2017_2018学年高中物理第3章电磁场与电磁波章末总结学案沪科版
2017_2018学年高中物理第三章电磁场与电磁波3.4电磁波家族教案沪科版选修3_4
电磁波家族【教学目标】(一)知识与技术1.了解电磁波谱的组成，明白各波段的电磁波的要紧作用及应用。
2.明白电磁波具有能量，是一种物质。
3.了解太阳辐射。
(二)进程与方式通过查阅与电磁波谱中各类频段波的应用相关的资料，培育学生搜集信息，加工处置信息的能力。
(三)情感、态度与价值观体会电磁波的应用对现代社会的阻碍，明确不同的电磁波具有的不同用途和危害，感悟现代科技的正反两个方面，培育辩证唯物的价值观。
【教学重点】红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用。
【教学难点】电磁波的能量。
【教学方式】教师引导，学生阅读讨论【教学用具】投影仪，幻灯片。
【教学进程】(一)引入新课师：电磁波的范围很广。
咱们通常所说的，无线电波、光波各类射线，如红外线、紫外线、X射线、γ射线等，都是电磁波。
咱们把各类电磁波依照波长或频率大小的顺序排列成谱，就叫电磁波谱。
这节课咱们就来学习电磁波谱中各类电磁波的特点和要紧作用。
(二)进行新课1.电磁波谱(投影)师：请同窗说出电磁波家族中，要紧有哪些种类？波长最长的是什么？波长最短的是什么？他们要紧在哪些方面有应用？学生观看图谱，发表观点。
生：电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
波长最长的是无线电波中的长波。
波长最短的是γ射线。
师：下面咱们依次熟悉这些电磁波的特点和应用。
2.无线电波教师提出问题，引导学生通过看书，讨论并回答下列问题（培育学生的阅读能力）(1)无线电波的波长范围？(2)无线电波有哪些要紧应用？3.红外线阅读教材，回答下列问题：(1)红外线的波长介于哪两种电磁波之间？(2)红外线的要紧特点是什么？(3)红外线的要紧应用有哪些？4.可见光阅读教材，回答下列问题：(1)可见光的波长范围？(2)可见光包括哪几种颜色的光？(3)天空什么缘故看起来是蓝色的？黄昏的阳光什么缘故比较红？5.紫外线阅读教材，回答下列问题：(1)紫外线的波长范围？(2)紫外线有什么特点？(3)紫外线有哪些应用？射线和γ射线阅读教材，回答下列问题：(1)这两种射线的波长有何特点？(2)X射线和γ射线有什么特点？(3)X射线和γ射线有哪些要紧用？7.电磁波的能量阅读教材，回答下列问题：(1)哪些证据能够说明电磁波具有能量？(2)如何明白得电磁波是一种物质？8.太阳辐射阅读教材，回答下列问题：(1)从太阳辐射出来的电磁波有哪些种类？(2)太阳辐射的能量要紧集中在哪些区域？在哪个波段周围能量最强？(三)课堂总结、点评本节课学习电磁波谱的组成，了解了各类电磁波的特点和要紧应用。
2017_2018学年高中物理第3章电磁场与电磁波3.1麦克斯韦的电磁场理论3.2电磁波的发现学案沪科版
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．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3.0×108m/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 ＝λT＝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41．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62．各物理量的变化情况 时刻(时间) 工作过程q E i B 能量放电瞬间 q m E m 0 0E 电最大 E 磁最小 0→T4放电过程 q m →0E m →00→i m 0→B mE 电→E 磁 T4放电结束 0i m B m E 电最小 E 磁最大 T 4→T2充电过程 0→q m 0→E mi m →0B m →0E 磁→E 电 T2 充电结束 q m E m 0E 电最大 E 磁最小 T 2→3T4放电过程 q m →0E m →00→i m 0→B mE 电→E 磁 3T 4放电结束 0i m B m E 电最小 E 磁最大 3T 4→T 充电过程 0→q m 0→E mi m →0B m →0E 磁→E 电 T充电结束 q m E mE 电最大 E 磁最小3.电磁振荡的周期和频率周期T ＝2πLC ，频率f ＝12πLC .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7①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④C．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 ＝12πLC ，C ＝εS4πkd ，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＝vf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9A．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＝2πLC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 ＝T 4＝π2LC ，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1A．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＝12πLC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π2，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2A ．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b 向aB ．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．。
