第4章电磁波及其指导应用
高中物理第四章电磁波及其应用电磁波谱教案新人教选修
4.2电磁波谱2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，一有界区域磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，磁场宽度为L;正方形导线框abcd的边长也为L，当bc边位于磁场左边缘时，线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域。
若规定逆时针方向为电流的正方向，则反映线框中感应电流变化规律的图像是A．B．C．D．n>）。
近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以2．已知天然材料的折射率都为正值（10n<），称为负折射率介质。
电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射使折射率为负值（20定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图所示。
点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。
如图2所示，其中直线SO垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（）A．1 B．2 C．3 D．4,S S，产生两列周期均为T、振动方向相同、振幅均为A的相干波，实线、虚线分3．位于水面上的波源12别表示在同一时刻它们所发出的波的波峰和波谷，如图所示，a、b、c、d、e是水面上的五个点，其中有一小树叶（未画出）位于d处，下列说法正确的是（）A．b点的振动加强，c点的振动减弱B．一段时间后，小树叶被水波推至b处C．a、e两点在某时间内也会振动S突然停止振动，之后的2T内，b点通过的路程为16AD．若波源24．2020年1月我国成功发射了“吉林一号”卫星，卫星轨道可看作距地面高度为650km的圆，地球半径为6400km，第一宇宙速度为7.9km/s。
则该卫星的运行速度为（）A．11.2km/s B．7.9km/s C．7.5km/s D．3.lkm/s5．关于原子能级跃迁，下列说法正确的是（）A．处于n=3能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射三种频率的光子B．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯C．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能减小D．已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09eV，则动能等于12.09eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰，可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态6．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔s无初速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”．则下列判断正确的是()A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚C．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚D．a、b、C三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚7．如图所示，由均匀导线绕成的直角扇形导线框OMN绕O点在竖直面内从匀强磁场边界逆时针匀速转动，周期为T，磁场的方向垂直于纸面向里，线框电阻为R，线框在进入磁场过程中回路的电流强度大小为I，则（）A．线框在进入磁场过程中回路产生的电流方向为顺时针B．线框在进入与离开磁场的过程中ON段两端电压大小相等C．线框转动一周过程中产生的热量为12I2RTD．线框转动一周过程中回路的等效电流大小为2I8．人站在地面上，先将两腿弯曲，再用力蹬地，就能跳离地面，人能跳起离开地面的原因是() A．人对地球的作用力大于地球对人的引力B．地面对人的作用力大于人对地面的作用力C．地面对人的作用力大于地球对人的引力D．人除受地面的弹力外，还受到一个向上的力9．假设将來一艘飞船靠近火星时，经历如图所示的变轨过程，则下列说法正确的是（）A．飞船在轨道Ⅱ上运动到P点的速度小于在轨道轨道Ⅰ上运动到P点的速度B．若轨道I贴近火星表面，测出飞船在轨道I上运动的周期，就可以推知火星的密度C．飞船在轨道I上运动到P点时的加速度大于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度D．飞船在轨道Ⅱ上运动时的周期小于在轨道I上运动时的周期10．如图是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是:A．卢瑟福α粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型B．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，电离能力最强C．电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关D．铀235只要俘获中子就能进行链式反应二、多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分11．如图，甲是带负电物块，乙是不带电的绝缘足够长木板。
