2017-2018学年高中物理第3章电磁波章末小结与测评教学案鲁科版选修

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第3章电磁波

理解电磁振荡的三个“两”

1．两类物理量

一类是与电场有关的物理量，一类是与磁场有关的物理量。

(1)电荷量q决定了电场能的大小。电容器两极板间的电压U、场强E、电场能E、线

电

圈的自感电动势的变化规律与q的相同。

(2)电流i决定了磁场能的大小。振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的

磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E具有与之相同的变化规律。

磁

注意：电流i和电荷量q的变化不同步，规律如图31所示。

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图31

2．两个过程

(1)充电：当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程中电路的电流减小。

(2)放电：电荷量减小时为放电过程，这个过程中电路的电流增加。

注意：在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大值)。

3．两类初始条件

如图32甲和乙电路，表示了电磁振荡的两类不同初始条件。

(1)图甲中开关S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始放电。

(2)图乙中开关S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始充电。

图32

学习中应注意区分这两类初始条件，否则会得出相反的结论。

1．在LC回路产生电磁振荡的过程中()

A．从电容器放电开始计时，当t＝kπLC时，振荡电流最大，其中k＝0,1,2,3，…

B．当电容器中电场强度增大时，线圈中的自感电动势与振荡电流方向相反

C．向电容器充电是磁场能转化为电场能的过程

D．电容器在相邻的充、放电时间内，电流方向一定相同

解析：画出LC回路中振荡电流i随时间t变化的图像如图所示。(以电容器开始放电为

计时起点)

由T＝2πLC知，t＝kπLC(k＝0,1,2,3，…)时，振荡电路中的电流为0，选项A错

误。

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TT3

当电场强度增大时，如在～、T～T时间段内，振荡电流减小，线圈中自感电动势与

424

振荡电流方向相同，选项B错误。电容器充电时，电场能增大，磁场能减小，磁场能转化为

电动能，选项C正确。

TTT3

相邻的充、放电时间内，由图像知，在～内电容器充电，i＞0，在～T内电容器放

4224

电，i＜0(与i＞0方向相反)，选项D错误。

答案：C

电磁波与机械波的比较

电磁波机械波

本质电磁场的传播质点机械振动的传播

传播传播机理是电磁场交替感应，无需介质传播机理是质点间的机械作用，需要介质

频率由波源决定，传播时频率不变由波源决定，传播时频率不变

传播真空中波速总是c，介质中的波速小于c

波速与介质有关，与频率无关

速度且与介质有关

干涉、

可可

衍射

横波、

横波既有横波也有纵波

纵波

2．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

解析：电磁波是电磁场传播形成的，在传播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感应强

度B的方向都与波的传播方向垂直；场强E的方向可以理解为波的“振动”方向，所以电磁

波应为横波。

答案：D

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(时间：60分钟满分：100分)

一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分，每小题只有一个选项正确。)

1．关于无线电波的发送和接收，下述说法中正确的是()

A．为了将信号发送出去，先要进行调谐

B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调制

C．为了从高频电流中取出声音讯号，就要进行调频

D．以上说法都不对

解析：选D为了将信号发送出去，先要进行调制，A错；为了从各个电台发出的电磁

波中选出需要的，就要进行调谐，B错误；为了从高频电流中取出音频信号，就要进行解调，

故C错；所以应选D。

2．(浙江高考)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

解析：选B本题考查波的知识，意在考查考生对波的理解和应用能力。无论是电磁波

还是声波，都可以传递能量和信息，则A项错误；易知B项正确；太阳光中的可见光和医院

“B超”中的超声波的传播速度不相同，则C项错误；遥控器发出的红外线频率和医院“CT”

中的X射线频率不同，故它们的波长也不相同，则D项错误。

3．如图1所示，it图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像，在t＝0时刻，

电路中电容器的M板带正电。在某段时间里，电路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这

段时间对应图像中()

图1

A．Oa段B．ab段

C．bc段D．cd段

解析：选D某段时间里，电路的磁场能在减小，说明电路中的电流正在减小，正在给

电容器充电，而此时M极板带正电，那么一定是给M极板充电，电流方向是顺时针方向。由

图象知t＝0时，电容器开始放电，又M极板带正电，结合it图象可知，电流以逆时针方

向为正方向，因此这段时间内，电流为负，且正在减小，符合条件的只有图象中的cd段，

故只有D正确。

4．一种电磁波入射到半径为1m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波

谱中的()