2017_2018学年高中物理第三章电磁场与电磁波3.2电磁波的发觉教案沪科版选修3_4
电磁波的发觉【教学目标】(一)知识与技术1.明白赫兹用实验证明了电磁波的存在.2.明白振荡电流、振荡电路、LC回路的概念。
回路中振荡电流的产生进程。
4.明白电磁振荡的周期和频率。
5. 了解有效发射电磁波的两个条件，明白电磁波的特点及其与机械波的异同．(二)进程与方式通过结合生活中各类相应现象及常识，明白得电磁振荡在人们生活中的地位。
通过对电磁波发觉进程的了解，熟悉规律的普遍性与特殊性，培育学生的逻辑推理和类比推理能力。
(三)情感、态度与价值观培育学生崇尚科学、献身科学的精神。
【教学重点】电磁振荡进程中电场能与磁场能的彼此转化规律。
LC回路振荡进程中电场强度和磁感应强度的彼此转化规律。
转变的磁场产生电场。
【教学难点】LC回路振荡进程中电场强度和磁感应强度的彼此转化规律。
【教学方式】演示推理和类比推理【教学进程】(一)引入新课(导入画面)师：大伙儿看到的画面是“神舟六号”发射场面。
“神舟六号”上天后，人们是如何明白它抵达预定的地址呢？生：无线电波。
师：无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。
现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，能够说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”确实是现代文明的神经中枢，或叫现代化的代名词。
那么，电磁波是什么？它是如何产生的？它有什么性质？如何利用它传递信号？这一章就要讨论这些问题。
要解决这些问题，咱们第一来学习有关电磁振荡的知识。
(二)进行新课1.赫兹的电火花师：麦克斯韦的电磁场理论还只是一个预言。
还有待于科学实验的证明。
是赫兹把那个天才的预言变成了世人公认的真理。
(引导学生阅读教材，了解赫兹证明电磁波存在的探讨历程)教师能够向学生介绍赫兹的生平简介(见附录)，激发学生求知上进的热情，对学生进行物理情感教育。
2.电磁振荡的产生实验演示：(1)出示电路图投影片，照电路图连接电路。
(2)引导学生分析：将S扳到a点，电容器是充电仍是放电？上极板带何种电荷？［学生得出结论］电容器充电，上极板带正电。
沪科版物理选修3-4课件：第3章本章优化总结
电磁场与电磁波
本章优化总结
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第3章
电磁场与电磁波
知识体系构建
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第3章
电磁场与电磁波
专题归纳整合
电磁波与机械波的四点区别
1.电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机 械振动的传播． 2.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．
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第3章
电磁场与电磁波
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第3章
电磁场与电磁波
【精讲精析】 电磁波的传播不需要介质，且 c 在不同介质中，传播速度不同，即 v＝ ，故 A n 正确，B 错误；电磁波和机械波都能产生干涉 和衍射现象，故 C 错误，D 正确．
【答案】 AD
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第3章
电磁场与电磁波
电磁振荡的三个“两”
1.两类物理量
一类是与电场有关的物理量，一类是与磁场
【答案】
ABC
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第3章
电磁场与电磁波
3.两类初始条件
下图中的电路甲和乙，表示了电磁振荡的两 类不同初始条件．
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第3章
电磁场与电磁波
(1)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． (2)图乙中开关S从1合向2时，振荡的初始条 件为电容器开始充电．
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第3章
电磁场与电磁波
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第3章
电磁场与电磁波