【高二】高二物理第四章电磁波及其应用导学案(含答案)
【高二】高二物理第四章电磁波及其应用导学案(含答案)电磁波的发现学习目标1.了解麦克斯韦个人成长历程，法拉第对麦克斯韦成长的影响，激励青少年热爱科学，奋发向上，为科学献身.2、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。
了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场及相关推理思维过程。
3、了解电磁场在空间传播形成电磁波。
知道机械波与电磁波的异同，认识光是以波动形式传播的一种电磁振动.4、了解赫兹捕捉电磁波的过程，及电磁波的产生在物理学发展史上的伟大意义.自主学习【问题1】请根据书本提供的相关素材和自己外了解的相关知识，向同学介绍电磁波理论的发现背景（包含麦克斯韦的生平、麦克斯韦和法拉第的关系及其它相关人员在电磁波方面所做的贡献。
【问题2】麦克斯韦通过伟大的预言和系统知识的总结得到电场和磁场的密切联系，电场和磁场相关系的基本论点是：；。
根据书本的提示，麦克斯韦是通过什么思维方式得到该关系的？麦克思维在两个基本论点的基础上得到的预言是：。
【问题3】比较电磁波和机械波的相同点和不同点。
【问题4】赫兹通过实验证明了电磁波理论，总结了电磁波的那些特点，请将你总结的写在下面空白处。
【问题5】自己动手实验：实验器材：一节电池、一根导线、一把锉刀和一个收音机实验操作：把锉刀裸露刀柄接触电池的负极，导线的一端接在正极上，把导线的另一端在锉刀锉面上滑动，打开收音机，听有没有“嗑嗑”的声音。
试讨论你所观察到的现象的成因。
合作探究【问题1】装置如图4.1－1所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光，思考小灯泡为什么能发光？并阐述麦克斯韦根据法拉第发现的电磁感应现象推理变化的磁场产生电场的思维过程？【问题2】麦克斯韦从理论上预言了电磁波存在，在其两个基本论点的基础上他做了什么推断？【问题3】关于电磁场和电磁波的理解，有一些同学展开了争论，你支持谁的看法，说出你的理由。
第4章2电磁波谱
规
律 总
短，穿透本领越来越强。
结
菜单
物理·选修1-1
第四章 电磁波及其应用
基
础 落
3．频率(波长)不同的电磁波表现出作用不同
实
·
(1)红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来
新
知 探 究
加热物体和进行红外线遥感。 (2)紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消
综 合 训
练
毒。
· 能
力
(3)X射线有较强的穿透本领，可以用来检查人体 提
要
升
点 内部器官，也可以用来检查金属零件内部的缺陷。
突
破 ·
(4)γ射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域
规
律 总
有广泛的应用，如探伤、测厚或用γ刀进行手术。
结
菜单
物理·选修1-1
第四章 电磁波及其应用
基
础
落
实 ·
［典例精析］
新
知
探 究
综
[例1] 下面列出一些医疗器械的名称和这些器 合
训
械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这
探 究
又不会给人类造成太大的伤害的X射线，选择选项D
综 合
训
。(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是
练 ·
能
紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择选项C 力 提
要 点
。(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血
升
突 破
Байду номын сангаас
液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部
·
规 律
受热，血液循环加快，因此选择选项E。
基
础
落
人教版高中物理选修1--1第4章 电磁波及其应用练习含答案
2020--2021人教物理选修1--1第4章电磁波及其应用练习含答案人教选修1--1第四章电磁波及其应用1、电磁场理论的建立，开拓了广泛的现代技术应用空间，促进了现代社会的发展，建立电磁场理论的科学家是()A．牛顿B．爱迪生C．爱因斯坦D．麦克斯韦2、(双选)如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，半径为R，有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中．要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加的磁场可能是()A．匀强磁场B．均匀增加的磁场C．均匀减少的磁场D．由于洛伦兹力不做功，不管加什么样的磁场都不能使带电粒子绕着管运动3、电磁波从真空传入水中时，下列说法正确的是()A．频率不变，波速变大，波长变大B．频率不变，波速变小，波长变小C．波速不变，频率变小，波长变大D．