2018-2019高中物理 第4章 電磁波與現(xiàn)代通信 4.1 電磁波的發(fā)現(xiàn)學(xué)案 滬科版選修1 -1.doc

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4．1　電磁波的發(fā)現(xiàn) 1．(3分)下列關(guān)于電機(jī)的說(shuō)法，不正確的是(　　) A．電機(jī)就是發(fā)電機(jī) B．電機(jī)實(shí)現(xiàn)了電能和其他形式能源的相互轉(zhuǎn)換 C．發(fā)電機(jī)使人類(lèi)獲得了高效清潔的電能 D．電機(jī)包括電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī) 【解析】　電機(jī)包括電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，前者是把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，后者是把其他形式能轉(zhuǎn)化成電能． 【答案】　A 2．(3分)如圖411所示，矩形線(xiàn)圈與磁場(chǎng)垂直，且一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，下述過(guò)程中使線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 圖411 A．以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45 B．以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45 C．將線(xiàn)圈向下平移 D．將線(xiàn)圈向上平移 【解析】　以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45的過(guò)程，穿過(guò)矩形線(xiàn)圈中的磁通量沒(méi)有變化；以ad邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)45，穿過(guò)矩形線(xiàn)圈中的磁通量減??；而將線(xiàn)圈上、下平移時(shí)，穿過(guò)矩形線(xiàn)圈的磁通量不變，根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知選項(xiàng)B對(duì)，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)． 【答案】　B 3．(4分)與磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8 T垂直的線(xiàn)圈面積為0.05 m2，(1)此線(xiàn)圈的磁通量是多大？(2)若這個(gè)線(xiàn)圈繞有50匝時(shí)，磁通量多大？ 【解析】　根據(jù)磁通量的定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積，叫做穿過(guò)這個(gè)面的磁通量，但要注意S是與磁感應(yīng)強(qiáng)度B相垂直的那部分面積，即Φ＝BS，故： (1)Φ1＝BS＝0.80.05 Wb＝410－2 Wb (2)線(xiàn)圈繞有50匝，但與磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直的面積還是0.05 m2，故穿過(guò)這個(gè)面的磁感線(xiàn)條數(shù)不變．磁通量也可理解為穿過(guò)這個(gè)面的磁感線(xiàn)的條數(shù)．所以仍然為410－2 Wb. 【答案】　(1)410－2 Wb　(2)410－2 Wb 課 標(biāo) 導(dǎo) 思 1.了解麥克斯韋和赫茲在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻(xiàn)，體會(huì)科學(xué)家研究物理問(wèn)題的思維方法． 2．了解變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相聯(lián)系形成電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)在空間傳播形成電磁波，掌握波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系．(重點(diǎn)＋難點(diǎn)) 3．通過(guò)實(shí)例認(rèn)識(shí)電磁波譜，了解電磁波的組成，知道它們各自的特點(diǎn)及重要應(yīng)用. 一、發(fā)現(xiàn)電磁波的歷程 1．麥克斯韋的天才預(yù)見(jiàn)：1865年，麥克斯韋建立的電磁場(chǎng)理論，預(yù)言了電磁波的存在，并推算出電磁波的傳播速度等于光速． 2．赫茲實(shí)驗(yàn)：赫茲的實(shí)驗(yàn)顯示了電磁振蕩在空間的傳播，他的天才之“手”終于“捕捉”到了向往已久的電磁波． 二、認(rèn)識(shí)電磁波 1．電磁波：任何帶電體振蕩時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的電場(chǎng)，這個(gè)變化的電場(chǎng)會(huì)激發(fā)一個(gè)磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又會(huì)激發(fā)一個(gè)電場(chǎng)．電場(chǎng)→磁場(chǎng)→電場(chǎng)→磁場(chǎng)……如此反復(fù)，在帶電體周?chē)蜁?huì)形成一個(gè)交替變化的電磁場(chǎng)，也叫電磁振蕩．電磁場(chǎng)向周?chē)臻g由近及遠(yuǎn)地傳播，形成電磁波． 2．電磁波的特點(diǎn) (1)電磁波是橫波． (2)電磁波的傳播不需要水和空氣等介質(zhì)，它可在真空中傳播． (3)電磁波具有波的一般特征，其波長(zhǎng)λ、頻率ν、波速c之間的關(guān)系是c＝λν. (4)電磁波同其他波一樣，也具有能量． 