大。(4)反向充電:磁場能電場能。(5)反向充電完畢:電場能最大。2.等幅振蕩振蕩電路中的能量會逐漸減小,適時地把能量補充到振蕩電路中,以補償能量損耗,就可以得到振幅不變的等幅振蕩。1.LC振蕩電路及電流、電荷量的變化圖像(如圖所示)2.板間電壓u、電場能EE、磁場能EB隨時間變化的圖像(如圖所示)u、EE規(guī)律與q-t圖像相對應(yīng);EB規(guī)律與i-t圖像相對應(yīng)。注意:自感電動勢E的變化規(guī)律與q-t圖像相對應(yīng)。3.各物理量變化情況一覽表時刻(時間)工作過程qEiB能量0~T放電過程qm→0Em→00→im0→BmE電→E磁T4~充電過程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E電T2~放電過程qm→0Em→00→im0→BmE電→E磁3T4~充電過程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E電[全方位練明]1.(2024·江蘇南通期末)在LC振蕩電路中,某時刻線圈中電流產(chǎn)生的磁場方向和電容器極板的帶電情況如圖所示,則圖示狀態(tài)()A.電容器剛好充電完畢B.電容器的帶電量在減小C.線圈中的電流正在減小D.磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化解析:選B根據(jù)右手螺旋定則知,電流方向如圖所示,則此時電容器放電,電容器的帶電量在減小,線圈中的電流正在增加,電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化,B正確,A、C、D錯誤。2.(2024·河南開封期末)已知LC振蕩電路中電流隨時間變化的曲線如圖所示,則()A.ab段為電容器的放電階段B.a、c兩時刻電容器里的電場能最大C.b、d兩時刻電容器帶電量最大D.b、d兩時刻線圈里的磁感應(yīng)強度最大解析:選Cab段電流從最大開始減小,說明電容器處于充電階段,A錯誤;a、c兩時刻的電流最大,線圈中的磁場最強,此時磁場能最大,電容器里的電場能為零,B錯誤;b、d兩時刻回路中電流為零,線圈里的磁感應(yīng)強度為零,磁場能為零,電容器里的電場能最大,電容器帶電量最大,C正確,D錯誤。3.(2024·湖北荊州期末)如圖所示,圖a為LC振蕩電路,通過P點的電流如圖b所示,規(guī)定P點電流方向向右為正方向,下列說法正確的是()A.0到t1時間內(nèi),電容器正在充電,上極板帶正電B.t1到t2時間內(nèi),電容器正在放電,上極板帶負電C.t2到t3時間內(nèi),電路中的電場能轉(zhuǎn)化為磁場能D.t3到t4時間內(nèi),電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能解析:選A0到t1時間內(nèi),電流方向為正方向,且正在減小,即電流為順時針方向且減小,說明電容器正在充電,電流方向為正電荷的運動方向,所以上極板帶正電,故A正確;t1到t2時間內(nèi),回路中電流為逆時針方向且增大,可知電容器C處于放電過程中,電流方向為正電荷的運動方向,所以上極板帶正電,故B錯誤;t2到t3時間內(nèi),回路中電流為逆時針方向且減小,可知電容器C處于充電過程中,則電場能增加,磁場能減小,電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能,故C錯誤;t3到t4時間內(nèi),回路中電流為順時針方向且增大,可知電容器C處于放電過程中,則電場能減小,磁場能增加,電路中的電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,故D錯誤。逐點清(二)電磁振蕩的周期和頻率[多維度理解]1.周期:電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間。LC振蕩電路的周期公式T=2πLC。2.頻率:電磁振蕩完成周期性變化的次數(shù)與所用時間之比叫作它的頻率,數(shù)值等于單位時間內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)。LC振蕩電路的頻率公式f=12πLC。式中周期T、頻率f、電感L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F1.LC振蕩電路的周期T=2πLC,頻率f=12πLC,決定周期和頻率的是電路本身的電容C和自感系數(shù)2.LC振蕩電路一個周期內(nèi)充電、放電各兩次,對應(yīng)的i、B、E大小、方向也有兩次變化。3.LC振蕩電路一個周期內(nèi)電場能與磁場能的轉(zhuǎn)化各有兩次。[典例](多選)如圖所示的電路中,自感線圈的自感系數(shù)為L,電容器的電容為C,電源電動勢為E,現(xiàn)將開關(guān)S由1扳到2,從這一時刻起()A.經(jīng)歷時間π2LC時B.經(jīng)歷時間πLC時,回路中的磁場能達到最大值C.在0~14周期的時間里,電容器放電的電荷量為CD.