波速不变，频率变大，波长变小4、(多选)关于电视信号的发射，下列说法正确的是()A．摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射B．摄像管输出的电信号必须“加”在高频等幅振荡电流上，才能向外发射C．伴音信号和图像信号是同步向外发射的D．摄像管摄取景物并将景物反射的光转化为电信号，实现光电转换5、(多选)下列说法正确的是()A．电磁波可以通过光缆进行有线传输，也可以进行无线传输，但光缆比无线电波传递的信息量大B．现代信息技术三大基础是信息的拾取、信息的记录和信息的处理C．通过数字电视可以在因特网上浏览，可以收发电子邮件D．过去的电视机要想接收数字信号，必须加装一个“机顶盒”6、在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的频率大小关系是() A．红外线的频率最大，可见光的频率最小B．可见光的频率最大，红外线的频率最小C．X射线频率最大，可见光的频率最小D．X射线频率最大，红外线的频率最小7、提出电磁场理论的科学家是()A．法拉第B．赫兹C．麦克斯韦D．安培8、下列能说明电磁波具有能量的依据是()①可见光射入人的眼睛，人看到物体②放在红外线区域的温度计升温很快③收音机调到某个台时，调谐电路发生电谐振④γ射线具有很强的贯穿能力A．①②④B．①②③C．①②③④D．②③④9、关于电视接收的原理，下列说法中正确的是()A．电视接收天线接收到的电磁波中包含有图像信号和伴音信号B．电视接收天线收到的电磁波经过处理还原成图像，天线上并不产生感应电流C．电视接收机收到电磁波，通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号和伴音信号D．电视接收机收到电磁波，经扬声器得到电视节目的伴音信号10、下列应用了温度传感器的是()A．电视遥控器B．话筒C．电子秤D．电饭煲11、关于电磁波，下列说法正确的是()A．所有电磁波的频率相同B．电磁波只能在真空中传播C．电磁波在任何介质中的传播速度相同D．电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s12、波长为0.6 μm的红光，从10 m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？13、现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程．2020--2021人教物理选修1--1第4章电磁波及其应用练习含答案人教选修1--1第四章电磁波及其应用1、电磁场理论的建立，开拓了广泛的现代技术应用空间，促进了现代社会的发展，建立电磁场理论的科学家是()A．牛顿B．爱迪生C．爱因斯坦D．麦克斯韦D[麦克斯韦预言了电磁波的存在，并建立了电磁场理论，即“麦克斯韦定律”，故D正确．]2、(双选)如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，半径为R，有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中．要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加的磁场可能是()A．匀强磁场B．均匀增加的磁场C．均匀减少的磁场D．由于洛伦兹力不做功，不管加什么样的磁场都不能使带电粒子绕着管运动BC[磁场对静止的电荷不产生力的作用，但当磁场变化时可产生电场，电场对带电粒子产生电场力作用，带电粒子在电场力作用下可以产生加速度．]3、电磁波从真空传入水中时，下列说法正确的是()A．频率不变，波速变大，波长变大B．频率不变，波速变小，波长变小C．波速不变，频率变小，波长变大D．波速不变，频率变大，波长变小B[电磁波的波长λ、波速v和频率f与机械波一样，满足c＝λf，传播过程中，频率不变，C、D两项错误．但电磁波在真空中的速度最大，而在介质中速度都会减小，故从真空传入水中时波速变小，波长变小．]4、(多选)关于电视信号的发射，下列说法正确的是()A．摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射B．摄像管输出的电信号必须“加”在高频等幅振荡电流上，才能向外发射C．伴音信号和图像信号是同步向外发射的D．摄像管摄取景物并将景物反射的光转化为电信号，实现光电转换BCD[摄像管输出的电信号频率低，不易直接发射出去，必须“加”在高频等幅振荡电流上才能发射出去；伴音信号和图像信号是同步发射的；摄像过程实现的是光电转换．故正确答案为B、C、D.]5、(多选)下列说法正确的是()A．电磁波可以通过光缆进行有线传输，也可以进行无线传输，但光缆比无线电波传递的信息量大B．现代信息技术三大基础是信息的拾取、信息的记录和信息的处理C．通过数字电视可以在因特网上浏览，可以收发电子邮件D．过去的电视机要想接收数字信号，必须加装一个“机顶盒”ACD[电磁波可以通过光缆进行有线传输，如光信号，因为光的频率比无线电波频率高，所以相同时间内传递的信息量大，因此A项正确．现代信息技术三大基础是信息的拾取、信息的传输和信息的处理，故B项错误．数字电视由于使用了与计算机及现代通信兼容的技术，因此通过数字电视可以在因特网上浏览，可以收发电子邮件，可以实现网上购物、网上银行等业务．过去的电视接收模拟信号，要接收数字信号，就必须加“机顶盒”，故C、D均正确．]6、在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的频率大小关系是() A．