(讲义)第3章 4.电磁波的发现及其应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

4．电磁波的发现及其应用 学习任务 1．知道麦克斯韦的电磁场理论，知道电磁波产生的原理，了解赫兹实验，知道c＝λf的关系，知道电磁波谱中波长由长到短的排列顺序。知道电磁波具有能量也能传递信息。 2．会分析电磁波产生的过程，电场和磁场相互转化的规律，能利用电磁波谱解决相关问题。 3．探究电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。 4．感知科学家探索的艰辛和电磁技术对人类生产、生活的意义，培养学生学习科学的兴趣。 一、电磁场 1．两个基本假设 (1)变化的磁场能够在周围空间产生电场。 (2)变化的电场能够在周围空间产生磁场。 2．电磁场：如果在空间某区域有随时间不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场……于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场。 说明：电场可由两种方式产生：由电荷或由变化的磁场产生。 二、电磁波和电磁波谱 1．电磁波：由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。 2．麦克斯韦在1865年预见电磁波的存在，1888年，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在。 3．电磁波的波速： (1)在真空中传播的速度为c＝3.0×108 m/s。 (2)关系式：c＝λf。 4．电磁波谱：按波长或频率的顺序把所有电磁波排列起来，称之为电磁波谱。 5．电磁波谱组成 说明：一切往复运动的电荷，或者更普遍地说，做变速运动的电荷都会在空间产生电磁波。 三、电磁波的应用 1．电磁波的应用主要包括两个方面： (1)利用电磁波传递信息。 (2)利用电磁波的能量。 2．除了人类主动发射各种电磁波之外，还接收和研究自然界物体发射的各种电磁波，以探索未知世界。 说明：家庭用的微波炉就是利用了电磁波的能量。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)变化的电场可以产生磁场。 (√) (2)电磁波的传播不需要介质。 (√) (3)赫兹用实验证实了电磁波的存在。 (√) (4)紫外线可以用来灭菌消毒。 (√) 2．(多选)关于电磁场理论的叙述正确的是(　　) A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 ABC　[变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A对；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B、C对，D错。] 3．电磁波在真空中传播的速度v是3.00×108 m/s，有一个广播电台的频率f＝90.0 MHz，这个台发射的电磁波的波长λ为(　　) A．2.70 m　　　　　　　 B．270 m C．333 m D．3.33 m D　[根据λ＝得，λ＝ m≈3.33 m，D正确。] 根据麦克斯韦的理论不均匀变化的电场能产生变化磁场，变化磁场再产生变化电场……形成电磁场。 试探究：均匀变化的电场能产生电磁场吗？ 提示：不能　均匀变化的电场能在周围空间产生恒定的磁场，而恒定的磁场不再产生电场。 考点1　对麦克斯韦电磁场理论 的理解 1．对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 2．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变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。 【典例1】　下列有关电磁场理论的说法正确的是(　　) A．任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场 B．任何电场都要在周围空间产生磁场 C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场 D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场 思路点拨：(1)静电场周围不产生磁场。 (2)不均匀变化的电场与磁场，才能形成电磁场。 C　[根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的，故A错；同理，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错；电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电荷周围只有静电场，静止磁体周围只有稳定的磁场；只有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统一体，即电磁场，故D错，C正确。] 1．关于电磁场的理论，下列说法正确的是(　　) A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 B．