第四章 电磁振荡与电磁波 单元综合提升-【金版新学案】2024-2025学年新教材高二物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书word（粤教版2019）

单元综合提升 电磁振荡与电磁波 (多选)(2021·福建高考)以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10 909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波 B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波 C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现 D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程 答案：BD 解析：由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声通信，由下而上，故信息载体属于纵波，故A错误；由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过无线蓝绿光通信，故信息载体属于横波，故B正确；因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C错误；传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。故选BD。 　教材P102T2 声波和电磁波在产生、传播以及特性等方面存在着哪些异同点？ 　该高考题以水声通信和电磁通信为背景，考查机械波与声波的传播特性，与教材P102T2考查的内容相同。 声波和电磁波都属于波，都能发生干涉、衍射、反射、折射等现象，都能加载信息和能量。当波从一种介质进入另一种介质时，频率均不发生变化。声波属于纵波，本质是机械振动在传播，电磁波本质是电磁振荡在传播，属于横波。机械波传播需要介质，电磁波传播不需要介质，在真空中也能传播。 学生用书↓第121页 针对练1．(多选)关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(　　) A．电磁波可以传递信息，声波也能传递信息 B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 答案：AB 解析：电磁波可以传递信息，如电视信号，声波也可以传递信息，如人说话，故A正确；手机用电磁波传递信息，人说话发出声波，故B正确；太阳光中的可见光是电磁波，在真空中的传播速度约为3×108 m/s，“B超”中的超声波是声波，常温下，在空气中的速度大约为340 m/s，故C错误；遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线频率不同，波速相同，根据c＝λf可知波长不同，故D错误。 针对练2．(多选)(2021·天津滨海新统考三模)如今共享单车随处可见，与大多数山地自行车相比，共享单车具有以下特点：①质量更小更轻便；②科技含量更高，携带GPS模块和SIM卡便于定位和传输信息；③每辆车自带二维码，以方便手机扫描进行连接；④自行车可通过车轮转动给车内电池进行充电。根据以上信息，下列说法正确的是(　　) A．共享单车比山地自行车惯性更大更容易改变运动状态 B．App上定位共享单车位置信息须通过人造通讯卫星 C．共享单车和手机之间是靠电磁波传递信息 D．共享单车内部电源的充电是利用电磁感应原理实现的 答案：BCD 解析：共享单车质量小，惯性小，A错误；GPS模块通过人造卫星定位，所以App上定位共享单车位置信息须通过人造通讯卫星，B正确；共享单车和手机之间是靠电磁波传递信息，C正确；自行车可通过车轮转动给车内电池进行充电，利用电磁感应原理将动能转化为电能，D正确。故选BCD。 (2020·北京高考改编)随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波(　　) A．不能发生干涉 B．衍射更明显 C．传播速度更大 D．波长更短 答案：D 解析：电磁波均能发生干涉和衍射，故A错误；发生明显衍射的条件是障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小，因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故B错误；光在真空中的传播速度都是相同的，光在介质中的传播速度为v＝，5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，故C错误；因5G使用的电磁波频率更高，根据ν＝，可知波长更短，故D正确。故选D。 　教材P116T8 某居住地A位于某山脉的一侧，山脉的另一侧P处建有一无线电波发射站，如图所示。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108 m/s。 (1)求该中波和微粒的波长。 (2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的？请说明理由。 (3)若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好。为什么？ 　该高考题以4G通信和5G通信为背景，考查不同频率的电磁波的特性，与教材P116T8考查的情境相似。 电磁波的频率不同，而在真空或空气中的波速相同，均可认为是3×108 m/s。由ν＝可知频率越大，波长越短，越不容易发生衍射。 针对练1．“4G改变生活，5G改变社会”，5G所用的是一种频率在24 GHz～100 GHz之间的高频电磁波。下列关于电磁波的说法中错误的是(　　) A．电磁波是一种物质 B．电磁波具有能量 C．赫兹首先预言了电磁波的存在 D．电磁波在真空中的速度等于光速c 答案：C 解析：电磁波是物质存在的一种特殊形式，故A正确；电磁波具有能量，故B正确；麦克斯韦首先预言 了电磁波的存在，赫兹证明了电磁波的存在，故C错误；电磁波在真空中的速度等于光速c，故D正确。本题选错误的，故选C。 针对练2．