红外线的频率最大，可见光的频率最小B．可见光的频率最大，红外线的频率最小C．X射线频率最大，可见光的频率最小D．X射线频率最大，红外线的频率最小D[红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的波长是从长到短，所以其频率是从低到高．则频率最高的是伦琴射线(X射线)，频率最小的是红外线．] 7、提出电磁场理论的科学家是()A．法拉第B．赫兹C．麦克斯韦D．安培C[麦克斯韦总结前人电磁规律的成果进一步创造建立了完整的电磁场理论．]8、下列能说明电磁波具有能量的依据是()①可见光射入人的眼睛，人看到物体②放在红外线区域的温度计升温很快③收音机调到某个台时，调谐电路发生电谐振④γ射线具有很强的贯穿能力A．①②④B．①②③C．①②③④D．②③④C[人眼看到物体，说明人眼感受到了可见光的能量，①对；红外线具有热作用，说明红外线具有能量，②对；电谐振在调谐电路中的感应电流的能量来源于空中的无线电波，③对；γ射线的贯穿能力强说明γ射线具有很高的能量，④对．]9、关于电视接收的原理，下列说法中正确的是()A．电视接收天线接收到的电磁波中包含有图像信号和伴音信号B．电视接收天线收到的电磁波经过处理还原成图像，天线上并不产生感应电流C．电视接收机收到电磁波，通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号和伴音信号D．电视接收机收到电磁波，经扬声器得到电视节目的伴音信号A[电视机接收到的电磁波是带有图像信号和伴音信号的高频电流，故A项对，B项错；图像信号和伴音信号必须经过处理，才可经显像管和扬声器得到图像和声音，故选项C、D错．]10、下列应用了温度传感器的是()A．电视遥控器B．话筒C．电子秤D．电饭煲D[电视机的遥控器是应用了红外线传感器，A错误；电容式话筒使用了位移传感器，故B错误；电子秤使用的压力传感器，故C错误；电饭锅的工作原理：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到原状态，则触点接通，电饭锅通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100 ℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103 ℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．故D正确．] 11、关于电磁波，下列说法正确的是()A．所有电磁波的频率相同B．电磁波只能在真空中传播C．电磁波在任何介质中的传播速度相同D．电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/sD[电磁波的频率不一定相同，就是无线电电磁波也有很多频道和频率，选项A错；电磁波既能在真空中传播，也能在介质中传播，选项B错；不同频率的电磁波在不同的介质中的传播速度都不相同，选项C错；电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，选项D正确．]12、波长为0.6 μm的红光，从10 m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？[解析]由速度公式v＝xt可求得时间，可根据电磁波波长、频率和波速关系式c＝λf可得频率，其中t＝xc＝103×108s≈3.33×10－8 s由c＝λf得f＝cλ＝3×1086×10－7Hz＝5×1014 Hz.[答案] 3.33×10－8 s5×1014 Hz13、现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程．[解析]热敏电阻与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路．(1)电路如图所示．(2)工作过程：闭合开关S，当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通电炉丝加热．当温度达到设计值时，热敏电阻阻值减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热．当温度低于设计值时，又重复前述过程．[答案]见解析。
电磁波的技术应用PPT课件
.
17
知识抢答
1、首次利用电磁波成功实现无线电通信是谁？ 马可尼 2、马可尼是哪国人？ 意大利 3、收音机接收的是微波 错 4、广州电台和深圳电台可以使用相同频率的电磁波发射信号 错 5、电视由微波传递电视信号 对 6、微波只能沿直线传播 对
7、通信卫星距离地面多远？ 36000km 8、三颗卫星具有相同的角速度 对
三.雷达——通过接收反射回来的电磁波讯号导航或探测
四.移动电话——对讲机、手机、移动电台
……
.
8
第四节 电磁波的技术应用 一.无线电广播
.
9
第四节 电磁波的技术应用 二.电视
.
10
微波
频率在300兆赫到300千兆赫 波长为1mm到1m波段的无线电波
它具有很强的穿透云雾的能力，并可用于全天候遥感。
微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。 1、对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。 2、对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。 3、对金属类东西，则会反射微波。
.
