魯科版選修34 3.1電磁波的產(chǎn)生 學(xué)案.docx

1電磁波的產(chǎn)生知識內(nèi)容電磁波的產(chǎn)生考試要求必考加試a課時要求1.知道麥克斯韋電磁場理論，了解麥克斯韋對電磁學(xué)發(fā)展做出的巨大貢獻.2.知道電磁波的傳播不需要介質(zhì)，電磁波是橫波，傳播速度等于光速，光是一種電磁波.3.知道赫茲用實驗證實了電磁波的存在以及赫茲對電磁學(xué)的發(fā)展做出的巨大貢獻.4.認識電磁波的物質(zhì)性，知道電磁波的產(chǎn)生.5.了解電磁波和機械波的區(qū)別.一、麥克斯韋電磁場理論導(dǎo)學(xué)探究(1)電子感應(yīng)加速器就是用來獲得高速電子的裝置，其基本原理如圖1所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電磁鐵線圈中通入變化的電流，真空室中的帶電粒子就會被加速，其速率會越來越大請思考：帶電粒子受到什么力的作用而被加速？如果線圈中通以恒定電流會使粒子加速嗎？這個現(xiàn)象告訴我們什么道理？圖1(2)用導(dǎo)線將手搖發(fā)電機與平行板電容器兩極相連，平行板電容器兩極板間的距離為4 cm左右，在下極板邊緣放上幾個帶絕緣底座的可轉(zhuǎn)動小磁針，當搖動發(fā)電機給電容器充電或電容器放電時，小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動，充電結(jié)束或放電結(jié)束后，小磁針靜止不動請思考：小磁針受到什么力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動？這個現(xiàn)象告訴我們什么道理？答案(1)電荷受到電場力作用做加速運動線圈中通入恒定電流時，粒子不會被加速變化的磁場能產(chǎn)生電場(2)小磁針受到磁場力的作用而轉(zhuǎn)動變化的電場產(chǎn)生磁場知識梳理麥克斯韋電磁場理論的基本觀點1麥克斯韋電磁場理論的兩個基本觀點：(1)如圖2甲、乙所示，變化的磁場產(chǎn)生電場，若在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產(chǎn)生感應(yīng)電流圖2(2)變化的電場也會在空間產(chǎn)生磁場2均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，振蕩變化的磁場產(chǎn)生變化的電場；均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，振蕩變化的電場產(chǎn)生變化的磁場3周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，周期性變化的電場又會產(chǎn)生周期性變化的磁場，因此變化的磁場和變化的電場會交替產(chǎn)生，形成不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)在電場周圍一定存在著和它聯(lián)系著的磁場()(2)在磁場周圍一定存在著和它聯(lián)系著的電場()(3)在變化的磁場周圍可能會產(chǎn)生恒定的電場()二、電磁波導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示是赫茲證明電磁波存在的實驗裝置，當接在高壓感應(yīng)圈上的兩金屬球間有電火花時，導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會產(chǎn)生電火花，這是為什么？這個實驗證實了什么問題？圖3答案當a、b兩金屬球間產(chǎn)生電火花時就會產(chǎn)生變化的電磁場，這種變化的電磁場傳播到導(dǎo)線環(huán)時，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，使導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會產(chǎn)生電火花這個實驗證實了電磁波的存在知識梳理電磁波的產(chǎn)生及傳播特點1電磁波的產(chǎn)生：變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播，形成電磁波赫茲用實驗證明了電磁場理論的正確性2電磁波在真空中傳播時，它的電場強度與磁感應(yīng)強度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波3電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播其在真空中的傳播速度等于光速4電磁波具有波的共性，能發(fā)生干涉、衍射、折射和反射，并且能傳遞能量即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)電磁波在真空中的傳播速度等于光速c.()(2)電磁波的電場強度和磁感應(yīng)強度相互垂直，且二者與波的傳播方向垂直()(3)電磁波是橫波()(4)電磁波中，電場強度e和磁感應(yīng)強度b隨時間和空間做周期性的變化()一、麥克斯韋電磁場理論1恒定的磁場不會產(chǎn)生電場；同樣，恒定的電場也不會產(chǎn)生磁場2均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場；同樣，均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場3振蕩變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的電場；同樣，振蕩變化的電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩變化的磁場例1根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法中正確的是()a恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場b變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生變化的電場c均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場d均勻變化的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場答案d解析麥克斯韋的電磁場理論的核心內(nèi)容是：變化的電場周圍產(chǎn)生磁場；變化的磁場周圍產(chǎn)生電場對此理論全面正確的理解為：不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場；變化的電場周圍可以產(chǎn)生變化的磁場，也可以產(chǎn)生不變化的磁場；均勻變化的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與以上類似，故正確答案為d.針對訓(xùn)練(多選)應(yīng)用麥克斯韋的電磁場理論判斷下列表示電場產(chǎn)生磁場(或磁場產(chǎn)生電場)的關(guān)系圖象中(每個選項中的上圖是表示變化的場，下圖是表示變化的場產(chǎn)生的另外的場)，正確的是()答案bc解析a圖中的上圖磁場是穩(wěn)定的，由麥克斯韋的電磁場理論可知周圍空間不會產(chǎn)生電場，a圖中的下圖是錯誤的b圖中的上圖是均勻變化的電場，應(yīng)該產(chǎn)生恒定的磁場，下圖的磁場是恒定的，所以b圖正確c圖中的上圖是振蕩的磁場，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，且相位相差，c圖是正確的d圖的上圖是振蕩的電場，在其周圍空間產(chǎn)生振蕩的磁場，但是下圖中的圖象與上圖相比較，相位相差，故不正確，所以只有b、c兩圖正確二、電磁波電磁波與機械波的比較機械波電磁波研究對象力學(xué)現(xiàn)象電磁現(xiàn)象周期性位移隨時間和空間做周期性變化電場強度e和磁感應(yīng)強度b隨時間和空間做周期性變化傳播情況傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)傳播無需介質(zhì)，在真空中波速等于光速c，在介質(zhì)中傳播時，波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)產(chǎn)生機理由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生由電磁振蕩激發(fā)(下節(jié)內(nèi)容)是橫波還是縱波可能是橫波，也可能是縱波 橫波干涉和衍射可以發(fā)生干涉和衍射例2(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是()a電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播b電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3108 m/sc電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，波長將變短d電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象答案ac解析電磁波只有在真空中的傳播速度才為3108 m/s，在其他介質(zhì)中的傳播速度均小于3108 m/s.