14第四章 2. 电磁场与电磁波（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【精讲精练】人教版 江苏专版

#2　电磁场与电磁波 [学业要求] 1．了解麦克斯韦电磁场理论的基础内容以及在物理学发展史上的物理意义。 2．了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物理性质。 3．知道电磁波与机械波的区别。 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，电路里就会产生感应电流。 (2)麦克斯韦的见解：电路里感应电流的产生，一定是变化的磁场产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。 (3)实质：变化的磁场产生了电场。 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磁场。 二、电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 2．电磁波的特点： (1)电磁波中的电场强度、磁感应强度与波的传播方向两两垂直，是横波； (2)电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波的速度等于光速。 (3)电磁波的传播不需要介质。 (4)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。 三、赫兹实验 1．实验装置 2．实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过火花。 3．现象分析：当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花。 4．实验意义：赫兹证实了电磁波的存在。 1．下列说法正确的是(　　) A．在变化的磁场周围一定会产生变化的电场 B．电磁波不能在真空中传播 C．电磁波是横波 D．同一种电磁波在不同介质中传播时，频率、波速、波长都相同 答案　C 2．麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了电磁波，测定了电磁波的波长和频率，得到了电磁波的波速，证实在真空中它等于光速。 知识点一　电磁场 1．麦克斯韦电磁理论的要点 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 2.对电磁场的理解 (1)电磁场的产生 如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……变化的电场和变化的磁场相互联系，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。 (2)电磁场与静电场、静磁场的比较 静电场和静磁场也可以在某空间混合存在，但由静电场和静磁场混合的空间不属于电磁场。电磁场是电场、磁场相互激发，相互耦连形成的统一体。 　根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　) A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场 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．周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场 [解析]　根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，只有选项D正确。 [答案]　D 核心素养·思维升华 理解麦克斯韦的电磁场理论的关键 掌握四个关键词：“恒定的”“均匀变化的”“非均匀变化的”“周期性变化的(即振荡的)”，这些都是对时间来说的，是时间的函数。 1．应用麦克斯韦的电磁场理论判断：如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(　　) 解析　A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图错误；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的；D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故错误。所以只有C图正确。 答案　C 知识点二　电磁波 机械波及电磁波的比较 1．不同点 机械波 电磁波 对象 研究力学现象 研究电磁现象 周期性变化 的物理量 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化 传播 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系 产生 由质点(波源)的振动产生