第四章 章末素养提升（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第二册教师用书（人教版 苏京）

章末素养提升 物理观念 LC振荡电路 1.电容器的电荷量、电压、电场强度、电场能的变化规律 2.电路中的电流，线圈中的磁感应强度、磁场能的变化规律 3.周期：T=2π，频率f= 电磁场与电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 2.电磁波的形成：电磁场由近及远地向外传播 3.电磁波的特点 无线电波的 发射和接收 1.发射端 2.接收端 电磁波谱 波长由长到短(频率由低到高)： 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线 科学思维 1.会定性解释振荡电流周期性变化的原因 2.类比机械振动，推理得到振荡电流是一种交变电流 科学探究 能根据实验现象及结果提出问题；能通过实验收集关于电磁波如何发射与接收的信息；能解释赫兹的实验及电磁波的发射与接收；有主动与同学交流的积极性。 科学态度与责任 了解麦克斯韦和赫兹对电磁学发展的贡献，认识电磁理论对现代生活及科技的影响 例1　(2024·南京市高二月考)现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是(　　) A.麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在 B.红外线波长小于紫外线的波长 C.空间有变化的电场(或磁场)存在，不一定能形成电磁波 D.把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不到电磁波信号而无法接通 答案　C 解析　麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而赫兹首先用实验证实了电磁波的存在，故A错误；红外线波长大于紫外线的波长，故B错误；均匀变化的电场(或磁场)只能产生恒定的磁场(或电场)，将不能再产生电磁波，故C正确；电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，故D错误。 例2　红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便防交叉感染(不用接触被测物体)的特点。下列关于红外测温枪的说法中正确的是(　　) A.红外测温枪工作原理和水银体温计测量原理一样都是利用热胀冷缩原理 B.红外测温枪能接收到的是身体的热量，通过热传导到达红外测温枪进而显示出体温 C.红外测温枪利用一切物体都在不停地发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大 D.红外线也属于电磁波，其波长小于红光的波长 答案　C 解析　自然界所有的物体，无时无刻不在向外辐射红外线，温度越高，红外线强度越大，红外线属于电磁波。红外测温枪接收到人体辐射出的红外线，通过波长、强度与温度的关系，就可以得到人体的温度，而水银体温计是利用热胀冷缩的原理工作的，A、B错误，C正确；红外线波长大于红光波长，D错误。 例3　(2020·浙江1月选考)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端，t=0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则(　　) A.LC回路的周期为0.02 s B.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C.t=1.01 s时线圈中磁场能最大 D.t=1.01 s时回路中电流沿顺时针方向 答案　C 解析　以顺时针方向为电流正方向，LC电路中电流和电荷量随时间变化的图像如图： t=0.02 s时电容器下极板带正电荷且电荷量最大，根据图像可知周期为T=0.04 s，故A错误； 根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；1.01 s时，经过Δt=1.01 s=25T，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电场能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。 例4　(2023·盐城市东台中学期中)实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C=10-6 F。在两极板带有一定电荷量时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L=10-4 H的电感器，现连成如图所示的电路，求：(重力加速度为g) (1)振荡电路周期和S闭合瞬间电流的方向(只答“顺时针”或“逆时针”)； (2)从S闭合时开始计时，经过2π×10-5 s时，电容器内粉尘的加速度大小(假设此时粉尘未到达极板)； (3)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大。(假设此时粉尘未到达极板) 答案　(1)2π×10-5 s　逆时针　(2)0　(3)g 解析　(1)振荡电路周期T=2π =2π s=2π×10-5 s 因开始时带负电的粉尘恰好静止在两极板间，可知电容器上极板带正电，则S闭合瞬间电流的方向为逆时针； (2)t=2π×10-5 s时，LC振荡电路恰好经历一个周期，此时电容器两极板间电场强度的大小、方向均与初始时刻相同，所以此时粉尘所受合外力为0，加速度大小为0。 (3)电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。 例5　某同学利用微波发射器和接收器研究电磁波。发射器可发射频率为10 GHz的一定强度电磁波，接收器可显示接收到电磁波的强度。 (1)如图(a)所示，接收器和发射器置于同一直线上，在发射器和接收器前均加装一偏振片，此时接收器显示接收到的信号最强。若接收器按图示方向沿轴线转动，接收到信号的强度发生变化，由此说明电磁波属于　　　　(选填“横波”或“纵波”)，若从接收的信号最强开始旋转180°的过程中，接收的信号强度变化情况是　　　　　　　　　　　。  (2)如图(b)所示，在发射器和接收器之间放置一块带双缝的金属平板，接收器沿虚线移动时，接收器接收到信号的强弱会发生变化。这种现象是电磁波的　　　　(选填“偏振”“干涉”或“衍射”)现象，接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离　　　　　　　　(选填“几乎相等”“中间大两侧小”或“中间小两侧大”)，若双缝的两条缝之间距离减小，接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 答案　(1)横波　先减弱后增强　(2)干涉　几乎相等　变大 解析　(1)根据题意可知在旋转偏振片后接收到信号的强度发生变化，由此说明电磁波属于横波； 若从接收的信号最强开始旋转180°的过程中，接收的信号强度变化情况是先减弱后增强； (2)在发射器和接收器之间放置一块带双缝的金属平板，接收器沿虚线移动时，接收器接收到信号的强弱会发生变化，这种现象是电磁波的干涉现象。 根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离几乎相等； 根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ 若双缝的两条缝之间距离减小，可知接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离变大。 