第2节 麦克斯韦电磁场理论 第3节 电磁波的发射、传播和接收-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

本讲义聚焦麦克斯韦电磁场理论及电磁波的发射、传播和接收核心知识点，系统梳理从变化的磁场/电场产生电场/磁场的理论假设，到电磁场形成、电磁波预言与赫兹实验验证，再到发射（高频、开放电路、调制）和接收（调谐、解调）的完整知识脉络，搭建从理论到应用的学习支架。 该资料通过情境导入（如变化磁场产生电场的问题）激发科学探究，结合例题与针对练（如麦克斯韦理论辨析、电磁波特点分析）强化科学思维，融入物理学史（麦克斯韦预言、赫兹实验）培养科学态度。课中辅助教师引导学生构建电磁场物理观念，课后练习题帮助学生查漏补缺，巩固知识应用能力。

第二节　麦克斯韦电磁场理论 第三节　电磁波的发射、传播和接收 【素养目标】　1.知道麦克斯韦电磁场理论，知道麦克斯韦的预言和赫兹实验。2.了解电磁波的基本特点，知道有效地发射电磁波的两个条件。3.了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用。 知识点一　麦克斯韦电磁场理论 【情境导入】　如图所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路中就会产生感应电流。电流是电荷定向移动形成的。电荷定向移动的原因是受到了电场力的作用，那电场是怎样产生的？恒定磁场中的闭合回路中不产生感应电流，又说明什么？ 提示：变化的磁场产生了电场，恒定的磁场不产生电场。 【教材梳理】 (阅读教材P97—P98完成下列填空) 1．两个基本假设 (1)变化的磁场周围会产生电场 ①实验基础：如图所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路中就会产生感应电流。 ②麦克斯韦的观点：变化的磁场产生电场，导体中的自由电荷受到电场力的驱使做定向移动，使电路中产生感应电流。 ③实质：变化的磁场周围产生电场。即使没有闭合电路，空间仍然存在电场。 (2)变化的电场周围会产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场周围也会产生磁场。 学生用书第106页 2．电磁场 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分离的统一体，即电磁场。 【师生互动】　周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，磁场变化的频率与产生的电场变化的频率有何关系？ 提示：相等 (2024·东莞市实验中学高二期中)关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　) A．麦克斯韦预言电磁波并第一次用实验证实了电磁波的存在 B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 答案：D 解析：赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；根据麦克斯韦电磁场理论，如果电场的变化是均匀的，产生的磁场就是稳定的，如果电场的变化是不均匀的，产生的磁场就是变化的，故B错误；均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，故C错误；周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，故D正确。故选D。 对麦克斯韦电磁场理论的理解 　　 针对练1．(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时，可能是(　　) A．向上方向的磁场在增强 B．向上方向的磁场在减弱 C.向上方向的磁场先增强，然后反向减弱 D．向上方向的磁场先减弱，然后反向增强 答案：AC 解析：向上方向的磁场增强时，根据安培定则可知，感应电场方向如题图中E的方向所示，A正确，B错误；同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如题图中E的方向，C正确，D错误。 针对练2．(多选)用麦克斯韦的电磁场理论判断，图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图像是(　　) 答案：BC 解析：A图中的左图磁场是稳定的，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错误；B图中的左图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，B正确；C图中的左图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C正确；D图中的左图是振荡的电场，它能产生同频率的振荡磁场，且相位相差，D错误。故选BC。 知识点二　伟大的预言　赫兹实验 【情境导入】　如图所示的实验装置，当接在高压感应圈上的两铜球间有电火花时，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问题？ 提示：当A、B两铜球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环上两铜球间也产生电火花。这个实验证实了电磁波的存在。 【教材梳理】 (阅读教材P98—P100完成下列填空) 1．伟大的预言 (1)麦克斯韦预言：变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播出去，形成电磁波。 (2)电磁波的特点 ①电磁波是横波，电场强度E、磁感应强度B相互垂直，并且都和电磁波的传播方向垂直。 学生用书第107页 ②电磁波的频率即为电磁振荡的频率，它由波源决定，与介质无关。 ③电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，光波的本质是电磁波。 2．赫兹实验 德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，观察到电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象。 (多选)(2024·佛山市高二统考期末) 有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列有关电磁波的说法正确的是(　　) A．恒定电场可以在其周围产生电磁波 B．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 C．电磁波的传播不需要介质 D．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直 答案：CD 解析：由电磁场理论可知，周期性变化的电场引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起变化的电场，于是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，产生电磁波，因此恒定电场不能在其周围产生电磁波，A错误；麦克斯韦建立了电磁场理论，赫兹用电火花实验证实了电磁波的存在，B错误；电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，C正确；电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直，D正确。 (2024·山东聊城高二统考期末)2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是(　　) A．电磁波是一种物质，也具有能量 B．电磁波跟声波一样，不能在真空中传播 C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 D．航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度 答案：A 解析：电磁波是一种物质，也具有能量，故A正确；电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波，只能在介质中传播，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故C错误；航天员讲话时画面能与声音同步，那是因为画面与声音同时转化成了电信号，通过电磁波传回到地面接收器再转化成画面和声音，电磁波的速度为光速，声波的传播速度约为340 m/s，故D错误。故选A。 针对练1．(多选)下列关于电磁波的叙述，正确的是(　　) A．电磁波是以波动的形式由发生区域向远处传播的电磁场 B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短 D．电磁波也能产生干涉、衍射现象 答案：ACD 解析：电场、磁场相互激发并以波动的形式向外传播，形成电磁波，A正确；电磁波只有在真空中的波速才为3×108 m/s，在其他介质中波速均小于3×108 m/s，B错误；根据λ＝及电磁波从真空进入介质中时，频率不变，波速减小，可知电磁波从真空进入介质中时波长λ减小，C正确；电磁波具有波的一切性质，能产生干涉和衍射现象，D正确。 针对练2．(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 答案：BCD 解析：机械波由振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生；机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定；电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，故选项A错误，B、C、D正确。 知识点三　电磁波的发射 【教材梳理】 (阅读教材P103—P104完成下列填空) 1．有效发射电磁波的条件 要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点： (1)要有足够高的振荡频率。频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去。 (2)要使LC振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 2．开放电路 (1)增大电容器极板间的距离，减小电容器两极板间的正对面积，减少自感线圈的匝数，甚至演化成一条导线，使电场和磁场扩展到电容器的外部，这样的振荡电路称为开放电路。 (2)实际应用中的开放电路，线圈的一端伸向高空，另一端接入地下。 学生用书第108页 3．在无线电技术中使用的电磁波称为无线电波。 4．调制 (1)概念：把低频的电信号“加载”在高频振荡电流上的过程称为调制。 (2)调制的分类 ①调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示。 ②调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示。 (多选)如图甲为无线电波实际发射过程的示意图，如图乙、丙、丁所示为发射过程产生的电流图像，关于这三种图像，下列说法中正确的是(　　) A．图乙为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流 B．图丙为人对着话筒说话时产生的低频信号 C．图丁表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变 D．图丁表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变 答案：ABC 解析：题图丙为人对着话筒说话时产生的低频信号，选项B正确；由高频振荡器产生的高频振荡电流如题图乙所示，选项A正确；题图丁的调制方法是调幅，可以使载波的振幅随信号的强弱而变，选项C正确，D错误。 知识点四　电磁波的传播和接收 【教材梳理】 (阅读教材P104—P106完成下列填空) 1．无线电波的传播方式主要有三种：地波、天波和直线传播。 (1)沿地球表面传播无线电波的方式称为地波传播。 (2)利用大气中电离层的反射来传播无线电波的方式称为天波传播。 (3)沿直线传播无线电波的方式称为直线传播，又叫作空间波。 2．无线电波的接收原理：在空间传播的电磁波如果遇到导体，会在导体中产生微弱的感应电流，感应电流的频率与激起它的电磁波的频率相同。因此，可用导体制成的天线和地线组成接收电路来接收电磁波。 3．无线电波的接收方法 (1)调谐：当接收电路的固有频率被调到与需要接收的天线电波的频率相同时，这个频率的无线电波在接收电路里将激起最强的振荡电流，这个过程称为调谐。 (2)解调：从高频振荡电流中“检”出它所携带的低频信号电流的过程称为检波。检波是调制的逆过程，所以又叫解调。 (多选)(沪科版选择性必修第二册P105T3)一台简单的无线电收音机，除了天线外，至少必须具备的电路是(　　) A．调制电路 B．调谐电路 C．检波电路 D．等幅振荡电路 答案：BC 解析：调制电路是将声音信号加载到电磁波上，A错误；调谐电路是接受相同频率的电磁波，B正确； 检波电路是将声音信号从电信号分离出来，C正确；振荡电路是发射装置的组成部分，D错误。故选BC。 针对练．调节收音机的调谐回路时，可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号，为接收到该电台信号，则应(　　) A．加大电源电压 B．减小电源电压 C．增加谐振线圈的圈数 D．减少谐振线圈的圈数 答案：D 解析：由于f＝，C越小、L越小，f越大。动片旋出，正对面积S减小，C减小，f增大，S调到最小时，即C最小时，f还未达到高频率f0，则必须使L减小，即减少谐振线圈的圈数，选项C错误，D正确；频率f与电源电压无关，选项A、B错误。 学生用书第109页 1．某电路中电场随时间变化的图像如图所示，能发射电磁波的电场是哪一种(　　) 答案：D 解析：图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和C中电场随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做周期性变化，能在周围空间产生周期性变化的磁场，该磁场又能产生周期性变化的电场，于是，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而形成电磁波。 2．手机A的号码为12345670002，手机B的号码为12345670008，手机A拨打手机B时，手机B发出响声并且显示屏上显示A的号码为12345670002。若手机A置于一透明真空罩中，用手机B拨打手机A，则(　　) A．发出响声，并显示B的号码为12345670008　 B．不发出响声，但显示B的号码为12345670008　 C．不发出响声，但显示B的号码为12345670002　 D．既不发出响声，也不显示号码 答案：B 解析：电磁波可以在真空中传播，而声波传播则需要介质，当手机B拨打手机A时(A置于一透明真空罩中)，A能显示B的号码，不能发出响声，B正确。 3．(沪科版选择性必修第二册P105T4)无线电技术的发展给人类带来了极大的便利。有关无线电技术，下列说法中正确的是(　　) A．在通信中被广泛应用的无线电波是电磁波谱中波长最短的 B．当调谐时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流 C．为了从高频电流中取出所携带的声音信号，就要进行调制 D．手机使用过程中发射的无线电波都是经过调制的 答案：D 解析：通讯中采用的无线电波，波长较长，它易于衍射，故A错误；所有电磁波均能在接收电路中产生感应电流，故B错误；从高频电流中取出所携带的声音信号要进行解调，而加载信号过程是调制，故C错误；声音信号通常要通过调制加载在高频信号上后，才向外发射，所以手机使用过程中发射的无线电波都是经过调制的，故D正确。 4．关于电磁波的发射与接收，下列说法正确的是(　　) A．调频与调幅都是用载波发送信号，原理相同，无本质区别 B．解调是将低频信号加载到高频电磁波上进行发射传送的过程 C．调谐就是将接收电路的振幅调至与载波的振幅相同 D．由调谐电路接收的感应电流，再经过解调、放大，通过耳机才可以听到声音 答案：D 解析：调频改变的是载波的频率，调幅改变的是载波的振幅，两者原理不同，选项A错误；解调是接收电磁波过程中的步骤，选项B错误；调谐是将接收电路的固有频率调至与载波的频率相同，选项C错误；由调谐电路接收的感应电流，要再经过解调、放大，通过耳机才可以听到声音，选项D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $