2009届高三第一轮复习-电磁场和电磁波教案18

电磁场和电磁波知识网络：单元切块：依据考纲的要求，本章内容均为Ⅰ级要求，在复习过程中，不再细分为几个单元。本章重点是认识交变电场和交变磁场的互相联系，定性理解麦克斯韦的电磁场理论。教课目的：1．认识交变电场和交变磁场的互相联系，定性理解麦克斯韦的电磁场理论．2．认识电磁场和电磁波看法，记着真空中电磁波的流传速度．3．认识我国广播电视事业的发展．教课重点：认识交变电场和交变磁场的互相联系，定性理解麦克斯韦的电磁场理论教课难点：定性理解麦克斯韦的电磁场理论教课方法：讲练联合，计算机协助教课教课过程：一、电磁振荡1．振荡电路：大小和方向都随时间做周期性变儿的电流叫做振荡电流，能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC回路是一种简单的振荡电路。2．LC回路的电磁振荡过程：能够用图象来形象剖析电容器充、放电过程中各物理量的变化规律，以下图3．LC回路的振荡周期和频次注意：（1）LC回路的T、f只与电路自己性质L、C相关2）电磁振荡的周期很小，频次很高，这是振荡电流与一般交变电流的差别。剖析电磁振荡要掌握以下三个重点（突出能量守恒的观点）：⑴理想的LC回路中电场能E电和磁场能E磁在转变过程中的总和不变。iL中的磁场能越大（磁通量越大）。ot⑵回路中电流越大时，放电充电放电充q⑶极板上电荷量越大时，C中电场能越大（板间场强越大、两ot板间电压越高、磁通量变化率越大）。LC回路中的电流图象和电荷图象老是互为余函数（见右图）。【例1】某时刻LC回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如右图所示。则这时电容器正在_____（充电仍是放电），C电流大小正在______（增大仍是减小）。L解：用安培定章可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板是正极板，所以这时电容器正在充电；因为充电过程电场能增大，所以磁场能减小，电流在减小。【例2】右侧两图中电容器的电容都是L2C=4×10-6－4aKF，电感都是L=9×10H，左图中电键K先接a，充电结束后将K扳到b；右图C1L1中电键K先闭合，稳固后断开。两图中LC回C2K路开始电磁振荡t=3.14×10－4s时刻，C1的上极板正在____电（充电仍是放电）,带_____电（正电仍是负电）；L2中的电流方向向____(左仍是右)，磁场能正在_____（增大仍是减小）。解：先由周期公式求出T2LC=1.2π×10－－4s时刻是开始振荡后4s，t=3.14×10的5T。再看与左图对应的q-t图象（以上极板带正电为正）和与右q，i6图对应的i-t图象（以LC回路中有逆时针方向电流为正），图象都为5T/6余弦函数图象。在5T时刻，从左图对应的q-t图象看出，上极板正6在充正电；从右图对应的i-t图象看出，L2中的电流向左，正在增大，所以磁场能正在增大。二、电磁场1．麦克斯韦的电磁场理论要深刻理解和应用麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。1）变化的磁场（电场）能够在四周空间产生电场（磁场）；2）平均变化的磁场（电场）能够在四周空间产生稳固的电场（磁场）；3）振荡的磁场（电场）能够在四周空间产生同频次的振荡电场（磁场）；能够证明：振荡电场产生同频次的振荡磁场；振荡磁场产生同频次的振荡电场。评论：变化的磁场在四周空间激发的电场为涡旋电场，涡旋电场与静电场同样，对电荷有力的作用，但涡旋电场又于静电场不一样，它不是静电荷产生的，它的电场线是闭合的，在涡旋电场中挪动电荷时，电场力做的功与路径相关，所以不可以引用“电势”、“电势能”等看法。此外要用联系的看法认识规律，变化的磁场产生电场是电磁感觉现象的实质。【例3】右图中，内壁圆滑、水平搁置的玻璃圆环内，有向来径略小于B环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间忽然加上竖直向上、磁感觉强度B随时间成正比率增添的变化磁场，设小球运动过程中的电量不变，那么（）v0A.小球对玻璃环的压力不停增大B.小球遇到的磁场力不停增大C.小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加快运动D.磁场力向来对小球不做功剖析：因为玻璃环所处有平均变化的磁场，在四周产生稳固的涡旋电场，对带正电的小球做功，由楞次定律，判断电场方向为顺时针，在电场力的作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加快运动。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力：环的弹力N和磁场的洛仑兹力f，并且两个力的矢量和一直供给向心力，考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力和洛仑兹力不必定一直在增大。洛仑兹力一直和运动方向垂直，所以磁场力不做功。正确为CD。2．电磁场：依据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场和磁场老是互相联系的，形成一个不行分别的一致场，称为电磁场。电场和磁场不过这个一致的电磁场的两种详细表现。理解电磁场是一致的整体：依据麦克斯韦电磁场理论的两个重点：在变化的磁场的四周空间将产生涡漩电场，在变化的电场的四周空间将产生涡漩磁场．当变化的电场加强时，磁感线沿某一方向旋转，则在磁场减弱时，磁感线将沿相反方向旋转，假如电场不改变是静止的，则就不产生磁场．同理，减弱或加强的电场四周也将产生不一样旋转方向的磁场．所以，变化的电场在其四周产生磁场，变化的磁场在其四周产生电场，一种场的忽然减弱，致使另一种场的产生．这样，周期性变化的电场、磁场互相激发，形成的电磁场链一环套一环，以以下图所示．需要注意的是，这里的电场和磁场一定是变化的，形成的电磁场链环不行能是静止的，这类电磁场是无源场（即：不是由电荷激发的电场，也不是由运动电荷-电流激发的磁场．），并不是简单地将电场、磁场相加，而是互相联系、不行切割的一致整体．在电磁场表示图中，电场E矢量和磁场B矢量，在空间互相激发时，互相垂直，以光速c在空间流传．3．电磁波变化的电场和磁场从产生的地区由近及远地向四周空间流传开去，就形成了电磁波。（1）有效地发射电磁波的条件是：①频次足够高（单位时间内辐射出的能量P∝f4）；②形成开放电路（把电场和磁场分别到尽可能大的空间里去）。（2）电磁波的特色：①电磁波是横波。在电磁波流传方向上的任一点，场强

E和磁感觉强度

B均与流传方向垂直且随时间变化，所以电磁波是横波。②电磁波的流传不需要介质，在真空中也能流传。在真空中的波速为

c=3.0×108m/s。③波速和波长、频次的关系：

c＝λf注意：麦克斯韦依据他提出的电磁场理论预知了电磁波的存在以及在真空中波速等于光速c，后由赫兹用实考证明了电磁波的存在3）电磁波和机械波有实质的不一样4．无线电波的发射和接收1）无线电波：无线电技术中使用的电磁波2）无线电波的发射：以下图。①调制：使电磁波随各样信号而改变②调幅和调频3）无线电波的接收①电谐振：当接收电路的固有频次跟接收到的电磁波的频次同样时，接收电路中产生的振荡电流最强，这类现象叫做电谐振。②调谐：使接收电路产生电谐振的过程。调谐电路以下图。经过改变电容器电容来改变调谐电路的频次。③检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。4.电磁波的应用广播、电视、雷达、无线通讯等都是电磁波的详细应用。雷达：无线电定位的仪器，波位越短的电磁波，流传的直线性越好，反射性能强，多半的雷达工作于微波波段。弊端，沿地面流传探测距离短。中、长波雷达沿地面的探测距离较远，但发射设施复杂。【例4】一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完整旋入到完整旋出，仍旧收不到某一较高频次的电台信号。要想收到该电台信号，应当______（增大仍是减小）电感线圈的匝数。解：调谐电路的频次和被接受电台的频次同样时，发生电谐振，才能收到电台信号。由公式f1可知，L、C越小，f越大。当调理C达不到目的时，必定是L太大，所以LC2应减小L，所以要减小匝数。【例5】某防空雷达发射的电磁波频次为f=3×103MHZ，屏幕上尖形波显示，从发射到接受经历时间t=0.4ms，那么被监督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。解：由s=ct=1.2×105m=120km。这是电磁波来回的行程，所以目标到雷达的距离为60km。由c=fλ可得λ=0.1m【例6】电子感觉加快器是利用变化磁场产生的电场来加快电子的。以下图，在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，进而在环形室内产生很强的电场，使电子加快．被加快的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动。想法把高能电子引入靶室，就能进一步进行实验工作。已知在一个轨道半径为r=0.84m的电子感觉加快器中，电子在被加快的4.2ms内获取的能量为120MeV．设在这时期电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的，磁通量的最小值为零，最大值为1.8Wb，试求电子在加快器中共绕行了多少周？解：依据法拉第电磁感觉定律，环形室内的感觉电动势为E==429V，设电子在加t速器中绕行了N周，则电场力做功NeE应当等于电子的动能EK，所以有N=EK/Ee，带入数据可得N=2.8×105周。【例7】以下图，半径为r且水平搁置的圆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，其磁感觉强度随时间变化的关系式为B=B0+kt（k>0）。依据麦克斯韦电磁场理论，平均变化的磁场将产生稳固的电场，该感觉电场对电子将有沿圆环切线方向的作使劲，使其获取加速。设t=0时刻电子的初速度大小为v0，方向顺时针，此后开始后运动一周后的磁感觉强度为B1，则此时电子的速度大小为B1re22r2keB0re22r2keA.mB.v0mC.mD.v0m解：感觉电动势为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=1mv2-1mv02，得答案B。22【例8】以下图，平行板电容器和电池组相连。用绝缘工具将电容器两板间的距离渐渐增大的过程中，对于电容器两极板间的电场和磁场，以下说法中正确的选项是两极板间的电压和场强都将渐渐减小两极板间的电压不变，场强渐渐减小C.两极板间将产生顺时针方向的磁场D.两极板间将产生逆时针方向的磁场解：因为极板和电源保持连结，所以两极板间电压不变。两极板间距离增大，所以场强E=U/d将减小。因为电容器带电量Q=UC，d增大时，电容C减小，所以电容器带电量减小，即电容器放电。放电电流方向为逆时针。在引线四周的磁场方向为逆时针方向，所以在两极板间的磁场方向也是逆时针方向。选BD。【例9】以下图，氢原子中的电子绕核逆时什迅速旋转，匀强磁场垂直于轨道平面向外，电子的运动轨道半径r不变，若使磁场平均增添，则电子的动能（）A．不变B．增大C．减小D．没法判断分析：正确答案为B电子在库仑力F和洛伦兹力f作用下做匀速圆周运动，用左手定章判断f和F方向一直同样，二者之和为向心力。当磁场平均增添时，依据麦克斯韦理论，将激起一稳固电场，由楞次定律及安培定章可判出上述电场的方向为顺时针，这时电子除遇到上述两力外，又遇到一个逆时针方向的电场力作用，该力对电子做正功，所以电子的动能将增大，故答案B正确。三、针对性练习：1．对处于图所示时刻的LC振荡电路，以下说法正确的选项是（）A、电容器正在放电，电场能正转变为磁场能；B、电容器正在充电，电场能正转变为磁场能；－C、电容器正在放电，磁场能正转变为电场能；LCi＋D、电容器正在充电，磁场能正转变为电场能．2.以下对于电磁波的表达中，正确的选项是A.电磁波是电磁场由发生地区向远处的流传B.电磁波由真空进入介质流传时，波长将变长C.电磁波不可以产生干预、衍射现象D.雷达是利用自己发射的电磁波来对目标进行定位的3．在我们的四周空间存在着各样不一样频次的电磁波，它的存在为人类的信息沟通带来了极大的方便：（1）是谁第一预知了电磁波的存在？答：

