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10电磁振荡+电磁波
电磁波、电磁振荡
一、电磁场、电磁波
1.麦克斯韦电磁场理论的要点:
(1)。
(2)。
(3)。
2.电磁场:
变化的电场磁场形成一个不可分割的统一体,叫.
3.电磁波
①电磁波是怎样产生的:
周期性变化的电场产生,变化的电场和磁场形成,电磁场向周围空间传播开去,形成了电磁波。
②电磁波的特点:
a.电磁波的传播介质。
电磁波在真空中。
b.电磁波是波。
与的方向彼此垂直,跟方向垂直,因此电磁波是波。
c.电磁波的波速等于,实际上,光就是特定频率范围内的电磁波。
d.电磁波可以被探测到,表明电磁波具有。
场是能量贮存的场所,电磁波贮存能.
e.电磁波是一种物质,用实验证明了电磁波的存在,还测定了电磁波的波长和频率,得到了电磁波的传播速度.
二、麦克斯韦光的电磁说.
1、光的与充分地表明光是一种波,光的现象又进一步表明光是横波。
2、电磁波谱
从无线电波到γ射线,都是本质上,它们的服从相同的波动规律。
波长越大,频率越小,则干涉、衍射,波动性。
除了可同光外,上述相邻的电磁波的频率并不绝对分开,但频率、波长排列有规律。
④实验证明:
高温物体辐射出的电磁波频率较。
在宇宙学中,可以根据接收到的恒星发出的光的频率,分析其表面温度。
3、红外线的特性
①红外线是一种,一切物体都在不停地辐射红外线,物体温度越高,其红外辐射越。
②红外线具有,利用红外线可进行红外线遥控。
4.紫外线的特性
①紫外线是波长范围到之间的电磁波;
②紫外线具有作用,可利用紫外线杀菌消毒;
③紫外线能促进人体对的吸收,改善身体健康;
④紫外线具有功能,可设计防伪措施。
5、太阳辐射
太阳辐射的能量集中在、和三个区域,在眼睛感觉最敏感的光附近,辐射的能量最强。
6、激光的主要特点及应用
(1)激光是人工产生的相干光,可应用于光纤通信。
普通光源发出的光是混合光,激光频率,相干性能,颜色特别纯。
(2)和非常好。
应用于、、、。
(3)亮度、能量,应用于、。
医学上用。
7、电磁波谱:
各种电磁波产生的基理、性质差别、用途。
电磁波谱
无线电波
可见光
γ射线
频率
由左向右,频率变化为:
由到。
粒子性越来越。
真空中波长
由左向右,波长变化为:
由到。
波动性越来越。
特性
性强,容易发生
热效应强
感光性强
强
最强
用途
各种电磁波的产生机理
LC电路中自由电子的的振荡
原子的外层电子受到激发
原子的内层电子受到激发
原子核受到激发
三、振荡电流和振荡电路
电磁振荡:
在振荡电路里产生振荡电流的过程中,电容器极板上的,通过线圈的,以及跟电流和电荷相联系的和都发生周期性变化的现象,叫做电磁振荡。
1.振荡电流:
_________和_________都做周期性迅速变化的电流.
2.振荡电路:
产生____________的电路.
3.LC振荡电路:
由和组成,是最简单的振荡电路.
(1)电磁振荡的过程
①振荡起始:
如图所示,电容器充电完毕后,将开关S掷向b,这一瞬间,电容器_______放电,电路中________电流,此时电容器里电场____________,电路里的能量全部以电场能的形式储存在电容器的___________中.
②放电过程:
由于线圈的_________作用,放电电流由零逐渐_______,电容器极板上的电荷逐渐_________,电容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐_______.放电完毕,电流达到_________,电场能全部转化为磁场能.
③充电过程:
电容器放电完毕后,由于线圈的_________作用,电流保持原来的方向逐渐________,电容器将进行反向_________,线圈的磁场逐渐________,电容器里的电场逐渐_________.充电完毕,电流为零,磁场能全部转化为电场能.
④反向放电、充电过程:
以后电容器再放电再充电,这样不断地循环,电路中出现___________.