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． (1)充电：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； (2)放电：电荷量减小时为放电过程，这个过 程中电路的电流增加，变化如上图所示． 注意：在任意两个过程的分界点对应的时刻,
高中物理第3章章末总结沪科版必修1
章末总结一、三种性质力的分析重力、弹力和摩擦力是力学中最多见的三种性质力．通常重力“必然有”，除在高中阶段接触到的理想模型：如轻绳、轻弹簧、轻杆等不考虑重力之外，其他物体一般都受重力作用．弹力“看形变”．摩擦力的产生要有相对运动趋势(静摩擦力)或相对运动(滑动摩擦力)．在受力分析时，一是要按先重力、后弹力、再摩擦力的顺序进行；二是要按照三种性质力的产生条件判断有或没有；三是要按三种性质力的大小和方向，正确进行受力分析．例1作出物体(如图1)在以下两种情况的受力示用意．图1(1)物体静止在斜面上；(2)物体沿粗糙斜面上滑．解析地面周围的一切物体无论是静止的，仍是运动的，都受重力的作用，所以对物体进行受力分析时，无论在什么情况下，首先应考虑物体的重力，且重力的方向老是竖直向下的．接下来考虑与物体直接接触的其他物体对研究对象的作用，有挤压则必然有弹力作用，因此在上述两种情况中，物体均受到斜面给的垂直于斜面向上的支持力的作用．最后考虑摩擦力的作用．在情况(1)中，物体静止在斜面上，显然有向下滑动的趋势，所以受到的静摩擦力平行于斜面向上．在情况(2)中物体受到的摩擦力与相对运动方向相反，即沿斜面向下．答案(1)(2)二、力是不是存在的判断依据进行受力分析时，有些力要判断是不是存在，可以从以下三个方面进行．1．“条件判断法”：即按照是不是知足力的产生条件来判断物体是不是受到某个力的作用．例如：(1)弹力产生的条件是彼此接触而且发生了弹性形变；(2)摩擦力产生的条件是物体间存在弹力、接触面粗糙、有相对运动或相对运动趋势．2．“效果判断法”：即按照力的作用效果是不是得以表现来判断物体是不是受到某个力的作用．例如：可按照力产生的“拉、压、支持、推动、阻碍、吸引、排斥”等效果对它们作出存在或不存在的假设，然后再从该力是不是对物体的运动状态产生影响来判断该力是不是存在．3．“彼此作用判断法”：即利使劲的作用的彼此性，从一个物体是不是受到某个力的作用来判断另一个物体是不是受到相应的反作使劲．例2如图2所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此时所受的外力个数有可能为( )图2A．2个 B．3个C．4个 D．5个解析若斜面体P受到的弹簧弹力F等于其重力mg，则MN对P没有力的作用，如图甲所示，此时P受到2个力，A对；若弹簧弹力大于P的重力，则MN对P有压力N，若只有压力N，则P不能平衡，故必然存在向右的力，只能是MN对P的摩擦力f，因此P此时受到4个力，如图乙所示，C对．答案AC三、整体法和隔离法的应用1．隔离法：把某个物体(或物体的一部份)与周围的物体分隔出来，单独分析它的受力情况的方式．2．整体法：将几个物体作为一个整体从周围环境中隔离出来分析其受力的方式．3．选取原则(1)当所涉及的物理问题是整体与外界作历时，应用整体分析法，可使问题简单明了，而没必要考虑内力的作用．(2)当涉及的物理问题是物体间的作历时，要应用隔离分析法，这时系统中物体间的彼此作用的内力就会变成各个独立于物体的外力．注意在很多时候，隔离法和整体法需交替利用，才会更方便地解决问题．例3如图3所示，物体a、b叠放在水平桌面上，水平力F＝3N作用于物体b上，a与b 维持静止，则图3(1)a与b之间的摩擦力大小为多少？(2)a与桌面间的摩擦力大小为多少？解析把b隔离出来，选b为研究对象，b处于静止状态，则b受到的重力与a对b的支持力是一对平衡力，力F一定与a对b的静摩擦力是一对平衡力，则a对b的摩擦力大小等于F，即a与b之间的摩擦力大小为3 N；若分析a与桌面间的摩擦力也可以把a隔离出来，选a为研究对象(方式同上)，还可以把a、b作为整体研究，ab整体处于静止状态，所以桌面一定对a施加向右的大小为3 N的摩擦力，即摩擦力与F是一对平衡力．答案 3 N 3 N针对训练如图4所示，物体A、B在力F的作用下静止在竖直墙面上，试对物体A、B进行受力分析．图4答案观点析解析首先研究物体A，即把物体A隔离出来，先作出已知的水平向左的力F的示用意，然后分析它的其他受力．首先，物体肯定受竖直向下的重力的作用；其次，A与B接触且紧压，B对A有弹力作用，方向水平向右；由于在竖直方向上，若是只受竖直向下的重力作用，物体将不会静止，所以还受到B对A的竖直向上的静摩擦力的作用(如图甲所示)．隔离物体B，首先，它受竖直向下的重力作用；其次，与它接触的物体有A和墙壁，显然墙对它的弹力是水平向右的；而由于它对A的弹力作用，方向水平向右，则A对它有反作使劲，即水平向左的弹力作用；由于B对A有竖直向上的静摩擦力作用，则A对B有竖直向下的摩擦力作用；最后，物体B在这几个力的作用下不可能维持静止，可见墙壁对B还有竖直向上的摩擦力作用(如图乙所示)．甲乙1．(三种性质力的分析)从地面弹起后正在空中向上运动的篮球( )A．受到向上的弹力和空气阻力的作用B．受到重力、地球引力和空气阻力的作用C．受到重力和空气阻力的作用D．受到重力、向上的弹力和空气阻力的作用答案 C解析篮球从地面弹起后再也不和地面接触，所以不会受到向上的弹力，篮球只受重力和空气阻力的作用，故选项C正确．2．(三种性质力的分析)如图5所示，物体A和B一路沿斜面匀速下滑，则物体A受到的力是( )图5A．