学科网（北京）股份有限公司 $ DISIZHANG 第四章 章末素养提升 1 物理 观念 LC振荡电路 1.电容器的电荷量、电压、电场强度、电场能的变化规律 2.电路中的电流，线圈中的磁感应强度、磁场能的变化规律 3.周期：T=________，频率f=________ 再现 素养知识 2π 物理 观念 电磁场与电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 2.电磁波的形成：电磁场由近及远地向外传播 3.电磁波的特点 物理 观念 无线电波的 发射和接收 1.发射端 2.接收端 电磁波谱 波长由长到短(频率由低到高)： 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线 科学思维 1.会定性解释振荡电流周期性变化的原因 2.类比机械振动，推理得到振荡电流是一种交变电流 科学探究 能根据实验现象及结果提出问题；能通过实验收集关于电磁波如何发射与接收的信息；能解释赫兹的实验及电磁波的发射与接收；有主动与同学交流的积极性。 科学态度与责任 了解麦克斯韦和赫兹对电磁学发展的贡献，认识电磁理论对现代生活及科技的影响 　(2024·南京市高二月考)现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是 A.麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在 B.红外线波长小于紫外线的波长 C.空间有变化的电场(或磁场)存在，不一定能形成电磁波 D.把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不 到电磁波信号而无法接通 例1 提能 综合训练 √ 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而赫兹首先用实验证实了电磁波的存在，故A错误； 红外线波长大于紫外线的波长，故B错误； 均匀变化的电场(或磁场)只能产生恒定的磁场(或电场)，将不能再产生电磁波，故C正确； 电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，故D错误。 　红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便防交叉感染(不用接触被测物体)的特点。下列关于红外测温枪的说法中正确的是 A.红外测温枪工作原理和水银体温计测量原理一样都是利用热胀冷缩原理 B.红外测温枪能接收到的是身体的热量，通过热传导到达红外测温枪进而 显示出体温 C.红外测温枪利用一切物体都在不停地发射红外线，而且发射红外线强度 与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大 D.红外线也属于电磁波，其波长小于红光的波长 例2 √ 自然界所有的物体，无时无刻不在向外辐射红外线，温度越高，红外线强度越大，红外线属于电磁波。红外测温枪接收到人体辐射出的红外线，通过波长、强度与温度的关系，就可以得到人体的温度，而水银体温计是利用热胀冷缩的原理工作的，A、B错误，C正确； 红外线波长大于红光波长，D错误。 　(2020·浙江1月选考)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端，t=0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则 A.LC回路的周期为0.02 s B.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C.t=1.01 s时线圈中磁场能最大 D.t=1.01 s时回路中电流沿顺时针方向 例3 √ 以顺时针方向为电流正方向，LC电路中 电流和电荷量随时间变化的图像如图： t=0.02 s时电容器下极板带正电荷且电荷 量最大，根据图像可知周期为T=0.04 s， 故A错误； 根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误； 1.01 s时，经过Δt=1.01 s=25T，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电场能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。 　(2023·盐城市东台中学期中)实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C=10-6 F。在两极板带有一定电荷量时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L=10-4 H的电感器， 现连成如图所示的电路，求：(重力加速度为g) (1)振荡电路周期和S闭合瞬间电流的方向(只答“顺时 针”或“逆时针”)； 例4 答案　2π×10-5 s　逆时针 振荡电路周期T=2π=2π s =2π×10-5 s 因开始时带负电的粉尘恰好静止在两极板间，可知电容器上极板带正电，则S闭合瞬间电流的方向为逆时针； (2)从S闭合时开始计时，经过2π×10-5 s时，电容器内粉尘的加速度大小(假设此时粉尘未到达极板)； 答案　0 t=2π×10-5 s时，LC振荡电路恰好经历一个周期，此时电容器两极板间电场强度的大小、方向均与初始时刻相同，所以此时粉尘所受合外力为0，加速度大小为0。 (3)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大。(假设此时粉尘未到达极板) 答案　g 电容器放电过程中，两极板的电荷量减小，电路中的电流增大，当电流最大时，两极板的电荷量为零，极板间电场强度为零，此时粉尘只受重力，其加速度大小为g。 　某同学利用微波发射器和接收器研究电磁波。发射器可发射频率为 10 GHz的一定强度电磁波，接收器可显示接收到电磁波的强度。 (1)如图(a)所示，接收器和发射器置于同一直线上， 在发射器和接收器前均加装一偏振片，此时接收器 显示接收到的信号最强。若接收器按图示方向沿轴 线转动，接收到信号的强度发生变化，由此说明电 磁波属于　　　(选填“横波”或“纵波”)，若从接收的信号最强开始旋转180°的过程中，接收的信号强度变化情况是　　　　 　。  例5 横波 先减弱后增强 根据题意可知在旋转偏振片后接收到信号的强度发生变化，由此说明电磁波属于横波； 若从接收的信号最强开始旋转180°的过程中，接收的信号强度变化情况是先减弱后增强； (2)如图(b)所示，在发射器和接收器之间放置 一块带双缝的金属平板，接收器沿虚线移动时， 接收器接收到信号的强弱会发生变化。这种现 象是电磁波的　　　　(选填“偏振”“干涉” 或“衍射”)现象，接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离 　　 　　(选填“几乎相等”“中间大两侧小”或“中间小两侧大”)，若双缝的两条缝之间距离减小，接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 干涉 几乎相等 变大 在发射器和接收器之间放置一块带双缝的金属平板，接收器沿虚线移动时，接收器接收到信号的强弱会发生变化，这种现象是电磁波的干涉现象。 根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离几乎相等； 根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ 若双缝的两条缝之间距离减小，可知接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离变大。 $