11
使用专门的微波炉器皿盛装食物放入微波炉中加热。
忌用：普通塑料容器、金属器皿、封闭容器等等
忌长时间在微波炉前工作： 开启微炉后，人应远离微波炉或人距离微波炉 至少在1米之外
A、无线电广播
B、移动电话
C、雷达
D、白炽灯
2．电视信号包含图像信号和声音信号，电视信号 从电视台发射机到电视机接收的传递过程中，下列说 法正确的是（ ）
A．声音信号是加载在电流上的，图像信号是加载 在电磁波上的
B．图像信号是加载在电流上的，声音信号是加载 在电磁波上的
C．声音信号和图像信号都是加载在电流上的 D．声音信号和图像信号都是加载在电磁波上的
电动力学-第4章-第2节-电磁波在介质界面上的反射和折射
电磁波入射到介质界面发生反射和折射，其反射和折射的一、反射和折射定律在一定频率情形下，麦氏方程组不是完全独立的。
2，反射和折射定律的导出入射波、反射波和折射波的电场强度分别为：E E E ′′′,,(1) 角频率(2) 波矢分量间的关系：yy k ′′=′平面上，都在同一平面上，即分别代表入射角，反射角为电磁波在两介质中的相速度，则把波矢及它们的分量值代入它们之间的关系式，得这就是我们熟知的反射定律和折射定律！(3) 入射角、反射角和折射角的关系电磁波在介质界面上的反射和折射(9)211的相对折射率。
µ0，因此通常可认为就是两介质的相对折射率。
频率不同时，折射率亦不同，这是色散现象在折射问题中(4) 折射率电磁波在介质界面上的反射和折射(10)现应用边值关系式求入射、反射和折射波的振幅关系。
二、振幅和相位关系kr Hr k ′r k ′′r H ′′r H ′r E r E ′′r E ′r θθ′θ′′电磁波在介质界面上的反射和折射(11)1，E 入射面，如右图所示②①kr H r k ′r k ′′rH ′′r H ′r E r E ′′rE ′rθθ′θ′′xz nr利用已经推得的折射定律：2，E利用已经推得的折射定律得：(2a)(2b)三、全反射假设在情形下两介质中的电场形式上仍然不变，折射波电场：折射波磁场：电磁波在介质界面上的反射和折射(22)折射波平均能流密度：21θ分量，沿z 轴方向sin θ＞n 21 情形下12122−n i θsin 则由菲涅耳公式可以求出反射波和折射波的振幅和相位。
例如在。
《第四章4电磁波谱》教学设计教学反思-2023-2024学年高中物理人教版19选择性必修第二册
《电磁波谱》教学设计方案（第一课时）一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握电磁波谱的基本概念，理解电磁波的分类及其特性。
通过学习，学生能够认识到电磁波在日常生活和科技领域中的广泛应用，并培养学生的科学探究能力和实践操作能力。
同时，通过引导学生自主探究和合作学习，培养学生的合作精神和创新思维。
二、教学重难点教学重点为电磁波谱的分类及其特点，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线及X射线等。
教学难点在于让学生理解不同类型电磁波的产生原理及其在生活中的应用，如电磁波的传播方式、电磁波与物质相互作用等。
为突破这一难点，将采用多媒体演示和实验操作相结合的方式进行教学。
三、教学准备课前准备包括准备好相关教材、课件、实验器材等教学资源，同时为学生布置预习任务，要求学生对电磁波谱的基本概念有所了解。
四、教学过程：一、引入首先，通过一次简短的导言开启本课，介绍电磁波谱的概念和重要性。
通过现实生活中的例子，如电视信号、无线通信、卫星传输等，使学生对电磁波谱有一个初步的认知。
通过提出问题激发学生好奇心，例如“为什么我们能听到广播？是什么让信号得以传输？”等，从而为接下来的教学内容打下基础。
二、知识点讲解1. 电磁波谱概述在讲解电磁波谱时，先介绍其基本概念和分类。
通过图表和动画演示电磁波的传播过程，使学生能够直观地理解电磁波的特性和应用。
同时，强调电磁波谱的连续性和各波段的特性，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线等。
2. 电磁波的传播详细讲解电磁波的传播方式，包括在空间中的传播、在介质中的传播以及电磁波的反射、折射等现象。
通过实验视频或实物演示，使学生能够更加直观地理解电磁波的传播规律。
3. 电磁波的发射和接收解释电磁波的发射原理和接收原理，让学生了解电磁波是如何被发送和接收的。
重点讲解无线通信技术中涉及的发射和接收过程，如电视信号的发射和接收等。
三、互动探究通过一系列的互动活动，加深学生对电磁波谱的理解和掌握。
电磁场与电磁波及其应用 第四章
在线性、 各向同性媒质中， 当参数不随时间变化时，
于是得到 再利用矢量恒等式
可得到 (4.3.4)
在体积V上， 对式（4.3.4）两端积分， 并应用散度定理即 可得到