3．電磁波王國(guó) 電磁波譜：按電磁波的波長(zhǎng)或頻率的大小順序把電磁波排列成譜，叫做電磁波譜．如按用途將電磁波譜劃分為無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn). 一、電磁波的基本知識(shí) 1．波長(zhǎng)λ：電磁波在一個(gè)周期傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)． 2．頻率f：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)叫做頻率． 3．波速c：電磁波的傳播速度等于光速，c＝3108 m/s. 4．波長(zhǎng)、波速和頻率間的關(guān)系公式：c＝λf. 5．傳播：在真空中傳播，不需要水或空氣等介質(zhì)． 6．無(wú)線(xiàn)電波的應(yīng)用 (1)長(zhǎng)波：主要用于導(dǎo)航、報(bào)時(shí)等． (2)中波：主要用于電話(huà)、電報(bào)、廣播、標(biāo)準(zhǔn)頻率報(bào)時(shí)、防汛、救災(zāi)、軍事通信等． (3)微波：衛(wèi)星通信、常規(guī)的中繼通信、電話(huà)、電報(bào)、傳輸數(shù)據(jù)、圖像、長(zhǎng)途干線(xiàn)通信等． 7．無(wú)線(xiàn)電波三種傳播方式的比較 傳播方式 概念 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用波段 地波 沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o(wú)線(xiàn)電波 比較穩(wěn)定 傳播過(guò)程中消耗部分能量 長(zhǎng)波段和中波段 天波 靠大氣中電離層的反射傳播的無(wú)線(xiàn)電波 受地面障礙的影響較小 傳播不穩(wěn)定 短波 空間波 像光束那樣沿直線(xiàn)傳播的無(wú)線(xiàn)電波 受外界干擾小 不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，若進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播要借助于中繼站 微波和超短波 【特別提醒】　由于波長(zhǎng)不同、頻率不同、各個(gè)波段的電磁波穿透能力、傳播能力也不同，根據(jù)它們不同特點(diǎn)有不同應(yīng)用. 二、電磁波譜 1．無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)合起來(lái)，構(gòu)成了范圍非常廣泛的電磁波譜．可見(jiàn)光只是其中很窄的一個(gè)波段．由于它們都是本質(zhì)相同的電磁波，所以它們的行為都遵循共同的規(guī)律，但另一方面，由于它們的頻率不同而又表現(xiàn)出不同的特性．例如，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無(wú)線(xiàn)電波，很容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象．但對(duì)波長(zhǎng)越來(lái)越短的可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)，要觀察到它們的干涉、衍射現(xiàn)象就越來(lái)越困難了． 2．各波段的電磁波譜的比較 一、對(duì)電磁波的認(rèn)識(shí) 　(多選)關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電磁波是橫波 B．電磁波的傳播需要介質(zhì) C．電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 D．電磁波中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向處處相互垂直 【解析】　電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波，電磁波在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及傳播方向三者相互垂直，電磁波是一種波，它具有波的一切特性，它能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，電磁波在真空中的速度最大，它的傳播不需要介質(zhì)．故正確答案為ACD. 【答案】　ACD 本題涉及了電磁場(chǎng)、電磁波的基本知識(shí)，也啟示我們?cè)趯W(xué)習(xí)中要關(guān)注科技、國(guó)防、醫(yī)療、社會(huì)生活，并能從中了解有關(guān)知識(shí)的應(yīng)用. 1．(多選)下列關(guān)于電場(chǎng)、磁場(chǎng)及電磁波的說(shuō)法中正確的(　　) 我國(guó)電視頻道的劃分頻道號(hào) 1 2 …… 6 …… 68 頻率范圍/MHz 48.5～56.5 56.5～64.5 …… 167～178 …… 950～958 A.均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng) B．只要空間某處的電場(chǎng)或磁場(chǎng)發(fā)生變化，就會(huì)在其周?chē)a(chǎn)生電磁波 C．振蕩電路發(fā)射電磁波的過(guò)程，也是向外輻射能量的過(guò)程 D．