第 1 页 第第 6 讲讲 电磁波、电磁波与信息化社会电磁波、电磁波与信息化社会 电磁波谱电磁波谱 一、基本概念与基本规律基本概念与基本规律 1电磁场 麦克斯韦电磁场理论的要点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 按照麦克斯韦的电磁场理论， 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的场，这就是电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。 2电磁波 变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。 有效地发射电磁波的条件是： （1）频率足够高（单位时间内辐射出的能量 Pf 4） ； （2）形成开放电路（把电场和磁场分散到尽可能大的空间里去） 。 电磁波的传播： （1）不需要任何介质 （2）在真空中任何电磁波传播速度都是 c=3.00108m/s，跟光速相同。 （3）频率不同的电磁波波长不同。三者关系式：fc=。 （4）电磁波是横波。E 与 B 的方向彼此垂直，而且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。 无线电波的发射与接收：(了解) （1）振荡电路的特点： （2）调制： （3）调谐： （4）检波 3电磁波与信息化社会（考纲中无要求） 知道广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用。 4电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。电磁波谱如图。 5各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、 紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的； 伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的； 射线是原子核受到激发后产生的。 电磁波谱从左至右频率越来越大，波长越来越短，因此就越不容易发生干涉和衍射现象，但穿透本领却越来越强 第 2 页 6红外线、紫外线、X 射线的主要性质及其应用举例。 种类 产生 主要性质 应用举例 红外线 一切物体都能发出 热效应 遥感、遥控、加热 紫外线 一切高温物体能发出 化学效应 荧光、杀菌、合成 VD2 X 射线 阴极射线射到固体表面 穿透能力强 人体透视、金属探伤 实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长 m和物体温度 T 之间满足关系 m?T=b（b 为常数） 。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中，可以根据接收到的恒星发出的光的频率，分析其表面温度。 可见光频率范围是 3.9-7.51014Hz，波长范围是 400-770nm。 （电磁波的能量：微波加热原理、太阳辐射的特点） 二、精选例题：二、精选例题： 【例 1】如图为振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的图线，由图可知（ ） A在1t时刻，电路的磁场能最小。 B从1t到2t，电路中的电流值不断变小 C从2t到3t，电容器不断充电。 D在4t时刻电容器的电场能最小。 【例 2】有一 LC 振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短些的电磁波，可采取的措施为： （ ） A增加线圈的匝数 B在线圈中插入铁芯 C减小电容器极板间的距离 D减小电容器极板正对面积 【例 3】80 年代初，科学家发明了硅太阳能电池，如果在太空设立太阳能卫星电站，可 24 小时发电，且不受昼夜气候的影响，利用微波电能转换装置，将电能转换成微波向地面发送，卫星电站的最佳位置在离地 1100km 的赤道上空，微波定向性很好，飞机通过微波区不会发生意外，但微波对飞鸟是致命的，可在地面站附近装上保护网或驱逐音响，不让飞鸟通过，预计在 21 世纪初地球上空将建成卫星电站， （地球半径为 6400km）, （1）太阳能电池将实现哪种转换？ A光能微波 B光能热能 C光能电能 D电能微波 （2）在 1100km 高空的卫星电站的速度约为多少？ Askm/1 . 3 Bskm/2 . 7. Cskm/9 . 7 Dskm/2 .11 （3）微波指的是： A超声波 B次声波 C电磁波. D机械波 （4）飞机外壳对微波的哪种作用，使飞机安全无恙： A反射 B吸收. 1t 2t 3t 4t t q 第 3 页 C干涉 D衍射 （5）微波对飞鸟是致命的，这是因为： A电离作用 B穿透作用 C生物电作用 D产生强涡流 三、针对训练三、针对训练 1根据麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是（ ） A稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场 B均匀变化的电场将产生稳定的磁场，均匀变化的磁场将产生稳定的电场. C振荡的电场在周围空间产生振荡的磁场. D开放的振荡电路产生的电磁波能传到更大的范围. 2电磁波由真空进入介质后，发生变化的物理量有（ ） A波长和频率 B波速和频率 C波长和波速 D频率和能量 3关于电磁波，以下说法中正确的是（ ） A电磁波本身就是物质，因此可在真空中传播. B电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变. C在真空中，频率高的电磁波波速较大 D只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失 4关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是（ ） A为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路 B电台功率比较低，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，接收电路中产生的振荡电流最强. D要使电视机的屏上有图象，必须要有检波过程. 5如图所示，氢原子中的电子绕核逆时什快速旋转，匀强磁场垂直于轨道平面向外，电子的运动轨道半径 r 不变，若使磁场均匀增加，则电子的动能（ ） A不变 B增大 C减小 D无法判断 6过量接收电磁辐射有害人体健康。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量） 不得超过某一临界值 W。 若某无线电通讯装置的电磁辐射功率为 P，则符合规定的安全区域到该通讯装置的距离至少为（ ） APW BPW4 CWP DWP4. 第 4 页 7在图所示的四个电场与时间的关系图象中，不能产生磁场的是图 ，能产生稳定磁场的是图 ，能产生电磁波的是图 8下列说法中正确的是： （ ） A摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置. B电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置. C电视机接收的画面是连续的， D摄像机在s 内要送出张画面. 