1、本章整合 专题一 专题二 专题三 专题四 专题一 麦克斯韦的电磁场理论1.根据麦克斯韦电磁场理论的两个要点:在变化磁场的周围空间将产生电场,在变化的电场的周围空间将产生磁场。2.当变化的电场增强时,磁感线沿某一方向旋转,则在磁场减弱时,磁感线将沿相反方向旋转,如果电场不改变是静止的,则就不产生磁场。同理,减弱或增强的电场周围也将产生不同旋转方向的磁场。因此,变化的电场在其周围产生磁场,变化的磁场在其周围产生电场,一种场的突然减弱,导致另一种场的产生。这样,周期性变化的电场、磁场相互激发,形成的电磁场链一环套一环。需要注意的是,这里的电场和磁场必须是变化的,形成的电磁场链环不可能是静止的,这种电
2、磁场是无源场(既不是由电荷激发的电场,也不是由电流激发的磁场),并非简单地将电场、磁场相加,而是相互联系、不可分割的统一整体。这个统一整体叫电磁场。专题一 专题二 专题三 专题四 3.变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去,就形成了电磁波。专题一 专题二 专题三 专题四【例1】有关电磁场理论的下列说法,正确的是()A.任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场B.任何电场都要在周围空间产生磁场C.任何变化的电场要在周围空间产生磁场D.电场和磁场总是相互联系着,形成一个不可分离的统一体,即电磁场解析:根据麦克斯韦理论,均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的,选项A错误。同理,并
3、不是任何电场都会在周围空间产生磁场,选项B错误。电场和磁场并不总是相互联系着的,例如,静止电荷周围只有静电场,静止磁体周围只有稳定的磁场。只有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统一体,即电磁场,选项D错误。答案:C专题一 专题二 专题三 专题四 专题二 电磁波频率及波谱1.自从1888年赫兹通过一系列实验证实了电磁波的存在之后,时至今日,不仅证明了光波是电磁波,而且证明了红外线、紫外线、X射线、射线等均是不同频率范围内的电磁波。科学研究证明电磁波是一个大家族。目前人类通过各种方式已产生或观测到的电磁波的最低频率为f=10-2 Hz,其波长为地球半径的5103倍;而电磁波的最高频率为f
4、=1025 Hz,它是来自于宇宙的射线。2.将电磁波按频率或波长的顺序排列起来就构成电磁波谱。在电磁波谱中,射线的波长最短,X射线次之,后面依次是紫外线、可见光、红外线和无线电波。不同频率(波长)的电磁波段有不同的用途,随着科学技术的不断进步,相信电磁波谱的两端还将不断扩展,电磁波的应用也将进一步扩展。专题一 专题二 专题三 专题四【例2】在电磁波谱中,红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率大小关系是()A.红外线的频率最大,可见光的频率最小B.伦琴射线的频率最大,红外线的频率最小C.可见光的频率最大,红外线的频率最小D.伦琴射线频率最大,可见光的频率最小解析:本题考查的是电磁波谱的
5、有关知识,据电磁波谱频率的分布,X射线的频率最大,而红外线的频率最小,应选B。答案:B专题一 专题二 专题三 专题四 专题三 电磁波的有关计算1.波速c波传播的快慢叫波速,电磁波在真空中传播的速度等于光速,即c=3.00108 m/s。2.波长相邻两个波峰或波谷间的距离。3.频率f数值上等于单位时间内振动的次数,单位:Hz,kHz,MHz。专题一 专题二 专题三 专题四 4.波长、波速与频率的关系c=f。说明:电磁波的波速一定,频率与波长成反比。专题一 专题二 专题三 专题四【例3】一个雷达向远处发射无线电波,每次发射的时间为1 s,两次发射的时间间隔为100 s,在指示器的荧光屏上呈现出的尖
6、形波如图所示。已知图中刻度ab=bc,则障碍物与雷达之间的距离是多大?解析:题图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的,b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的,由ab=bc,可知无线电波发射到返回所用时间为50 s。设雷达距障碍物的距离为s,无线电波来回时间为t,波速为c,由 2s=ct,得 s=2=3.001085010-62 m=7.5103 m。答案:7.5103 m 专题一 专题二 专题三 专题四 专题四 传感器及其应用传感器所感受到的物理量有力、热、光、声等,先把敏感元件的输出信号转换成电信号,最后借助于转换电路把电信号转换为便于处理、显示、记录或控制的量
7、。传感器在生产及生活中有着广泛的应用,在处理实际问题时注意被测量量与测量量之间的关系。同时传感器一般是把被测量量转换成电学量,因此往往与电子元件一起构成电路,所以注意电路分析,特别是各种敏感元件特性及各种常用电子元件的工作特点,要牢记,并针对具体问题灵活处理。专题一 专题二 专题三 专题四【例4】如图所示,图甲是我市某中学在研究性学习活动中,吴丽同学自制的电子秤原理示意图,目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连接,托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,滑片恰好指在滑动变阻器的最上端,此时电压表示数为零。设滑动变阻器总电
8、阻为R,总长度为L,电源电压为U0,限流电阻阻值为R0,弹簧劲度系数为k,不计一切摩擦和其他阻力。专题一 专题二 专题三 专题四(1)推导出电压表示数U与所称物体质量m的关系式。(2)为使电压表示数与待测物体质量成正比,请利用原有器材进行改进,在乙图的基础上完成改进后的电路原理图,并求出电压表示数U与所称物体质量m的关系式。解析:(1)当在托盘中放质量为m的重物后,弹簧被压缩x,据题意可知mg=kx,此时滑动变阻器滑片以上的电阻值为R1,则R1=,根据欧姆定律有 I=00+1,电压表的示数为 U=IR1,联立得 U=0+0。专题一 专题二 专题三 专题四(2)改进后的电路图如图所示,设电流为I,I=00+,电压表示数为 U=IR1,联立得 U=0(0+)。答案:(1)U=0+0(2)原理图见解析 U=0(0+)