電磁波與其他波一樣具有干涉、衍射等波的特性當電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，頻率不變，因為cv，所以，波長變短，波速變小，故選a、c.1下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()a電磁波只能在真空中傳播b電場隨時間變化時一定產(chǎn)生電磁波c做變速運動的電荷會在空間產(chǎn)生電磁波d麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在答案c解析電磁波在介質(zhì)中也能傳播，比如光是一種電磁波，在水和玻璃等介質(zhì)中也能傳播，故a錯誤均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，不能再產(chǎn)生電場，因而不能產(chǎn)生電磁波，故b錯誤做變速運動的電荷會在空間產(chǎn)生變化的電磁場，形成電磁波，故c正確，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，是赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在，故d錯誤2有關(guān)電磁波和聲波，下列說法錯誤的是()a電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)b由空氣進入水中傳播時，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大c電磁波是橫波，聲波也是橫波d由空氣進入水中傳播時，電磁波的波長變短，聲波的波長變長答案c解析電磁波本身就是一種物質(zhì)，它的傳播不需要介質(zhì)，而聲波的傳播需要介質(zhì)，選項a正確；電磁波由空氣進入水中時，傳播速度變小，但聲波在水中的傳播速度比其在空氣中的大，選項b正確；電磁波的傳播方向與e、b兩個振動矢量的方向都垂直，是橫波，而聲波是縱波，選項c錯誤；電磁波由空氣進入水中傳播時，波速變小，波長變短，而聲波由空氣進入水中傳播時，波速變大，波長變長，選項d正確選擇題1(多選)關(guān)于電磁場理論，下列說法中正確的是()a變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的b變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的c均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的d周期性變化的電場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的周期性變化的磁場答案bd2下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()a周期性變化的電場或磁場能夠產(chǎn)生電磁波b電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同c只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波d電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播答案a解析周期性變化的電場或磁場能夠產(chǎn)生周期性變化的磁場或電場，故選項a正確；電磁波在介質(zhì)中的傳播速度v，故選項b錯誤；只有周期性變化的電場和磁場才能產(chǎn)生電磁波，故選項c錯誤；電磁波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，故選項d錯誤3如圖1所示是空間磁感應(yīng)強度b的變化圖象，在它周圍空間產(chǎn)生的電場中的某一點場強e應(yīng)()圖1a逐漸增強 b逐漸減弱c不變 d無法確定答案c解析由題圖可知，磁場均勻增強，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故e不變，選項c對4(多選)關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是()a只要空間某個區(qū)域有變化的電場或磁場，就能產(chǎn)生電磁波b電磁波的傳播需要介質(zhì)c變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，構(gòu)成一個不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場d電磁波中電場和磁場的方向處處相互垂直答案cd5關(guān)于電磁場和電磁波的認識正確的是()a任何電場在它周圍空間都會產(chǎn)生磁場b電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播c電磁波是橫波d電磁波是縱波答案c解析只有變化的電場在它周圍才能產(chǎn)生磁場，a錯電磁波的傳播不需要介質(zhì)，b錯電磁波是橫波，c正確，d錯誤6(多選)電磁波與機械波相比較，下列說法正確的是()a電磁波的傳播不需要介質(zhì)，機械波的傳播需要介質(zhì)b電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度都相同，機械波的傳播速度大小取決于介質(zhì)c機械波有橫波、縱波，而電磁波只有橫波d機械波和電磁波都具有波的一切特性答案acd7某電路中電場強度隨時間變化的關(guān)系圖象如圖所示，能發(fā)射電磁波的是()答案d解析由麥克斯韋電磁場理論知，當空間出現(xiàn)恒定的電場時(如a圖)，由于它不激發(fā)磁場，故無電磁波產(chǎn)生；當出現(xiàn)均勻變化的電場時(如b圖、c圖)，會激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會在較遠處激發(fā)出電場，故也不會產(chǎn)生電磁波；只有周期性變化的電場(如d圖)，才會激發(fā)出周期性變化的磁場，它又激發(fā)出周期性變化的電場如此交替的產(chǎn)生磁場和電場，便會形成電磁波，故d正確8(多選)根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，以下敘述中正確的是()a教室中點亮的日光燈周圍空間必有磁場和電場b工作中的打點計時器必產(chǎn)生磁場和電場c恒定的電場產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場產(chǎn)生恒定的電場d電磁波在傳播過程中，電場方向、磁場方向和傳播方向三者互相垂直答案abd解析教室中點亮的日光燈、工作中的打點計時器用的都是振蕩電流，在其周圍產(chǎn)生振蕩磁場和電場，故選項a、b正確；恒定的電場不會產(chǎn)生磁場，恒定的磁場也不會產(chǎn)生電場，故選項c錯誤；電磁波是橫波，電場方向、磁場方向和傳播方向相互垂直，故選項d正確9聲吶(水聲測位儀)向水中發(fā)出的超聲波遇到障礙物(如魚群、潛水艇、礁石等)后被反射，測出從