在0~14周期的時間里,電容器放電的平均電流是[解析]開關(guān)由1扳到2,電容器開始放電,由題干可知,該電路的振蕩周期T=2πLC,經(jīng)過t=π2LC=T4,放電電流最大,磁場能最大,A正確;經(jīng)過t'=πLC=T2,電路中電流為零,磁場能為零,B錯誤;放電瞬間,電容器帶電荷量q=CE,T4時間內(nèi)放電結(jié)束,電荷量全部放出,C正確;電容器放電的平均電流I=qt=[答案]ACD[全方位練明]1.為了增大LC振蕩電路的固有頻率,下列辦法可采取的是()A.增大電容器兩極板的正對面積并在線圈中放入鐵芯B.減小電容器兩極板的距離并增加線圈的匝數(shù)C.減小電容器兩極板的距離并在線圈中放入鐵芯D.減小電容器兩極板的正對面積并減少線圈的匝數(shù)解析:選DLC振蕩電路的頻率公式f=12πLC,由此公式可知增大固有頻率f的方法是減小L或減小C或同時減小L和C。由電容器電容公式C=εrS4πkd可知,若電容器兩極板的正對面積增大,則C增大,正對面積減小,則C減小;若電容器兩極板間的距離減小,則C增大,距離增大,則C減小。在線圈中放入鐵芯或增加線圈的匝數(shù),則L增大2.某個智能玩具的聲響開關(guān)與LC電路中的電流有關(guān),如圖所示為玩具內(nèi)的LC振蕩電路部分。已知線圈自感系數(shù)L=2.5×10-3H,電容器電容C=4μF,在電容器開始放電時(取t=0),上極板帶正電,下極板帶負電,則()A.LC振蕩電路的周期T=π×10-4sB.當(dāng)t=π×10-4s時,電容器上極板帶正電C.當(dāng)t=π3×10-4s時,D.當(dāng)t=2π3×10-4s時解析:選CLC振蕩電路的周期T=2πLC=2π×2.5×10-3×4×10-6s=2π×10-4s,A錯誤;當(dāng)t=π×10-4s=T2時,電容器反向充滿電,所以電容器上極板帶負電,B錯誤;當(dāng)t=π3×10-4s時,即0<t<T4,電容器正在放電,電路中電流方向為順時針方向,C正確;當(dāng)t=2π3×10-4s時逐點清(三)電磁場與電磁波[多維度理解]1.麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場產(chǎn)生電場。(2)變化的電場產(chǎn)生磁場。(3)電磁場:變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個不可分割的統(tǒng)一體。2.電磁波(1)定義:變化的電場和磁場由近及遠地向周圍傳播,形成電磁波。(2)特點:①電磁波可以在真空中傳播。②電磁波在真空中的傳播速度等于光速c。電磁波波速c、波長λ及頻率f之間的關(guān)系為:c=λf。③光是一種電磁波。④電磁波是橫波,其電場方向與磁場方向相互垂直,且二者均與傳播方向垂直。(3)赫茲用實驗證實了電磁波的存在,并觀察到電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象。[全方位練明]1.(2024·北京海淀期末)根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,下列說法正確的是()A.有電場的空間一定存在磁場,有磁場的空間也一定能產(chǎn)生電場B.穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,穩(wěn)定的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場C.周期性變化的磁場周圍空間一定產(chǎn)生周期性變化的電場D.均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場解析:選C根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,在變化的電場周圍一定存在磁場,在變化的磁場周圍一定存在電場;穩(wěn)定的電場不會產(chǎn)生磁場,穩(wěn)定的磁場不會產(chǎn)生電場,故A、B錯誤;周期性變化的磁場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的電場,故C正確;在均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,故D錯誤。2.(2024·浙江杭州期末)關(guān)于電磁場和電磁波,下列說法中正確的是()A.變化的電場一定在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場B.各種頻率的電磁波在真空中以不同的速度傳播C.電磁波和機械波都依賴于介質(zhì)才能傳播D.麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在,赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在解析:選D變化的電場一定在周圍空間產(chǎn)生磁場,非均勻變化的電場才會在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場,A錯誤;各種頻率的電磁波在真空中傳播的速度相同,都等于光速,B錯誤;電磁波可以在真空中傳播,C錯誤;麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在,赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在,D正確。