人教版物理选修3-4讲义第14章章末复习课Word版含答案

[体系构建]电磁波—[核心速填]一、电磁波的发现1．麦克斯韦的电磁场理论(1)变化的电场产生磁场；(2)变化的磁场产生电场．2．电磁波(1)预言电磁波的存在．(2)电磁场：变化的电场和变化的磁场不可分割．(3)电磁波：电磁场由近及远向外传播．(4)赫兹实验：①电磁波的传播速度等于光速；②电磁波的干涉、衍射、偏振等．二、电磁振荡1．LC电磁振荡产生了周期性变化的高频电流．2．振荡过程中各物理量的变化规律．3．LC振荡电路的周期公式：T＝2πeq\r(LC)，频率公式f＝eq\f(1,2π\r(LC)).4．实际的LC振荡是阻尼振荡．三、电磁波的发射和接收1．发射①采用高频率和开放电路②调制：分为调幅和调频，将信息加在高频振荡电流上．2．接收：调谐和解调(检波)．四、电磁波谱1．定义：按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱．2．谱线：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．3．电磁波的特点与应用(1)应用：广播电视、雷达、移动通讯、因特网、电磁波谱．(2)特点：横波、真空中传播等于光速，λ＝eq\f(c,f).电磁振荡过程分析1．分析两类物理量：电荷量Q决定了电场能的大小，电容器极板间电压U、电场强度E、电场能EE的变化规律与Q的变化规律相同；振荡电流i决定了磁场能的大小，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ、磁场能EB的变化规律与i的变化规律相同．2．两个过程：放电过程电荷量Q减小，振荡电流i增加；充电过程电荷量Q增加，振荡电流i减小．3．两个瞬间：放电完毕瞬间Q＝0，i最大；充电完毕瞬间i＝0，Q最大．【例1】如图所示，i­t图象表示LC振荡电流随时间变化的图象，在t＝0时刻，电路中电容器的M板带正电，在某段时间里，电路的磁场能在减少，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中________段．[解析]由电流图象可得，在t＝0时刻是电容器开始放电，电路中电容器的M板带正电，故电流方向逆时针为正方向；某段时间里，电路的磁场能在减少，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段．[答案]cd[一语通关]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．1．已知LC振荡电路中电容器极板1上的电荷量随时间变化的曲线如图所示．则()A．a、c两时刻电路中电流最大，方向相同B．a、c两时刻电容器里的电场能最大C．b、d两时刻电路中电流最大，方向相同D．b、d两时刻电路中电流最大，方向相反E．b、d两时刻磁场能最大BDE[a、c两时刻电容器极板上电荷量最大，电场能最大，所以电路中电流最小；b、d两时刻电容器极板上电荷量最小，电路中电流最大，磁场能量最大，b、d两点时间间隔为半个周期，故电流方向相反．]电磁波的特点和应用1．按波长由长到短(频率由低到高)的顺序无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X射线)、γ射线等合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱．2．各种不同的电磁波既有共性，又有个性(1)共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都遵守公式v＝fλ，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间并没有绝对的区别．(2)个性：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，波长越短观察干涉、衍射现象越困难．正是这些不同的特性决定了它们不同的用途．3．电磁波和机械波在波动性上有相同点，都遵守v＝fλ，但本质不同，机械波不能在真空中传播，而电磁波的传播不需要介质．【例2】声呐能发射超声波，雷达能发射电磁波，超声波和电磁波相比较，下列说法正确的是()A．超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量B．电磁波既可以在真空中传播，又可以在介质中传播，超声波只能在介质中传播C．在空气中传播的速度与在其他介质中传播速度相比，均是在空气中传播时具有较大的传播速度D．超声波是纵波，电磁波是横波E．超声波与电磁波相遇时可能会发生干涉ABD[超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量、信息，A正确；声呐发出的超声波是机械波，不可以在真空中传播，B对；机械波在空气中传播时速度较小，在其他介质中传播时速度大，而电磁波恰好相反，C错；声波是纵波，电磁波是横波，D正确；超声波和电磁波不是同一类波，不可能发生干涉，E错．]2．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E．所有物体都发射红外线ACE[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，选项C、E正确．]雷达的原理和应用1．利用雷达测定物体的距离：解决这类问题的关键是区分发射脉冲波形和反射脉冲波形，找出从发射电磁波和接收到回来的电磁波的时间差，再利用s＝eq\f(1,2)vt，求出物体的距离．2．利用雷达测定物体的速度：这类问题往往要有两个(或两个以上)的发射脉冲与反射脉冲，可以确定一段时间前后物体的两个位置或一段时间的位移，从而测出物体的速度．3．利用雷达确定物体的位置：雷达有一个可以转动的天线，它能向一定方向发射无线电(微波)脉冲，雷达可根据发射无线电波的方向和仰角，再参考所测得物体的距离，从而确定某一时刻物体的位置．实际上，这一切数据都由电子电路自动计算并在荧光屏上显示出来．【例3】某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t＝173s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达荧光屏上相邻刻线间表示的时间间隔为10－4s，电磁波的传播速度为c＝3×108m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？甲乙[解析]由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0＝10－4s，甲图发射波和接收波的时间间隔t1＝4×10－4s，乙图时间间隔t2＝1×10－4s，所以，第一次战斗机距雷达的距离为s1＝c×eq\f(t1,2)＝6.0×104m，第二次战斗机在雷达正上方．所以，战斗机的高度h＝c×eq\f(t2,2)＝1.5×104m，故173s内战斗机飞行的水平距离为s＝eq\r(s\o\al(2,1)－h2)＝5.8×104m．所以v＝eq\f(s,t)≈335m/s.[答案]335m/s3．目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．(1)雷达发射电磁波的波长范围是多少？(2)能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？[解析](1)由c＝λf可得：λ1＝eq\f(c,f1)＝eq\f(3.0×108,200×106)m＝1.5