重力、B对A的支持力B．重力、B对A的支持力、下滑力C．重力、B对A的支持力、摩擦力D．重力、B对A的支持力、摩擦力、下滑力答案 A3．(力是不是存在的判断)如图6所示，钢球A静止于水平面C与固定在C上的挡板B之间，则球A与水平面C和挡板B间的摩擦力情况为( )图6A．球A与挡板B间无摩擦力，与水平面C间有摩擦力B．球A与挡板B间有摩擦力，与水平面C间有摩擦力C．球A与挡板B间有摩擦力，与水平面C间无摩擦力D．球A与挡板B间无摩擦力，与水平面C间无摩擦力答案 D4.(整体法和隔离法的应用)如图7所示，物体a、b、c叠放在水平桌面上，水平力F b＝5 N、F c＝10 N别离作用于物体b、c上，a、b和c仍维持静止，以f1、f2、f3别离表示a与b、b 与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则( )图7A．f1＝5 N，f2＝0，f3＝5 NB．f1＝5 N，f2＝5 N，f3＝0C．f1＝0，f2＝5 N，f3＝5 ND．f1＝0，f2＝10 N，f3＝5 N答案 C解析此题可用两种方式求解．解法一隔离法选a为研究对象，a处于静止状态，由受力分析知，水平方向不受力，故f1＝0.选b为研究对象，处于静止状态，受向左的力F b和向右的摩擦力f2，故f2＝5 N．选c为研究对象，处于静止状态，受向左的摩擦力f2′(f2′＝f2)、f3和向右的力F c，故f3＝5 N，选项C正确．解法二整体法把a、b、c看成一个整体，受力分析如图所示，由平衡条件知，F b＋f3－F c＝0，所以f3＝5 N．再将a、b看成一个整体，受向左的力F b和向右的摩擦力f2，则f2＝5 N．再以a为研究对象，得f1＝0.。
2017沪科版高中物理选修第3章《电磁场与电磁波》word章末总结学案
2017沪科版高中物理选修第3章《电磁场与电磁波》word章末总结学案一、麦克斯韦的电磁场理论1．两个差不多论点(1)变化的磁场产生电场，可从以下三个方面明白得：①恒定的磁场不产生电场②平均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明白得：①恒定的电场不产生磁场②平均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，下列讲法正确的是()A．稳固的电场产生稳固的磁场B．平均变化的电场产生平均变化的磁场，平均变化的磁场产生平均变化的电场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)的变化是平均的，产生的电场(磁场)是稳固的，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．答案D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．图1(1)充电当电容器的电荷量增加时为充电过程，那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，那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，各物理量取专门值(零或最大值)．2．两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．例2 如图2所示的电路中，电容器的电容为C ，电感线圈的自感为L ，线圈的电阻忽略不计，原先开关S 闭合，现从开关S 断开的瞬时开始计时，下列讲法正确的是( )图2A ．t ＝0时刻，电容器的左板带负电，右板带正电B ．t ＝π2LC 时刻，线圈L 的感应电动势最大 C ．t ＝πLC 时刻，通过线圈L 的电流最大，方向向左D ．t ＝32πLC 时刻，电容器C 两极板间电压最大解析 没断开开关前，线圈与R 串联，由于线圈的电阻不计，因此线圈两端的电压为零，电容器两极板上电荷量为零．现在通过线圈的电流自右向左；当断开开关时，开始给电容器充电，电流逐步减小，通过14个周期(t ＝π2LC 时刻)，充电电流减小到最小，现在电容器上电荷量最多(左板带正电，右板带负电)，线圈L 的感应电动势最大．故选项A 错，B 正确．随后电容器放电，再通过14T(即t ＝πLC 时刻)放电完毕，电流达到最大，从左向右通过线圈，故选项C 错误．随后再充电，通过14T(即t ＝32πLC 时刻)，充电完毕，现在电容器上电荷量最多，两极板间电压最大，故选项D 正确．答案 BD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，便构成了范畴专门宽敞的电磁波谱．2．各种不同的电磁波既有共性，又有个性(1)共性：它们在本质上差不多上电磁波，它们的行为服从相同的规律，都满足公式v ＝f λ，它们在真空中的传播速度差不多上c ＝3.0×108 m/s ，它们的传播都不需要介质，各波段之间的区不并没有绝对的意义．(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，波长越短观看干涉、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 下列有关电磁波的讲法中正确的是( )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 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．