[課時跟蹤檢測]A級——基礎(chǔ)達標(biāo)1.(多選)關(guān)于電磁波,下列說法正確的是()A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波C.電磁波在真空中自由傳播時,其傳播方向與電場強度方向、磁感應(yīng)強度方向均平行D.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信,但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸解析:選AB電磁波在真空中的傳播速度等于光速,與頻率無關(guān),A正確;電磁波是由周期性變化的電場和磁場互相激發(fā)得到的,B正確;電磁波傳播方向與電場方向、磁場方向均垂直,C錯誤;光是一種電磁波,光可在光導(dǎo)纖維中傳播,D錯誤。2.(多選)關(guān)于電磁場理論,下列說法中正確的是()A.變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的B.變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的C.均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的D.振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場解析:選BD變化的電場產(chǎn)生磁場有兩層含義:①均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場;②非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場。振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場;均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場。故B、D正確,A、C錯誤。3.下列說法中正確的是()A.在電場周圍一定存在磁場B.電磁波的傳播需要介質(zhì)C.電磁波在真空中的速度為3×108m/sD.電磁場理論是物理學(xué)家法拉第建立的解析:選C變化的電場周圍存在磁場,恒定的電場周圍不一定存在磁場,故A錯誤;電磁波的傳播不需要介質(zhì),故B錯誤;電磁波在真空中的速度等于光速,為3×108m/s,故C正確;電磁場理論是物理學(xué)家麥克斯韋建立的,故D錯誤。4.如圖為某時刻LC振蕩電路中電容器電場的方向和電流的方向,則下列說法正確的是()A.電容器正在放電B.電感線圈的磁場能正在減少C.電感線圈中的電流正在增大D.電容器的電場能正在減少解析:選B由題圖知,下極板帶正電,電路中電流方向為逆時針方向,故電容器充電,電場能增加,電感線圈中的電流正在減小,電感線圈的磁場能正在減少,A、C、D錯誤,B正確。5.在LC振蕩電路中,用以下的哪種辦法可以使振蕩頻率增大一倍()A.自感L和電容C都增大一倍B.自感L增大一倍,電容C減小一半C.自感L減小一半,電容C增大一倍D.自感L和電容C都減小一半解析:選D根據(jù)LC振蕩電路頻率公式f=12πLC可知,當(dāng)自感L和電容C都減小一半時,頻率f增大一倍,6.如圖所示,LC振蕩電路的電感L不變,電容C可調(diào),要使振蕩頻率從700Hz變?yōu)?400Hz。則可以采用的辦法有()A.把電容增大到原來的4倍B.把電容增大到原來的2倍C.把電容減小到原來的1D.把電容減小到原來的1解析:選D由f=12πLC知,振蕩頻率變?yōu)樵瓉淼?倍時,L不變,則C應(yīng)減小到原來的147.(多選)如圖為LC振蕩電路中電容器極板上的電荷量q隨時間t變化的圖線,由圖可知()A.在t1時刻,電路中的磁場能最小B.從t1到t2這段時間,電路中電流逐漸減小C.從t2到t3這段時間,電容器處于充電過程D.在t4時刻,電容器的電場能最小解析:選ACD由q-t圖線可以看出,在t1時刻電容器極板上的電荷量q最大,電容器中的電場最強,此時電路中的電場能最大,電路中的磁場能最小,為零,故A正確;從t1到t2,電容器極板上的電荷量q不斷減小,可知電容器處于放電過程,電路中電流逐漸增大,故B錯誤;從t2到t3,電容器極板上的電荷量q不斷增大,電容器處于充電過程,故C正確;在t4時刻,電容器極板上的電荷量q等于零,此時電容器中的電場能為零最小,故D正確。8.LC振蕩電路中電容器兩端的電壓u隨時間t變化的關(guān)系如圖所示,則()A.在t1時刻,電路中的電流最大B.在t2時刻,電路中的磁場能最小C.從t2~t3,電路中的電場能不斷增大D.