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A．可见光B．γ射线

C．无线电波D．紫外线

解析：选C一种波发生明显衍射现象的条件是：障碍物或狭缝的尺寸大小跟波长差不

多或比波长还要小。如图所示，电磁波中的无线电波波长范围是104～10－3m，红外线波长

范围是10－3～10－7m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，所以只有无线电波才符合条

件。

5．在LC振荡电路的工作过程中，下列说法正确的是()

A．在一个周期内，电容器充、放电各一次

B．电容器两极板间的电压最大时，线圈中的电流也最大

C．电容器放电完毕时，两极板间的电压为零，电路中的电流达到最大值

D．振荡电路的电流变小时，电场能减少，磁场能增加

解析：选C一个完整的周期，电磁振荡电路完成两次充、放电过程，A错；电容器两

极板间电压最大时，恰好充电完毕，电路中电流为零，B错；电容器放电完毕，极板上电荷

量为零，板间电压为零，电路中电流达到最大值，C正确；当振荡电路的电流变小时，说明

磁场能减小，即此时电场能增多，D错误。

6．关于电磁波的传播速度表达式v＝λf，下列结论正确的是()

A．波长越长，传播速度越大

B．频率越高，传播速度越大

C．发射能量越大，传播速度越大

D．电磁波的传播速度与介质有关

解析：选D电磁波在真空中的速度为v＝3.0×108m/s，电磁波和光波一样，在介质

中的传播速度都要小于在真空中的传播速度，其大小与介质有关。由公式v＝λf可知，波

速由波长和频率共同决定，A、B错；电磁波的传播速度与发射能量无关，C错。

7．下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是()

A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体

B．过强的紫外线照射有利于人皮肤健康

C．电磁波中频率最大为γ射线，最容易用它来观察衍射现象

D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光

解析：选D红外线的主要作用是热作用，也可用于遥测、遥感等，原因是其波长相对

较长，容易发生衍射，且一切物体均可自发辐射红外线，A错误；紫外线的主要作用是化学

作用，常用于杀毒、防伪、使底片感光等，但过量照射对人体有害，B错误；γ射线波长最

短，衍射本领最弱，贯穿本领最强，常用于金属探伤，C错误；电磁波具有能量，均可使底

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片感光。

8．目前雷达发射的电磁波频率多在200～1000MHz范围内。下列关于雷达和电磁波说

法错误的是()

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

v3×108v3×108

解析：选B由公式v＝λf可知，λ＝＝m＝0.3m，λ＝＝

minf1000×106maxf200×106

maxmin

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，反射性能越强，D正确。

二、非选择题(共4小题，共52分。解答题应写出必要的文字说明，方程式和演算步骤，

有数值计算的要注明单位)

9．(10分)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图2所示，则

这时电容器正在________(填“充电”或“放电”)，电流大小正在________(填“增大”或

“减小”)。

图2

解析：由安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板带正电，所以这时电

容器正在充电；因为充电过程电场能增加，所以磁场能减少，电流在减小。

答案：充电减小

10．(12分)如图3中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市。发射场正在进行某型号

火箭的发射实验。为了转播火箭发射的实况，在发射场建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

0.566m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须

通过建在山顶上的转发站来转发________(选填“无线电广播信号”或“电视信号”)。这是

因为______________________________。

图3

解析：从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550m，根据波发生明显衍射现象

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的条件，可知该电磁波很容易发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不需

要转发装置。电视信号所用的电磁波波长为0.566m，其波长很短，衍射现象很不明显，几

乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必须通

过建在山顶的转发站来转发。

答案：电视信号电视信号波长短，只能直线传播，受山坡阻挡，不易衍射

11．(14分)振荡电路中电容器电容为C，振荡电流i＝Isinωt。

m

(1)求此电路中线圈的自感系数L；

(2)设此电路发射的电磁波在某介质中的波长为λ，求此电磁波在此介质中传播速度v。

2π1

解析：(1)LC振荡电路的周期T＝2πLC，又由ω＝，解得线圈自感系数L＝