關(guān)于電磁場和電磁波的知識點(diǎn)及練習(xí)題

電磁場、電磁波及其應(yīng)用

一. 本周教學(xué)內(nèi)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圈的自感作用產(chǎn)生振蕩電流，形成電場能與磁場能的相互轉(zhuǎn)化。

（3）振蕩過程：電容器放電時(shí)，電容器所帶電量和電場能均減少，直到零，電路中電流和磁場均增大，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(nèi)完成電磁振蕩的次數(shù)叫電磁振蕩的頻率。對于LC振蕩電路，

（5）電磁場：變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場，變化磁場在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場和磁場成為一個(gè)完整的整體，就是電磁場。

3. 電磁波

（1）電磁波：電磁場由近及遠(yuǎn)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，電磁波傳遞電磁場的能量。

（3）電磁波的波速、波長和頻率的關(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程叫調(diào)制。

（2）傳播

電磁波傳播方式一般有三種：地波、天波、直線傳播

地波：沿地球表面空間向外傳播，適于長波、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傳播，適于傳播短波，傳播距離為幾千公里。

直線傳播：在短距離內(nèi)（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(yuǎn)。

（3）接收

① 電諧振、調(diào)諧

② 檢波

四. 規(guī)律技巧

電磁波的波速問題

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. 電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)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)，波長將變短

D. 電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)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(xiàn)象，當(dāng)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)電站通過升壓器、輸電線和降壓器把電能輸送給生產(chǎn)和照明組成的用戶，發(fā)電機(jī)輸出功率是100kW，輸出電壓是250V，升壓器原副線圈的匝數(shù)之比為1:25，輸電線上功率損失為4%，用戶需要電壓為220V，則（1）輸電線的電阻和降壓器的匝數(shù)比為多少？（2）若有60kW分配給生產(chǎn)用電，其余電能用來照明，那么可裝25W的電燈多少盞？

分析與解答：

（1）遠(yuǎn)距離輸電電路如下圖，升壓器副線圈兩端電壓

副線圈中的電流

輸電線電阻R上損失的功率∴

降壓器原線圈電壓

降壓器原副線圈匝數(shù)比

（2）由能量守恒： ∴ ∴

[例3] 電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，如下圖所示電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向垂直于圓面，磁場區(qū)的中心為O點(diǎn)，半徑為r，當(dāng)不加磁場時(shí)，電子束將通過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，使電子束偏轉(zhuǎn)?D已知角

分析與解答：

電子在磁場中沿圓弧運(yùn)動，設(shè)電子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為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(nèi)有正交的勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B。

一束有不同速率的正離子水平地由小孔S進(jìn)入場區(qū)，路經(jīng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的條件是 ，∴ ，能通過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(cè)的偏轉(zhuǎn)磁場 中做勻速圓周運(yùn)動，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)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是（ ）

A. 電場和磁場總是相互聯(lián)系著，統(tǒng)稱為電磁場

B. 電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播就是電磁波

C. 電磁場是一種物質(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. 波長和頻率 B. 波速和頻率 C. 波長和波速 D. 頻率和能量

3. 電磁波和機(jī)械波相比較，下列說法中正確的有（ ）

A. 電磁波傳播不需要介質(zhì)，機(jī)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(jī)械波波速大小決定于介質(zhì)

C. 電磁波、機(jī)械波都會發(fā)生衍射

D. 機(jī)械波會發(fā)生干涉，電磁波不會發(fā)生干涉

4. 下述關(guān)于電磁場的說法中正確的是（ ）

A. 只要空間某處有變化的電場或磁場，就會在其周圍產(chǎn)生電磁場，從而形成電磁波B. 任何變化的電場周圍一定有磁場

C. 振蕩電場和振蕩磁場交替產(chǎn)生，相互依存，形成不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場

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理論，以下說法中正確的是（ ）

A. 恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場

B. 變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場

C. 均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場

D. 均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場

6. 一束持續(xù)電子流在電場力作用下做勻加速直線運(yùn)動，則在其周圍空間（ ）

A. 產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 B. 產(chǎn)生變化的磁場

C. 所產(chǎn)生的磁場又可產(chǎn)生電場 D. 產(chǎn)生的磁場和電場形成電磁波

7. 某空間中出現(xiàn)了如圖虛線所示的一組閉合的電場線，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(dǎo)線

C. 沿BA方向的磁場在減弱

D. 沿AB方向的磁場在減弱

8. 如圖所示，甲、乙完全相同的帶正電粒子，以相同的動能在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，甲從B1區(qū)域運(yùn)動到B2區(qū)域，且 ，乙在勻強(qiáng)磁場中作勻速圓周運(yùn)動，且在 時(shí)間內(nèi)，該磁場的磁感強(qiáng)度從B1增大為B2則當(dāng)（B）圖中磁場增大為B2時(shí)甲乙兩粒子動能的變化情況為（ ）

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. 某電路中電場隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，能發(fā)射電磁波的電場是（ ）

A B

C D

10. 如圖所示內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于口徑的帶正電的小球，以速率v0沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動。若在此空間突然加上方向豎直向上，磁感強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比增加的變化磁場，設(shè)運(yùn)動過程中小球帶電量不變，那么（ ）

A. 小球?qū)ΣＡЛh(huán)的壓力一定不斷增大

B. 小球受到的磁場力一定不斷增大

C. 小球先沿逆時(shí)針方向減速運(yùn)動一段時(shí)間后沿順時(shí)針方向加速運(yùn)動

D. 磁場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