答案BCD四、电磁波和机械波的比较电磁波和机械波差不多上波，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、透彻明白得这两个知识点．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不(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刻及方向，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，同样按照发射电磁波到接收到反射波的时刻及方向，即可测算出障碍物的方位．超声波和电磁波相比较，下列讲法中正确的是()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能够在真空中传播，又能够在介质中传播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，不能够在真空中传播，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．答案A1．下列关于电磁场的讲法正确的是()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，实践证明在后答案CD2．关于电磁场和电磁波，下列讲法中正确的是()A．电磁波是纵波B．静止的电荷放在变化的磁场中可不能受到力的作用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答案C解析电磁波是变化的电场和磁场交替显现产生的．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，讲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．3．关于机械波与电磁波，讲法正确的是()A．二者都传递能量B．二者传播都需要介质C．二者都既有横波又有纵波D．二者差不多上振动或电磁振荡，振动停止，波赶忙消逝答案A解析机械波与电磁波都具有波的一样性质，如传递能量，但由于两类波本质不同，又有各自的特性．如电磁波的传播不需要介质，且电磁波只有横波，可判定B、C选项错误；振动或电磁振荡停止，两类波连续传播，D选项错．4．关于电磁波谱中各波段的特性及应用的特性，下列讲法正确的是( )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，杀死病变细胞答案ABC解析在人体内杀死病变细胞是利用了γ射线的放射作用．5．如图3所示的LC振荡回路，当开关S转向右边发生振荡后，下列讲法中正确的是()图3A．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刻间隔等于振荡周期的一半答案ABD解析由LC电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是放电刚终止时，电容器上电荷量为零，A对．回路中电流最大时，线圈中磁场最强，磁场能最大，B对．振荡电流为零时，充电终止，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刻间隔恰好等于半个周期，D对．6．如图4所示，i—t图像表示LC振荡回路的电流随时刻变化的图像，在t＝0时刻，回路中电容器的M板带正电，在某段时刻里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时刻是图中()图4A．Oa段B．ab段C．bc段D．cd段答案D解析某段时刻里，回路的磁场能在减小，讲明回路中的电流正在减小，正在给电容器充电，而现在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，因此这段时刻内，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．。
2017_2018学年高中物理第3章电磁波章末小结与测评教学案鲁科版选修3_4
理解电磁振荡的三个“两”
1．两类物理量
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)电荷量q决定了电场能的大小。电容器两极板间的电压U、场强E、电场能E电、线圈的自感电动势的转变规律与q的相同。
(2)电流i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磁具有与之相同的转变规律。
6．关于电磁波的传播速度表达式v＝λf，以下结论正确的选项是( )
A．波长越长，传播速度越大
B．频率越高，传播速度越大
C．发射能量越大，传播速度越大
D．电磁波的传播速度与介质有关
解析：选D 电磁波在真空中的速度为v＝3.0×108m/s，电磁波和光波一样，在介质中的传播速度都要小于在真空中的传播速度，其大小与介质有关。由公式v＝λf可知，波速由波长和频率一起决定，A、B错；电磁波的传播速度与发射能量无关，C错。
图3
解析：从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550 m，依照波发生明显衍射现象的条件，可知该电磁波很容易发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的C区，因此不需要转发装置。电视信号所用的电磁波波长为0.566 m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必需通过建在山顶的转发站来转发。
