電磁場和電磁波的知識點及練習(xí)題

2021-02-11 試題

　　電磁場、電磁波及其應(yīng)用

　　一. 本周教學(xué)內(nèi)容：

　　三. 要點：

　　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，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，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

　�、� 電諧振、調(diào)諧

　�、� 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，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，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，不同頻率的電磁波的速度相同

　　4. 電磁波和聲波的特點不同，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，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，，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，半徑為r，當(dāng)不加磁場時，電子束將通過O點，而打到屏幕的中心M點，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動，設(shè)電子在磁場中做圓周運動的半徑為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)磁場中運動，甲從B1區(qū)域運動到B2區(qū)域，且，乙在勻強(qiáng)磁場中作勻速圓周運動，且在時間內(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隨時間成正比增加的變化磁場，設(shè)運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. 小球先沿逆時針方向減速運動一段時間后沿順時針方向加速運動

　　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