高中物理第14章章末复习课学案新人教版选修34

高中物理第14章章末复习课学案新人教版选修34
章末复习课
[体系构建]
电磁波—
[核心速填]
一、电磁波的发现
1．麦克斯韦的电磁场理论
(1)变化的电场产生磁场；
(2)变化的磁场产生电场．
2．电磁波 (1)预言电磁波的存在． (2)电磁场：变化的电场和变化的磁场不可分割． (3)电磁波：电磁场由近及远向外传播．
(4)赫兹实验：①电磁波的传播速度等于光速；②电磁波的干涉、衍射、偏振等．
二、电磁振荡
1．LC 电磁振荡产生了周期性变化的高频电流．
2．振荡过程中各物理量的变化规律．
3．LC 振荡电路的周期公式：T ＝2πLC ，频率公式f ＝
12πLC . 4．实际的LC 振荡是阻尼振荡．
三、电磁波的发射和接收
1．发射
①采用高频率和开放电路
②调制：分为调幅和调频，将信息加在高频振荡电流上．
2．接收：调谐和解调(检波)．
四、电磁波谱
1．定义：按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱．
2．谱线：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线．
3．电磁波的特点与应用
(1)应用：广播电视、雷达、移动通讯、因特网、电磁波谱．
(2)特点：横波、真空中传播等于光速，λ＝c
f
.
电磁振荡过程分析
1E 、电场能E E 的变化规律与Q 的变化规律相同；振荡电流i 决定了磁场能的大小，线圈中的磁感应强度B 、磁通量Φ、磁场能E B 的变化规律与i 的变化规律相同．
2．两个过程：放电过程电荷量Q 减小，振荡电流i 增加；充电过程电荷量Q 增加，振荡电流i 减小．
3．两个瞬间：放电完毕瞬间Q ＝0，i 最大；充电完毕瞬间i ＝0，Q 最大．
【例1】 如图所示，i ­t 图象表示LC 振荡电流随时间变化的图象，在t ＝0时刻，电路
中电容器的M板带正电，在某段时间里，电路的磁场能在减少，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中________段．
[解析]由电流图象可得，在t＝0时刻是电容器开始放电，电路中电容器的M板带正电，故电流方向逆时针为正方向；某段时间里，电路的磁场能在减少，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段．
[答案]cd
[一语通关]
LC振荡电路充、放电过程的判断方法
1．根据电流流向判断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程．
2．根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电量q(电压U、场强E)增大或电流i(磁场B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程．
3．根据能量判断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电．
1．已知LC振荡电路中电容器极板1上的电荷量随时间变化的曲线如图所示．则( )
A．a、c两时刻电路中电流最大，方向相同
B．a、c两时刻电容器里的电场能最大
C．b、d两时刻电路中电流最大，方向相同
D．b、d两时刻电路中电流最大，方向相反
E．b、d两时刻磁场能最大
BDE[a、c两时刻电容器极板上电荷量最大，电场能最大，所以电路中电流最小；b、d 两时刻电容器极板上电荷量最小，电路中电流最大，磁场能量最大，b、d两点时间间隔为半个周期，故电流方向相反．]
电磁波的特点和应用
1
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，构成了范围非常广阔的电磁波谱．
2．各种不同的电磁波既有共性，又有个性
(1)共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都遵守公式v＝fλ，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间并没有绝对的区别．
(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，波长越短观察干涉、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．
3．电磁波和机械波在波动性上有相同点，都遵守v＝fλ，但本质不同，机械波不能在真空中传播，而电磁波的传播不需要介质．
【例2】声呐能发射超声波，雷达能发射电磁波，超声波和电磁波相比较，下列说法正确的是( )
A．超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量
B．电磁波既可以在真空中传播，又可以在介质中传播，超声波只能在介质中传播
C．在空气中传播的速度与在其他介质中传播速度相比，均是在空气中传播时具有较大的传播速度
D．超声波是纵波，电磁波是横波
E．超声波与电磁波相遇时可能会发生干涉
ABD[超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量、信息，A正确；声呐发出的超声波是机械波，不可以在真空中传播，B对；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，而电磁波恰好相反，C错；声波是纵波，电磁波是横波，D正确；超声波和电磁波不是同一类波，不可能发生干涉，E错．]
2．关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
B．紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康
C．X射线和γ射线的波长比较短，穿透力比较强
D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
E．所有物体都发射红外线
ACE [无线电波的波长长，易发生衍射现象，A 正确；紫外线的频率比可见光高，B 错；任何物体都能辐射红外线，D 错，选项C 、E 正确．]
雷达的原理和应用
1．利用雷达测定物体的距离：解决这类问题的关键是区分发射脉冲波形和反射脉冲波形，
找出从发射电磁波和接收到回来的电磁波的时间差，再利用s ＝12
vt ，求出物体的距离． 2．利用雷达测定物体的速度：这类问题往往要有两个(或两个以上)的发射脉冲与反射脉冲，可以确定一段时间前后物体的两个位置或一段时间的位移，从而测出物体的速度．
3．利用雷达确定物体的位置：雷达有一个可以转动的天线，它能向一定方向发射无线电(微波)脉冲，雷达可根据发射无线电波的方向和仰角，再参考所测得物体的距离，从而确定某一时刻物体的位置．实际上，这一切数据都由电子电路自动计算并在荧光屏上显示出来．
【例3】 某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4
s ，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t ＝173 s 后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达荧光屏上相邻刻线间表示的时间间隔为10－4 s ，电磁波的传播速度为c ＝3×108 m/s ，则该战斗机的飞行速度大约为多少？
甲 乙
[解析] 由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t 0＝10－4s ，甲图发射波和接收波的时间间隔t 1＝4×10－4 s ，乙图时间间隔t 2＝1×10－4s ，所以，第一次战斗机距雷达的距离为s 1＝c ×
t 12＝6.0×104 m ，第二次战斗机在雷达正上方．所以，战斗机的高度h ＝c ×t 22
＝1.5×104 m ，故173 s 内战斗机飞行的水平距离为s ＝s 21－h 2＝5.8×104 m ．所以v ＝s t
≈335 m/s.
[答案] 335 m/s
3．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz 至1 000 MHz 的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．
(1)雷达发射电磁波的波长范围是多少？
(2)能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？
[解析] (1)由c ＝λf 可得：
λ1＝c
f1＝
3.0×108
200×106
m＝1.5 m，
λ2＝c
f2＝
3.0×108
1 000×106
m＝0.3 m.
故雷达发出的电磁波的波长范围是0.3～1.5 m.
(2)电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间隔来确定距离，所以可根据x
＝vt
2
确定雷达和目标间的距离．[答案](1)0.3～1.5 m (2)能。