7．以下有关电磁波的特性和应用，说法正确的选项是( )
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，经常使用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人皮肤健康
C．电磁波中频率最大为γ射线，最容易用它来观看衍射现象
D．紫外线和X射线都能够使感光底片感光
解析：选D 红外线的要紧作用是热作用，也可用于遥测、遥感等，缘故是其波长相对较长，容易发生衍射，且一切物体都可自发辐射红外线，A错误；紫外线的要紧作用是化学作用，经常使用于杀毒、防伪、使底片感光等，但过量照射对人体有害，B错误；γ射线波长最短，衍射本领最弱，贯穿本领最强，经常使用于金属探伤，C错误；电磁波具有能量，都可使底片感光。
最新精编沪科版高中物理选修3第章《电磁感应与现代生活》章末学案
学案10 章末总结一、对楞次定律的理解与应用楞次定律反映这样一个物理过程：原磁通量变化时(Φ原变)，产生感应电流(I感)，这是属于电磁感应的条件问题；感应电流一经产生就在其周围空间激发磁场(Φ感)，这就是电流的磁效应问题；而且I感的方向决定了Φ感的方向(用右手螺旋定则判定)；Φ感阻碍Φ原的变化——这正是楞次定律所解决的问题．这样一个复杂的过程，可以用图表理顺如下：1．感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反，只有在磁通量增大时两者才相反，而在磁通量减小时两者是同向的．2．“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，电路中的磁通量还是在变化，只不过变化得慢了．3．楞次定律的阻碍的表现有这几种形式：增反减同、增缩减扩、增离减靠、来拒去留．例1圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是 ( )图1A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力N将增大解析本题考查楞次定律的知识，意在考查学生对楞次定律、右手螺旋定则等知识的掌握．通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P 向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a 线圈中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a 中的电流方向为俯视逆时针方向，A 错误；由于螺线管b 中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a 中的磁通量应变大，B 错误；根据楞次定律可知，线圈a 有缩小的趋势，线圈a 对水平桌面的压力增大，C 错误，D 正确．答案 D二、电磁感应中的图像问题1．图像问题有两种：一是给出电磁感应过程，选出或画出正确图像；二是由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量．2．基本思路是：(1)利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势大小．(2)利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向．例2 将一段导线绕成图2甲所示的闭合电路，并固定在纸面内，回路的ab 边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B 随时间t 变化的图像如图乙所示．用F 表示ab 边受到的安培力，以水平向右为F 的正方向，能正确反映F 随时间t 变化的图像是 ( )图2解析 由题图乙可知0～T 2时间内，磁感应强度随时间线性变化，即ΔBΔt＝k (k是一个常数)，圆环的面积S不变，由E＝ΔΦΔt＝ΔB·SΔt可知圆环中产生的感应电动势大小不变，则回路中的感应电流大小不变，ab边受到的安培力大小不变，从而可排除选项C、D；0～T2时间内，由楞次定律可判断出流过ab边的电流方向为由b至a，结合左手定则可判断出ab边受到的安培力的方向向左，为负值，故选项A错误，B正确．本题选B.答案 B三、电磁感应中的电路问题1．求解电磁感应中电路问题的关键是分清楚内电路和外电路．“切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路．2．路端电压、电动势和某导体两端的电压三者的区别：(1)某段导体作为外电路时，它两端的电压就是电流与其电阻的乘积．(2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，或等于电动势减去内电压，当其内阻不计时路端电压等于电源电动势．(3)某段导体作为电源时，电路断路时导体两端的电压等于电源电动势．例3如图3所示，光滑金属导轨PN与QM相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6 Ω，R2＝3 Ω，ab导体棒的电阻为2 Ω.垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T．现使ab以恒定速度v＝3 m/s匀速向右移动，求：图3(1)导体棒上产生的感应电动势E.