2. 电磁场与电磁波（举一反三讲义）物理人教版选择性必修第二册

第2节 电磁场与电磁波 【目录】 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：电磁场 2 知识点2：电磁波 4 【巩固训练】 9 【学习目标】 1． 进一步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想。知道电磁波的概念。初步了解电磁场是物质的一种形式。会从电磁场的物质性与能量传播的观点解释电磁波的发射与接收。 2． 领会在发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法，体会赫兹实验证明电磁波存在的重大意义。 3． 了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。领会物理实验对物理学发展的基础意义。 重点： 1． 了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容。 难点： 1． 了解电磁波的基本特点。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：电磁场 1．情景引入：在通有振荡电流的线圈L中，放一个小闭合导线回路l，如图所示。 （1）l回路中会出现电流吗？设图中的振荡电路正处于放电过程。 （2）是什么力推动电荷做定向运动形成感应电流的？ （3）（从上向下看）线圈中感应电场的方向是怎样的？ （4）如果变化的磁场中不放置线圈，则在原来线圈存在的空间里是否仍存在电场呢？ （5）由此可以得出什么结论？ 2．麦克斯韦的两个基本假设之一：__________的磁场能够在周围空间产生电场。 （1）麦克斯韦的这一假设是基于__________现象提出的。这种电场叫做__________电场，其电场线是__________的。 （2）根据理论研究，麦克斯韦进一步指出： · 磁场随时间变化快，则产生的电场__________。 · 磁场随时间均匀变化，则产生__________的电场。 · 磁场随时间不均匀变化，则产生__________的电场。 · 恒定的磁场周围__________电场。 · 周期性变化的磁场产生__________的周期性变化的电场。 3．麦克斯韦的两个基本假设之二：__________的电场能够在周围空间产生磁场。 （1）麦克斯韦认为，变化的电场就像运动的电荷一样，也可以在周围空间产生磁场。 （2）麦克斯韦认为： · 电场随时间变化快，则产生的磁场__________。 · 电场随时间均匀变化，则产生__________的磁场。 · 电场随时间不均匀变化，则产生__________的磁场。 · 恒定的电场周围__________磁场。 · 周期性变化的电场产生__________的振荡磁场。 4．电磁场： （1）电磁场：变化的电场和变化的磁场__________产生，形成的不可分割的统一体。 电磁场并不局限于空间某个区域，而要__________地向周围空间传播。 （2）对麦克斯韦电磁场理论的理解： · 恒定的电场/磁场周围__________磁场/电场。 · 均匀变化的电场/磁场在周围空间产生__________的磁场/电场。 · 不均匀变化的电场/磁场在周围空间产生__________的磁场/电场。 · 振荡电场/磁场产生__________的振荡磁场/电场。 【例1】（1）观察下面两幅图，变化的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有区别吗？ （2）变化的磁场一定能产生电磁波吗？为什么？ 【变式1】应用麦克斯韦电磁场理论判断下列表示电场产生磁场（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（　　） A． B． C． D． 【变式2】试各举一个例子说明以下两个问题： （1）变化的电场能产生磁场； （2）变化的磁场能产生电场。 【变式3】为什么说电磁波是横波？ 知识点2：电磁波 1．电磁波：变化的电场与变化的磁场__________产生，__________地向周围传播，形成电磁波。即电磁波是__________在空间的传播。 2．对比电磁波与机械波： · 机械波：传播__________介质，是__________随时间和空间做周期性变化。 · 电磁波：传播__________介质，是__________和__________随时间和空间做周期性变化。 3．电磁波的特点： ①电磁波是__________。它的电场强度E与磁感应强度B相互__________，且均与传播方向__________，即__________。 ②电磁波可以在__________中传播，__________介质。 ③电磁波的频率由__________决定，同一电磁波在不同介质中传播时，波速v和波长λ会发生变化，__________。 ④不同电磁波在同一介质中传播的波速不同，频率f越高，波速v__________，频率f越低，波速v__________。 ⑤电磁波的传播速度__________光速，在真空中为____________________。 ⑥电磁波具有波的共性，能发生__________、__________、__________、__________、__________和__________。 ⑦光是一种__________。 ⑧电磁波能传递__________和__________。 4．验证电磁波存在的实验： （1）装置： · 发射器：连接感应圈的互相靠近的两个铜球。 · 谐振器：导线环上的两个铜球。 （2）实验现象：当电磁波发射器的两个铜球间有火花产生时，谐振器的两个铜球间也有__________产生。 （3）现象解释：实验表明，在发射器的两铜球间有一个交变电磁场，形成的__________在空间传播，经过谐振器的导线环时激发出__________，使得谐振器的两铜球间也产生了__________。 5．电磁波的波速公式：____________________ 电磁波在真空中传播时，有：____________________ 由上述公式可知，在同种介质中，电磁波的波长与频率成__________。 【例2】下列关于电磁波和电磁场的说法正确的是（　　） A．室内无线网络的本质就是电磁波，需要靠空气作为介质传播 B．变化的磁场可以产生电场，而变化的电场不能产生磁场 C．电磁波的频率越高，其能量子的能量越大 D．电磁波的频率越大，其传播的速度就越快 【变式1】关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　） A．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，从而形成电磁波 B．电磁波在真空中传播时，电场强度和磁感应强度方向相互平行 C．电磁波从空气进入水中，频率不变，波长变短 D．只要空间某处有变化的电场，就会产生电磁波 【变式2】（多选题）下列说法中正确的是（　　） A．电磁波的传播需要介质 B．电磁波在真空中传播时，频率和波长的乘积是一个常量 C．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 D．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 【变式3】（多选题）关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是（　　） 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．电磁波和机械波从一种介质传播到另一种不同介质时，波长都会发生变化 【巩固训练】 1．下列有关电磁振荡、电磁波、电磁驱动、电磁感应现象的四幅图像说法正确的是（　　） A．对甲图，电容器处于放电状态，电场能正在向磁场能转化 B．对乙图，电磁波是横波，在传播方向上的任一点，和彼此垂直且均与传播方向平行 C．对丙图，从上向下看，当蹄形磁体绕竖直轴逆时针转动时，线圈也逆时针转动，且转速比磁体大 D．对丁图，圆环由磁体N极向下平移到磁体S极的过程中，磁感应强度先减小后增大，磁通量先减小后增大 2．氧化锌晶体是一种压电材料，科研人员发现当声波作用在氧化锌晶体甲上时，甲晶体会产生电荷，在晶体附近会产生电场，如果另一个氧化锌晶体乙在该电场中，乙晶体就可发出同样的声音，好像“声音”在两晶体间进行了传播。下列判断正确的是（　　） A．“声音”在两个晶体之间传播时，其速度为声速 B．两个晶体之间是通过电磁波传播能量的 C．如果两个晶体间有部分真空隔开，则乙晶体不能发出声音 D．如果增大声音的频率，“声音”从甲晶体传播到乙晶体的时间变短 3．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。下列说法正确的是（　　） A．增大电容器两板间的距离，能减小振荡电路的频率 B．增加电感线圈的匝数，能增大振荡电路的频率 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 4．（多选题）下列说法正确的是（　　） A．电磁波的传播不需要介质，且电磁波是纵波 B．真空中的光速在不同的惯性系中大小都相同是相对论时空观的基本假设之一 C．照相机镜头表面涂上增透膜是利用光的偏振原理 D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉原理 5．（多选题）下列关于磁场、电流的磁效应、麦克斯韦电磁场理论的说法中正确的是（　　） A．磁极与磁极间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的 B．电流与电流间的相互作用是通过磁场产生的 C．麦克斯韦第一个预言了电磁波的存在，赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在 D．变化的电场可以在周围的空间产生电磁波 6．关于电磁场理论，判断下列说法是否正确，并简述理由。 （1）变化的电场周围产生的磁场一定是变化的； （2）变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的； （3）任何变化的磁场周围产生的电场一定是均匀变化的； （4）均匀变化的磁场周围产生的电场才是均匀变化的。 7．空间中传播的电磁波有哪些特点？__________ 8．简述变化的磁场是如何产生涡旋电场和变化的电场产生涡旋磁场。 9．下列是一些磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像、哪个（些）能在磁场周围产生稳定的电场？并说明理由。 10．如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，哪些是能产生电场的？哪些是能产生电磁波的？说明你判断的理由。 9 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 电磁场与电磁波 【目录】 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：电磁场 2 知识点2：电磁波 4 【巩固训练】 9 【学习目标】 1． 进一步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想。知道电磁波的概念。初步了解电磁场是物质的一种形式。会从电磁场的物质性与能量传播的观点解释电磁波的发射与接收。 2． 领会在发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法，体会赫兹实验证明电磁波存在的重大意义。 