新人教版13.3电磁振荡电磁波学案

第3讲电磁振荡电磁波课程标准1.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，了解磁场的统一性与多样性，体会物理学对统一性的追求．2.了解电磁振荡，知道电磁波的发射、传播和接收．3.认识电磁波谱，知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用．素养目标物理观念：(1)理解振荡电流、振荡电路及LC电路、调制、调幅、调频、调谐、解调等概念．(2)了解电磁振荡的周期与频率．(3)了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容．(4)能说出电磁波发射、传播和接收的过程．科学思维：(1)了解LC回路中振荡电流的产生过程，会求LC电路的周期与频率．(2)知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用．必备知识·自主落实一、电磁振荡的产生和能量变化1．振荡电流：大小和方向都做________迅速变化的电流．2．振荡电路：能产生________的电路．3．振荡过程：包括充电过程和________过程．如图所示：4．电磁振荡的周期与频率(1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的________．(2)频率：电磁振荡完成周期性变化的________与所用时间之比．振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率分别叫作________周期、________频率．(3)周期和频率公式：T＝________，f＝________．二、电磁场与电磁波1．电磁场(1)________的磁场产生电场．(2)________的电场产生磁场．2．电磁波(1)电磁波的产生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________．电磁波传播不需要介质(2)电磁波是横波．(3)电磁波的速度等于________．三、无线电波的发射和接收1．电磁波的发射(1)发射电磁波的振荡电路的特点(2)电磁波的调制调制在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术分类调幅(AM)使高频电磁波的________随信号的强弱而变的调制技术调频(FM)使高频电磁波的________随信号的强弱而变的调制技术2.电磁波的接收(1)原理电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生________，因此，空中的导体可以用来接收电磁波．(2)电谐振与调谐电谐振：当接收电路的________跟收到的电磁波的________相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象．3．电磁波谱(1)按照电磁波的________或________大小的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱．(2)按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、________、紫外线、X射线、γ射线等．四、传感器1．传感器的组成(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测________的部分．(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成________的部分．2．传感器的应用模式一般模式可以用如下方框图表示．走进生活最新车载GPS导航仪通过与导航卫星互相传递信息，确定汽车所处的准确位置，并在电子地图上显示出来(如图所示)，为汽车驾驶员导航，则(1)导航卫星发射的电磁波比光的传播速度慢．()(2)导航仪上的移动电话通过电流传递信息．()(3)导航卫星发射的电磁波不能在真空中传播．()(4)导航仪与导航卫星通过电磁波传递信息．()关键能力·精准突破考点一电磁振荡过程分析1．振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像2．LC振荡电路充、放电过程的判断方法(1)根据电流流向判断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程．(2)根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q(电压U、场强E)增大或电流i(磁场B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程．(3)根据能量判断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电．针对训练1.[2023·山东青岛联考]在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场和电容器中的电场如图所示，则此时刻()A．电容器正在放电 B．振荡电流正在减小C.线圈中的磁场最强 D．磁场能正在向电场能转化2．如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间的变化规律如图乙所示，则电路中振荡电流随时间的变化图像是(振荡电流以电路中逆时针方向为正)()3．如图所示，LC振荡电路中电容器的电容为C，线圈的自感系数为L，电容器在图示时刻所带的电荷量为Q.若图示时刻电容器正在放电，至放电完毕所需时间为13πLC；若图示时刻电容器正在充电，则充电至电容器所带电荷量最大所需时间为(A．