(2)电磁振荡的实质
在振荡电路中产生振荡电流的过程中,电容器极板上的_______、极板间的电压、电路中的_________以及电容器两极板间的_________、线圈里的_________都发生周期性变化。
从振荡的表象上看:
LC振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C的过程。
从物理本质上看:
LC振荡过程实质上是和之间通过充、放电的形式相互转化的过程。
4.振荡的周期和频率:
电磁振荡完成一次需要的时间叫做周期。
内完成的周期性变化的次数叫做频率。
在电磁振荡发生时,如果不存在能量损失,也不受外界其它因素的影响,这时的振荡周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率,简称振荡电路的周期和频率。
理论研究表明,周期T和频率f跟自感系数L和电容C的关系:
T=。
注意:
当电路定了,该电路的周期与频率就是定值,与电路中电流的大小,电容器上带电量多少无关.
四、电磁波的发射、传播和接收
1、有效发射电磁波的条件:
和。
2、发射过程(调制)
(1)调制:
在电磁波发射技术中,使电磁波随各种而改变的技术.
(2)调制的分类
①调幅:
使高频电磁波的随信号的强弱而改变的技术;
②调频:
使高频电磁波的________随信号的强弱而改变的调制技术。
3、无线电波的接收原理:
电磁波在传播过程中如果遇到导体,会在导体中产生______,因此空中的导体可以用来接收___________.
(1)电谐振:
当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率________时,接收电路中产生的振荡电流_____的现象.它相当于机械振动中的_____________.
(2)调谐:
使接收电路产生__________的过程.
①调谐电路:
能够调谐的接收电路.
②选台:
调节调谐电路可调电容或电感,改变电路的固有频率,使它与要接收的电台的电磁波的频率___________,这个电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流.
(3)解调:
使声音或图像信号从高频电流中___________出来的过程,它是_________的逆过程,调幅波的解调也叫___________.
4.无线电波:
波长_________1mm(频率低于300GHz)的电磁波,按_______(频率)可把无线电波分为若干波段.不同波段的无线电波的传播特点不同,发射和接收所用的设备和技术也不相同,因此用途也不相同.
五.电磁波与信息的传递
1.发展史:
1844年电报的发明揭开了电信的序幕,__________的发现又实现了无线通信.
2.电磁波的传输
(1)电磁波可以通过____________、__________进行有线传输,也可以进行无线传输.
(2)电磁波的________越高,相同时间传递的信息量越大。
光的频率比无线电波的频率大得多,因此光缆可以传递大量的信息。
3、电视
①电视发射系统
(1)取像:
摄像镜头把景物的像成在摄像管的屏上.
(2)转换成电信号:
通过________有规律的图像扫描,显像管按图像各部分的明暗情况(光信号),逐点地变为强弱不同的___________.
(3)调制和发射:
用显像管获得的信号电流调制高频电流,最后通过________把带有信号的电磁波发射出去.
②电视接收系统
(1)图像信号接收:
天线接收到高频信号后,经调谐、解调,将得到的_________送到显像管.
(2)图像还原:
用图像信号控制显像管里的电子枪发射电子束的强弱,并按同样规律在荧光屏上扫描,屏上出现了与_________上相同的像.
(3)由于电视接收机屏上画面更换迅速和_________效应,所以我们感觉到活动的影像.
4、雷达
①雷达的工作原理:
雷达通过转动的天线发射微波信号,这种信号传播的直线特性好,遇到障碍物要发生反射,反射信号又被雷达天线接收,测出从发射信号到接收到目标反射信号的时间t,就可以知道目标到雷达的距离s=__________;再根据发射无线电波的方向和仰角,可准确确定物体的______________。
②雷达的用途:
可以探测飞机、舰艇、导弹以及其他军事目标;可以为飞机、船只_________,可以用来研究行星、卫星,还可以探测暴风、雷雨、乌云等.
5、移动电话
①功能:
每一部移动电话都是一个无线电台,它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中;同时它又相当于一台__________,捕捉空中的电磁波,使用户接收到通话对方送来的信息.
②特点:
(1)体积很小,发射功率不大;
(2)它的天线简单,灵敏度不高.因此,它与其他用户的通话要靠较大的固定无线电台的转接.固定电台叫_________或________.
6、因特网
①产生:
1946年,世界上第一台___________诞生了.20世纪90年代中期,世界最大的计算机互联网——因特网出现了爆炸式的发展,数据通讯的业务量飞速增加.
②功能:
人们可以通过互联网听音乐、看电影、聊天、购物;可以通过互联网查阅各种资料,进行远程教学、远程医疗.甚至可以为身处世界各地的人召开电视会议.
