4.2电磁场与电磁波-2022-2023学年高二物理备课必备讲义（人教2019选择性必修第二册 ）

第四章 电磁振荡与电磁波 第2节 电磁场与电磁波 【核心素养目标】 物理观念 了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点以及在物理学发展史上的意义。 科学思维 了解电磁波的特点及其发展过程，通过电磁波体会电磁场的物理性质。 科学探究 回顾探究电磁波的实验过程，学会设计实验、观察现象、分析结果、归纳总结的科学探究方法。 科学态度与责任 通过电磁场与电磁波的知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　电磁场 【情境导入】 如图所示 磁铁相对闭合线圈上下运动时，闭合线圈中的自由电荷做定向移动，是受到什么力的作用？这能否说明变化的磁场产生了电场？如果没有导体，情况会怎样？ 【知识梳理】 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 ． 【重难诠释】 对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场产生电场 ①均匀变化的磁场产生恒定的电场． ②非均匀变化的磁场产生变化的电场． ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场． (2)变化的电场产生磁场 ①均匀变化的电场产生恒定的磁场． ②非均匀变化的电场产生变化的磁场． ③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场． 【典例精析】 例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(　　) 知识点二　电磁波 【情境导入】 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？ 【知识梳理】 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成 ． 2．电磁波的特点 (1)电磁波在空间传播不需要 ． (2)电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度 ，而且二者均与波的传播方向垂直． (3)电磁波能产生反射、 、干涉、偏振和 等现象． 3．电磁波具有能量 电磁场的转换就是 能量与 能量的转换，电磁波的发射过程是 能量的过程，传播过程是能量传播的过程． 【重难诠释】 电磁波的特点 (1)电磁波是横波，在传播方向上的任一点，E和B彼此垂直且均与传播方向垂直．如图所示． (2)电磁波的传播不需要介质，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，能产生干涉、衍射、反射、折射和偏振等现象，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c＝λf. 【典例精析】 例2．　(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度方向、磁感应强度方向均平行 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 知识点三　电磁波和机械波的比较 【重难诠释】 　　名称 项目　 　 机械波 电磁波 研究对象 力学现象 电磁现象 周期性 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 传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无须介质，在真空中波速等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关 产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发 波的特点 横波或纵波 横波 干涉和衍射 可以发生干涉和衍射 【典例精析】 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 针对训练 一、单选题 1．下列四个选项中的四种磁场变化情况，能产生如图所示电场的是（　　） A． B． C． D． 2．根据麦克斯韦电磁场理论判断，如图所示的4组电场产生的磁场（或磁场产生的电场）随时间t变化的规律中，错误的是（　　） A． B． C． D． 3．根据麦克斯韦的电