12πLC B．13C．16πLC D．23考点二电磁波和电磁波谱1．对麦克斯韦电磁场理论的理解2．电磁波的发射示意图(如图所示)3．电磁波接收的方法(1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强．(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来．(3)调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程．4．电磁波的共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义．(2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝×108m/s.(3)它们的传播都不需要介质．(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．5．电磁波的个性(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强．(2)同频率的电磁波，在不同介质中速度不同．不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小．针对训练4.(多选)现在的手机是“数码通信”，也就是我们讲话的声音(连续的类比信号)先由手机转换成不连续的0与1两种数码信号，再经由数码调变转换成电磁波(类比信号载着数码信号)，最后从天线传送出去，原理如图所示．下面的说法中正确的是()A．电磁波可以传递信息，声波也能传递信息B．手机在通话时发射出去的是电磁波C．数码信号加载到高频振动信号上是解调D．基地台接收到的电磁波频率很高，穿透能力强5．[2023·济南模拟]关于电磁波谱，下列说法正确的是()A．红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用B．紫外线的频率比可见光低，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康C．X射线、γ射线频率越高，波动性较强，粒子性较弱，较难发生光电效应D．手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象6．(多选)宾馆酒店大部分都安装了自动门，当有人靠近时，门会实现自动打开，人走后自动关闭，但是如果人站着不动，自动门并没有反应．这类自动门实际上是安装了雷达波感应器．雷达波感应器不停地发射雷达波，根据多普勒效应，被人反射回来的雷达波的频率随之发生改变，而变化量与人移动的速率成正比．雷达波感应器中的接收器敏锐地捕捉到这一变化，并将这一变化转换成相对应的电信号的变化，该信号经放大以后输入至经过编程的微控制器，控制器控制门的打开和关闭．下面的说法中正确的是()A．当有人靠近自动门时，雷达波感应器接收到的雷达波的频率变大B.当有人远离自动门时，雷达波感应器接收到的雷达波的频率变大C．当有人站着不动时，雷达波感应器接收到的雷达波的频率不变D．被人反射回来的雷达波的传播速度变快7．(多选)图为小罗同学用手机收听“衢州交通音乐广播”的软件界面截图，下列说法正确的是()A．电磁波的波长约为3mB．真空中MHz的电磁波比MHz的电磁波传播速度更快C．在信号调制的过程中载波的振幅不变D．为了能接收到的信号，在其他条件不变的情况下需要增大接收模块的电容第3讲电磁振荡电磁波必备知识·自主落实一、1．周期性2．振荡电流3．放电4．(1)时间(2)次数固有固有(3)2πLC1二、1．(1)变化(2)变化2．(1)电磁波(3)光速三、1．(2)振幅频率2．(1)感应电流(2)固有频率频率3．(1)波长频率(2)可见光四、1．(1)非电学量(2)电信号走进生活答案：(1)×(2)×(3)×(4)√关键能力·精准突破1．解析：由线圈中的磁场方向，结合安培定则可知，电流从上向下流过线圈．分析电容器中电场强度方向可知，电容器上极板带正电，则电容器正在放电，A正确；根据电磁振荡规律可知，电容器放电时，振荡电流增大，电场能向磁场能转化，磁场逐渐增强，B、C、D错误．答案：A2．解析：电容器极板间的电压U＝QC，随电容器带电荷量的增加而增大，随电容器带电荷量的减少而减少．从题图乙可以看出，在0～T4这段时间内电容器充电，且UAB>0，即UA>UB，A板应带正电，只有顺时针方向的电流才能使A板被充电后带正电，同时考虑到t＝0时刻，电压为零，电容器带电荷量为零，电流最大，可知t＝0时刻，电流为负向最大，D答案：D3．解析：LC振荡电路在一个周期内电容器会充电两次、放电两次，每次充电或放电的时间均为14T＝π2LC.根据题意，电容器所带的电荷量由Q减小到零所需时间为13πLC＝16T，说明电容器所带的电荷量由最大放电到Q所需时间为14T－16T＝112T＝16πLC，答案：C4．解析：电磁波可以传递信息，如电视信号；声波也可以传递信息，如人说话，故A正确．手机用电磁波传递信息，故B正确．数码信号加载到高频振动信号上是调制，故C错误．手机通信利用的电磁波是无线电波，无线电流的穿透能力很差，D错误．答案：AB5．解析：有温度的物体都会发射红外线，A错误；紫外线的频率比可见光高，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康，B错误；X射线、γ射线频率较高，波动性较弱，粒子性较强，较易发生光电效应，C错误；手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象，D正确．答案：D6．解析：雷达波感应器不停地发射雷达波，人体把雷达波反射回去，如果人不动，反射回去的雷达波的频率不变，如果人靠近自动门，单位时