從t3~t4,電容器的帶電荷量不斷增大解析:選C由題圖可知,在t1時刻,電容器兩端電壓最高,電路中的電流為零;在t2時刻,電容器兩端電壓為零,電路中的振蕩電流最大,磁場能最大,A、B錯誤;從t2~t3,電容器兩端電壓增大,則電場能增大,故C正確;從t3~t4,電容器兩端電壓減小,帶電荷量減少,故D錯誤。9.(2024·天津高二月考)上珠峰、下礦井、入海港、進工廠、到田間,5G網(wǎng)絡(luò)正在加速賦能千行百業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)。產(chǎn)生5G無線電波的LC振蕩電路某時刻的工作狀態(tài)如圖所示,則該時刻()A.線圈中磁場的方向向上B.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中電流方向相反C.線圈儲存的磁場能正在增加D.電容器兩極板間電場強度正在變大解析:選D根據(jù)安培定則,線圈中磁場的方向向下,故A錯誤;電容器在充電,電流減小,根據(jù)楞次定律結(jié)合安培定則可知,線圈中感應(yīng)電流的方向與題圖中電流方向相同,故B錯誤;電流減小,線圈儲存的磁場能正在減小,故C錯誤;電容器在充電,電容器兩極板間電場強度正在變大,故D正確。10.我國“嫦娥六號”探測器在進行月面軟著陸和自動巡視勘察時,地面工作人員通過電磁波實現(xiàn)對探測器的控制。已知由地面發(fā)射器發(fā)射的電磁波的波長為λ=30km,地面上的工作人員通過測量發(fā)現(xiàn)該電磁波由發(fā)射到被探測器接收所用的時間為t=1.3s,電磁波的速度為c=3×108m/s。則發(fā)射器與探測器之間的距離為m,在發(fā)射器與探測器之間相當(dāng)于有個波長。

解析:發(fā)射器與探測器之間的距離x=ct=3.9×108m,相當(dāng)于電磁波波長的個數(shù)n=xλ=3.9×1083×104答案:3.9×1081.3×104B級——綜合應(yīng)用11.(2024·重慶期末)圖1是某LC振蕩電路,圖2是該電路中平行板電容器a、b兩極板間的電壓uab隨時間t變化的關(guān)系圖像。在某段時間內(nèi),該回路中的磁場能增大,且b極板帶正電,則這段時間對應(yīng)圖像中的區(qū)間是()A.0~t3 B.t1~t2C.t2~t3 D.t3~t4解析:選D在某段時間內(nèi),該回路中的磁場能增大,根據(jù)能量守恒定律可知,電場能減小,則此時電容器處于放電狀態(tài),兩極板間的電壓減小,即處于t1~t2或t3~t4區(qū)間;又因為此時b極板帶正電,則a、b兩極板間的電壓應(yīng)為負值,故只能是t3~t4區(qū)間。故選D。12.(2024·江蘇南通一模)圖甲為LC振蕩電路,振蕩電流i隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,則()A.t1時刻,電容器充電完畢B.t2時刻,線圈中的磁場最弱C.t1~t2過程中,電容器兩極板間的電壓變大D.t1~t2過程中,線圈中的自感電動勢變大解析:選A在LC振蕩電路中,當(dāng)振蕩電流為零時,表示電容器充電完畢,故A正確;t1~t2過程中,電容器放電,電場能向磁場能轉(zhuǎn)化,t2時刻,放電電流達到最大,此時電場能最小,電容器兩極板間的電壓最小,而線圈中的磁場最強,故B、C錯誤;電流的變化率越大,自感電動勢越大,反之電流的變化率越小,自感電動勢越小,t1~t2過程中,電流的變化率逐漸減小,可知線圈的自感電動勢逐漸減小,故D錯誤。13.(2024·河北石家莊期中)(多選)甲圖LC振蕩電路中電容器的電容為40μF,乙圖為電容器的電荷量q隨時間t變化的圖像,t=0時刻,電容器的M板帶正電。下列說法中正確的是()A.甲圖中線圈的自感系數(shù)L=0.01HB.0~t1時間內(nèi),線圈的磁場能不斷增大C.M、N極板之間的最大電壓為50VD.t1~t2時間內(nèi),電容器N極板帶正電解析:選BD由題圖乙可知T=4π×10-3s,由公式T=2πLC,可得線圈的自感系數(shù)為L=T24π2C=0.1H,故A錯誤;由題圖乙可知,0~t1時間內(nèi),電荷量減小,電容器內(nèi)電場能不斷減小,則線圈的磁場能不斷增大,故B正確;由公式C=QU,可得M、N極板之間的最大電壓為Um=qmC=5V,故C錯誤;t=0時刻,電容器的M極板帶正電,0~t1時間內(nèi)電容器放電,t=t1時刻電容器電荷量減小到0,則t1~t2時間內(nèi),電容器反向充電14.(2024·浙江溫州期末)(多選)在超聲波懸浮儀中,由LC振蕩電路產(chǎn)生高頻電信號,通過壓電陶瓷轉(zhuǎn)換成同頻率的超聲波,利用超聲波最終實現(xiàn)小水珠的懸浮。若LC振蕩電路某時刻線圈中的磁場及電容器兩極板所帶的電荷如圖所示,下列說法正確的是()A.此時電容器的電壓正在增大B.此時電場能正向磁場能轉(zhuǎn)化C.在線圈中插入鐵芯,LC振蕩電路的頻率減小D.增大平行板電容器極板間的距離,LC振蕩電路的頻率減小解析:選BC由題圖可知,此時電流方向為逆時針方向,則此時電容器正在放電,電容器的電壓正在減小,電場能正向磁場能轉(zhuǎn)化,故A錯誤,B正確;根據(jù)f=12πLC,在線圈中插入鐵芯,則L增大,故LC振蕩電路的頻率減小,故C正確;根據(jù)f=12πLC和C=εrS4πkd可知15.