第四章 2 电磁场与电磁波-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册学习手册（人教版）

高中物理选择性必修第二册（人教版） 思路点拨 根据LC振荡电路的频率公式f= 即可求解。 2TVLC B变式训练③ (多选)LC振荡电路是 包含一个电感线圈（用字母L 表示)和一个电容器（用字 母C表示)连接在一起的电 变式训练3题图 路。该电路可以储存电磁振荡过程中的能 量。某时刻振荡电路的瞬时状态如图所示， 下列说法正确的是( A.此时刻电容器C正在放电 2.电磁场 知识梳理 知识点1麦克斯韦电磁理论的两个基 本假设 1.变化的磁场能够在周围空间产生电场 (1) 的磁场产生 的电 场； 变化的磁场产生 的电场； 的磁场产生同 频率 的电场；稳定的磁场 周围不产生电场。 (2)电场可由两种方式产生：①由电荷产 生；②由 产生。 2.变化的电场能够在周围空间产生磁场 的电场产生恒定的磁场； 的电场产生变化的磁场； 50)学 B.此时刻电容器C正在充电 C.增加线圈的匝数，电磁振荡过程中，电 场能和磁场能转化的周期变长 D.增大C两极板的距离，电磁振荡过程中， 电场能和磁场能转化的周期变长 情境拓展 (多选)某电子钟是利用LC振荡电路 来制成的，使用一段时间后，每昼夜总是 快1min,造成这种现象的可能原因是 A.L不变，C变大 B.L不变，C变小 C.L变小，C不变 D.L、C均变小 与电磁波 的电场产生同频率 的磁场；稳定 的电场周围 磁场。 川知识点2电磁场和电磁波 1.电磁场 变化的 和变化的 总是 相互联系的，形成不可分割的统一体，称为 电磁场。 2.电磁波 (1)电磁波的产生：电磁场由发生区域向远 处传播，就形成电磁波。 (2)电磁波的特点： ①电磁波是 ，电磁波在空间传播 介质。 ②电磁波的波长、频率、波速的关系：= 。在真空中，电磁波的速度c= ③电磁波能产生反射、折射、 和 等现象。 3.赫兹实验 (1)赫兹实验原理图（如图） 谐振器 感应圈 (2)实验现象：当感应线圈两个铜球间有火花 跳过时，导线环两铜球间也有火花产生。 (3)现象分析：火花在A、B间来回跳动 时，在周围空间建立了一个迅速变化的 电磁场，这种电磁场以电磁波的形式在 空间传播。当电磁波经过接收线圈时， 导致接收线圈产生 使接收 线圈两球间隙处产生 当电压 足够高时，两球之间就会产生火花放电 现象。 (4)实验结论： 证实了电磁 波的存在。 (5)实验意义：证明了 的预 言，为 的电磁场理论奠定了坚 实的实验基础。 要点突破 川要点1对麦克斯韦电磁场理论的认识！ 1.变化的磁场产生电场 如图所示，麦克斯韦认为在变化的磁场 周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟 闭合电路（导体环）是否存在无关。导体环 的作用只是用来显示电场的存在。 第四章电磁振荡与电磁波。 电场线 TTTTT 变化的磁场能够产生电场 (B增大时的情形) 2.变化的电场产生磁场 如图所示，根据麦克斯韦理论，在LC 振荡电路中，当电容器充、放电的时候， 不仅导线中的电流要产生磁场，而且在电 容器两极板间变化着的电场周围也要产生 磁场。 磁感线 i 变化的电场能够产生磁场 (E增大时的情形) 例1（多选）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() 「w 思路点拨 根据对麦克斯韦电磁场理论的理解 进行判断。 学 51 高中物理选择性必修第二册（人教版） 变式训练1 关于电磁场理论，下列说法正确的是 () A.在电场周围一定产生磁场，磁场周围一 定产生电场 B.麦克斯韦预言了电磁波的存在并且用实 验证实了电磁波的存在 C.和声波一样，电磁波也需要通过介质来 传播 D.电磁波是由变化的电场和变化的磁场交 替产生，由近及远地传播出去 川要点2对电磁场的理解 1.电磁场的产生：如果在空间某区域有周期 性变化的电场，那么这个变化的电场在它 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…于是，变化的电场和磁场 交替产生，形成了不可分割的统一体，这 就是电磁场。 2.电场、磁场的变化关系可用下面的框图 表示。 均匀变化的电（磁）场微发，稳定的磁（电）场 不再激发 周期性变化的电（磁）场微发，周期性变化的磁（电）场 例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 例2题图 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（) 52)学 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 思路点拨 根据感应电场产生的原理及感应电 场线的特点进行判断。 变式训练2 电信网、广播电视网和互联网逐步整合 成为统一的信息通信网络，这些信息都是通 过电磁波来传递的。下列关于麦克斯韦的电 磁场理论说法正确的是() A.变化的磁场产生的电场一定是变化的 B.不均匀变化的电场产生均匀变化的磁场， 均匀变化的磁场产生不均匀变化的电场 C.稳定的磁场产生不稳定的电场 D.振荡的磁场在周围空间产生的电场是振 荡的 川要点3电磁波与机械波的比较 比较项目 电磁波 机械波 研究对象 电磁现象 力学现象 电场强度E和磁感应 位移随时间和空 周期性 强度B随时间和空间 间做周期性变化 做周期性变化 传播无需介质，在真 空中波速总等于光速传播需要介质 传播情况c,在介质中传播时，波速只与介质有 波速由介质和频率共关，与频率无关 同决定 续表 比较项目 电磁波 机械波 由电磁振荡（周期性由（波源）质点 产生机理 变化的电流)激发 的振动产生 是否横波 是 可以是 是否纵波 否 可以是 干涉现象 满足干涉条件时均能产生干涉现象 衍射现象 满足明显衍射条件时均能发生明显衍射 例3（多选）下列关于电磁波与声波的说法 正确的是( A.