高中物理 第4章 電磁波與現(xiàn)代通信 4_1電磁波的發(fā)現(xiàn)教師用書 滬科版選修1-1
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4.1 電磁波的發(fā)現(xiàn) 1.(3分)下列關(guān)于電機的說法,不正確的是( ) A.電機就是發(fā)電機 B.電機實現(xiàn)了電能和其他形式能源的相互轉(zhuǎn)換 C.發(fā)電機使人類獲得了高效清潔的電能 D.電機包括電動機和發(fā)電機 【解析】 電機包括電動機和發(fā)電機,前者是把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能,后者是把其他形式能轉(zhuǎn)化成電能. 【答案】 A 2.(3分)如圖411所示,矩形線圈與磁場垂直,且一半在勻強磁場內(nèi)一半在勻強磁場外,下述過程中使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( ) 圖411 A.以bc邊為軸轉(zhuǎn)動45 B.以ad邊為軸轉(zhuǎn)動45 C.將線圈向下平移 D.將線圈向上平移 【解析】 以bc邊為軸轉(zhuǎn)動45的過程,穿過矩形線圈中的磁通量沒有變化;以ad邊為軸轉(zhuǎn)動45,穿過矩形線圈中的磁通量減??;而將線圈上、下平移時,穿過矩形線圈的磁通量不變,根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知選項B對,選項A、C、D錯. 【答案】 B 3.(4分)與磁感應(yīng)強度B=0.8 T垂直的線圈面積為0.05 m2,(1)此線圈的磁通量是多大?(2)若這個線圈繞有50匝時,磁通量多大? 【解析】 根據(jù)磁通量的定義:磁感應(yīng)強度B與面積S的乘積,叫做穿過這個面的磁通量,但要注意S是與磁感應(yīng)強度B相垂直的那部分面積,即Φ=BS,故: (1)Φ1=BS=0.80.05 Wb=410-2 Wb (2)線圈繞有50匝,但與磁感應(yīng)強度B垂直的面積還是0.05 m2,故穿過這個面的磁感線條數(shù)不變.磁通量也可理解為穿過這個面的磁感線的條數(shù).所以仍然為410-2 Wb. 【答案】 (1)410-2 Wb (2)410-2 Wb 課 標(biāo) 導(dǎo) 思 1.了解麥克斯韋和赫茲在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻(xiàn),體會科學(xué)家研究物理問題的思維方法. 2.了解變化的電場和磁場互相聯(lián)系形成電磁場,電磁場在空間傳播形成電磁波,掌握波長、頻率和波速的關(guān)系.(重點+難點) 3.通過實例認(rèn)識電磁波譜,了解電磁波的組成,知道它們各自的特點及重要應(yīng)用. 一、發(fā)現(xiàn)電磁波的歷程 1.麥克斯韋的天才預(yù)見:1865年,麥克斯韋建立的電磁場理論,預(yù)言了電磁波的存在,并推算出電磁波的傳播速度等于光速. 2.赫茲實驗:赫茲的實驗顯示了電磁振蕩在空間的傳播,他的天才之“手”終于“捕捉”到了向往已久的電磁波. 二、認(rèn)識電磁波 1.電磁波:任何帶電體振蕩時,都會產(chǎn)生一個變化的電場,這個變化的電場會激發(fā)一個磁場,變化的磁場又會激發(fā)一個電場.電場→磁場→電場→磁場……如此反復(fù),在帶電體周圍就會形成一個交替變化的電磁場,也叫電磁振蕩.電磁場向周圍空間由近及遠(yuǎn)地傳播,形成電磁波. 2.電磁波的特點 (1)電磁波是橫波. (2)電磁波的傳播不需要水和空氣等介質(zhì),它可在真空中傳播. (3)電磁波具有波的一般特征,其波長λ、頻率ν、波速c之間的關(guān)系是c=λν. (4)電磁波同其他波一樣,也具有能量. 3.電磁波王國 電磁波譜:按電磁波的波長或頻率的大小順序把電磁波排列成譜,叫做電磁波譜.如按用途將電磁波譜劃分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線. 一、電磁波的基本知識 1.波長λ:電磁波在一個周期傳播的距離等于一個波長. 2.頻率f:單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)叫做頻率. 3.