(2024·江蘇蘇州期中)如圖所示,一LC回路的電感L=0.25H、電容C=4μF,在電容器開始放電時設(shè)為零時刻,上極板帶負電,下極板帶正電。π取3.14,求:(1)此LC振蕩電路的周期為多少?(2)當(dāng)t=2.0×10-3s時,電容器上極板帶何種電荷?電流方向如何?(3)如果電容器兩極板間電壓最大為20V,則在前T4內(nèi)的平均電流為多大?(結(jié)果保留一位有效數(shù)字解析:(1)根據(jù)T=2πLC,可得此LC振蕩電路的周期為T=6.28×10-3s。(2)當(dāng)t=2.0×10-3s時,即T4<t<T2階段,電容器反向充電,此時上極板帶正電荷(3)如果電容器兩極板間電壓最大為20V,則電容器的電荷量最大值為Q=CU=8×10-5C則在前T4I=QT4=8×10-514×6.28×1答案:(1)6.28×10-3s(2)正電荷順時針方向(3)5×10-2A第3、4節(jié)無線電波的發(fā)射和接收電磁波譜(強基課逐點理清物理觀念)課標(biāo)要求學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道電磁波的發(fā)射、傳播和接收。2.認識電磁波譜。知道各個波段的電磁波的名稱、特征和典型應(yīng)用。1.了解調(diào)制、調(diào)諧和解調(diào)的概念。2.觀察日常生活中電磁波的發(fā)射、傳播和接收現(xiàn)象。3.知道什么是電磁波譜,知道電磁波譜中各種電磁波的排列順序。4.了解不同波長電磁波的特征及主要用途。逐點清(一)無線電波的發(fā)射和接收[多維度理解]1.有效發(fā)射電磁波的條件(1)要有足夠高的振蕩頻率。(2)采用開放電路。振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間。2.電磁波的調(diào)制(1)載波:用于攜帶信號的高頻電磁波。(2)調(diào)制:使載波隨各種信號而改變的技術(shù)。(3)調(diào)幅(AM):使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變。(4)調(diào)頻(FM):使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變。3.無線電波的接收(1)接收原理:電磁波在傳播時如果遇到導(dǎo)體,會使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,空中的導(dǎo)體可以用來接收電磁波,這個導(dǎo)體就是接收天線。(2)電諧振:當(dāng)接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時,接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強。(3)調(diào)諧:使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。(4)解調(diào):把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來的過程。4.電視廣播的發(fā)射和接收(1)高頻電視信號的傳播方式主要有三種地面無線電傳輸、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及衛(wèi)星傳輸。(2)不同的傳播方式使用不同頻率范圍的電磁波,采取不同的調(diào)制方式。1.開放電路和調(diào)制(1)開放電路能有效地發(fā)射電磁波。(2)經(jīng)過調(diào)制的電磁波能夠傳遞信息,調(diào)制的方法有調(diào)幅和調(diào)頻。2.電磁波傳遞信息口訣聲音好聽傳也易,調(diào)制載波不能離,開放電路發(fā)出去,解調(diào)下來才完畢。[典例]關(guān)于電磁波的發(fā)射與接收,下列說法中正確的是()A.調(diào)頻與調(diào)幅都是用高頻載波發(fā)送信號,原理相同,無本質(zhì)區(qū)別B.解調(diào)是將低頻信號加載到高頻電磁波上進行發(fā)射傳送的過程C.手持移動電話與其他用戶通話時,要靠較大的固定的無線電臺轉(zhuǎn)送D.調(diào)諧就是將接收電路的振幅調(diào)至與電磁波的振幅相同[解析]調(diào)頻與調(diào)幅都是用高頻載波發(fā)送信號,但是原理不同,故A錯誤;解調(diào)是接收電磁波過程中的步驟,是將低頻信號從高頻載波信號中分離出來的過程,故B錯誤;手持移動電話與其他用戶通話時,要靠較大的固定的無線電臺轉(zhuǎn)送,故C正確;調(diào)諧是將接收電路的頻率調(diào)至與電磁波的頻率相同,故D錯誤。[答案]C[全方位練明]1.(多選)為了有效地把能量以電磁波形式發(fā)射到盡可能大的空間,除了使用開放電路,還可以()A.增大電容器極板間的距離B.減小電容器極板的正對面積C.減少線圈的匝數(shù)D.