PAGEPAGE8電磁波的發現及應用能量量子化考試要求1.了解麥克斯韋電磁場理論的基本觀點及電磁波的特點和發展過程。2.了解電磁波的應用和在科技、經濟、社會發展中的作用。3.了解能量子及能量量子化的概念及相關計算。[題組沖關]題組一電磁波的發現1．建立了完整的電磁場理論并首先預言電磁波存在的科學家是()A．法拉第 B．奧斯特C．赫茲 D．麥克斯韋D麥克斯韋建立了電磁場理論并且預言了電磁波的存在，選項D正確。2．下列說法不正確的是()A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關B．恒定電流能夠在周圍空間產生穩定的磁場C．穩定電場能夠在周圍空間產生穩定的磁場D．均勻變化的電場能夠在周圍空間產生穩定的磁場C變化的磁場周圍產生電場，當電場中有閉合回路時，回路中有電流，若無閉合回路電場仍然存在，A對；電場按其是否隨時間變化分為穩定電場(靜電場)和變化電場(如運動電荷形成的電場)，穩定電場不產生磁場，只有變化的電場周圍空間才存在對應磁場，故C錯，D對；恒定電流周圍存在穩定磁場，B對。3．關于電磁場理論，下列說法正確的是()A．在電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場B．在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產生周期性變化的磁場D根據麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產生磁場，均勻變化的電場產生恒定的磁場，非均勻變化的電場才產生變化的磁場。4．某電路中電場隨時間變化的圖像如下列各圖所示，能發射電磁波的電場是()ABCDD圖A中電場不隨時間變化，不會產生磁場；圖B和圖C中電場都隨時間做均勻的變化，只能在周圍產生恒定的磁場，也不會產生和發射電磁波；圖D中電場隨時間做不均勻的變化，能在周圍空間產生變化的磁場，而這磁場的變化也是不均勻的，又能產生變化的電場，從而交織成一個不可分割的統一體，即形成電磁場，能發射電磁波。5．關于電磁波，下列說法不正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發，形成電磁波C．電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直D．利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸D電磁波在真空中的傳播速度為3×108m/s，與電磁波的頻率無關，A項正確；周期性變化的電場產生周期性變化的磁場，周期性變化的磁場又產生周期性變化的電場，它們相互激發向周圍傳播，就形成了電磁波，B項正確；電磁波是橫波，因此其電場強度和磁感應強度均與傳播方向垂直，C項正確；光是電磁波，利用光纖對光的全反射可以傳播信息題組二電磁波的應用6．下列說法不正確的是()A．攝像機實際上是一種將光信號轉變為電信號的裝置B．電視機實際上是一種將電信號轉變為光信號的裝置C．攝像機在1s內要送出25張畫面D．電視機接收的畫面是連續的D攝像機通過攝像頭攝取到景物的光信號，再通過特殊裝置轉變為電信號，在1s內要送出25張畫面；電視機通過顯像管將接收到的電信號轉變為光信號，最后還原成圖像，每秒要接收到25張畫面；由于畫面更換迅速和人眼的視覺暫留效應，我們感覺到的便是連續的影像。故A、B、C正確。7．下列關于雷達采用微波的原因的解釋錯誤的是()A．微波具有很高的頻率B．微波具有直線傳播的特性C．微波的反射性強D．微波比其他無線電波(長波、中波、短波等)傳播的距離更遠D雷達采用微波，是利用微波的頻率高，不容易發生衍射，具有很好的直線傳播的特性和反射性強的特點，所以A、B、C均正確；因微波不易發生衍射，傳播的距離不一定比無線電波的長波、中波、短波段遠，因此D錯誤。[核心精要]一、對麥克斯韋電磁場理論的理解1．變化的磁場產生電場(1)均勻變化的磁場產生恒定的電場。(2)非均勻變化的磁場產生變化的電場。(3)周期性變化的磁場產生同頻率的周期性變化的電場。2．變化的電場產生磁場(1)均勻變化的電場產生恒定的磁場。(2)非均勻變化的電場產生變化的磁場。(3)周期性變化的電場產生同頻率的周期性變化的磁場。學習心得：二、電磁波的應用實例1．電視：攝像機攝取景物的圖像并將其轉換為電信號。用信號電流調制高頻電流，通過天線把帶有信號的電磁波發射出去。電視接收機收到高頻信號以后，經調諧、解調，將得到的圖像信號送到顯像管。伴音信號經解調后送到揚聲器。2．雷達：利用無線電波來測定物體位置的無線電設備。工作原理：利用電磁波遇到障礙物發生反射的特性工作。3．移動電話：每一部移動電話既是一個無線電臺，將用戶的聲音轉變為高頻電信號發射到空中；又相當于一臺收音機，接收信息。學習心得：8.目前雷達發射的電磁波頻率多在200MHz到1000MHz的范圍內。下列關于雷達和電磁波的說法不正確的是()A．真空中上述雷達發射的電磁波的波長范圍在0.3m到1.5m之間B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產生的C．測出從發射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的距離D．