(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？(3)拉ab棒的水平向右的外力F为多大？解析(1)ab棒匀速切割磁感线，产生的电动势为：E＝Blv＝3 V(2)电路的总电阻为：R＝r＋R1R2R1＋R2＝4 Ω由欧姆定律：I＝ER＝34AU＝E－Ir＝1.5 V电阻R1的功率：P1＝U2R1＝38W电阻R2的功率：P2＝U2R2＝34W(3)由平衡知识得：F＝BIl＝34N.答案(1)3 V (2)38W34W (3)34N四、电磁感应中的动力学问题解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等．1．做好受力情况、运动情况的动态分析：导体运动产生感应电动势―→感应电流―→通电导体受安培力―→合外力变化―→加速度变化―→速度变化―→感应电动势变化．周而复始循环，最终加速度等于零，导体达到稳定运动状态．2．利用好导体达到稳定状态时的平衡方程，往往是解答该类问题的突破口．例4如图4所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是 ( )图4A．P＝2mgv sin θB．P＝3mgv sin θC．当导体棒速度达到v2时加速度大小为g2sin θD．在导体棒速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功解析当导体棒的速度达到v时，对导体棒进行受力分析如图甲所示．甲mg sin θ＝BIL，I＝BLv R，所以mg sin θ＝B2L2v R①当导体棒的速度达到2v时，对导体棒进行受力分析如图乙所示．乙mg sin θ＋F ＝2B 2L 2vR②由①②可得F ＝mg sin θ功率P ＝F ×2v ＝2mgv sin θ，故A 正确．当导体棒速度达到v2时，对导体棒受力分析如图丙所示．丙a ＝mg sin θ－B 2L 2v 2Rm③由①③可得a ＝12g sin θ，故C 正确．当导体棒的速度达到2v 时，安培力等于拉力和mg sin θ之和，所以以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于拉力和重力做功之和，故D 错误．答案 AC五、电磁感应中的能量问题1．用能量观点解决电磁感应问题的基本思路首先做好受力分析和运动分析，明确哪些力做功，是做正功还是负功，再明确有哪些形式的能量参与转化，如何转化(如滑动摩擦力做功，必然有内能出现；重力做功，可能有机械能参与转化；安培力做负功的过程中有其他形式能转化为电能，安培力做正功的过程中有电能转化为其他形式的能)．2．电能求解方法主要有三种(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功．(2)利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产生的电能．(3)利用电路特征来求解．例5如图5所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻．一质量m＝0.1 kg、电阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 T．金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x＝9 m时撤去外力，金属棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1.导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：图5(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功W F.解析(1)设金属棒匀加速运动的时间为Δt，回路的磁通量的变化量为ΔΦ，回路中的平均感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得E＝ΔΦΔt①其中ΔΦ＝Blx②设回路中的平均电流为I，由闭合电路欧姆定律得I＝ER＋r③则通过电阻R的电荷量为q＝IΔt④联立①②③④式，得q＝Blx R＋r代入数据得q＝4.5 C(2)设撤去外力时金属棒的速度为v，对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v2＝2ax⑤设金属棒在撤去外力后的运动过程中安培力所做的功为W，由动能定理得W＝0－12mv2⑥撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2＝－W⑦联立⑤⑥⑦式，代入数据得Q2＝1.8 J⑧(3)由题意知，撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1，可得Q1＝3.6 J⑨在金属棒运动的整个过程中，外力F克服安培力做功，由功能关系可知W F ＝Q1＋Q2⑩由⑧⑨⑩式得W F＝5.4 J.答案(1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J1．(电磁感应中的图像问题)在边长为L的等边三角形区域abc内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个边长也为L 的等边三角形导线框def 在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边ef 始终与磁场的底边界bc 在同一直线上，如图6所示．