(4.3.５)
由于E和H也是相互垂直的， 因此S、 E、 H三者是相互 垂直的， 且构成右旋关系， 如图4.3-1 所示。
第四章 时变电磁场
4.1 波动方程 4.2 时变场的位函数 4.3 时变电磁场的能量与能流 4.4 时谐电磁场 4.5 左手媒质 4.6 时变电磁场的应用
4.1 波 动 方 程
在无源空间中， 电流密度和电荷密度处处为零， 即 ρ=0、 J=0。 在线性、 各向同性的均匀媒质中， E和H满足 麦克斯韦方程
图4.3-1 能流密度矢量与电场及磁场的方向关系
例4.3.1 同轴线的内导体半径为a、 外导体半径为b， 其 间均匀充填理想介质。 设内外导体间电压为U， 导体中流过 的电流为 I。 （1） 在导体为理想导体的情况下， 计算同轴线 中传输的功率； （2） 当导体的电导率σ为有限值时， 计算通 过内导体表面进入每单位长度内导体的功率。
磁场仍为 内导体表面外侧的坡印廷矢量为
由此可见内导体表面外侧的坡印廷矢量既有轴向分量， 也 有径向分量， 如图4.3-3所示。
图4.3-3 同轴线中电场、 磁场和坡印廷矢量 （非理想导体情况）
进入每单位长度内导体的功率为
式中
是单位长度内导体的电阻。 由此可见，
进入内导体中的功率等于这段导体的焦耳损耗功率。
利用复数取实部表示方法， 可将式（4.5.1）写成
式中
(4.4.2)
称为复振幅， 或称为u(r, t)的复数形式。 为了区别复数形 式与实数形式， 这里用打“•”的符号表示复数形式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四章电磁波及其应用第一节电磁波的发现典型例题【例1】麦克斯韦电磁场理论的主要容是什么？【解析】变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围产生磁场．均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场．这里的“均匀变化”指在相等时间磁感应强度（或电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强度（或电场强度）对时间变化率一定．不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场【例2】根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法中错误的是．A、变化的电场可产生磁场B、均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场C、振荡电场能够产生振荡磁场D、振荡磁场能够产生振荡电场【解析】麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，而变化的磁场能产生电场；产生的场的形式由原来的场的变化率决定，可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断，确定．可见，均匀变化的电场的变化率恒定，产生不变的磁场，B说法错误；其余正确．【例3】能否用实验说明电磁波的存在？【解析】赫兹实验能够说明电磁波的存在。
依照麦克斯韦理论，电扰动能辐射电磁波。
赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理，设计了一套电磁波发生器。
赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。
当感应线圈的电流突然中断时，其感应高电压使电火花隙之间产生火花。
瞬间后，电荷便经由电火花隙在锌板间振荡，频率高达数百万周。
由麦克斯韦理论，此火花应产生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。
他将一小段导线弯成圆形，线的两端点间留有小电火花隙。
因电磁波应在此小线圈上产生感应电压，而使电火花隙产生火花。
所以他坐在一暗室，检波器距振荡器10米远，结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。
