關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波的知識點(diǎn)及練習題
電磁場(chǎng)、電磁波及其應用
一. 本周教學(xué)內容：
三. 要點(diǎn)：
1. 振蕩電流和振蕩電路
大小和方向都做周期性變化的電流叫振蕩電流，能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路，LC電路是最簡(jiǎn)單的振蕩電路。
2. 電磁振蕩及周期、頻率
�。�1）電磁振蕩的產(chǎn)生
�。�2）振蕩原理：利用電容器的充放電和線(xiàn)圈的自感作用產(chǎn)生振蕩電流，形成電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的相互轉化。
�。�3）振蕩過(guò)程：電容器放電時(shí)，電容器所帶電量和電場(chǎng)能均減少，直到零，電路中電流和磁場(chǎng)均增大，直到最大值。
給電容器反向充電時(shí)，情況相反，電容器正反方向充放電一次，便完成一次振蕩的全過(guò)程。
�。�4）振蕩周期和頻率：電磁振蕩完成一次周期性變化所用時(shí)間叫電磁振蕩的周期，一秒內完成電磁振蕩的次數叫電磁振蕩的頻率。對于LC振蕩電路，
�。�5）電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)成為一個(gè)完整的整體，就是電磁場(chǎng)。
3. 電磁波
�。�1）電磁波：電磁場(chǎng)由近及遠的傳播形成電磁波
�。�2）電磁波在空間傳播不需要介質(zhì)，電磁波是橫波，電磁波傳遞電磁場(chǎng)的能量。
�。�3）電磁波的波速、波長(cháng)和頻率的關(guān)系， 。
4. 電磁波的發(fā)射，傳播和接收
�。�1）發(fā)射
將電磁波發(fā)射出去，首先要有開(kāi)放電路，其次，發(fā)射出去的電磁波要攜帶有信號，因而必須把要傳遞的電信號“加”別高頻等幅振蕩電流上去。
我們把將電信號加到高頻等幅振蕩電流上去的過(guò)程叫調制。
�。�2）傳播
電磁波傳播方式一般有三種：地波、天波、直線(xiàn)傳播
地波：沿地球表面空間向外傳播，適于長(cháng)波、中波和中短波，傳播距離為幾百公里。
天波：依靠電離層的反射來(lái)傳播，適于傳播短波，傳播距離為幾千公里。
直線(xiàn)傳播：在短距離內（幾十公里）依靠波的直進(jìn)，直接在空間傳播多用于傳播微波，需有中繼站“接力”才能傳遠。
�。�3）接收
�、� 電諧振、調諧
�、� 檢波
四. 規律技巧
電磁波的波速問(wèn)題
真空中電磁波的波速與光速相同，
1. 同一種電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變（頻率電波源決定）、波速、波長(cháng)發(fā)生改變，在介質(zhì)中的`速度都比在真空中速度小。
2. 不同電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度不同，頻率越高，波速越小，頻率越低波速越大。
3. 在真空中傳播時(shí)，不同頻率的電磁波的速度相同
4. 電磁波和聲波的特點(diǎn)不同，聲波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)有關(guān)，電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均有關(guān)。
【典型例題
[例1] 下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是（ ）
A. 電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區域向遠處傳播
B. 電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均是C. 電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(cháng)將變短
D. 電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現象
分析與解答：
該題為1994上海題，電磁波只有在真空中的傳播速度才是 。
電磁波與其他波同樣具有波的基本特征，即能產(chǎn)生干涉和衍射現象，當電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)， ，f定，由∴ 正確答案AC
[例2] 某發(fā)電站用燃燒煤來(lái)發(fā)電，每1kg煤放出500J熱能，熱能發(fā)電為0.8，發(fā)電站通過(guò)升壓器、輸電線(xiàn)和降壓器把電能輸送給生產(chǎn)和照明組成的用戶(hù)，發(fā)電機輸出功率是100kW，輸出電壓是250V，升壓器原副線(xiàn)圈的匝數之比為1:25，輸電線(xiàn)上功率損失為4%，用戶(hù)需要電壓為220V，則（1）輸電線(xiàn)的電阻和降壓器的匝數比為多少？（2）若有60kW分配給生產(chǎn)用電，其余電能用來(lái)照明，那么可裝25W的電燈多少盞？
分析與解答：
�。�1）遠距離輸電電路如下圖，升壓器副線(xiàn)圈兩端電壓
副線(xiàn)圈中的電流
輸電線(xiàn)電阻R上損失的功率∴
降壓器原線(xiàn)圈電壓
降壓器原副線(xiàn)圈匝數比
�。�2）由能量守恒： ∴ ∴
[例3] 電視機的顯像管中，電子束的偏轉是用磁偏轉技術(shù)實(shí)現的，如下圖所示電子束經(jīng)過(guò)電壓為U的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強磁場(chǎng)區，磁場(chǎng)方向垂直于圓面，磁場(chǎng)區的中心為O點(diǎn)，半徑為r，當不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過(guò)O點(diǎn)，而打到屏幕的中心M點(diǎn)，為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場(chǎng)，使電子束偏轉?D已知角
分析與解答：