采用低頻振蕩電流解析:選ABC使用開放電路和提高發(fā)射頻率是提高電磁波發(fā)射能力的兩種有效方法;由f=12πLC、C=εrS4πkd可知,選項A2.(多選)下列關(guān)于無線電廣播對電磁波進行調(diào)制的原因的說法正確的是()A.經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波向外輻射能量的本領(lǐng)更強B.經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播得更快C.經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播的波長不變D.經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波才能把我們要告知對方的信號有效地傳遞出去解析:選AD調(diào)制就是把含有信息的低頻信號加載到高頻電磁波上,頻率變大,即向外輻射能量的本領(lǐng)變強,易于向外發(fā)射,A正確;電磁波在空氣中的波速接近光速,調(diào)制后傳播速度不變,B錯誤;根據(jù)v=λf可知,速度不變的情況下,頻率改變,則波長必然改變,C錯誤;要把電磁波有效地發(fā)射出去,必須有足夠高的頻率,經(jīng)過調(diào)制之后的電磁波具有較高頻率,從而能把我們要告知對方的信號有效地傳遞出去,D正確。3.(多選)調(diào)諧電路的可變電容器的動片從完全旋入到完全旋出仍接收不到較高頻率電臺發(fā)出的電信號,要接收到該電信號,應(yīng)()A.增大調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)B.加大電源電壓C.減小調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)D.將線圈中的鐵芯取走解析:選CD當(dāng)調(diào)諧電路的固有頻率等于要接收到的電磁波的頻率時,才能接收到電臺信號,由題意知,收不到高頻率電信號的原因是調(diào)諧電路固有頻率低,由f=12πLC,在可變電容器的動片從完全旋入(正對面積S最大)到完全旋出(正對面積S最小),即改變電容器的電容C,都未達到該電信號頻率,則必須減小電感L,即可通過C、D兩選項的操作增大頻率,故C逐點清(二)電磁波譜[多維度理解]1.電磁波譜:按電磁波的波長大小或頻率高低的順序把它們排列成譜,叫作電磁波譜。2.波長排列:按照波長從長到短依次排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。不同電磁波具有不同的波長(頻率),具有不同的特性。3.電磁波的特性及應(yīng)用(1)無線電波:把波長大于1mm(頻率低于300GHz)的電磁波稱作無線電波,廣泛用于通信、廣播及其他信號傳輸。雷達是利用電磁波遇到障礙物要發(fā)生反射,以此來測定物體位置的無線電設(shè)備,其利用的是波長較短的微波。(2)紅外線①紅外線是一種光波,波長比無線電波短,比可見光長。②所有物體都發(fā)射紅外線,熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強。③紅外線的應(yīng)用主要有紅外遙感技術(shù)和紅外體溫計。(3)可見光:能使人的眼睛產(chǎn)生視覺效應(yīng)的電磁波,可見光的波長在400~760nm之間,分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色。不同顏色的光波長(頻率)范圍不同。(4)紫外線:①波長范圍在5~370nm之間,不能引起人的視覺。②具有較高的能量,應(yīng)用于滅菌消毒;具有較強的熒光效應(yīng),用來激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光。(5)X射線和γ射線①X射線波長比紫外線短,有很強的穿透本領(lǐng),用來檢查金屬構(gòu)件內(nèi)部的缺陷,醫(yī)學(xué)上用于檢查人體的內(nèi)部器官。②γ射線波長比X射線更短,具有很高的能量,穿透力更強,醫(yī)學(xué)上用來治療某些癌癥,工業(yè)上用于探測金屬構(gòu)件內(nèi)部的缺陷。各種電磁波的共性與個性(1)共性①本質(zhì)上相同,都是電磁波,遵從相同的波動規(guī)律。②都遵循公式v=λf,它們在真空中的傳播速度都是c=3.0×108m/s。③它們的傳播都不需要介質(zhì)。④它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。(2)個性①不同電磁波的頻率或波長不同,表現(xiàn)出不同的特性,波長越長越容易產(chǎn)生干涉、明顯衍射現(xiàn)象,波長越短穿透能力越強。②相同頻率的電磁波,在不同介質(zhì)中速度不同;不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時,頻率越大,速度越小。[典例](2024·濟寧高二檢測)關(guān)于生活中遇到的各種電磁波,下列說法正確的是()A.醫(yī)院里“CT”機使用的電磁波是γ射線,它具有較強的穿透能力B.