基础练习一、选择题（选6题，填3题，计3题）1、电磁场理论是谁提出的（）A、法拉第B、赫兹C、麦克斯韦D、安培2、电磁场理论是哪国的科学家提出的（）A、法国B、英国C、美国D、中国3、电磁场理论预言了什么（）A、预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场B、预言了变化的电场能够在周围产生磁场C、预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速D、预言了电能够产生磁，磁能够产生电4、关于电磁场的理论，下面说法中正确的是（）A、变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B、变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的C、均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的D、振荡电场周围产生的磁场也是振荡的5、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（）A、恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场B、变化的电场周围产生磁场C、均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D、均匀变化的电场周围产生稳定的磁场6、电磁波能够发生一下现象（）A、发射B、折射C、干涉D、衍射二、填空题7、变化的磁场能够在周围空间产生__________，变化的电场能够在周围产生____________．8、电磁波__________（填“可以”或“不可以”）在真空中传播.9、_____________证实了麦克斯韦的预言.三、计算题10、麦克斯韦电磁场理论的两大基本要点是什么？11、已知电磁波传播的速度为3×108，某演唱会现场通过卫星用电磁波传输信号，已知现场到收音机用户总路程为7200公里，则信号传播过来所需的时间是多少？12、简述电磁波的产生过程答案：1、C 2、B 3、C 4、D 5、BD 6、ABCD 7、电场磁场8、可以9、赫兹10、（1）不仅电荷能够产生电场，变化的磁场也能产生电场；（2）不仅电流能够产生磁场，变化的电场也能产生磁场。
11、2.4×10－212、变化的电（磁）场产生变化的磁（电）场，然后产生的变化磁（电）场又产生变化的电（磁）场，由近及远的传播，便形成了电磁波。
能力提升一、选择题（选3题，填1题，计1题）1、关于电磁波，下列说法中正确的是（）A、电磁波既能在媒质中传播，又能在真空中传播B、只要有变化的电场，就一定有电磁波存在C、电磁波在真空中传播时，频率和波长的乘积是一个恒量D、振荡电路发射电磁波的过程也是向外辐射能量的过程2、以下电场能产生电磁波的为（）A、N/CB、N/SC、N/CD、N/C3、比较电磁波和机械波，下列说确的是( )A、电磁波可以在真空中传播，机械波的传播要依赖于介质B、电磁波和声波都是纵波C、电磁波是横波D、电磁波在有的介质中是横波，在有的介质中是纵波二、填空题4、如果电场的变化如图所示，则产生的磁场随时间变化的图形如何？三、计算题5、简述赫兹实验的原理。
答案：1、ACD 2、B 3、AC 4、5、将两段共轴的黄铜杆作为振荡偶极子的两半，A、B中间留有空隙，空隙两边杆的端点上焊有一对光滑的黄铜球。
将振子的两半联接到感应圈的两极上，感应圈间歇地在A、B之间产生很高的电势差。
当黄铜球间隙的空气被击穿时，电流往复振荡通过间隙产生电火花。
由于振荡偶极子的电容和自感均很小，因而振荡频率很高，从而向外发射电磁波。
但由于黄铜杆有电阻，因而其上的振荡电流是衰减的，故发出的电磁波也是衰减的，感应圈以每秒的频率一次又一次地使间隙充电，电偶极子就一次一次地向外发射减幅振荡电磁波。
探测电磁波则是利用电偶极子共振吸收的原理来实现的。
第二节电磁波谱典型例题【例1】在真空中传播的波长为15米的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度为米/秒，该电磁波在介质中的波长是多少？【解析】应用关系式．因电磁波在介质中传播其频率不变，其波长比：，则有：米【例2】关于电磁波的传播，下列叙述正确的是（）A．电磁波频率越高，越易沿地面传播B．电磁波频率越高，越易直线传播C．电磁波在各种媒质中传播波长恒定D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全世界【解析】电磁波频率越高，波长就越短，绕过地面障碍物的本领就越差，且地波在传播过程中的能量损失随频率的增高而增大，A错．随着电磁波频率的增大，粒子性越来越明显，其传播形式跟光相似，沿直线传播，B正确．电磁波在各种媒质中传播时，频率不变，但传播速度不等，波长不同，C错．由于同步通讯卫星相对于地面静止在赤道上空3600千米高的地方用它来作微波中继站，只要有三颗这样的卫星，就可以把微波讯号传遍全世界，D正确．答案为BD．【例3】关于电磁波在真空中传播速度，下列说法中不正确的是（）A、频率越高，传播速度越大B、电磁波的能量越强，传播速度越大C、波长越长，传播速度越大D、频率、波长、强弱都不影响电磁波的传播速度【解析】电磁波在真空中的波速与任何因素均无关——现代物理中称光速不变原理．