波長越短的電磁波，反射性能越強B電磁波是由周期性變化的電磁場在空中傳播而形成的，B錯誤。9．驗鈔機發出的光能使鈔票上的熒光物質發光，電視機、空調的遙控器發出的光能控制電視機、空調的工作狀態。對于它們發出的光，以下判斷正確的是()A．它們發出的都是紅外線B．它們發出的都是紫外線C．驗鈔機發出的是紅外線，遙控器發出的是紫外線D．驗鈔機發出的是紫外線，遙控器發出的是紅外線D紫外線有較強的熒光作用，能使熒光物質發出熒光，故驗鈔機發出的是紫外線；紅外線能很方便地遙控家用電器，故D正確。10．我國成功研發的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它標志著我國雷達研究又創新的里程碑。米波雷達發射無線電波的波長在1～10m范圍內，A．米波的頻率比厘米波頻率高B．和聲波一樣需靠介質傳播C．同光波一樣會發生反射現象D．雷達發射的無線電波只傳遞信息不傳遞能量C據c＝λf得f＝eq\f(c,λ)，故波長越長，頻率越低，選項A錯誤；無線電波屬于電磁波，傳播不需要介質，選項B錯誤；反射是波特有的現象，選項C正確；雷達發射的無線電波傳遞信息也傳遞能量，選項D錯誤。故選C。題組三量子化11．對于帶電微粒輻射和吸收能量時的特點，以下說法不正確的是()A．以某一個最小能量值一份一份地輻射或吸收B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數倍C．吸收的能量可以是連續的D．輻射和吸收的能量是量子化的C帶電微粒輻射或吸收能量時是以最小能量值——能量子ε為單位一份一份地輻射或吸收的，是不連續的，故選項A、B、D正確，C錯誤。12．人眼對綠光較為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒鐘有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量為6.63×10－34J·s，光速為3×108m()A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18WA綠光光子能量：E＝hν＝eq\f(hc,λ)＝3.8×10－19J。每秒鐘最少由6個綠光的光子射入瞳孔，所以：P＝eq\f(6E,1)＝2.3×10－18W故A正確，B、C、D錯誤。13．關于對普朗克能量子假說的認識，下列說法正確的是()A．振動著的帶電微粒的能量只能是某一能量值εB．帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數倍C．能量子與電磁波的頻率成反比D．這一假說與現實世界相矛盾，因而是錯誤的B由普朗克能量子假說可知帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數倍，A錯誤，B正確；能量子ε＝hν，與電磁波的頻率ν成正比，C錯誤。14．如圖所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷所發出的三種波長的光。已知三種光的波長分別為λa、λb和λc，則下列關系式正確的是()A．λa＞λb＞λc B．λa＝λb＋λcC．λa＜λb＜λc D．eq\f(1,λa)＝eq\f(1,λb)＋eq\f(1,λc)D根據hν＝En－Em，從能級圖可以看出a的能量最大，頻率最大，波長最??；b的能量最小，頻率最小，波長最大，即λa＜λc＜λb，由hνa＝E3－E1＝E3－E2＋E2－E1＝hνb＋hνc得，eq\f(1,λa)＝eq\f(1,λb)＋eq\f(1,λc)，所以選項D正確。15．“神光Ⅱ”裝置是高功率固體激光系統，利用它可獲得能量為2400J、波長λ為0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m[解析]每個激光光子的能量為ε＝heq\f(c,λ)，該紫外激光中所含光子數為n＝eq\f(E,ε)＝eq\f(2400,6.63×10－34×\f(3.0×108,0.35×10－6))≈4.2×1021個。[答案]4.2×1021個三、能量子及能量量子化1．普朗克的量子化假設(1)能量子：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數倍，例如可能是ε或2ε、3ε……當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的。這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子。(2)能量子公式：ε＝hνν是電磁波的頻率，h是一個常量，后人稱之為普朗克常量，其值為h＝6.626×10－34J·s。(3)能量的量子化在微觀世界中能量不能連續變化，只能取分立值，這種現象叫作能量的量子化。學習心得：2．對能量量子化的理解(1)物體在發射或接收能量的時候，只能從某一狀態“飛躍”地過渡到另一狀態，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個中間狀態。(2)在宏觀尺度內研究物體的運動時我們可以認為：物體的運動是連續的，能量變化是連續的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時必須考慮能量量子化。學習心得：