電子在磁場(chǎng)中沿圓弧運動(dòng)，設電子在磁場(chǎng)中做圓周運動(dòng)的半徑為R。
則 又 ∵ ∴
[例4] 質(zhì)譜儀，如下圖所示是一種質(zhì)譜儀的示意圖，其中MN板的左方是帶電粒子速度選擇器，選擇器內有正交的勻強電場(chǎng)E和勻強磁場(chǎng)B。
一束有不同速率的正離子水平地由小孔S進(jìn)入場(chǎng)區，路經(jīng)不發(fā)生偏轉的條件是 ，∴ ，能通過(guò)速度選擇器的帶電粒子必是速度為質(zhì)譜儀是在先對離子束進(jìn)行速度選擇后，相同速率的不同離子在右側的偏轉磁場(chǎng) 中做勻速圓周運動(dòng)，不同荷質(zhì)比的離子軌道半徑不同。
將落在MN板的不同位置，由此可以用來(lái)測定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。
【模擬】（答題時(shí)間：60分鐘）
1. 關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A. 電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著(zhù)，統稱(chēng)為電磁場(chǎng)
B. 電磁場(chǎng)由發(fā)生區域向遠處傳播就是電磁波
C. 電磁場(chǎng)是一種物質(zhì)，可以在真空中傳播
D. 電磁波的傳播速度總是2. 某電磁波從真空進(jìn)入介質(zhì)后，發(fā)生變化的量有（ ）
A. 波長(cháng)和頻率 B. 波速和頻率 C. 波長(cháng)和波速 D. 頻率和能量
3. 電磁波和機械波相比較，下列說(shuō)法中正確的有（ ）
A. 電磁波傳播不需要介質(zhì)，機械波傳播需要介質(zhì)
B. 電磁波在任何物質(zhì)中傳播速度都相同，機械波波速大小決定于介質(zhì)
C. 電磁波、機械波都會(huì )發(fā)生衍射
D. 機械波會(huì )發(fā)生干涉，電磁波不會(huì )發(fā)生干涉
4. 下述關(guān)于電磁場(chǎng)的說(shuō)法中正確的是（ ）
A. 只要空間某處有變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)，就會(huì )在其周?chē)a(chǎn)生電磁場(chǎng)，從而形成電磁波B. 任何變化的電場(chǎng)周?chē)欢ㄓ写艌?chǎng)
C. 振蕩電場(chǎng)和振蕩磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，相互依存，形成不可分離的統一體，即電磁場(chǎng)
D. 電磁波的理論在先，實(shí)踐證明在后
5. 按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說(shuō)法中正確的是（ ）
A. 恒定的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生恒定的電場(chǎng)
B. 變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng)
C. 均勻變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)
D. 均勻變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生穩定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生穩定的電場(chǎng)
6. 一束持續電子流在電場(chǎng)力作用下做勻加速直線(xiàn)運動(dòng)，則在其周?chē)臻g（ ）
A. 產(chǎn)生穩定的磁場(chǎng) B. 產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)
C. 所產(chǎn)生的磁場(chǎng)又可產(chǎn)生電場(chǎng) D. 產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電場(chǎng)形成電磁波
7. 某空間中出現了如圖虛線(xiàn)所示的一組閉合的電場(chǎng)線(xiàn)，這可能是（ ）
A. 在中心O有一靜止的點(diǎn)電荷
B. 沿AB方向有一段通有恒定電流的直導線(xiàn)
C. 沿BA方向的磁場(chǎng)在減弱
D. 沿AB方向的磁場(chǎng)在減弱
8. 如圖所示，甲、乙完全相同的帶正電粒子，以相同的動(dòng)能在勻強磁場(chǎng)中運動(dòng)，甲從B1區域運動(dòng)到B2區域，且 ，乙在勻強磁場(chǎng)中作勻速圓周運動(dòng)，且在 時(shí)間內，該磁場(chǎng)的磁感強度從B1增大為B2則當（B）圖中磁場(chǎng)增大為B2時(shí)甲乙兩粒子動(dòng)能的變化情況為（ ）
A. 都保持不變 B. 甲不變，乙增大 C. 甲不變，乙減小 D. 甲增大，乙不變
9. 某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，能發(fā)射電磁波的電場(chǎng)是（ ）
A B
C D
10. 如圖所示內壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內，有一直徑略小于口徑的帶正電的小球，以速率v0沿逆時(shí)針?lè )较騽蛩俎D動(dòng)。若在此空間突然加上方向豎直向上，磁感強度B隨時(shí)間成正比增加的變化磁場(chǎng)，設運動(dòng)過(guò)程中小球帶電量不變，那么（ ）
A. 小球對玻璃環(huán)的壓力一定不斷增大
B. 小球受到的磁場(chǎng)力一定不斷增大
C. 小球先沿逆時(shí)針?lè )较驕p速運動(dòng)一段時(shí)間后沿順時(shí)針?lè )较蚣铀龠\動(dòng)
D. 磁場(chǎng)力對小球一直不做功
【試題答案】
1. BC 2. C 3. AC 4. BCD 5. BD 6. A 7. C
8. B 9. D 10. CD
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