【夯实基础及检测】
1、在物理学发展史上,有一些定律或规律的发现,首先是通过推理论证建立理论,然后再由实验加以验证,下列叙述内容符合上述情况的是()
A.牛顿发现了万有引力,经过一段时间后卡文迪许用实验方法测出引力常量的数值,从而验证了万有引力定律
B.普朗克提出了量子理论,后来爱因斯坦用光电效应实验提出了光子说
C.麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在,后由赫兹用实验证实了电磁波的存在
D.汤姆生提出原子的核式结构学说,后来由卢瑟福α粒子散射实验给予了验证
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.电磁波的电场和磁场的方向相互垂直
3、电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等,按波长由长到短的排列顺序是()
A.无线电波、红外线、紫外线、γ射线B.红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C.γ射线、红外线、紫外线、无线电波D.紫外线、无线电波、γ射线、红外线
4、下列说法中正确的是()
A.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传
B.只要有电场和磁场,就能产生电磁波
C.当物体运动的速度接近光速时,时间和空间都要发生变化
D.当观测者靠近或远离波源时,感受到的频率会发生变化
5、电磁波与声波比较,下列说法正确的是()
A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质
B.由空气进人水中时,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
6、下列说法正确的是().
A.甲乙在同一明亮空间,甲从平面镜中看见乙的眼睛时,乙一定能从镜中看见甲的眼睛
B.我们能从某位置通过固定的任意透明介质看见另一侧的所有景物
C.可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度
D.在介质中光总是沿直线传播
7、在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献.下列说法正确的是().
A.奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象
B.麦克斯韦预言了电磁波;楞次用实验证实了电磁波的存在
C.库仑发现了点电荷的相互作用规律;密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律;洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律
8、下列关于电磁波的说法正确的是().
A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B.电磁波在真空和介质中传播速度相同
C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波
D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播
9、类比是一种有效的学习方法,通过归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效率.在类比过程中,既要找出共同之处,又要抓住不同之处.某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容,其中不正确的是()
A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用
B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播
D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波
10、目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内.下列关于雷达和电磁波说法不正确的是().
A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间
B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C.测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D.波长越短的电磁波,反射性能越强
11、下列说法正确的是().
A.雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象
B.相对论认为:
真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
C.横波在传播过程中,波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
D.电磁波和机械波一样依赖于介质传播
12、关于电磁场和电磁波,下列说法中不正确的是()
A.变化的电场周围产生变化的磁场,变化的磁场周围产生变化的电场,两者互相联系,统称为电磁场
B.电磁场从发生区域由近及远地传播称为电磁波
C.电磁波是一种物质,可在真空中传播.所以平日说真空是没有实物粒子,但不等于什么都没有,有“场”这种特殊物质
D.电磁波在真空中的传播速度总是3×108m/s2
13、在高中阶段我们已经学习过几种最常见波的相关知识,如机械波和电磁波的相关知识.下列关于波的说法不正确的是().
A.只要条件满足,一切波都可以发生干涉和衍射现象
B.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播
C.机械波可以发生多普勒效应,而电磁波不能发生多普勒效应
D.对某种波而言在不同介质中的传播速度是不同的,波从一种介质进入另一种介质时,波的频率保持不变,而波长会发生改变
14、关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是()
A.电磁场是一种物质,它只能在真空中传播
B.电磁波在真空中传播时,它的电场强度方向和磁感应强度方向互相平行
C.由于微波波长较长,所以雷达用它测定物体的位置
D.大气对蓝光的吸收较强,所以天空看起来是蓝色的
15、北京时间2011年3月11日13时46分,在日本东北部宫城县以东太平洋海域发生里氏9.0级地震,下列说法中正确的是().
A.震源停止振动时,地震波的传播立即停止
B.地震波能传播能量
C.当地震波由海底传播到海水中时地震波的频率不变
D.地震波与电磁波一样均可以在真空中传播
16、下列哪种现象是由于所产生的电磁波引起的().
