2019-2020學(xué)年新培優(yōu)同步人教版物理選修1-1課件：第4章 電磁波及其應(yīng)用 本章整合

1、本章整合 專題一專題二專題三專題四 專題一麥克斯韋的電磁場理論 1.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論的兩個(gè)要點(diǎn):在變化磁場的周圍空間 將產(chǎn)生電場,在變化的電場的周圍空間將產(chǎn)生磁場。 2.當(dāng)變化的電場增強(qiáng)時(shí),磁感線沿某一方向旋轉(zhuǎn),則在磁場減弱時(shí), 磁感線將沿相反方向旋轉(zhuǎn),如果電場不改變是靜止的,則就不產(chǎn)生 磁場。同理,減弱或增強(qiáng)的電場周圍也將產(chǎn)生不同旋轉(zhuǎn)方向的磁場。 因此,變化的電場在其周圍產(chǎn)生磁場,變化的磁場在其周圍產(chǎn)生電 場,一種場的突然減弱,導(dǎo)致另一種場的產(chǎn)生。這樣,周期性變化的 電場、磁場相互激發(fā),形成的電磁場鏈一環(huán)套一環(huán)。需要注意的是, 這里的電場和磁場必須是變化的,形成的電磁場鏈環(huán)不可能是靜止

2、 的,這種電磁場是無源場(既不是由電荷激發(fā)的電場,也不是由電流 激發(fā)的磁場),并非簡單地將電場、磁場相加,而是相互聯(lián)系、不可 分割的統(tǒng)一整體。這個(gè)統(tǒng)一整體叫電磁場。 專題一專題二專題三專題四 3.變化的電場和磁場從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠(yuǎn)地向周圍空間傳播 開去,就形成了電磁波。 專題一專題二專題三專題四 【例1】 有關(guān)電磁場理論的下列說法,正確的是() A.任何變化的磁場都要在空間產(chǎn)生變化的電場 B.任何電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場 C.任何變化的電場要在周圍空間產(chǎn)生磁場 D.電場和磁場總是相互聯(lián)系著,形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體,即電 磁場 解析:根據(jù)麥克斯韋理論,均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生的電 場是

3、穩(wěn)定的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。同理,并不是任何電場都會(huì)在周圍空間產(chǎn) 生磁場,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。電場和磁場并不總是相互聯(lián)系著的,例如,靜止 電荷周圍只有靜電場,靜止磁體周圍只有穩(wěn)定的磁場。只有變化的 電場和變化的磁場才能形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體,即電磁場,選 項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:C 專題一專題二專題三專題四 專題二電磁波頻率及波譜 1.自從1888年赫茲通過一系列實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在之后,時(shí) 至今日,不僅證明了光波是電磁波,而且證明了紅外線、紫外線、X 射線、射線等均是不同頻率范圍內(nèi)的電磁波?？茖W(xué)研究證明電 磁波是一個(gè)大家族。目前人類通過各種方式已產(chǎn)生或觀測到的電 磁波的最低頻率為f=10-2 Hz,其波長為地

4、球半徑的5103倍; 而電磁 波的最高頻率為f=1025 Hz,它是來自于宇宙的射線。 2.將電磁波按頻率或波長的順序排列起來就構(gòu)成電磁波譜。在 電磁波譜中,射線的波長最短,X射線次之,后面依次是紫外線、可 見光、紅外線和無線電波。不同頻率(波長)的電磁波段有不同的 用途,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,相信電磁波譜的兩端還將不斷擴(kuò) 展,電磁波的應(yīng)用也將進(jìn)一步擴(kuò)展。 專題一專題二專題三專題四 【例2】 在電磁波譜中,紅外線、可見光和倫琴射線(X射線)三個(gè) 波段的頻率大小關(guān)系是() A.紅外線的頻率最大,可見光的頻率最小 B.倫琴射線的頻率最大,紅外線的頻率最小 C.可見光的頻率最大,紅外線的頻率最小

5、D.倫琴射線頻率最大,可見光的頻率最小 解析:本題考查的是電磁波譜的有關(guān)知識(shí),據(jù)電磁波譜頻率的分 布,X射線的頻率最大,而紅外線的頻率最小,應(yīng)選B。 答案:B 專題一專題二專題三專題四 專題三電磁波的有關(guān)計(jì)算 1.波速c 波傳播的快慢叫波速,電磁波在真空中傳播的速度等于光速,即 c=3.00108 m/s。 2.波長 相鄰兩個(gè)波峰或波谷間的距離。 3.頻率f 數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的次數(shù),單位:Hz,kHz,MHz。 專題一專題二專題三專題四 4.波長、波速與頻率的關(guān)系 c=f。 說明:電磁波的波速一定,頻率與波長成反比。 專題一專題二專題三專題四 【例3】 一個(gè)雷達(dá)向遠(yuǎn)處發(fā)射無線電波,每次

6、發(fā)射的時(shí)間為1 s, 兩次發(fā)射的時(shí)間間隔為100 s,在指示器的熒光屏上呈現(xiàn)出的尖形 波如圖所示。已知圖中刻度ab=bc,則障礙物與雷達(dá)之間的距離是 多大? 解析:題圖中a和c處的尖形波是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射無線電波時(shí)出現(xiàn) 的,b處的尖形波是雷達(dá)收到障礙物反射回來的無線電波時(shí)出現(xiàn)的, 由ab=bc,可知無線電波發(fā)射到返回所用時(shí)間為50 s。 設(shè)雷達(dá)距障礙物的距離為s,無線電波來回時(shí)間為t,波速為c, 答案:7.5103 m 專題一專題二專題三專題四 專題四傳感器及其應(yīng)用 傳感器所感受到的物理量有力、熱、光、聲等,先把敏感元件的 輸出信號轉(zhuǎn)換成電信號,最后借助于轉(zhuǎn)換電路把電信號轉(zhuǎn)換為便于 處理、顯示、

7、記錄或控制的量。傳感器在生產(chǎn)及生活中有著廣泛 的應(yīng)用,在處理實(shí)際問題時(shí)注意被測量量與測量量之間的關(guān)系。同 時(shí)傳感器一般是把被測量量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量,因此往往與電子元件一 起構(gòu)成電路,所以注意電路分析,特別是各種敏感元件特性及各種 常用電子元件的工作特點(diǎn),要牢記,并針對具體問題靈活處理。 專題一專題二專題三專題四 【例4】 如圖所示,圖甲是我市某中學(xué)在研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中,吳麗 同學(xué)自制的電子秤原理示意圖,目的是利用理想電壓表的示數(shù)指示 物體的質(zhì)量。托盤與電阻可忽略的金屬彈簧相連接,托盤與彈簧的 質(zhì)量均不計(jì)?；瑒?dòng)變阻器的滑動(dòng)端與彈簧上端連接,當(dāng)托盤中沒有 放物體時(shí),滑片恰好指在滑動(dòng)變阻器的最上端,此時(shí)電壓表示數(shù)為 零。設(shè)滑動(dòng)變阻器總電阻為R,總長度為L,電源電壓為U0,限流電阻 阻值為R0,彈簧勁度系數(shù)為k,不計(jì)一切摩擦和其他阻力。 專題一專題二專題三專題四 (1)推導(dǎo)出電壓表示數(shù)U與所稱物體質(zhì)量m的關(guān)系式。 (2)為使電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量成正比,請利用原有器材進(jìn)行 改進(jìn),在乙圖的基礎(chǔ)上完成改進(jìn)后的電路原理圖,并求