紫外線常用于衛(wèi)星通信、電視等信號的傳輸,它還可用于消毒C.“浴霸”的取暖燈泡能發(fā)出較強的紅外線,它具有顯著的熱效應(yīng)D.X射線可以摧毀病變的細胞,常用于治療各種癌癥[解析]醫(yī)院里“CT”機使用的電磁波是X射線,利用X射線能夠穿透物質(zhì),來檢查人體的內(nèi)部器官,故A錯誤;無線電波常用于衛(wèi)星通信、電視等信號的傳輸,紫外線用于消毒,故B錯誤;“浴霸”的取暖燈泡能發(fā)出較強的紅外線,利用紅外線的熱效應(yīng)進行取暖,故C正確;γ射線可以摧毀病變的細胞,常用于治療各種癌癥,故D錯誤。[答案]C/方法技巧/不同電磁波的特性及應(yīng)用電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線頻率由左向右,頻率變化為由低到高真空中的波長由左向右,波長變化為由長到短特性波動性強熱效應(yīng)強感光性強化學(xué)作用、熒光效應(yīng)強穿透力強穿透力最強用途通信、廣播、天體物理研究遙控、遙測、加熱、紅外攝像、紅外制導(dǎo)照明、照相等殺菌、防偽、治療皮膚病等檢查、探測、透視探測、治療[全方位練明]1.(多選)電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中。下列屬于應(yīng)用電磁波的醫(yī)用器械有()A.殺菌用的紫外燈B.拍胸片的X光機C.治療咽喉炎的超聲波霧化器D.檢查血流情況的“彩超”機解析:選AB紫外線和X射線從本質(zhì)上說是電磁波,A、B正確;治療咽喉炎的超聲波霧化器和檢查血流情況的“彩超”機用的都是超聲波,超聲波屬于機械波,C、D錯誤。2.(多選)關(guān)于物理知識在生活中的應(yīng)用,下列說法正確的是()A.機場、車站所用的測量人體溫度的測溫儀應(yīng)用的是紫外線B.雷達是利用無線電波中的微波來測定物體位置的無線電設(shè)備C.γ射線可以用來治療某些癌癥D.醫(yī)院給病人做的腦部CT應(yīng)用的是X射線解析:選BCD一切物體均發(fā)出紅外線,溫度不同,輻射強度不同,測量人體溫度的測溫儀應(yīng)用的是紅外線,A錯誤;雷達是利用無線電波中的微波來測定物體位置的,B正確;γ射線可以破壞生命物質(zhì),可以用來治療某些癌癥,C正確;X射線有很強的穿透本領(lǐng),給病人做的腦部CT應(yīng)用的是X射線,D正確。3.(多選)關(guān)于電磁波譜,下列說法正確的是()A.X射線對生命物質(zhì)有較強的作用,過量的X射線輻射會引起生物體的病變B.γ射線是電磁波譜中波長最短的電磁波,它比X射線的頻率還要高C.紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和明顯衍射D.在電磁波譜中,無線電波一般可用于通信解析:選ABDX射線具有較強的穿透能力且對生命物質(zhì)有較強的作用,過量的X射線輻射會引起生物體的病變,故A正確;γ射線比X射線的波長短、頻率高,故B正確;紫外線比紫光的波長短,紫光比紫外線更容易發(fā)生干涉和明顯衍射,故C錯誤;在電磁波譜中,無線電波的波長較長,一般可用于通信,故D正確。[課時跟蹤檢測]A級——基礎(chǔ)達標(biāo)1.“神舟十八號”載人飛船于2024年4月25日成功發(fā)射。在發(fā)射過程中,地面測控站對飛船進行跟蹤測量與控制時,傳輸信號所使用的是電磁波譜中的()A.無線電波 B.可見光C.紫外線 D.X射線解析:選A在發(fā)射過程中,地面測控站對飛船進行跟蹤測量與控制時,傳輸信號所使用的是電磁波譜中的無線電波,特別是無線電波里的微波,具有易于集聚成束、高度定向性以及直線傳播的特性,可用來在無阻擋的視線自由空間傳輸高頻信號,故A正確。2.(2024·河北滄州期末)北京時間2023年12月15日,我國成功發(fā)射了“遙感四十一號”衛(wèi)星。該衛(wèi)星主要用于國土普查、農(nóng)作物估產(chǎn)、環(huán)境治理、氣象預(yù)警預(yù)報和綜合防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域,可為國民經(jīng)濟建設(shè)提供信息服務(wù)。該衛(wèi)星向地面?zhèn)鬟f信息采用的是()A.聲波 B.超聲波C.電磁波 D.同軸電纜解析:選C“遙感四十一號”衛(wèi)星利用電磁波向地面?zhèn)鬟f信息。故選C。3.(2024·廣西百色期末)手機是當(dāng)下使用最廣泛的通信工具。人們在使用手機時,經(jīng)常通過Wi-Fi聯(lián)網(wǎng),有時也會通過藍牙傳輸數(shù)據(jù)。Wi-Fi技術(shù)與藍牙技術(shù)同屬于短距離無線電技術(shù),所使用的無線電波頻率一般在2.4GHz附近。下列說法正確的是()A.Wi-Fi使用的無線電波會發(fā)生多普勒效應(yīng)B.Wi-Fi使用的無線電波在水中傳播比在空氣中傳播更快C.紫外線比藍牙使用的無線電波更易發(fā)生明顯衍射D.