(多选)(2021·北京高三统考期末)第5代移动通信技术(简称5G)逐步走进人们的生活，它所使用的电磁波频率很高。家用微波炉使用的微波也是电磁波，其频率较小。有关电磁波，下列说法中正确的是(　　) A．电磁波是横波 B．电磁波在真空中的传播速度等于光速 C．随时间变化的磁场一定在周围空间产生变化的电场 D．微波炉的微波波长小于5G技术传输的电磁波波长 E．电磁波可以发生偏振现象 F．电磁波不会发生衍射现象 G．电磁波必须依赖介质传播 H．电磁波无法携带信息传播 I．随时间均匀变化的磁场能够在空间产生电场 J．电磁波在真空和介质中传播的速度相同 K．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 答案：ABEI 解析：电磁波是横波，选项A正确；电磁波在真空中的传播速度等于光速，选项B正确；随时间均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场，选项C错误；微波炉的微波频率小，波长大于5G技术传输的电磁波波长，选项D错误；电磁波是横波，可以发生偏振现象，选项E正确；衍射是波特有的现象，电磁波也会发生衍射现象，选项F错误；电磁波不须依赖介质传播，在真空中也能传播，选项G错误；电磁波能携带信息传播，选项H错误；随时间均匀变化的磁场能够在空间产生稳定的电场，选项I正确；电磁波在真空中的传播速度大于在介质中传播的速度，选项J错误；只要有周期性变化的电场，才会产生周期性变化的磁场，这种变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播才能产生电磁波，选项K错误。故选ABEI。 学生用书↓第122页 1．(振荡电流的产生及能量转化)(2023·山东济宁高二统考期中)为营造公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪的蜂鸣器发出声响。已知某时刻，探测仪中电路里的电流的方向由b流向a，且电流强度正在增加，则(　　) A．该时刻电容器上极板带正电荷 B．探测仪靠近金属时，金属被磁化 C．该时刻线圈的自感电动势正在增大 D．若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流 答案：A 解析：电流的方向由b流向a，且电流强度正在增加，电容器正在放电，则上极板带正电，A正确；探测仪靠近金属时，含有铁钴镍的金属会磁化，其他金属不会，B错误；电流强度增加的越来越慢，则线圈的自感电动势正在减小，C错误；探测仪中的电流变化，则磁场发生变化，导致金属中的磁场发生变化、磁通量发生变化，由楞次定律知相对静止时金属仍然会产生感应电流，D错误。故选A。 [易错分析]　电容器是充电还是放电是本题的易错点。依据放电电流不断增大，充电电流不断减小来判断。 2．(电磁振荡的周期和频率)(2024·广东佛山高二统考期中)特雷门琴是唯一一种不需要接触而演奏的乐器，其原理是利用天线和演奏者的手构成等效电容C，与自感线圈L构成LC振荡电路，通过改变手的位置(手始终不超出天线长度范围)改变电路频率，从而发出不同声调的声音。其电路图可简化为如图所示，下列演奏者的做法可以使特雷门琴的音调变高的是(　　) A．戴绝缘手套 B．手靠近天线 C．手从手掌变成握拳 D．手平行天线向上移动 答案：C 解析：振荡电路的周期为T＝2π，若使特雷门琴的音调变高，则降低周期即可，根据电容的决定式C＝，可知戴绝缘手套、手靠近天线、手平行天线向上移动不能减小电容，只有手从手掌变成握拳可以减小电容，从而减小周期，增大频率，使特雷门琴的音调变高。故选C。 [易错分析]　本题易错点是音调与电容的关系，音调与频率有关，频率与电容有关。 3．(电磁场与电磁波)(2024·广东肇庆高二统考期末)人类一直没有停止对太空文明的探索，《三体》就是对地外文明哲学思考的一部科幻作品。某次探索地外文明时要向某星云发射波长为21 cm的电磁波。下列关于该电磁波的说法正确的是(　　) A．电磁波是横波 B．电磁波只能在真空中传播 C．电磁波在真空中的传播速度大小为c＝3.0×108 km/s D．该电磁波相比于可见光更不容易发生衍射 答案：A 解析：电磁波能发生偏振，所以电磁波是横波，故A正确；电磁波能在真空中传播，也能在介质中传播，故B错误；电磁波在真空中的传播速度大小为c＝3.0×108 m/s，故C错误；该电磁波的波长比可见光的波长大，所以该电磁波相比于可见光更容易发生衍射，故D错误。故选A。 [易错分析]　本题易错点是电磁波是横波，干涉和衍射是波的特有属性，所以电磁波也具有干涉和衍射现象。 4．(电磁波谱)近年来，我国科技飞速发展，在国防科技方面，科学家们研发的反隐身米波雷达堪称隐身战斗机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是(　　) A．米波的频率比厘米波的频率高 B．米波和机械波一样需靠介质传播 C．米波是原子核能级跃迁得到的 D．米波比红外线更容易发生衍射现象 答案：D 解析：根据c＝λf可知，波长越长，频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，A错误；无线电波不需要介质传播，B错误；米波是电磁振荡电路产生的，C错误；米波的波长比红外线的波长长，更容易发生衍射现象，D正确。故选D。 [易错分析]　电磁波和机械波的产生原理不同是本题的易错点。 5．(电磁波的特征和应用)关于物理知识在科技和生活中的应用，下列各图对应的说法正确的是(　　) A．图甲中医用紫外灭菌灯是利用了紫外线波长较长的特点 B．图乙中测温仪测体温是利用红外线有显著热效应的特点 C．图丙中伽马手术刀治疗肿瘤是利用γ射线电离本领强的特点 D．图丁中行李安检仪透视检查物品是利用α射线穿透本领强的特点 答案：B 解析：紫外线波长较短，因此医用紫外灭菌灯不是利用了紫外线波长较长的特点，选项A错误；红外线有显著热效应，可以反映物质的温度，测温仪测体温就是利用这一特点，选项B正确；伽马手术刀是利用γ射线穿透本领强、能量高的特点，选项C错误；安检仪透视检查物品是利用X射线穿透本领强的特点，并非α射线，选项D错误。故选B。 [易错分析]　各种电磁波的波长和频率与其在生活中的应用有着决定性关系。 学生用书↓第123页 学科网（北京）股份有限公司 $$