．（2）是谁用实验的方法证明了电磁波的存在？答：

．（3）无线电波按波长从大到小可分为长波、中波、中短波、短波等，按流传方式可分为天波流传、地波流传和直线流传，此中地波是依赖波的衍射作用沿地球表面流传的，上边提到的四种无线电波中哪一种最适合地波流传．答：．

那么4．在听收音机时，经常要从一个电台调到另一个电台，去收听自己喜爱的节目；假如你正在收听中央人民广播电台频次为1035KHz的节目。此刻你想改听北京人民广播电台频率为828KHz的节目，那么：（1）在对收音机进行调谐时，你应把调谐电路中的可变电容器的动片旋进一些，仍是旋出一些？为何？（提示：旋进时电容器两极板的正对面积增大，当收音机的调谐电路的频次与电台发射频次同样时，就能清楚地收到该电台的节目）．答：．（2）若北京人民广播电台正在实况广播一场音乐会，试问离舞台30米远的现场观众甲和远在现场3000公里外的听众乙比较，谁先听到歌手的声音？答：．5．电磁波碰到某些阻碍物会发生反射，雷达就是依据这一原理制成的，某雷达站正在察看一飞机飞翔，若飞机正向雷达站飞来，某一时刻雷达第一次发出电磁波到接收到反射波历时200微秒，第二次发出电磁波到接收到反射波历时186微秒，第一次发射到第二次发射的时间差为4秒钟，则刻飞机的飞翔速度为m/s．6．麦克斯韦的电磁场理论有两个重点：（1）；（2）．7．电磁场：．电磁波：．8．电磁波在真空中的波速是m/s．电磁波的波速、波长、周期、频次的关系用公式表示是v＝=．流传过程中电磁波的不变．9．某收音机可变电容器的电容量为C时能收到无线电波的彼长是λ，当电容量为C211时，能收到的无线电波的波长是λ2，若把电容量调为C1＋C2，则能收到的电磁波的波长是．10．2008年奥运会将在中国北京进行，为了实现全世界的电视转播，我国政府将进行设计多种方案，下边正确的一种是（）只要运用一颗同步卫星，在赤道平面上空运转B.起码需运用三颗同步卫星，在赤道平面上空运转C.只要运用一颗同步卫星，绕着经过南北极的上空运转D.起码需运用三颗同步卫星，绕着经过南北极的上空运转11．2003年10月16日我国成功发射了“神州五号”载人飞船，这标记着我国的航天航空事业居于世界前列。（1）如图是A“神州五号”的火箭发射场，B为山区，C为城市，发射场正在进行发射，若该火箭腾飞时质量为2.02×105kg，腾飞推力2.75×106N，火箭发射塔高100m，则该火箭腾飞的加快度大小为，在火箭推力不变的状况下，若不考虑空气阻力和火箭质量的变化，火箭腾飞后经飞离发射塔。（2）为了转播发射实况，我国科技工作者在发射场成立了发射台用于发射广播与电视信号。已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550m，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.556m，为了不让山区挡住信号的流传，使城市居民能听到和收看实况，一定经过在山顶的转发站来转发（填无线电广播信号或电视信号），这是因为

。12．按相关规定，工作场所所受的电磁波辐射强度（单