取沿顺时针的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流随时间变化的图像是 ( )图6答案 B解析 线框进入磁场后，切割的有效长度为：l ＝12vt tan 60°，切割产生的感应电动势为：E ＝Blv ＝12Bv 2t tan 60°，所以感应电流为：I ＝12Bv 2t tan 60°/R ，从开始进入磁场到d 与a 重合之前，电流与t 是成正比的，由楞次定律判得线框中的电流方向是顺时针的，此后线框切割的有效长度均匀减小，电流随时间变化仍然是线性关系，由楞次定律判得线框中的电流方向是逆时针的，综合以上分析可知B 正确，A 、C 、D 错误．2．(电磁感应中的电路问题)如图7所示，由均匀导线制成的半径为R 的圆环，以速度v 匀速进入一磁感应强度为B 的有界匀强磁场，边界如图中虚线所示．当圆环运动到图示位置(∠aOb ＝90°)时，a 、b 两点的电势差为 ( )图7A.2BRvB.22BRv C.24BRvD.324BRv 答案 D3．(电磁感应中的能量问题)如图8所示，一粗糙的平行金属轨道与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R 相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上．质量为m 的金属杆ab 以初速度v 0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h 后又返回到底端．若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计．则下列说法正确的是 ( )图8A ．金属杆ab 上滑过程与下滑过程通过电阻R 的电荷量一样多B ．金属杆ab 上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于12mv 2C ．金属杆ab 上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等D ．金属杆ab 在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热 答案 AC解析金属杆在轨道上滑行时平均电动势E＝ΔΦt＝BSt，通过的电荷量Q＝It＝BSRtt＝BSR，故上滑和下滑时通过的电荷量相同；根据能量守恒定律金属杆ab上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和等于减少的动能12mv2，金属杆ab上滑过程与下滑过程中所受摩擦力大小相等，移动的位移大小相等，故因摩擦而产生的内能一定相等，根据能量守恒定律可知整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热和摩擦产生的能量之和．故A、C正确，B、D错误．4．(电磁感应中的动力学问题)如图9所示，固定于水平桌面上足够长的两平行光滑导轨PQ、MN，其电阻不计，间距d＝0.5 m，P、M之间接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感应强度B0＝0.2 T的匀强磁场中，两金属棒L1、L2平行地搁在导轨上，其电阻均为r＝0.1 Ω，质量分别为M1＝0.3 kg和M2＝0.5 kg.固定棒L1，使L2在水平恒力F＝0.8 N的作用下，由静止开始运动．试求：图9(1)当电压表读数为U＝0.2 V时，棒L2的加速度为多大？(2)棒L2能达到的最大速度v m.答案(1)1.2 m/s2(2)16 m/s解析(1)流过L2的电流I＝Ur＝0.20.1A＝2 AL2所受的安培力F′＝B0Id＝0.2 N对L2由牛顿第二定律可得：F－F′＝M2a 解得：a＝1.2 m/s2(2)安培力F安与恒力F平衡时，棒L2速度达到最大，设此时电路电流为I m，则F安＝B0I m d而I m＝B0 dvm 2rF安＝F解得：v m＝2FrB2d2＝16 m/s.。
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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
r n＝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：E n＝1
n2
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＝E m－E n.
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．E m－E n＝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 c
λ＝6.63×10－34×
3×108
600×10－9×1.6×10－19
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＝E m－E n)，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C24＝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．。