2012版高三物理一轮复习课件133电磁场和电磁波(大纲版)解读

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2.雷达 (1)雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备. (2)雷达用的是微波波段,因为电磁波波长越短,传播的直线性
越好,反射性越强.活学活用
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3.雷达是利用电磁波来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.某型号防空雷达发射相邻两次电磁波之间的 时间间隔为5×10-4 s.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,30 s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10-4 s,电 磁波在空气中的传播速度为3×108 m/s,则被监视目标的移 动速度最接近( )
答案:BD
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二､ 电磁波 知识讲解
1.电磁波的形成:如果在空间某区域中有不均匀变化的电场,那 么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场;这个变化的 磁场又引起新的变化的电场……于是,变化的电场和变化 的磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成电磁波.
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2.特点
(1)电磁波是横波,电场方向与磁场方向都跟传播方向垂
同频率振荡的电场;反之亦然.
麦克斯韦根据自己提出的电磁场理论预言了电磁波的存
在.1888年,德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在,
还通过实验证明了电磁波跟所有的波一样能产生反射､折
射､衍射等现象.
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典例剖析 【例1】 根据麦克斯韦电磁理论,下列说法正确的是( ) A.电场周围一定产生磁场,磁场周围也一定产生电场 B.变化的电场周围一定产生磁场,变化的磁场周围也一定产生
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2.无线电波的发射 (1)发射电路的特点 ①要有足够高的振荡频率.频率越高,发射电磁波的本领越大. ②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,这样才
能有效地把能量辐射出去.用开放电路可以有效地把电磁 波辐射出去.
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(2)调制 ①定义:在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的
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A.1200 m/s
B.900 m/s
C.500 m/s
D.300 m/s
解析:根据图甲所示,可知某时刻飞行目标跟雷达距离为 s1=(3×108×4×10-4)/2=0.6×105 m,同理根据图乙所示算 得30 s后飞行目标跟雷达距离s2=0.45×105 m,则被监视目 标的移动速度v=(s1-s2)/t=500 m/s.
10 m~1 m
1 m~0.1 m
10 cm~1 cm 10 mm~1 mm
30 MHz~300 MHz
300 MHz~3000 MHz 3000 MHz~30000MHz 30000 MHz~300000 MHz
近似 直线 传播
直线 传播
调频无线 电广播､ 电视､导 航
电视､雷 达､导航
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活学活用 1.根据麦克斯韦电磁理论,下列说法正确的是( ) A.电场周围一定产生磁场,磁场周围也一定产生电场 B.变化的电场周围一定产生磁场,变化的磁场周围也一定产生
电场 C.变化的电场周围一定产生变化的磁场 D.电磁波在真空中的传播速度为3.00×108 m/s
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解析:根据麦克斯韦的电磁理论,只有变化的电场周围产生磁 场,变化的磁场周围产生电场,但变化的电场周围不一定产 生变化的磁场,如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场,所 以正确的选项是BD.
答案:CD
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2.关于电磁场和电磁波,下列叙述中正确的是( ) A.变化的电场能够产生磁场､变化的磁场也能够产生电场 B.电磁波和机械波都只能在介质中传播 C.电磁波在空间传播时,电磁能也随着一起传播 D.电磁波穿过两种介质的分界面时频率会发生改变
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解析:由麦克斯韦电磁场理论可知,选项A正确;电磁波可以在 真空中传播,而机械波只能在介质中传播,选项B错;波传播 时,能量随波一起传播,选项C正确;电磁波穿过两种介质的 分界面时频率不变,波长､波速发生改变,选项D错.
答案:AC
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3.如图所示内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小 于环口径的带正电的小球,以速率v0沿逆时针方向匀速转动, 若在此空间突然加上方向竖直向上,磁感应强度B随时间成 正比增加的变化磁场,设运动过程中小球带电荷量不变,那 么( )
电场 C.变化的电场周围一定产生变化的磁场 D.变化的磁场周围一定产生变化的电场
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[解析] 根据麦克斯韦的电磁理论,只有变化的电场周围产生 磁场,变化的磁场周围产生电场,但变化的电场周围不一定 产生变化的磁场,如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场, 所以正确的选项是B.
[答案] B
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技术叫做调制. ②调制的两种方式 a.调幅:使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变化,这种调制叫
做调幅(AM). b.调频:使高频电磁波的频率随信号的强弱而变化,这种调制叫
做调频(FM).
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(3)无线电 波的发射过程:由振荡器(常用LC振荡电路)产生高 频振荡电流,用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流 上,再耦合到一个开放电路中激发出无线电波,向四周发射 出去.
速度小.
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(6)不同电磁波在同一介质中传播时,传播速度不同,频率越高 波速越小,频率越低波速越大.
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活学活用
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
解析:电磁波传递不需要介质,电磁波的振动方向与传播方向 相垂直,是横波,与其他波同样具有波的基本特征,即能产生 干涉和衍射现象.
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3.无线电波的接收 (1)电谐振: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,这种现象叫做电 谐振.电谐振是电磁学上的共振现象. (2)调谐:使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐. (3)调解:从接收到的高频电流中还原出所携带的信号的过程 叫做解调.解调是调制的逆过程,调幅波的解调也叫检波.
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二､ 电磁波与机械波的区别与联系 技法讲解 机械波在介质中的传播速度由介质决定,与机械波的频率无关.
电磁波在介质中的传播速度不仅取决于介质,还与电磁波 的频率有关,频率越大,传播速度越小. 电磁波本身是物质,所以电磁波的传播不需要别的物质作为介 质.机械波不能在真空中传播,而电磁波可在真空中传播. 电磁波与机械波也有相同之处,两者都是周期性的,都是传播 能量的过程,v=λf关系式都适用.
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典例剖析 【例2】 电磁波与声波比较( ) A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质 B.由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大 C.由空气进入水中时,电磁波波长变小,声波波长变大 D.电磁波和声波在介质中的传播速度,都是由介质决定,与频
率无关
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[解析] 可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析选项A、
直.v=λf.
(2)电磁波的传播不需要介质,在真空中电磁波以光速
c=3.00×108 m/s传播.
(3)电磁波具有波的共性,能发生反射､折射､干涉､偏振和衍射
等现象.
(4)电磁波可以脱离“波源”独立存在.
(5)同一种电磁波在不同介质中传播时,频率不变(频率由波源
决定),波速､波长发生改变,在介质中的速度都比真空中的
答案:C
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第二关:技法关 解读高考 解题技法
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一､ 对麦克斯韦电磁理论的理解
技法讲解
麦克斯韦电磁理论是理解电磁场和电磁波的关键所在,应注意
领会以下内容:变化的磁场可产生电场,产生的电场的性质
是由磁场的变化情况决定的:均匀变化的磁场产生稳定的
电场;非均匀变化的磁场产生变化的电场;振荡的磁场产生
200 m~50 m
50 m~10 m
10 kHz~100 kHz
100 kHz~1500 kHz 1500 kHz~6000 kHz 6 MHz~30 MHz
传播方 式 地波
地波和 天波 天波
主要播､电 报､通信
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微 米波 波
分米 波 厘米 波 毫米 波
答案:ACD
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三､ 电磁波的发射和接收 知识讲解 1.无线电波波段的划分:无线电技术中把波长大于1 mm(频率
低于300 GHz)的电磁波称为无线电波.并按波长(频率)把无 线电波分为若干波段.
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波段 波长
频率
长波
中波
中短 波 短波
30000 m~3000 m
3000 m~200 m
第三课时 电磁场和电磁波
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第一关:基础关 展望高考 基础知识
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一､ 麦克斯韦的电磁场理论 知识讲解 变化的磁场能够产生电场,变化的电场能够产生磁场.据这个
理论,周期性变化的电场和磁场相互联系,交替产生,形成一 个不可分割的统一体,即电磁场.
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对麦克斯韦电磁波理论的理解: ①恒定的电场不产生磁场. ②恒定的磁场不产生电场. ③均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场. ④均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场. ⑤振荡电场产生同频率的振荡磁场. ⑥振荡磁场产生同频率的振荡电场.
B均与事实相符,所以A、B项正确.根据λ=
,电vf 磁波速度
变小,频率不变,波长变小;声波速度变大,频率不变,波长变
大,所以选项C正确.电磁波在介质中的速度,与介质有关,也
与频率有关,在同一种介质中,频率越大,波速越小,所以选项
D错误,故选ABC.
[答案] ABC
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三､ 雷达原理的应用 技法讲解 1.知道雷达的工作原理,明确尖形波的含义是解题的关键. 2.雷达发射的是直线性能好,反射性能强的微波. 3.可以认为无线电波在空间中是匀速传播,波速为
统一体,即电磁场 D.电磁波的理论在先,实践证明在后
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解析:A错误.若电场变化是均匀的,则不能形成电磁波B错误. 若电场的变化是均匀的,则只能形成稳定的磁场;若电场的 变化是非均匀的,则可形成变化的磁场.英国物理学家麦克 斯韦从理论上预言电磁波的存在,并指出电磁波的特点.如: 电磁波的传播不需介质,它在真空中的速度等于光速,电磁 波是横波等等. 进而说明光是电磁波谱家族中的一员.二十 多年后由德国物理学家赫兹验证.从理论到实践,这是人类 史上伟大的成就之一.
s=ct/2=3.0×108×50×10-6/2 m=7.5×103 m. [答案] 7.5×103 m
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第三关:训练关 笑对高考 随堂·训练
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1.下述关于电磁场的说法中正确的是( ) 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.任何变化的电场周围一定有变化的磁场 C.振荡电场和振荡磁场交替产生,相互依存,形成不可分离的
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(4)无线电波的接收过程:无线接收到的所有电磁波,经调谐选 择出所需要的电磁波,再经解调取出所携带的信号,经放大 后还原成声音或图像.
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四､ 电视与雷达 知识讲解
1.电视 在电视的发射端,用摄像管将光信号转换为电信号,利用电信
号对高频振荡进行调制,然后通过天线把带有信号的电磁 波发射出去;在电视的接收端,通过调谐､检波､解调等过程 将电信号送到显像管,再由显像管将电信号还原成图像.
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[解析] 本题主要考查了雷达的工作原理.图中a和c处的尖形 波是雷达向目标发射无线电波时出现的,b处的尖形波是雷 达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的,由ab=bc,可 知无线电波发射到返回所用时间50μs.
设障碍物与雷达之间的距离为s,由题意可知无线电波来回时 间t=50μs,由2s=ct得
c=3×108m/s. 4.从图象上确定发出电磁波到接收到反射波所需的时间. 5.注意电磁波所走的路程是障碍物到雷达距离的2倍.
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典例剖析
【例3】 雷达向远处发射无线电波,每次发射的时间是1μs,两 次发射的时间间隔为100μs,在指示器的荧光屏上呈现出的 尖形波如图所示,已知图中ab=bc,则障碍物与雷达之间距 离是多大?