9电子钟是利用振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢 30s，造成这一现象的原因可能是： （ ） A电池用久了 B振荡电路中电容器的电容大了. C振荡电路中线圈的电感大了. D振荡电路中的电容器的电容小 10电磁波与机械波相比较，下列说法中正确的是（ ） A电磁波传播不需要介质，机械波传播需在介质中. B电磁波与机械波的波动频率都由波源确定. C电磁波、机械波都会发生衍射和干涉. D电磁波、机械波都包括横波和纵波. 11关于雷达的特点，下列说法中正确的是： （ ） A雷达所用的无线电波的波长比短波更短. B雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标 C雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离. D雷达在能见度低的黑夜将无法使用 12如图所示，两个荷质比相同的带正电荷的粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动，a从1B区运动到2B区，已知21BB；b在初时磁感强度为1B的磁场中做匀速圆周运动，然后磁场逐渐增强到2B，则a、b两粒子的动能可能： （ ） Aa不变，b增加. Ba不变，b变小 Ca、b都变小 Da 、b都变大 1B2B a b 第 5 页 四、高考试题汇编（含模拟试题）四、高考试题汇编（含模拟试题） 1关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（ ） A均匀变化的电场在它的周围产生均匀变化的磁场 B电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直 C电磁波和机械波一样依赖于媒质传播 D只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波 2 （广东）关于电磁波和机械波，下列说法正确的是（ ） A电磁波和机械波的传播都需要借助于介质 B电磁波在任何介质中传播的速度都相同，而机械波的波速大小与介质密切相关 C电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象 D机械波能产生多普勒效应，而电磁波也能产生多普勒效应 3 （江苏）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电磁波由真空进入介质传播时，波长将变长 C电磁波不能产生干涉、衍射现象 D电磁波是纵波 4（上海卷）光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应，这一现象说明（ ） A光是电磁波 B光具有波动性。 C光可以携带信息 D光具有波粒二象性 5 （广东卷）下列叙述中符合物理学史实的有（ ） A托马斯杨通过对光的干涉现象的研究，证实了光具有波动性. B玻尔的原子理论认为原子的能量是连续的. C麦克斯韦根据电磁场理论，提出了光是一种电磁波. D贝克勒尔发现了天然放射现象，并提出了原子的核式结构学说 6(海淀)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（ ） A变化的电场和变化的磁场由近及远向外传播，形成电磁波. B电磁场是一种物质，不能在真空中传播 C电磁波由真空进入介质中，传播速度变小，频率不变. D电磁波的传播过程就是能量传播的过程. 7 （海南）按照大爆炸理论，我们所生活的宇宙是在不断膨胀的,各星球都离地球而远去，由此可以断言（ ） A地球上接收到遥远星球发出的光的波长要变长. 第 6 页 B地球上接收到遥远星球发出的光的波长要变短 C遥远星球发出的紫光，被地球接收到时可能是紫外线 D遥远星球发出的红光，被地球接收到时可能是红外线. 8 （海南）20 世纪 80 年代初，科学家发明了硅太阳能电池，如果在太空中设立太阳能卫星站，可 24小时发电，利用微波电能转换装置，将电能转换为微波向地面发送，微波定向性能好，飞机通过微波区不会发生意外，但对飞鸟是致命的，因为微波产生强涡流，那么，飞机外壳能使飞机里的人安然无恙的原因是（ ） A反射 B吸收 C干涉 D衍射 9 （宁夏）如图 17 所示是 LC 振荡电路及其中产生的振荡电流随时间变化的图象，电流的正方向规定为顺时针方向，则在 t1 到 t2 时间内，电容器 C 的极板上所带电量及其变化情况是（ ） A上极板带正电，且电量逐渐增加 B上极板带正电，且电量逐渐减小. C下极板带正电，且电量逐渐增加 D下极板带正电，且电量逐渐减小 10 （江苏） 如图 18 所示的 LC 振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强则此时（ ） Aa 点电势比 b 点低 B电容器两极板间场强正在减小. C电路中电场能正在增大 D线圈中感应电动势正在减小. 11 （江苏）下列说法正确的是（ ） A 射线是一种来源是原子核衰变过程中受激发的电子从高能级向低能级跃迁时发出的 B核反应中的质量亏损现象违背了能量守恒定律 C治疗脑肿瘤的“r 刀”是利用了 r 射线电离本领大的特性 D某个平面镜反射光的能量为入射光能量的 80，即表示反射光光子的数量是 入射光光子数量的 80 图 17 图 18 第 7 页 【相对论简介】【相对论简介】 （一）教学要求（一）教学要求： （了解，不做定量要求） 1、狭义相对论的基本假设 2、狭义相对论的几个重要结论 （二）知识结构（二）知识结构 （三）试题汇编（三）试题汇编 1(07 年广东卷)1905 年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是（ ） A同时的绝对性与同时的相对性 B运动的时钟变慢与运动的尺子缩短 C时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性 D相对性原理与光速不变原理。 2 （10 年海淀一模）下列说法中正确的是（ ） A机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，这是因为它们都可以在真空中传播 B变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场 C站在地面上的人观察一根相对地面沿杆长方向高速运动的杆，他发现杆的长度比杆静止 时的长度小 D狭义相对论的两个假设之一是真空中的光速在不同惯性参考系中是不相同的 相对论 狭义相对论的 两个基本假设 狭 义 相 对性原理-物光速不变原理 时间和空 间的相对论 “同时”的相对性 长度的相对性 时间间隔的相对性 相对论的时空观 广义相对论广义相对性原理 等效原理 广义相对论的几个结论 相对论动能 相对论速度变换公式 狭义相对论的几个结论 运动物体的质量 质能方程 第 8 页 参考答案 二、精选例题： 【例 1】ACD 【例 2】D 【例 3】 （1）C （2）B （3）C （4）A （5）D 三、针对训练 1BCD 2C 3AB 4CD 5B 6D 7A B CD 8ABD 9BC 10ABC 11AC 12A 四、高考试题汇编（含模拟试题） 1B 2CD 3A 4B 5ABC 6ACD 7AD 8A 9B 10BD 11D （三）试题汇编 1D 2C