电磁波是电磁场由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.由空气进人水中传播时，电磁波的传播 速度变小，声波传播速度变大 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 思路点拨 正确区分电磁波和机械波产生原理、 形成条件以及传播特点等。电磁波和机械 波都遵守波长、波速、频率的关系公式 电磁波进入介质遵守公式n=c 总结提升 (1)电磁波本身是一种物质，机械波只 是一种振动形式在介质中的传播。 (2)电磁波在真空中的传播速度最大， 机械波在固体、液体、气体中的传 播速度逐渐减小，但传播过程中它 们的频率都不变。 第四章电磁振荡与电磁波。 变式训练3 (多选)类比是一种有效的学习方法， 通过类比，能较牢固地掌握新知识，提高学 习效率。在类比过程中，既要找出共同之 处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和 电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正 确的是() A.机械波的频率、波长和波速三者满足的 关系，对电磁波也适用 B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C.机械波的传播依赖介质，而电磁波可以 不依赖介质在真空中传播 D.机械波既有横波又有纵波，而电磁波只 有纵波 情境拓展 (多选)如图所示 是我国500m口径球 面射电望远镜(FAST), 它可以通过接收来自 宇宙深处的电磁波，探索宇宙。它已经发现 的脉冲星超过1000颗，我国也因此成为世 上发现脉冲星数量最多的国家。下列关于电 磁波的说法正确的是() A.频率越高的电磁波，波长越短 B.电磁波在任何介质中传播速度均为3x10s C.赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦 克斯韦的电磁理论 D.均匀变化的电场激发变化的磁场，空间 将产生电磁波 学(53高中物理选择性必修第二册（人教版） 例3A【解析】LC振荡电路中产生的振荡电流的 频率上。1一，要想增大颜率，应该减小电容C,诚 2TVLC 小线圆的自盖系数L,再根超G器。，指大电容器两 极板的间距，电容减小，所以A正确；升高电容器的充 电电压，电容不变，B错误；增加线圈的匝数、在线圈 中插人铁芯，自感系数增大，故C、D错误。 变式训练3BC 情境拓展 BCD【解析】电子钟变快说明LC振荡电路的周期 变小了，根据T=2πVC可知，其可能原因是L不变、 C变小，或L变小、C不变，或L、C均变小。故B、 C、D正确。 ●“2.电磁场与电磁波 知识梳理 知识点1 1.(1)均匀变化恒定非均匀变化周期性变 化周期性变化(2)变化的磁场2.均匀变化非 均匀变化周期性变化周期性变化不产生 知识点2 1.电场磁场2.（2)①横波不需要②入f 3.0×108m/s③千涉衍射3.(3)感应电动势电压 (4)赫兹实验(5)麦克斯韦麦克斯韦 要点突破 例1BC【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图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生 同颜率的振荡电场，且相位相差交，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 D图错误。 变式训练1D 例2BC【解析】磁场不变，根据麦克斯韦电磁场 理论可知，不变的磁场不会产生电场，A错误；当磁场 变化时，可在其周围产生电场，带电粒子在电场中受到 电场力就会运动，与洛伦兹力无关，故BC正确，D错误。 变式训l练2D 例3AC【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 36 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，从一种介质进人另一种介质频率都不变，所以 由波长=”及它们在不同介质中的速度可知，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。 变式训练3ABC 情境拓展 AC【解析】根据公式c=f可知，频率越高的电磁 波，波长越短，故A正确；电磁波在真空中传播速度为 3×10m/s,故B错误；赫兹通过实验捕捉到电磁被，证 实了麦克斯韦的电磁理论，故C正确：均匀变化的电场 激发稳定的磁场，空间不会产生电磁波，故D错误。 m3.无线电波的发射和接收 知识梳理 知识点1 1.(1)足够高的振荡频率大(2)开放电路 2.地线天线3.各种信号改变(1)振幅频率 知识点2 1.感应电流2.固有最强共振(1)电谐振 (2)调幅波 要点突破 例1B【解析】要增大无线电波向空间发射电磁 波的能力，必须提高其振荡频率，即减小L或减小C, 要减小L,可通过减小线圈匝数、向外抽铁芯的方法； 要减小C,可采用增大板间距、减小极板正对面积、减 小介电常数的办法。 变式训练1BCD 例2CD【解析】当调谐电路的固有频率等于接收 电磁波的频率时，发生电谐振才能较好地收到电台信 号。本题中收不到信号的原因是调谐电路的固有频率 低，由F、1一知在C无法再调节的情况下，可减小 2TVLC L以提高f,故C、D正确。 变式训练2AD 情境拓展 B【解析】建立模型如图，单位时 R 间辐射源辐射的能量以球状辐射出去， 所以球面上接收到的电磁辐射功率等 情境拓展答图