4.2 电磁场与电磁波 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

4.2 电磁场与电磁波 分层一：夯实基础训练 一、单选题： 1．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．赫兹通过实验证实了电磁波的存在 B．电磁波的传播需要介质，不能在真空中传播 C．电磁波只能传递信息不能传递能量 D．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关 2．如图所示是我国口径球面射电望远镜（FAST），它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法不正确的是（　　） A．赫兹证明了电磁波的存在 B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波 C．频率越高的电磁波，波长越短 D．电磁波可以传递信息和能量 3．声呐向水中发出的超声波遇到障碍物（如鱼群、潜水艇、礁石等）后被反射，测出从发出超声波到接收到反射波的时间及方向，即可测算出障碍物的方位；雷达则向空中发射电磁波，遇到障碍物后被反射，同样根据发射电磁波到接收到反射波的时间及方向，即可测算出障碍物的方位。超声波与电磁波相比较，下列说法不正确的有（　　） A．超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量 B．这两种波都既可以在介质中传播，也可以在真空中传播 C．超声波在空气中传播速度较小而在其他介质中速度较大 D．这两种波传播时，在一个周期内均向前传播了一个波长 4．某电路中电场随时间变化的图像有如图所示几种情况，能激发电磁波的电场是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去。下列说法不正确的是（　　） A．增大电容器两板间的距离，能增大振荡电路的频率 B．增加电感线圈的匝数，能减小振荡电路的频率 C．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的传播速度等于光速 D．赫兹通过实验证实了电磁波的存在 6．2024年9月，中科院在自研磁体方面取得技术突破，产生了42.02T的稳态磁场，其强度约为地磁场强度的80万倍（稳态磁场是指磁感应强度不随时间变化的磁场）。下列说法不正确的是（　　） A．42.02T表示磁感应强度的大小 B．该稳态磁场不可能激发出电场 C．磁感应强度不随时间变化的磁场一定是匀强磁场 D．将通电直导线放入该稳态磁场，受到的安培力为零 7．如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两图一定能持续产生电磁波 B．甲图从上向下看，电子在回路中沿逆时针方向运动 C．甲图中闭合电路的存在只是提供了观测电场存在的手段，即使没有闭合电路空间不能产生电场 D．变化的磁场周围产生电场，与闭合电路是否存在有关 分层二：能力提升训练 二、多选题： 8．根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是（　　） A．教室中亮着的日光灯周围空间有磁场无电场 B．打点计时器工作时周围必有磁场和电场 C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场 D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直 9．共享单车风靡全国各大城市，如图所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置。用户仅需用手机上的客户端软件(APP)扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机APP上能实时了解单车的位置；骑行结束关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息。此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电．根据以上信息，下列说法正确的是(      ) A．单车和手机之间是利用利用电磁波传递信息的 B．单车某个时刻的准确位置信息是借助通讯卫星定位确定的 C．单车是利用电磁感应原理实现充电的 D．由手机APP上的显示信息，可求出骑行的平均速度 10．第五代移动通信技术简称5G，5G网络的主要优势在于数据传输速率快，比4G网络快100倍，可以满足高清视频、虚拟现实等大数据量传输，所以越来越多的人选择使用5G手机。5G手机传递信息是通过电磁波来实现的。下列有关电磁波的说法正确的是（    ） A．1886年，科学家麦克斯韦首先通过实验捕捉到了电磁波 B．电磁波和超声波、次声波一样，不都可以在真空中传播 C．物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场，从而一切物体都在辐射电磁波 D．电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播 分层三：拓展训练 三、解答题 11．根据麦克斯韦电磁场理论，回答下列问题： (1)麦克斯韦提出的两个核心假说是什么？请分别简要说明其内容。 (2)结合上述假说，推导“变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场”这一结论，进而说明电磁场的形成机制。 (3)电磁场与电磁波的关系是什么？电磁波具有哪些与机械波不同的关键特性？ 12．(1)变化的磁场一定产生变化的电场吗？ (2)如图所示，某同学正在回答“神舟十号”航天员王亚平的问题，请问她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？ 13．一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中刻度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？ 试卷第2页，共2页 试卷第5页，共5页 学科网（北京）股份有限公司 4.2 电磁场与电磁波参考答案 1．A 【详解】A．麦克斯韦最先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在。故A正确； B．电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，故B错误； C．电磁波具有波动性，既能传递信息也能传递能量，故C错误； D．