波速c:電磁波的傳播速度等于光速,c=3108 m/s. 4.波長、波速和頻率間的關(guān)系公式:c=λf. 5.傳播:在真空中傳播,不需要水或空氣等介質(zhì). 6.無線電波的應(yīng)用 (1)長波:主要用于導(dǎo)航、報時等. (2)中波:主要用于電話、電報、廣播、標(biāo)準(zhǔn)頻率報時、防汛、救災(zāi)、軍事通信等. (3)微波:衛(wèi)星通信、常規(guī)的中繼通信、電話、電報、傳輸數(shù)據(jù)、圖像、長途干線通信等. 7.無線電波三種傳播方式的比較 傳播 方式 概念 優(yōu)點 缺點 適用波段 地波 沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波 比較穩(wěn)定 傳播過程中消耗部分能量 長波段和中波段 天波 靠大氣中電離層的反射傳播的無線電波 受地面障礙的影響較小 傳播不穩(wěn)定 短波 空間 波 像光束那樣沿直線傳播的無線電波 受外界干擾小 不能進行遠(yuǎn)距離傳播,若進行遠(yuǎn)距離傳播要借助于中繼站 微波和超短波 【特別提醒】 由于波長不同、頻率不同、各個波段的電磁波穿透能力、傳播能力也不同,根據(jù)它們不同特點有不同應(yīng)用. 二、電磁波譜 1.無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線合起來,構(gòu)成了范圍非常廣泛的電磁波譜.可見光只是其中很窄的一個波段.由于它們都是本質(zhì)相同的電磁波,所以它們的行為都遵循共同的規(guī)律,但另一方面,由于它們的頻率不同而又表現(xiàn)出不同的特性.例如,波長較長的無線電波,很容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象.但對波長越來越短的可見光、紫外線、X射線、γ射線,要觀察到它們的干涉、衍射現(xiàn)象就越來越困難了. 2.各波段的電磁波譜的比較 電磁 波譜 特性 應(yīng)用 真空中 波長/m 頻率 /Hz 遞變 規(guī)律 無線電波 波動性強 易發(fā)生衍射 無線電 技術(shù) >10-3 <31011 紅外線 熱效應(yīng) 紅外線 遙感 10-4~ 10-7 1012~1015 可見光 引起視覺 照明、 攝影 10-7 1015 紫外線 化學(xué)效應(yīng)熒光 效應(yīng)能殺菌 醫(yī)用消 毒、防偽 10-7~ 10-9 1015~ 1017 X射線 貫穿性強 檢查、醫(yī) 用透視 10-8~ 10-12 1016~1020 γ射線 貫穿本領(lǐng) 最強 工業(yè)探傷 醫(yī)用治療 <10-11 >1019 一、對電磁波的認(rèn)識 (多選)關(guān)于電磁場和電磁波,下列說法正確的是( ) A.電磁波是橫波 B.電磁波的傳播需要介質(zhì) C.電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 D.電磁波中電場和磁場的方向處處相互垂直 【解析】 電磁場由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波,電磁波在傳播過程中,電場、磁場以及傳播方向三者相互垂直,電磁波是一種波,它具有波的一切特性,它能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象,電磁波在真空中的速度最大,它的傳播不需要介質(zhì).故正確答案為ACD. 【答案】 ACD 本題涉及了電磁場、電磁波的基本知識,也啟示我們在學(xué)習(xí)中要關(guān)注科技、國防、醫(yī)療、社會生活,并能從中了解有關(guān)知識的應(yīng)用. 1.(多選)下列關(guān)于電場、磁場及電磁波的說法中正確的( ) 我國電視 頻道的劃 分頻道號 1 2 …… 6 …… 68 頻率范圍 /MHz 48.5~ 56.5 56.5~ 64.5 …… 167~ 178 …… 950~ 958 A.均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生均勻變化的磁場 B.只要空間某處的電場或磁場發(fā)生變化,就會在其周圍產(chǎn)生電磁波 C.振蕩電路發(fā)射電磁波的過程,也是向外輻射能量的過程 D.