藍牙使用的無線電波有橫波也有縱波解析:選A多普勒效應(yīng)是波共有的特征,Wi-Fi使用的無線電波會發(fā)生多普勒效應(yīng),故A正確;Wi-Fi使用的無線電波在水中傳播比在空氣中傳播更慢,故B錯誤;藍牙使用的無線電波的波長大于紫外線的波長,則藍牙使用的無線電波比紫外線更易發(fā)生明顯衍射,故C錯誤;藍牙使用的無線電波為橫波,故D錯誤。4.(2024·江蘇揚州期末)電焊作業(yè)時,會產(chǎn)生對人體有害的電焊弧光,輻射出大量頻率為1.0×1015Hz的電磁波。根據(jù)如圖所示的電磁波譜,判斷它屬于哪種電磁波()A.微波 B.紅外線C.紫外線 D.X射線解析:選C根據(jù)波長與頻率之間的關(guān)系c=λf,可得λ=cf=3.0×1081.0×1015m=3×5.(2024·福建莆田期末)下列說法不正確的是()A.無線電波、光波、X射線、γ射線都是電磁波B.麥克斯韋通過實驗驗證了“變化的電場產(chǎn)生磁場”和“變化的磁場產(chǎn)生電場”,并證實了電磁波的存在C.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)D.LC振蕩電路中,電容器極板上的電荷量最大時,磁場能最小解析:選B無線電波、光波、X射線、γ射線都是電磁波,故A正確,不滿足題意要求;麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,赫茲通過實驗證實了電磁波的存在,故B錯誤,滿足題意要求;奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),故C正確,不滿足題意要求;LC振蕩電路中,電容器極板上的電荷量最大時,電場能最大,磁場能最小,故D正確,不滿足題意要求。6.(2024·北京西城期中)許多物理現(xiàn)象在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域得到了應(yīng)用,以下說法中正確的是()A.醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進行消毒B.看3D電影(立體電影)時要帶特制的眼鏡是光的干涉的應(yīng)用C.利用紅外線進行遙感、遙控主要是因為紅外線的波長大,不容易發(fā)生明顯衍射D.X射線廣泛用于電視、雷達解析:選A醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進行消毒,故A正確;看3D電影(立體電影)時要帶特制的眼鏡是光的偏振的應(yīng)用,故B錯誤;利用紅外線進行遙感、遙控主要是因為紅外線的波長大,容易發(fā)生明顯衍射,故C錯誤;微波廣泛用于電視、雷達,故D錯誤。7.電磁波按波長由大到小排列正確的是()A.無線電波、紅外線、紫外線、γ射線B.γ射線、紅外線、紫外線、無線電波C.紅外線、無線電波、γ射線、紫外線D.紫外線、無線電波、γ射線、紅外線解析:選A電磁波按波長由大到小的順序排列為:無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。故選A。8.(2024·廣西桂林期中)關(guān)于電磁波譜,下列說法正確的是()A.X射線可用于廣播B.γ射線是波長最短的電磁波C.紫外線的頻率比紫光的低D.長波可以摧毀病變的細胞解析:選BX射線具有較強的穿透能力,所以不能用于廣播,故A錯誤;γ射線是波長最短、頻率最高的電磁波,故B正確;紫外線的波長比紫光短,紫外線的頻率比紫光的高,故C錯誤;長波波長較長,頻率較低,能量較小,不可以摧毀病變的細胞,故D錯誤。9.5G網(wǎng)絡(luò)使用通信頻率在3.0GHz以上的超高頻段和極高頻段,4G網(wǎng)絡(luò)使用通信頻率在0.3GHz~3.0GHz間的特高頻段。下列說法正確的是()A.在同一介質(zhì)中,5G信號比4G信號波長更長B.在同一介質(zhì)中,5G信號比4G信號衍射本領(lǐng)更弱C.在同一介質(zhì)中,5G信號比4G信號的傳播速度更大D.在同一介質(zhì)中,5G信號與4G信號會發(fā)生干涉解析:選B在同一介質(zhì)中,5G信號與4G信號的傳播速度相等,5G信號比4G信號頻率高,則5G信號比4G信號波長短,5G信號比4G信號衍射本領(lǐng)更弱,A、C錯誤,B正確;在同一介質(zhì)中,5G信號與4G信號頻率不同,不會發(fā)生干涉,D錯誤。10.(2024·北京海淀期中)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A.麥克斯韋提出:變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場,變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場B.各種電磁波在真空中的傳播速度與光速一樣,大小為3×108m/sC.經(jīng)過調(diào)幅后的電磁波是橫波,經(jīng)過調(diào)頻后的電磁波是縱波D.電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播解析:選B根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論,在變化的磁場周