A.用室内天线接收微弱信号时,人走过时电视画面会发生变化
B.在夜晚用电高峰时,有部分地区白炽灯变暗发红,日光灯不容易启动
C.把半导体收音机放在开着的日光灯附近会听到噪声
D.若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量,则地球的质量将不断增大
17.某电路中电场随时间变化的图像如下图所示,能产生电磁波的电场是( )
18.手机A的号码为12345670002,手机B的号码为12345670008,手机A拨手机B时,手机B发出响声并且显示屏上显示A的号码12345670002,若将手机A置于一透明玻璃真空罩中,用手机B拨叫A,则手机A( )
A.发出响声,并显示B的号码12345670008
B.不发出响声,但显示B的号码12345670008
C.不发出响声,但显示A的号码12345670002
D.既不发出响声,也不显示号码
19.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
20.目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内.下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )
A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间
B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C.测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D.波长越短的电磁波,衍射性能越强
21.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )
A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息
B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
22.下列说法正确的是( )
A.红外线、紫外线、伦琴射线和γ射线在真空中传播的速度均为3.0×108m/s
B.红外线应用在遥感技术中,是利用它穿透本领强的特性
C.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
D.日光灯是紫外线的荧光效应的应用
23.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
24.关于电磁波谱,下列说法中正确的是( )
A.红外线比红光波长长,它的热作用很强B.X射线就是伦琴射线
C.阴极射线是一种频率极高的电磁波
D.紫外线的波长比伦琴射线的长,它的显著作用是荧光作用
25.据《飞行国际》报道称,中国制造的首款具有“隐身”能力的“歼-20”进行了公开首飞。
隐形飞机的原理是在飞机研制过程中设法降低其可探测性,使之不易被敌方发现、跟踪和攻击。
根据你所学的物理知识,下列说法中正确的是( )
A.运用隐蔽色涂层,无论距离多近,你也不能看到它
B.使用吸收雷达电磁波材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很小很弱,很难被发现
C.使用吸收雷达电磁波涂层后,传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流
D.主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施,使其不易被对方发现和攻击
17【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),由于其不激发磁场,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,不会再在较远处激发出电场,故也不会产生电磁波;周期性变化的电场(如D图),会激发出周期性变化的磁场,其又激发出周期性变化的电场……,如此不断激发,便会形成电磁波.
【答案】 D
18【解析】 电磁波可以在真空中传播,而声波传播则需要介质,当手机B拨手机A时(A置于一透明真空罩中),A能显示B的号码,不能发出响声,即B正确.
【答案】 B
19【解析】 紫外线波长比可见光中紫光的波长还短,不能引起视觉,是不可见光,其频率比可见光及红外线都要高;紫外线有荧光作用,钞票上的荧光物质受到紫外线照射时,能发出荧光,故A、B项错误,而C项正确;电视机等电器都是利用红外线遥控的,故D项错误.
【答案】 C
20【解析】 由公式v=λf可得,λmin=
=
m=0.3m,λmax=
=
m=1.5m,A正确;电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的,B错误;由雷达的工作原理可知C正确;波长越短的电磁波,传播的直线性越好,衍射性能越差,D错误.
【答案】 AC
21答案:
B 解析:
声波也能传递信息,选项A错误;手机通话过程中,手机之间通过电磁波传递信息,人和手机之间通过声波传递信息,选项B正确;太阳光中的可见光传播速度为
光速,即为3×108m/s,而超声波的传播速度等于声音在空气中(15℃下)的传播速度,即为340m/s,选项C错误;红外线的频率小于X射线的频率,故红外线的波长大于X射线的波长,选项D错误.
22解析 所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速,故A正确;红外线应用在遥感技术中是利用它有较强的衍射能力,故B错误;对同一介质紫外线比红外线的折射率大,故紫外线比红外线在水中的传播速度小,故C正确;日光灯应用了紫外线的荧光效应,故D正确。
答案 ACD
23解析 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。
故选A、C。
答案 AC
24解析 在电磁波谱中,红外线的波长比可见光的长,而红光属于可见光,故选项A正确。
阴极射线与电磁波有着本质的不同,电磁波在电场、磁场中不偏转,而阴极射线在电场、磁场中可能会偏转,电磁波在真空中的速度是3×108m/s,而阴极射线的速度总是小于3×108m/s,阴极射线实际是高速电子流,故选项C错误。
X射线就是伦琴射线,是高速电子流射到固体上产生的一种波长很短的电磁波,故选项B正确。
紫外线的显著作用是荧光作用,而伦琴射线的显著作用是穿透作用,且紫外线的波长比伦琴射线的长,故选项D正确。
答案 ABD
25解析 雷达向外发射电磁波,当电磁波遇到飞机时就要发生反射,雷达通过接收反射回来的电磁波,就可以测定飞机的位置,所以要想降低飞机的可探测性,可以使用吸收雷达电磁波材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,很难被发现,选项B正确。
答案 B
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