人教版 (2019)选择性必修 第二册2 电磁场与电磁波学案设计

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[学习目标] 1.知道电磁场的概念及产生的原理(重点)。2.知道有效发射电磁波的两个条件。3.了解无线电波的特点及传播规律。4.了解调制(调幅、调频)、电谐振、调谐、解调在电磁波发射、接收过程中的作用(重点)。
一、电磁场
1．变化的磁场产生电场
(1)实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生________________。
(2)麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的________产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动。
(3)实质：变化的________产生了电场。
2．变化的电场产生磁场
麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生________。
3．变化的电场和磁场总是________________，形成一个不可分割的统一的____________。
例1 关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
对麦克斯韦电磁场理论的理解
针对训练 1 用麦克斯韦电磁场理论判断如图所示的四组电场(左侧)产生的磁场(右侧)，或磁场(左侧)产生的电场(右侧)随时间t的变化规律，其中错误的是( )
二、电磁波
如图所示的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时，导线环上两小球间也会产生电火花，这是为什么？这个实验证实了什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．电磁波的产生：变化的________和________交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。
2.电磁波的特点
(1)电磁波是____，在传播方向上的任一点，E和B彼此________且均与传播方向________。如图所示。
(2)电磁波的传播____________介质，在真空中电磁波的传播速度跟光速相同，即v真空＝c＝3.0×108 m/s。
(3)电磁波具有波的共性，能产生________、________、反射、折射和________等现象，电磁波也是传播能量的一种形式。
(4)电磁波波速c、波长λ及频率f之间的关系为________。
(5)________通过实验证实了电磁波的存在。
例2 (2023·莆田一中校考期末)2022年3月23日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行了“天宫课堂”第二课。“天宫课堂”主要依靠中继卫星系统通过电磁波进行天地互动。下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波传播需要介质
B．交替变化的电磁场传播出去形成电磁波
C．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在
D．不同频率的电磁波在真空中传播的速度是不同的
例3 (多选)下列关于机械波与电磁波的说法中，正确的是( )
A．机械波和电磁波本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关
C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
三、无线电波的发射
1．有效发射电磁波的条件
要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：
(1)要有____________的振荡频率。频率越________，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去。
(2)采用________电路。可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图。
(3)实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与________相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的______相连。
2．调制
(1)概念：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种________而改变。
(2)调制的分类
①调幅(AM)：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示。
②调频(FM)：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示。
例4 (多选)如图所示为无线电波实际发射过程的示意图，如图甲、乙、丙所示为发射过程产生的电流图像，关于这三种图像，下列说法中正确的是( )
A．图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流
B．图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号
C．图丙表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变
D．图丙表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变
四、无线电波的接收
1．接收原理：电磁波在传播时如果遇到____，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是________________。
2．接收方法
(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程。
电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率________时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的________。
(2)解调：把声音或图像信号从______________中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。
3．电视广播的发射和接收
(1)电视广播信号是一种无线电信号，实际传播中需要通过载波将信号调制成______信号再进行传播。
(2)高频电视信号的三种传播方式：地面____________传输、有线网络传输以及________传输。
(3)电视信号的接收：电视机接收到的高频电磁波信号经过________将得到的电信号转变为图像信号和伴音信号。
例5 调节收音机的调谐回路时，可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不
到某较高频率的电台信号，为接收到该电台信号，则应( )
A．加大电源电压
B．减小电源电压
C．增加谐振线圈的圈数
D．减少谐振线圈的圈数
调谐电路的调节，要特别注意以下问题：
(1)调节方向：由题中情景准确判断出电路的固有频率应该调大还是调小。
(2)频率公式f＝eq \f(1,2π\r(LC))，根据(1)中的调节方向，可进一步准确判定电容C和电感L是该调大还是调小。
针对训练2 在如图所示的LC振荡电路中，已知线圈的电感不变，电容器为可调电容器，开始时电容器的电容为C0，要发生电谐振应使振荡电路的固有频率加倍。则电容器的电容应变为( )
A．4C0 B．2C0
C.eq \f(1,2)C0 D.eq \f(1,4)C0