電磁波的傳播并不依賴介質(zhì) 【解析】 均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場,A項錯;只有周期性變化的電場和磁場才能交替產(chǎn)生,由發(fā)生區(qū)域向外傳播形成電磁波,B項錯;發(fā)射電磁波的過程,也是向外輻射能量的過程,C項正確;電磁波是電磁場自身的運動過程不需要介質(zhì),D項正確. 【答案】 CD 二、對電磁波譜的理解 (多選)下列有關(guān)電磁波的說法中正確的是( ) A.電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是無線電波 B.電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是γ射線 C.頻率大于可見光的電磁波表現(xiàn)為沿直線傳播 D.以上說法都不正確 【解析】 波長越長,越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象,在電磁波中,無線電波波長最長,γ射線的波長最短,故選項A錯誤,B正確;波長越短,頻率越大的電磁波,其衍射現(xiàn)象不明顯,傳播的直線性越好,故C項正確. 【答案】 BC 從無線電波到γ射線都是本質(zhì)相同的電磁波,其行為服從共同的規(guī)律,但因波長(或頻率)不同又表現(xiàn)出不同的特點,要熟記各部分的波長,頻率范圍及其關(guān)系,知道同一電磁波的波長與頻率成反比. 2.紅外線、紫外線、無線電波、可見光、γ射線、倫琴射線按波長由大到小的排列順序是( ) A.無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線 B.紅外線、可見光、紫外線、無線電波、γ射線、倫琴射線 C.γ射線、倫琴射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波 D.紫外線、紅外線、γ射線、倫琴射線、無線電波、可見光 【解析】 在電磁波譜中以無線電波波長最大,γ射線波長最小,所以正確的順序為A. 【答案】 A 1.近來軍事行動中,士兵都配戴“紅外夜視儀”,以便在夜間也能清楚地看清目標(biāo),這主要是因為( ) A.“紅外夜視儀”發(fā)射出強大的紅外線,照射被視物體 B.一切物體均不停地輻射紅外線 C.一切高溫物體不停地輻射紅外線 D.“紅外夜視儀”發(fā)射出γ射線,放射性物體受到激發(fā)而發(fā)出紅外線 【解析】 一切物體都不停地向外輻射紅外線,不同物體輻射出來的紅外線不同.采用紅外線接收器,可以清楚地分辨出物體的形狀、大小和位置,而且不受白天和夜晚的影響.故選B. 【答案】 B 2.(多選)關(guān)于電磁波譜,下列說法中正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號:22940030】 A.紅外線的波長比紅色光波長長,它的熱作用很強 B.X射線就是倫琴射線 C.陰極射線是一種頻率極高的電磁波 D.紫外線的波長比倫琴射線的長,它的顯著作用是化學(xué)作用 【解析】 在電磁波譜中,紅外線的波長比可見光的波長長,A項正確;陰極射線是電子流,它與電磁波有著本質(zhì)的區(qū)別,C項錯誤;紫外線的顯著作用是化學(xué)作用,倫琴射線的顯著作用是穿透作用,D項正確.故選ABD. 【答案】 ABD 3.比較可見光、無線電波以及激光在真空中的傳播速度的大小,可知( ) A.可見光最大 B.無線電波最大 C.激光最大 D.三者相同 【解析】 三者均屬于不同頻率的電磁波,它們的速度在真空中全為3108 m/s,故選項D正確. 【答案】 D 4.下列關(guān)于電磁波的說法正確的是( ) A.電磁波必須依賴介質(zhì)傳播 B.電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象 C.電磁波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象 D.電磁波無法攜帶信息傳播 【解析】 電磁波可以在真空中傳播,能發(fā)生干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象,并且它可以傳遞信息,可知只有B選項正確. 