第十五 电磁场 电磁波

1.本内容较少，是以识记内容为主。在复习本内容时要求学生能紧扣书本，熟读本，掌握最基本知识与内容。
2.本的内容主要包括麦克斯韦电磁场理论，电磁波的产生与传播，电磁波谱．


【教学要求】
1．了解麦克斯韦电磁场理论。
2．了解电视、雷达的工作原理等在现代科技中的一些应用。
3．电磁波谱的组成与产生。
【知识再现】
一、电磁波的发现
1．麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场能够在周围空间产生 ，变化的电场能够在周围空间产生 。
2．电磁场：变化的电场和变化的磁场相联系的统一体叫电磁场。
3．电磁波
①电磁场的由近及远的传播形成电磁波。
②电磁波是 波．电磁波的传播 介质。
③它在真空中传播速度等于光速c=
④波速v、波长λ与频率f的关系：
二、LC振荡电路
1．振荡电流： 都做周期性迅速变化的电流。
2．振荡电路：产生振荡电流的电路叫振荡电路。
3．振荡周期：
三、电磁波的发射与接收
1．电磁波的发射
①要向外发射无线电波，振荡电路必须具有如下特点：第一，要有 的频率；第二，采用 电路．
②利用电磁波传递信号的特点，要求发射的电磁波随待传递信号而改变．使电磁波随各种信号而改变叫的技术叫 ．常用的调制方法有 和 两种．
2．电磁波的接收
①当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率 时，激起的振荡电流 ，这就是 现象．使接收电路产生电谐振的过程叫做 ．
②从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做 ．检波是 的逆过程，也叫 。
3．熟悉电视、雷达、移动电话、因特网等实际实例的工作原理。

四、电磁波谱
1．电磁波谱的组成： 、 、 、
、 、 。
2．熟悉各组成的产生机理及用途。

知识点一麦克斯韦电磁场理论
1．变化的磁场能够在周围空间产生电场（这种电场叫感应电场或涡旋电场，与由电荷激发的静电场不同．它的电场线是闭合的，它的存在与空向有无导体或闭合电路无关）。均匀变化的磁场产生稳定的电场；不均匀变化的磁场产生变化的电场；振荡的（即周期性变化的）磁场产生同频率的振荡电场。
2．变化的电场能够在周围空间产生磁场。均匀变化的电场产生恒定的磁场；不均匀变化的电场产生变化的磁场；振荡的电场产生同频率的振荡磁场。
3．变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场．
【应用1】按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法正确的是 （ ）
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．任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场
C．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，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，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
导示:由麦克斯韦电磁场理论可知，不变的电场周围不产生磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，振荡电场周围产生振荡磁场。
故D选项正确。

知识点二对电磁波的理解
电磁波的特点：
1．电磁波是横波。在电磁波中，每处的电场强度和磁感应强度方向总是互相垂直的，并且都跟那里的电磁波的传播方向垂直。
2．电磁波的速度（在真空中等于光速）
v=3.00×108 m/s。
3．电磁波传播不一定需要介质。
4．电磁波有波的一切特点：能发生反射、折射现
象；能产生干涉、衍射等现象．
5．电磁波向外传播的是电磁能。
思考：机械波与电磁波有哪些异同？

【应用2】关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波是横波
B．电磁波的传播需要介质
C．电磁波能产生干涉和衍射现象
D．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直
导示:由电磁波的传播特点可知：电磁波是横波，电场方向与磁场方向垂直且与波的传播方向垂直，电磁波本身就是一种物质，传播时不需要其它介质，电磁波具有波的一切特性，能产生干涉、衍射。
故选ACD

知识点三电磁波谱
电磁波按波长由大到小的顺序为：无线电波、红 外线、可见光、紫外线、X射线、丫射线，其产生机理、性质差别、用途等可概括为下表：

【应用3】在应用电磁波的特性时，下列符合实际的是（ ）
A．医院常用x射线对病房和手术室进行消毒
B．医院常用紫外线对病房和手术室进行消毒
C．人造卫星对地球拍摄是因为紫外线照相有较好的分辨能力
D．人造卫星对地球拍摄是因为红外线照相有较好的穿透能力
导示:紫外线的杀菌消毒作用比较显著，医院常用紫外线进行消毒；红外线有较强的穿透本领，能穿云雾，可用于高空拍摄。
故选BD

类型一麦克斯韦电磁理论的应用
【例1】如图所示，半径为 r 且水平放置的光滑绝缘的环形管道内，有一个电荷量为 e，质量为 m 的电子。此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式为 B=B0+kt（k>0）。根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力，使其得到加速。设t=0时刻电子的初速度大小为v0，方向顺时针，从此开始后运动一周后的磁感应强度为B1，则此时电子的速度大小为 （ ）
A． B．
C． D．
导示:感应电动势为E=kπr2，电场方向逆时针，电场力对电子做正功。在转动一圈过程中对电子用动能定理：kπr2e= mv2- mv02，得答案B。
感生电场的电场线是闭合的，运动电荷绕行一周，电场力做功不为零。

类型二电磁波的应用——雷达
【例2】某防空雷达发射的电磁波频率为f=3×103HZ，屏幕上尖形波显示，从发射到接受经历时间Δt=0.4ms，那么被监视的目标到雷达的距离为______km。该雷达发出的电磁波的波长为______m。
导示:由s= cΔt=1.2×105m=120km。这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为60km。
由c= fλ可得λ= 0.1m

（l）雷达发出的微波直线性能好，反射能力强，在真空中的传播速度为光速；
（2）电磁波所走的路程是障碍物到雷达距离的两倍。

1．（07年1月海淀区期末练习）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

2．下列关于紫外线的几种说法中，正确的是（ ）
A.紫外线是一种紫色的可见光
B.紫外线的频率比红外线的频率低
C.紫外线可使钞票上的荧光物质发光
D.利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控

3、关于电磁波传播速度表达式v=λf ，下述结论中正确的是：
A、波长越大，传播速度就越快；
B、频率越高，传播速度就越快；
C、发射能量越大，传播速度就越快；
D、电磁波的传播速度与传播介质有关。

4．如图，正离子在垂直于匀强磁场的固定光滑轨道内做匀速圆周运动，当磁场均匀增大时，离子动能将________，周期将________.

5．关于电磁波的发射与接收，下列正确的有（ ）
A.发射的LC电路是开放的
B.电信号频率低，不能直接用发射
C.调谐是调制的逆过程
D.接收电路也是一个LC振荡电路

6．关于电视屏幕上的图像，下列正确的有（ ）
A.是一整幅一整幅画面出现的
B.是由一条一条快速扫描的亮度彩色不同的线条组成的
C.每秒钟出现一个画面
D.每秒钟出现60个画面

7．（南京一中2008届高三第一次月考）雷达是利用电磁波测定物体的位置和速度的设备，它可以向一定方向发射不连续的电磁波，当遇到障碍物时要发生反射．雷达在发射和接收电磁波时，在荧光屏上分别呈现出一个尖形波．现在雷达正在跟踪一个匀速移动的目标，某时刻在雷达监视屏上显示的雷达波形如图甲所示，30s后在同一方向上监视屏显示的雷达波形如图乙所示．已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间间隔为10－4s，电磁波在空气中的传播速度为3×108m/s，则被监视目标的移动速度最接近（ ）
A．1200m/s B．900m/s　 C．500m/s　 D．300m/s
答案：1.ACD 2.C 3.D 4. 减小、增大 5. ABD
6.B 7．C

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