在媒质中波速会变小．答案：D．基础练习（选6题，填3题，计4题）一、选择题1、所有的电磁波在真空中具有相同的( )A.频率B.波长C.波速D.能量2、当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将( )A.减小B.增大C.不变D.以上都不对3、关于电磁波的传播速度，下列说确的是( )A.电磁波的频率越高，传播速度越大B.电磁波的波长越大，传播速度越大C.电磁波的能量越大，传播速度越大D.电磁波的传播速度与传播介质有关4、对于声波、无线电波和红外线，以下说确的是( )A.都能在真空中传播B.都能发生反射C.都能发生干涉D.都是本质上相同的波，只是频率不同而已5、在电磁波传播过程中，不变的物理量是A、频率B、波长C、振幅D、波速6、对于声波、无线电波和红外线，以下说确的是（）A．都能在真空中传播B．都能发生反射C．都能发生干涉D．都是本质上相同的波，只是频率不同而已二、填空题7、麦克斯韦从理论上预言电磁波在真空中的传播速度等于的速度，其数值为.8、一无线电发射机，辐射无线电波的波长为λ。
现要使其辐射波长为2λ的无线电波，且振荡电路中的电感不变，则电路中的电容应变为原来的倍。
9、某电台发射500kHz的电磁波，则此电磁波的波长是 m；若距该电台6000km远处有一无线电接受机，则从发射台发出的信号经 s可被接受机收到。
若该电台发射频率为800kHz的电磁波，则经 s信号可被接受机收到。
三、计算题10、在真空中传播的波长为15米的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度为2×108米/秒，该电磁波在介质中的波长是多少？11.从地球向月球发射电磁波，经过 2.56s收到它的反射波，月球、地球之间的距离是km.12、你有几种测量凸透镜焦距的方法答案：1、C 2、C 3、D 4、BC 5、A 6、BC7、光在真空中传播，3×108m/s 8、4倍9、600、0.02 、0.0210、10m 11、7.68×10512、（1）将太聚焦法，测量光斑到凸透镜的距离（2）利用凸透镜的成像原理找焦距，方法是在光具座上找到物体成等大像的位置，则此时物距的一半就是焦距。
物像共扼法；凸透镜与平面镜结合法等能力提升（选3题，填1题，计1题）一、填空题1、任何电磁波在真空中传播时，都具有相同的（B ）A、波长B、波速C、周期D、频率2、关于激光的应用问题，以下说确的是（C）A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息B．计算机的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光是相干光的特点来进行的C．医学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点3、有些动物夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰在夜间却有很好的视力．其原因是（C）A．不需要光线，也能看到目标B．自身眼睛发光，照亮搜索目标C．可对红外线产生视觉D．可对紫外线产生视觉二、填空题4、一台收音机中，用一可变电容器与两组不同线圈构成产生中波和短波的两个波段的振荡电路，其中细导线密绕的一组线圈属于_______波段，粗导线疏绕的一组线圈属于______波段．（中波；短波）三、填空题5、根据热辐射理论，物体发出光的最大波长λm与物体的绝对温度的关系满足：T·λm=2．90×10-3（K·m），若猫头鹰的猎物——蛇在夜间的体温为27 ℃，则它发出光的最大波长为___________m，属于___________波段．（9．7×10-6 m，属于红外线波段）第三节电磁波的发射和接收典型例题【例1】发射的无线电波如何被接收到呢？答案：电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。
因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波了。
【例2】如何使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强呢？答案：当接收电路的固有频率跟接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。
这样我们便可以接收无线电波了，下图是收音机接收无线电波的调谐装置：通过改变可变电容的电容大小改变调谐电路的固有频率，进而使其与接收电台的电磁波频率相同，这个频率的电磁波就在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了电台。