第四章 电磁振荡和电磁波 知识清单-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

4.1、4.2、4.3、4.4 新授课 导学案 4.1 电磁振荡 （一）电磁振荡的产生 1．要产生持续变化的电流，可以通过 和 组成的电路实现。 2．振荡电流： 和 都做周期性迅速变化的电流。 3．振荡电路：产生振荡电流的电路。 4．LC振荡电路：由电感线圈L和 组成的电路就是最简单的振荡电路。 5. LC振荡电路电容器的放电、充电过程 a.电容器放电：由于线圈的___________作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐___________。放电完毕时，极板上没有电荷，放电电流达到___________。该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能。 b.电容器充电：电容器放电完毕时，由于线圈的___________作用，电流并不会立即减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始充电，极板上的电荷逐渐___________，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多。该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能。 6． 电磁振荡：在整个过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着，这种现象就是电磁振荡。 （2） 电磁振荡中的能量变化 1．能量变化过程 (1)电容器刚放电时：电容器里的电场最强，电场能 。 (2)开始放电后：电场能→ 能。 (3)放电完毕瞬间：电场能为零，磁场能 。 (4)反向充电时：磁场能→ 。 (5)反向充电完毕瞬间：电场能 。 2．等幅振荡 振荡电路的能量会逐渐减小，适时地把能量补充到振荡电路中就可以得到振幅不变的等幅振荡。 （3） 电磁振荡的周期和频率 （1）电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。 （2）电磁振荡的频率f：完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的________的次数。 如果振荡电路没有能量损耗，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的___________周期和___________频率。 （3）LC电路的周期和频率公式：，。其中：周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒（s）、赫兹（Hz）、亨利（H）、法拉（F）。 4.2电磁场与电磁波 1．电磁场与电磁波 （1）麦克斯韦电磁场理论 a.变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放入一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生____。这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了____。 ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生___ 。 b变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生___，即_____的电场在空间产生磁场。 （2）电磁场：变化的___ 和____所形成的不可分割的统一体。 （3）电磁波 a.电磁波的产生：____变化的电场和____变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 b.电磁波的特点 ①电磁波____在真空中传播。 ②电磁波的传播速度等于____。 ③光在本质上是一种电磁波。即光是以____形式传播的一种电磁振动。 c.电磁波的波速 ①波速、波长、频率三者之间的关系：波速=___ ×_____。 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c=____。 ②电磁波在真空中的传播速度c=3×108 m/s。 2．赫兹的电火花∶ 如图所示，和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的______，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出______________，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花。这个导线环实际上是电磁波的检测器。 结论∶赫兹实验证实了__________的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性。 3．电磁波具有能量 电磁场的转换就是_________能量与_________能量的转换，电磁波的发射过程是_________能量的过程，传播过程是能量传播的过程。 4．丹麦物理学家____________通过实验发现通电导线周围存在磁场；英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，后来德国物理学家____________通过实验证实了电磁波的存在。 5．麦克斯韦电磁场理论的主要内容包括以下两点： （1）不仅电荷能都产生电场，变化的__________也能产生电场； （2）不仅电流能够产生磁场，变化的__________也能产生磁场（两空中分别选填“电场”或“磁场”） 6．_____________预言了电磁波的存在，___________设计实验证明了电磁波的存在，并用实验测得电磁波在真空中传播的速度。 7．请写出麦克斯韦方程组的具体形式： 。 4.3无线电波的发射和接收 1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点： （1）要有_________的振荡频率，频率越_________，发射电磁波的本领越大。 （2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用_________电路。 2．无线电波的发射 （1）要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点： ①要有_____的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大。 ②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用_____电路。 （2）实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与_____相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的_____相连。 （3）电磁波的调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种_____而改变的技术。 ①调幅（AM）：使高频电磁波的_____随信号的强弱而变的调制方法。 ②调频（FM）：使高频电磁波的_____随信号的强弱而变的调制方法。 3．电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率_________时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的_________。 （1）调谐：使接收电路产生_________的过程。 （2）解调：把声音或图像信号从_________中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。 4．雷达: （1）雷达是利用______来测定物体位置的无线电设备。 （2）雷达既是电磁波的____端,又是电磁波的_____端。 （3）原理:雷达用直线性好的微波定位。无线电波的传播速度是c,测出从发射无线电波到接收反射波的时间t,就可以确定障碍物的距离L= 。实际上,障碍物的距离等数据由电子电路自动计算并在荧光屏上显示。 5．电视广播的发射和接收 （1）电视广播信号是一种无线电信号，实际传播中需要通过载波将信号调制成_____信号再进行传播。 （2）高频电视信号的三种传播方式：地面_____传输、有线网络传输以及_____传输。 （3）电视信号的接收：电视机接收到的高频电磁波信号经过_____将得到的电信号转变为图像信号和伴音信号。 6．无线电波的接收 （1）接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是接收_____。 （2）电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率_____时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的_____。 ①调谐：使接收电路产生_____的过程。 ②解调：把声音或图像信号从_____中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。 7．探究电磁波特性的实验过程如下： （1）将手机的“背景灯光提示”功能打开后放在真空罩中,用抽气机抽去罩中空气,打电话呼叫罩中手机,这时,手机背景灯光闪烁。这个事实表明：电磁波___________（选填“能”或“不能"）在真空中传播。 （2）将手机放在金属容器中（手机不与金属容器壁接触）,打电话呼叫金属容器中的手机,这时手机________（选填“能”或“不能”）接收到信号。 8．(1)下列关于电磁波的说法正确的是( ) A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B．电磁波在真空和介质中传播速度相同 C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播 (2)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内，请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题。 ①雷达发射电磁波的波长范围是多少？______ ②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？_______ 9．移动电话: （1）每一部移动电话都是一个无线电台,同时又相当于一台_______。 （2）移动电话的体积很小,发射功率_____;它的天线也很简单,灵敏度不高。因此,它与其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接,这种固定的电台叫作_____或____。 10．电视: （1）摄影机把图像变成_____。 （2）发射机把电信号加载到频率很高的_____上。 （3）发射天线将_____信号发射到空中。 （4）电视机的接收天线把_____信号接收下来。 （5）电视机把_____信号取出并_____。 （6）显像管将_____信号还原为____。 4.4电磁波谱 1．无线电波：波长大于1 mm（频率低于300 GHz）的电磁波称作无线电波，主要用于_____、广播及其他信号传输。 2．红外线 （1）红外线是一种光波，波长比无线电波_____，比可见光_____。 （2）所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射_____。 （3）红外线的应用主要有________和红外体温计。 3．电磁波的特点及应用: （1）无线电波:波长大于1 mm（频率小于300 GHz）的电磁波是无线电波。 ①无线电波中的中长短波:广播及其他信号传输。 ②无线电波中的微波:卫星通信、电视等。 （2）红外线: ①红外线是一种光波,波长比无线电波______,比可见光______,其主要特点是______效应。 ②所有物体都发射红外线,热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射______。 ③红外线主要用于______、______和红外______等。 （3）可见光:可见光的波长在______ nm到______ nm之间,可见光让我们看见这个世界,也可用于通信。 （4）紫外线: ①波长范围在______到________nm之间,其主要特点是______效应。 ②具有______的能量,应用于灭菌消毒,具有较强的______效应,用来激发______物质发光。 （5）X射线和γ射线: ①X射线频率比紫外线_____,穿透力较______,用来检查工业部件有无裂纹或气孔,医学上用于______。 ②γ射线频率比X射线还要高,具有______的能量,穿透力______,医学上用来治疗______,工业上用于探测______部件内部是否有缺陷。 4．热辐射∶ （1）定义∶一切物体都在辐射____，这种辐射与物体的____有关，所以叫作热辐射。 （2）特点∶物体在热辐射中随温度的升高，辐射的_______的电磁波的成分越来越大。 5．电磁波 （1）电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成___________。 （2）电磁波的特点 a.电磁波在空间传播不需要___________。 b.电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向___________。 c.电磁波能产生反射、___________、干涉、偏振和___________等现象。 （3）电磁波具有能量 电磁场的转换就是___________能量与___________能量的转换，电磁波的发射过程是___________能量的过程，传播过程是能量传播的过程。 6．电磁波谱：按电磁波的_____大小或_____高低的顺序排列成谱，叫作电磁波谱。 7．在电磁波谱中，波长最长的是___________；能引起荧光效应，用于验钞的是___________。 8．将以下4种波段的电磁波按波长从大到小排序________________（a.无线电波，b.X射线，c.可见光，d.红外线）；若某电视台使用的电磁波频率为4×108Hz，则这种电磁波在真空中的波长为__________m。 9．一台收音机的接收频率范围从到。设这台收音机能接收的相应波长范围从到，调谐电容器的相应电容变化范围从到，那么，波长之比________，电容之比________。 4.1电磁振荡 （一） 1. 电容器 自感线圈 2. 大小 周期 4.电容器C 5.自感 减少 最大 自感 增多 （二）1.最大 磁场 最大 电场 最大 （三）周期性变化 固有 固有 4.2电磁场与电磁波 1．     感应电流     电场     电场     生磁场     变化     电场     磁场     周期性     周期性     可以     光速     波动     波长     频率     λf 2．     电磁场     感应电动势     电磁波 3．     电场     磁场     辐射 4．     奥斯特     赫兹 5．     磁场     电场 6．     麦克斯韦     赫兹 7．          4.3无线电波的发射和接收 1．     足够高     高     开放 2．     足够高     开放     大地     天线     信号     振幅     频率 3．     相同     共振     电谐振     高频电流 4．     无线电波     发射     接收 5．     高频     无线电     卫星     解调 6．     天线     相同     共振     电谐振     高频电流 7．     能     不能 8．     A     0.3~1.5m     能 9．     收音机     不大     基地台     基站 10．     电信号     电磁波     高频     高频     图像     放大     图像     图像 4.4电磁波谱 1．通信 2．     短     长     强     红外遥感 3．     短     长     热     强     加热理疗     红外遥感     高速摄影     400     760     5     370     化学     较高     荧光     荧光     高     强     人体透视     很高     更强     癌症     金属 4．     电磁波     温度     较短波长 5．     电磁波     介质     垂直     折射     衍射     电场     磁场     辐射 6．     波长     频率 7．     无线电波     紫外线 8．     adcb     0.75 9．     10:1     100:1 学科网（北京）股份有限公司 $$