【答案】 B 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測評(十) (建議用時:45分鐘) 1.在物理學(xué)史上,最先建立完整的電磁場理論并預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是( ) A.赫茲 B.愛因斯坦 C.麥克斯韋 D.法拉第 【解析】 麥克斯韋是經(jīng)典電磁理論的奠基人,他在前人的基礎(chǔ)上建立了完整的電磁學(xué)理論,C項正確. 【答案】 C 2.在飛機飛行過程中,禁止飛機上的乘客和司乘人員使用手機,這是因為 ( ) A.對周圍乘客造成電子輻射,損害乘客健康 B.影響飛機的動力設(shè)備 C.干擾飛機的電子通信系統(tǒng) D.造成對飛機電子線路的破壞 【解析】 使用手機時的電磁輻射干擾飛機的電子通信系統(tǒng). 【答案】 C 3.(多選)驗鈔機發(fā)出的“光”能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)出可見光;家用電器的遙控器發(fā)出的“光”用來控制電視機、空調(diào)器等。關(guān)于它們發(fā)出的“光”,下列說法中正確的是( ) A.驗鈔機發(fā)出的“光”是紅外線 B.遙控器發(fā)出的“光”是紅外線 C.紅外線是由原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的 D.紅外線是由原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的 【解析】 紫外線具有熒光效應(yīng),紅外線可用于遙控、遙感.由題意知,驗鈔機發(fā)出的“光”能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)出可見光,則其為紫外線;家用電器的遙控器發(fā)出的“光”用來控制電視機、空調(diào)器,為紅外線;紅外線和紫外線都是由原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的.綜上所述,B,D正確,A,C錯誤. 【答案】 BD 4.一種電磁波入射到半徑為1 m的孔上,可發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,這種電磁波是( ) A.γ射線 B.可見光 C.無線電波 D.紫外線 【解析】 一種波要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,就要求障礙物或孔的尺寸和波長相差不多或者比波長?。时绢}中只有無線電波才能發(fā)生明顯的衍射. 【答案】 C 5.雷達(dá)是用來對目標(biāo)進行定位的現(xiàn)代化定位系統(tǒng),海豚也具有完善的聲吶系統(tǒng),它能在黑暗中準(zhǔn)確而快速地捕捉食物,避開敵害,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)代化的無線電系統(tǒng).海豚的定位、雷達(dá)的定位分別利用了自身發(fā)射的( ) A.電磁波 次聲波 B.紅外線 光線 C.次聲波 紅外線 D.超聲波 電磁波 【解析】 海豚能發(fā)射超聲波,它是一種頻率高于2104 Hz的聲波,它的波長非常短,因而能定向發(fā)射,而且在水中傳播時因能量損失小,要比無線電波和廣播傳播得遠(yuǎn).海豚就是靠自身發(fā)出的超聲波的回聲來在混濁的水里準(zhǔn)確確定遠(yuǎn)處小魚的位置而猛沖過去吞食.雷達(dá)是一個電磁波的發(fā)射和接收系統(tǒng),因而是靠發(fā)射電磁波來定位的. 【答案】 D 6.以下關(guān)于電磁波的說法不正確的是( ) A.無線通信是用電磁波進行傳播的 B.醫(yī)院B超發(fā)出的超聲波是電磁波 C.遙控器發(fā)出的紅外線是電磁波 D.透視使用的X射線是電磁波 【解析】 超聲波是聲波(機械波),不是電磁波,所以B不正確. 【答案】 B 7.電磁波與機械波相比較有( ) A.電磁波、機械波傳播都需要介質(zhì) B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速率都相同,機械波在同一介質(zhì)中的傳播速率都相同 C.