電磁波的傳播并不依賴(lài)介質(zhì) 【解析】　均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，A項(xiàng)錯(cuò)；只有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)才能交替產(chǎn)生，由發(fā)生區(qū)域向外傳播形成電磁波，B項(xiàng)錯(cuò)；發(fā)射電磁波的過(guò)程，也是向外輻射能量的過(guò)程，C項(xiàng)正確；電磁波是電磁場(chǎng)自身的運(yùn)動(dòng)過(guò)程不需要介質(zhì)，D項(xiàng)正確． 【答案】　CD 二、對(duì)電磁波譜的理解 　(多選)下列有關(guān)電磁波的說(shuō)法中正確的是(　　) A．電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是無(wú)線(xiàn)電波 B．電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是γ射線(xiàn) C．頻率大于可見(jiàn)光的電磁波表現(xiàn)為沿直線(xiàn)傳播 D．以上說(shuō)法都不正確 【解析】　波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，在電磁波中，無(wú)線(xiàn)電波波長(zhǎng)最長(zhǎng)，γ射線(xiàn)的波長(zhǎng)最短，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；波長(zhǎng)越短，頻率越大的電磁波，其衍射現(xiàn)象不明顯，傳播的直線(xiàn)性越好，故C項(xiàng)正確． 【答案】　BC 無(wú)線(xiàn)電波到γ射線(xiàn)都是本質(zhì)相同的電磁波，其行為服從共同的規(guī)律，但因波長(zhǎng)(或頻率)不同又表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，要熟記各部分的波長(zhǎng)，頻率范圍及其關(guān)系，知道同一電磁波的波長(zhǎng)與頻率成反比. 2．紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電波、可見(jiàn)光、γ射線(xiàn)、倫琴射線(xiàn)按波長(zhǎng)由大到小的排列順序是(　　) A．無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、倫琴射線(xiàn)、γ射線(xiàn) B．紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電波、γ射線(xiàn)、倫琴射線(xiàn) C．γ射線(xiàn)、倫琴射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電波 D．紫外線(xiàn)、紅外線(xiàn)、γ射線(xiàn)、倫琴射線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電波、可見(jiàn)光 【解析】　在電磁波譜中以無(wú)線(xiàn)電波波長(zhǎng)最大，γ射線(xiàn)波長(zhǎng)最小，所以正確的順序?yàn)锳. 【答案】　A 1．近來(lái)軍事行動(dòng)中，士兵都配戴“紅外夜視儀”，以便在夜間也能清楚地看清目標(biāo)，這主要是因?yàn)?　　) A．“紅外夜視儀”發(fā)射出強(qiáng)大的紅外線(xiàn)，照射被視物體 B．一切物體均不停地輻射紅外線(xiàn) C．一切高溫物體不停地輻射紅外線(xiàn) D．“紅外夜視儀”發(fā)射出γ射線(xiàn)，放射性物體受到激發(fā)而發(fā)出紅外線(xiàn) 【解析】　一切物體都不停地向外輻射紅外線(xiàn)，不同物體輻射出來(lái)的紅外線(xiàn)不同．采用紅外線(xiàn)接收器，可以清楚地分辨出物體的形狀、大小和位置，而且不受白天和夜晚的影響．故選B. 【答案】　B 2．(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17592046】 A．紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)比紅色光波長(zhǎng)長(zhǎng)，它的熱作用很強(qiáng) B．X射線(xiàn)就是倫琴射線(xiàn) C．陰極射線(xiàn)是一種頻率極高的電磁波 D．紫外線(xiàn)的波長(zhǎng)比倫琴射線(xiàn)的長(zhǎng)，它的顯著作用是化學(xué)作用 【解析】　在電磁波譜中，紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，A項(xiàng)正確；陰極射線(xiàn)是電子流，它與電磁波有著本質(zhì)的區(qū)別，C項(xiàng)錯(cuò)誤；紫外線(xiàn)的顯著作用是化學(xué)作用，倫琴射線(xiàn)的顯著作用是穿透作用，D項(xiàng)正確．故選ABD. 【答案】　ABD 3．比較可見(jiàn)光、無(wú)線(xiàn)電波以及激光在真空中的傳播速度的大小，可知(　　) A．可見(jiàn)光最大　　　　　　 B．無(wú)線(xiàn)電波最大 C．激光最大 D．三者相同 【解析】　三者均屬于不同頻率的電磁波，它們的速度在真空中全為3108 m/s，故選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 4．下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是(　　) A．電磁波必須依賴(lài)介質(zhì)傳播 B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象 C．電磁波不會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象 D．電磁波無(wú)法攜帶信息傳播 【解析】　電磁波可以在真空中傳播，能發(fā)生干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象，并且它可以傳遞信息，可知只有B選項(xiàng)正確． 【答案】　B