2022-2023版高中物理 第3章 電磁場(chǎng)與電磁波章末總結(jié)學(xué)案 滬科版選修3-4

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1、2022-2023版高中物理 第3章 電磁場(chǎng)與電磁波章末總結(jié)學(xué)案 滬科版選修3-4 一、麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論 1．兩個(gè)基本論點(diǎn) (1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，可從以下三個(gè)方面理解： ①恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng) ②均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng) ③周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng) (2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，也可從以下三個(gè)方面理解： ①恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng) ②均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng) ③周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng) 2．感應(yīng)電場(chǎng)方向的判定 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)的方向，與存在閉合回路時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是相同的． 例1　關(guān)于麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，

2、下列說(shuō)法正確的是(　　) A．穩(wěn)定的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) B．均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng) C．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是變化的 D．振蕩的電場(chǎng)周?chē)臻g產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是振蕩的 答案　D 解析　麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論要點(diǎn)是：變化的磁場(chǎng)(電場(chǎng))要在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)(磁場(chǎng))，若磁場(chǎng)(電場(chǎng))的變化是均勻的，產(chǎn)生的電場(chǎng)(磁場(chǎng))是穩(wěn)定的，若磁場(chǎng)(電場(chǎng))的變化是振蕩的，產(chǎn)生的電場(chǎng)(磁場(chǎng))也是振蕩的，由此可判定正確答案為D項(xiàng)． 二、LC回路的電磁振蕩規(guī)律 1．兩個(gè)過(guò)程 電磁振蕩過(guò)程按電容器的電荷量變化可分為充、放電過(guò)程，如圖1所示． 圖1 (1)充電

3、 當(dāng)電容器的電荷量增加時(shí)為充電過(guò)程，這個(gè)過(guò)程電路中的電流減?。? (2)放電 當(dāng)電容器的電荷量減小時(shí)為放電過(guò)程，這個(gè)過(guò)程電路中的電流增加． 注意：在任意兩個(gè)過(guò)程的分界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，各物理量取特殊值(零或最大值)． 2．兩類(lèi)物理量 一類(lèi)是與電場(chǎng)有關(guān)的物理量，一類(lèi)是與磁場(chǎng)有關(guān)的物理量． (1)電流i，它決定了磁場(chǎng)能的大?。袷庪娏鱥在電感線(xiàn)圈中形成磁場(chǎng)，因此，線(xiàn)圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ和磁場(chǎng)能E磁具有與之相同的變化規(guī)律． (2)電荷量q，它決定了電場(chǎng)能的大?。娙萜鲀蓸O板間的電壓U、電場(chǎng)強(qiáng)E、電場(chǎng)能E電、線(xiàn)圈的自感電動(dòng)勢(shì)E具有與之相同的變化規(guī)律． 注意：電流i和電荷量q的變化不同

4、步，規(guī)律如圖1所示． 例2　(多選)如圖2所示的LC振蕩電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)S轉(zhuǎn)向右邊發(fā)生振蕩后，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖2 A．振蕩電流達(dá)到最大值時(shí)，電容器上的帶電荷量為零 B．振蕩電流達(dá)到最大值時(shí)，磁場(chǎng)能最大 C．振蕩電流為零時(shí)，電場(chǎng)能為零 D．振蕩電流相鄰兩次為零的時(shí)間間隔等于振蕩周期的一半 答案　ABD 解析　由LC電路電磁振蕩的規(guī)律知，振蕩電流最大時(shí)，即是放電剛結(jié)束時(shí)，電容器上電荷量為零，A對(duì)．電路中電流最大時(shí)，線(xiàn)圈中磁場(chǎng)最強(qiáng)，磁場(chǎng)能最大，B對(duì)．振蕩電流為零時(shí)，充電結(jié)束，極板上電荷量最大，電場(chǎng)能最大，C錯(cuò)．振蕩電流相鄰兩次為零的時(shí)間間隔恰好等于半個(gè)周期，D對(duì)． 三