在真空中，所有电磁波的传播速度均为光速 ，与频率无关，故D错误。 故选A。 2．B 【详解】A．赫兹证明了电磁波的存在，A正确； B．赫兹是最早用实验证实电磁波存在、证明麦克斯韦电磁场理论的科学家，B错误； C．频率越高的电磁波，波长越短，C正确； D．电磁波可以传递信息和能量，D正确； 故选B。 3．B 【详解】A．波传播的过程就是能量向外传播的过程，A正确。 B．超声波是机械波，靠介质传播，电磁波可以在真空中传播，B错误； C．超声波在空气中传播速度较小而在其他介质中速度较大，C正确； D．波在传播过程中，一个周期内传播一个波长的距离，D正确。 故选B。 4．A 【详解】A．周期性变化的电场，会产生周期性变化的磁场，进而激发电场，形成电磁场，向外发射电磁波，故A正确。 BC．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，稳定的磁场就不能激发电场，从而形成电磁场，故BC错误； D．稳定的电场，不能产生磁场，更不能激发电磁波，故D错误； 故选A。 5．C 【详解】A．根据可得增大电容器两板间的距离，电容减小，根据可知振荡电路的频率变大，故A正确； B．增加电感线圈的匝数，自感系数变大，可得振荡电路的频率变小，故B正确； C．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，电磁波在真空的传播速度等于光速，故C错误； D．赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D正确。 故选C。 6．C 【详解】A．42.02T表示磁感应强度的大小。故A正确； B．根据麦克斯韦电磁场理论可知该稳态磁场不可能激发出电场。故B正确； C．磁感应强度不随时间变化的磁场为恒定磁场，在恒定磁场中，如果磁感应强度在空间各处完全相同，即大小和方向都不变。这样的磁场就是匀强磁场。故C错误； D．将通电直导线与磁场平行放入该稳态磁场，受到的安培力为零。故D正确。 故选C。 7．B 【详解】A．若甲、乙两图中的磁场均匀变化，就会产生稳定的电场，稳定的电场不会产生磁场，就不会产生电磁波，故A错误； B．甲图从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B正确； CD．变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，甲图中闭合电路的存在只是提供了观测电场存在的手段，即使没有闭合电路空间仍能产生电场，故CD错误。 故选B。 8．BD 【详解】AB．教室中亮着的日光灯及打点计时器工作时使用的都是交变电流，在其周围必有磁场和电场，故A错误，B正确； C．稳定的电场不会产生磁场，稳定的磁场不会激发电场，故C错误； D．电磁波是横波，在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者相互垂直，故D正确； 故选BD。 9．ABC 【详解】A．单车和手机之间没有电路连接，是利用电磁波传递信息的，A正确； B．单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位器确定的，B正确； C．单车在运动过程中通过电磁感应将机械能转化为电能，从而实现充电，C正确； D．手机APP上的显示信息表示路程，而平均速度为位移与时间的比值，只知道路程不知道位移，无法求得平均速度，D错误。 故选ABC。 10．BCD 【详解】A．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A错误； B．电磁波能在真空中传播，但超声波、次声波是机械波不能在真空中传播，故B正确； C．物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场，从而一切物体都在辐射电磁波，故C正确； D．电磁波不需要依赖于介质传播，所以电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播，故D正确。 故选BCD。 11．(1)变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 (2)变化的电场产生变化的电流，从而激发磁场。变化的磁场激发涡旋电场。 电磁场形成机制：电场和磁场交替变化，无需电荷或电流即可在空间传播，形成电磁波。 (3)关系：电磁波是电磁场的传播形式，由变化的电磁场相互激发形成。 不同特性： 无需介质：电磁波可在真空中传播，机械波需介质。 横波特性：电磁波中和均垂直于传播方向，机械波可为纵波（如声波）。 传播速度：真空中电磁波速为光速，机械波速由介质决定。 【详解】（1）麦克斯韦关于电磁场理论的两大支柱是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．麦克斯韦进一步推断：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就在空间产生周期性变化的磁场； 这个变化的磁场又会引起新的变化的电场的产生，如此下去，变化的电场和变化的磁场交替产生，从而形成由近及远传播的电磁波， 由于家庭用的是正弦交流电，电场会不断变化，故使用时将会产生电磁波。 （2）变化的电场产生变化的电流，从而激发磁场。变化的磁场激发涡旋电场。 电磁场形成机制：电场和磁场交替变化，无需电荷或电流即可在空间传播，形成电磁波。 （3）关系：电磁波是电磁场的传播形式，由变化的电磁场相互激发形成。 不同特性： 无需介质：电磁波可在真空中传播，机械波需介质。 横波特性：电磁波中和均垂直于传播方向，机械波可为纵波（如声波）。 传播速度：真空中电磁波速为光速，机械波速由介质决定。 12．(1)不一定 (2)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。 【详解】（1）不一定。均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场。 （2）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。 13．7.5×103 m 【详解】图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab＝bc可知，无线电波从发射到返回所用时间为50 μs. 设雷达离障碍物的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c，由2s＝ct得 s＝ m＝7.5×103 m. 2 学科网（北京）股份有限公司 $