第4章 2.电磁场与电磁波(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测（人教版2019）

2.电磁场与电磁波 学习目标 1.了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点,知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性。 2.体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及方法,领会物理实验对物理学发展的基础意义 [对应学生用书第76页] 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：变化的磁场产生电场。 2.变化的电场产生磁场 　　麦克斯韦假设：变化的电场就像运动的电荷,也会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场。 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了火花。 3.现象分析：当与感应圈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。这种变化的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.判断下列说法的正误（正确的画“√”,错误的画“×”）。 （1）在电场周围,一定存在着和它联系着的磁场。 （×） （2）在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。 （×） （3）电磁波不能在真空中传播。 （×） （4）电磁波是横波。 （√） （5）同一种电磁波在不同介质中传播时,频率、波速、波长都相同。 （×） （6）麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在。 （×） 2.麦克斯韦建立了完整的电磁场理论,　　　　用实验证明了麦克斯韦预言的正确性,还测得电磁波在真空中的速度等于　　　　。 答案　赫兹　光速 [对应学生用书第77页] 要点一　电磁场 　　如图所示，磁体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？ 提示　磁体上下运动时，导体中自由电荷定向移动，说明电荷受到静电力作用，即导体处在电场中。磁体的上下运动使线圈处在变化的磁场中，这表明变化的磁场周围产生了电场。如果没有导体，该处仍会产生电场。 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。 2.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 [例1]　（多选）关于电磁场的理论,下列说法中正确的是 （　　） A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的 C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 D.振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场 [解析]　变化的电场产生磁场有两层含义。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。振荡的电场产生同频率的振荡的磁场。均匀变化的磁场产生恒定的电场,故B、D正确,A、C错误。 [答案]　BD 1.（多选）某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线,这可能是（　　） A.沿AB方向磁场在迅速减弱 B.沿AB方向磁场在迅速增加 C.沿BA方向磁场在迅速增加 D.沿BA方向磁场在迅速减弱 解析　根据电磁感应可知,闭合回路中的磁通量变化时,闭合回路中产生感应电流,该电流方向可用楞次定律判断。根据麦克斯韦电磁场理论,闭合回路中产生感应电流,是因为闭合回路中受到了电场力的作用,而变化的磁场产生电场,与是否存在闭合回路没有关系,故空间内磁场变化产生的电场方向,仍然可用楞次定律判断,四指环绕方向即为感应电场的方向,由此可知A、C正确。 答案　AC 要点二　电磁波 　　某同学正在回答神舟十六号航天员桂海潮的问题,请问他们的通话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的？为什么？ 提示　电磁波。因为机械波的传播离不开介质,而电磁波可以在真空中传播。 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 传播无须介质,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 由周期性变化的电流（电磁振荡）激发 横波 可以是 是 纵波 可以是 不是 2.相同点 （1）都具有波的特性,能发生反射、折射、干涉和衍射等物理现象。 （2）都满足v＝＝λf。 （3）波从一种介质传播到另一种介质,频率都不变。 [例2]　（多选）关于电磁波与声波,下列说法正确的是 （　　） A.电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播,声波是声源的振动向远处传播 B.电磁波的传播不需要介质,声波的传播有时也不需要介质 C.由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变大 D.由空气进入水中传播时,电磁波的波长不变,声波的波长变小 [解析]　由电磁波和声波的概念可知A正确；因为电磁波可以在真空中传播,而声波属于机械波,它的传播需要介质,在真空中不能传播,故B错误；电磁波在空气中的传播速度大于在水中的传播速度,在真空中的传播速度最大,声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大,故C正确；无论是电磁波还是声波,从一种介质进入另一种介质时频率都不变,所以由波长λ＝及它们在不同介质中的传播速度可知,由空气进入水中时,电磁波的波长变短,声波的波长变长,故D错误。 [答案]　AC 2.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是 （　　） A.电场和磁场总是相互联系着的,统称为电磁场 B.电磁场由发生区域向远处传播形成电磁波 C.电磁场是一种物质,不能在真空中传播 D.电磁波的传播速度总是3×108 m/s 解析　变化的电场能产生磁场,变化的磁场能产生电场,所以变化的电场和变化的磁场总是相互联系着的,统称为电磁场,故A错误；电磁波是由变化的电磁场产生的,由发生区域向远处传播形成电磁波,故B正确；电磁场是一种物质,所以传播不依赖介质,故C错误；电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s,故D错误。 答案　B [对应学生用书第78页] 1.（电磁场）（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 解析　 答案　ABC 2.（多选）如图所示,有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管,其半径为R,有一带正电的粒子静止在管内,整个装置处于竖直向上的磁场中。要使带电粒子能沿管做圆周运动,所加的磁场可能是 （　　） A.匀强磁场 B.均匀增加的磁场 C.均匀减小的磁场 D.由于洛伦兹力不做功,不管加什么磁场都不能使带电粒子沿管运动 解析　磁场对静止的电荷不产生力的作用,但当磁场变化时可产生电场,电场对带电粒子产生电场力的作用,带电粒子在电场力作用下可以产生加速度。 答案　BC 3.关于电磁波,下列叙述中正确的是 （　　） A.电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速 B.电磁波可以发生衍射现象 C.电磁波和机械波一样依赖于介质传播 D.随着科技的发展,可以实现利用机械波从太空向地球传递信息 解析　电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速,故A错误；电磁波属于波的一种,能够发生衍射现象等波特有的现象,故B正确；电磁波能在真空中传播,而机械波依赖于介质传播,不能在真空中传播,故C、D错误。 答案　B 4.（多选）关于机械波与电磁波,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有关 B.电磁波可以发生衍射现象和偏振现象 C.简谐机械波在给定的介质中传播时,振动的频率越高,则波传播速度越大 D.机械波不但能传递能量,而且能传递信息,其传播方向就是能量或信息传递的方向 解析　电磁波在真空中的传播速度都等于光速,与电磁波的频率无关,故A错误；衍射现象是波特有的现象,而偏振现象是横波特有的现象,电磁波也是一种横波,可以发生衍射现象和偏振现象,故B正确；简谐机械波传播速度与介质有关,则在同一种介质中传播时,简谐机械波的传播速度相等,故C错误；机械波不但能传递能量,而且能传递信息,其传播方向就是能量或信息传递的方向,如声波,故D正确。 答案　BD 学科网（北京）股份有限公司 $$