5、、電磁波的傳播特點(diǎn)及應(yīng)用 1．電磁波譜 無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、倫琴射線(xiàn)(X射線(xiàn))、γ射線(xiàn)等合起來(lái)，便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜． 2．各種不同的電磁波既有共性，又有個(gè)性 (1)共性：它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同的規(guī)律，都滿(mǎn)足公式v＝fλ，它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄＝3.0×108m/s，它們的傳播都不需要介質(zhì)，各波段之間的區(qū)別并沒(méi)有絕對(duì)的意義． (2)個(gè)性：不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同，表現(xiàn)出不同的特性．波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長(zhǎng)越短觀(guān)察干涉、衍射現(xiàn)象越困難．正是這些不同的特性決定了它們不同的用途． 例3　(多選)下列有關(guān)電磁波的說(shuō)法中正確的

6、是(　　) A．電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是無(wú)線(xiàn)電波 B．電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是γ射線(xiàn) C．頻率大于可見(jiàn)光的電磁波表現(xiàn)為沿直線(xiàn)傳播 D．雷達(dá)用的是微波，因?yàn)槲⒉▊鞑サ闹本€(xiàn)性好 答案　BCD 解析　波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，在電磁波中，無(wú)線(xiàn)電波波長(zhǎng)最長(zhǎng)，γ射線(xiàn)的波長(zhǎng)最短，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；波長(zhǎng)越短，頻率越大的電磁波，其衍射現(xiàn)象越不明顯，傳播的直線(xiàn)性越好，遇到障礙物反射性越好，故C、D正確． 四、電磁波和機(jī)械波的比較 電磁波和機(jī)械波都是波，但又各有自己的特點(diǎn)，如能正確比較電磁波和機(jī)械波的異同，就能全面、透徹理解這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)． 1．電磁波和機(jī)械波的共同點(diǎn) (1)二者都能

7、產(chǎn)生干涉和衍射； (2)介質(zhì)決定二者的傳播速度； (3)二者在不同介質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變． 2．電磁波和機(jī)械波的區(qū)別 (1)二者本質(zhì)不同 電磁波是電磁場(chǎng)的傳播，機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)的傳播． (2)傳播機(jī)理不同 電磁波的傳播機(jī)理是電磁場(chǎng)交替感應(yīng)，機(jī)械波的傳播機(jī)理是質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用． (3)電磁波傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波傳播需要介質(zhì)． (4)電磁波是橫波，機(jī)械波既有橫波又有縱波，甚至有的機(jī)械波同時(shí)有橫波和縱波，例如地震波． 例4　聲吶向水中發(fā)射的超聲波遇到障礙物后被反射，測(cè)出從發(fā)出超聲波到接收到反射波的時(shí)間及方向，即可測(cè)算出障礙物的方位；雷達(dá)則向空中發(fā)射電磁波，遇到障礙物后被反射

8、，同樣根據(jù)發(fā)射電磁波到接收到反射波的時(shí)間及方向，即可測(cè)算出障礙物的方位．超聲波和電磁波相比較，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．超聲波與電磁波傳播時(shí)，都向外傳遞了能量 B．超聲波與電磁波都既可以在真空中傳播，又可以在介質(zhì)中傳播 C．在空氣中傳播的速度與在其他介質(zhì)中傳播的速度相比，均在空氣中傳播時(shí)具有較大的傳播速度 D．超聲波與電磁波相遇時(shí)可能會(huì)發(fā)生干涉 答案　A 解析　超聲波與電磁波傳播時(shí)，都向外傳遞了能量、信息，故選項(xiàng)A正確；聲吶發(fā)出的超聲波是機(jī)械波，需要傳播介質(zhì)，不可以在真空中傳播，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；機(jī)械波在空氣中傳播時(shí)速度較小，在其他介質(zhì)中傳播時(shí)速度大，而電磁波恰相反，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤

9、；超聲波和電磁波不是同一類(lèi)波，不可能發(fā)生干涉，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 1．(多選)下列關(guān)于電磁場(chǎng)的說(shuō)法正確的是(　　) A．只要空間某處有變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)，就會(huì)在其周?chē)a(chǎn)生電磁場(chǎng)，從而形成電磁波 B．勻速運(yùn)動(dòng)的電子束周?chē)欢ù嬖陔姶艌?chǎng)，即能產(chǎn)生電磁場(chǎng) C．周期性變化的電場(chǎng)和周期性變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，相互依存，形成不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場(chǎng) D．歷史上，電磁場(chǎng)的理論在先，實(shí)踐證明在后 答案　CD 2．關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．電磁波是縱波 B．靜止的電荷放在變化的磁場(chǎng)中不會(huì)受到力的作用 C．當(dāng)電磁波在空間中傳播時(shí)，電磁能也隨著一起傳播 D．電磁波的傳播

10、速度與介質(zhì)無(wú)關(guān) 答案　C 解析　電磁波是變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替出現(xiàn)產(chǎn)生的．電場(chǎng)、磁場(chǎng)的傳播方向相互垂直，因此電磁波是橫波，故選項(xiàng)A錯(cuò)；變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)對(duì)電荷有力的作用，故選項(xiàng)B錯(cuò)；電磁波傳播過(guò)程中，遇到導(dǎo)體能產(chǎn)生感應(yīng)電流，說(shuō)明電磁波在傳播過(guò)程中也傳播能量，故C正確；電磁波傳播的速度與介質(zhì)有關(guān)，在不同介質(zhì)中傳播的速度不同，故選項(xiàng)D錯(cuò)． 3．類(lèi)比是一種有效的學(xué)習(xí)方法，通過(guò)歸類(lèi)和比較，有助于掌握新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率．在類(lèi)比過(guò)程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處．某同學(xué)對(duì)機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類(lèi)比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是(　　) A．機(jī)械波的頻率、波長(zhǎng)和波速三者滿(mǎn)足的關(guān)系，對(duì)電磁

11、波也適用 B．機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 C．機(jī)械波的傳播依賴(lài)于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播 D．機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波 答案　D 解析　機(jī)械波和電磁波有相同之處，也有本質(zhì)區(qū)別，如v＝λf都適用，A說(shuō)法對(duì)；機(jī)械波和電磁波都可以產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，B說(shuō)法對(duì)；機(jī)械波的傳播依賴(lài)于介質(zhì)，電磁波可以在真空中傳播，C說(shuō)法對(duì)；機(jī)械波有橫波和縱波，而電磁波是橫波，D說(shuō)法錯(cuò)． 4．(多選)關(guān)于電磁波譜中各波段的特性及應(yīng)用的特性，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．紅外遙感是利用了紅外線(xiàn)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的特點(diǎn) B．一切物體都在不停地輻射紅外線(xiàn)，溫度越高，輻射越強(qiáng) C．驗(yàn)鈔機(jī)檢驗(yàn)鈔

12、票真?zhèn)卫昧俗贤饩€(xiàn)的熒光作用 D．X射線(xiàn)可深入人的骨骼，殺死病變細(xì)胞 答案　ABC 解析　在人體內(nèi)殺死病變細(xì)胞是利用了γ射線(xiàn)的放射作用． 5．如圖3所示，i—t圖像表示LC振蕩回路的電流隨時(shí)間變化的圖像，在t＝0時(shí)刻，回路中電容器的M板帶正電，在某段時(shí)間里，回路的磁場(chǎng)能在減小，而M板仍帶正電，則這段時(shí)間是圖中(　　) 圖3 A．Oa段B．a(chǎn)b段C．bc段D．cd段 答案　D 解析　某段時(shí)間里，回路的磁場(chǎng)能在減小，說(shuō)明回路中的電流正在減小，正在給電容器充電，而此時(shí)M帶正電，那么一定是給M極板充電，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針．由題意知t＝0時(shí)，電容器開(kāi)始放電，且M極板帶正電，結(jié)合i—t圖像可知，電流以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎较颍虼诉@段時(shí)間內(nèi)，電流為負(fù)，且正在減小，符合條件的只有圖像中的cd段，故只有D正確．