電磁波與機械波都不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D.電磁波與機械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 【解析】 電磁波傳播不需要介質(zhì),A錯誤.電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同,B錯誤.電磁波和機械波都能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象,故D正確,C錯誤. 【答案】 D 8.下列哪種現(xiàn)象是由于所產(chǎn)生的電磁波所引起的( ) A.用室內(nèi)天線接收微弱信號時,人走過時電視畫面會發(fā)生變化 B.在夜間用電高峰時,有部分地區(qū)白熾燈變暗發(fā)紅,日光燈不容易啟動 C.把半導(dǎo)體收音機放在開著的日光燈附近,會聽到噪聲 D.在邊遠(yuǎn)地區(qū),用手機或小靈通通話時,會發(fā)生信號中斷的情況 【解析】 A中是人走動時影響了室內(nèi)天線對電視信號的接收,并非產(chǎn)生電磁波所引起.B中是因用電功率過大,輸電線上損失電壓及功率大所致.C中日光燈用的是交變電流,由于鎮(zhèn)流器不斷產(chǎn)生自感現(xiàn)象,產(chǎn)生變化的磁場與電場而產(chǎn)生電磁波,收音機接收到這些電磁波后,會發(fā)出噪聲.而D中是信號的問題.故只有C項符合. 【答案】 C 9.已知真空中的電磁波波速是3108 m/s.在真空中波長是5 m的無線電波,它的頻率是( ) A.6107 Hz B.1.5109 Hz C.8108 Hz D.1.7108 Hz 【解析】 由v=λf得f== Hz=6107 Hz. 【答案】 A 電磁輻射對人體傷害知多少 電磁輻射危害人體的機理主要是熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和積累效應(yīng)等. 1.熱效應(yīng):人體內(nèi)70%以上是水,水分子受到電磁波輻射后相互摩擦,引起機體升溫,從而影響到身體其他器官的正常工作. 2.非熱效應(yīng):人體的器官和組織都存在微弱的電磁場,它們是穩(wěn)定和有序的,一旦受到外界電磁波的干擾,處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場就遭到破壞,人體正常循環(huán)機能會遭受破壞. 3.累積效應(yīng):熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后,對人體的傷害尚未來得及自我修復(fù)之前再次受到電磁波輻射的話,其傷害程度就會發(fā)生累積,久之會成為永久性病態(tài)或危及生命.對于長期接觸電磁波輻射的群體,即使功率很小,頻率很低,也會誘發(fā)想不到的病變,應(yīng)引起警惕! 各國科學(xué)家經(jīng)過長期研究證明:長期接受電磁輻射會造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽力下降、血壓異常、皮膚產(chǎn)生斑痘、粗糙,甚至導(dǎo)致各類癌癥等;男女生殖能力下降、婦女易患月經(jīng)紊亂、流產(chǎn)、畸胎等癥. 隨著人們生活水平的日益提高,電視、電腦、微波爐、電熱毯、電冰箱等家用電器越來越普及,電磁波輻射對人體的傷害越來越嚴(yán)重.但由于電磁波看不見,摸不著,感覺不到,且其傷害是緩慢、隱性的,所以尚未引起人們的廣泛注意.家用電器盡量勿擺放于臥室,也不宜集中擺放或同時使用. 看電視勿持續(xù)超過3小時,并與屏幕保持3米以上的距離;關(guān)機后立即遠(yuǎn)離電視機,并開窗通風(fēng)換氣,用洗面奶或香皂等洗臉. 用手機通話時間不宜超過3分鐘,通話次數(shù)不宜多.盡量在接通1~2秒鐘之后再移至面部通話,這樣可減少手機電磁波對人體的輻射危害. 具有防電磁波輻射危害的食物有:綠茶、海帶、海藻、裙菜、卵磷脂、豬血、牛奶、甲魚、蟹等動物性優(yōu)質(zhì)蛋白等.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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