3． 了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。领会物理实验对物理学发展的基础意义。 重点： 1． 了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容。 难点： 1． 了解电磁波的基本特点。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：电磁场 1．情景引入：在通有振荡电流的线圈L中，放一个小闭合导线回路l，如图所示。 （1）l回路中会出现电流吗？设图中的振荡电路正处于放电过程。 会出现感应电流。 （2）是什么力推动电荷做定向运动形成感应电流的？ 电场力。 （3）（从上向下看）线圈中感应电场的方向是怎样的？ 顺时针方向。 （4）如果变化的磁场中不放置线圈，则在原来线圈存在的空间里是否仍存在电场呢？ 仍然存在电场，闭合回路的存在只是提供了观测电场存在的手段。 （5）由此可以得出什么结论？ 变化的磁场可以激发电场。 2．麦克斯韦的两个基本假设之一：变化的磁场能够在周围空间产生电场。 （1）麦克斯韦的这一假设是基于电磁感应现象提出的。这种电场叫做涡旋电场，其电场线是闭合的。 （2）根据理论研究，麦克斯韦进一步指出： · 磁场随时间变化快，则产生的电场强。 · 磁场随时间均匀变化，则产生恒定的电场。 · 磁场随时间不均匀变化，则产生变化的电场。 · 恒定的磁场周围不产生电场。 · 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。 3．麦克斯韦的两个基本假设之二：变化的电场能够在周围空间产生磁场。 （1）麦克斯韦认为，变化的电场就像运动的电荷一样，也可以在周围空间产生磁场。 （2）麦克斯韦认为： · 电场随时间变化快，则产生的磁场强。 · 电场随时间均匀变化，则产生恒定的磁场。 · 电场随时间不均匀变化，则产生变化的磁场。 · 恒定的电场周围不产生磁场。 · 周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场。 4．电磁场： （1）电磁场：变化的电场和变化的磁场交替产生，形成的不可分割的统一体。 电磁场并不局限于空间某个区域，而要由近及远地向周围空间传播。 （2）对麦克斯韦电磁场理论的理解： · 恒定的电场/磁场周围不产生磁场/电场。 · 均匀变化的电场/磁场在周围空间产生恒定的磁场/电场。 · 不均匀变化的电场/磁场在周围空间产生变化的磁场/电场。 · 振荡电场/磁场产生同频率的振荡磁场/电场。 【例1】（1）观察下面两幅图，变化的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有区别吗？ （2）变化的磁场一定能产生电磁波吗？为什么？ 【答案】（1）见解析；（2）见解析 【详解】（1）两者有区别，变化的磁场所产生的电场的电场线是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的。 （2）不一定，由于均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，而恒定的电场不能够在周围空间产生磁场，此时不能够形成电磁波。正弦式变化的磁场在周围空间产生同频率的正弦式变化的电场，如果正弦式变化的电场能产生同频率的正弦式变化的磁场，磁场与电场交替产生，才能在周围空间产生电磁波。 【变式1】应用麦克斯韦电磁场理论判断下列表示电场产生磁场（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（　　） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】A．上图磁场不变，根据麦克斯韦电磁场，周围空间不会产生电场，故A错误； B．上图是均匀变化的电场，应该产生恒定的磁场，下图的磁场是恒定的，故B正确； CD．当磁场或电场周期性变化时，则会产生周期性变化的电场或磁场，当磁通量的变化率最大时，则感应电场最强，同理电场变化率最大时，产生的磁场最强。 故C正确，D错误。 故选BC。 【变式2】试各举一个例子说明以下两个问题： （1）变化的电场能产生磁场； （2）变化的磁场能产生电场。 【答案】（1）见详解；（2）见详解 【详解】（1）通电圆环中电流在变化，变化的电场产生磁场，如图所示 （2）变化的磁场产生电场，如图所示 通过合线圈的磁通量发生变化，线圈中会产生感应电流，即产生感应电动势，故变化的磁场在导线中产生变化的电场。 【变式3】为什么说电磁波是横波？ 【答案】根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度是互相垂直的，且二者均与波的传播方向垂直。因此，电磁波是横波。 【详解】根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度是互相垂直的，且二者均与波的传播方向垂直。因此，电磁波是横波。 知识点2：电磁波 1．电磁波：变化的电场与变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。即电磁波是电磁场在空间的传播。 2．对比电磁波与机械波： · 机械波：传播需要介质，是位移x随时间和空间做周期性变化。 · 电磁波：传播不需要介质，是电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化。 3．电磁波的特点： ①电磁波是横波。它的电场强度E与磁感应强度B相互垂直，且均与传播方向垂直，即E⊥B⊥v。 ②电磁波可以在真空中传播，不需要介质。 ③电磁波的频率由波源决定，同一电磁波在不同介质中传播时，波速v和波长λ会发生变化，。 ④不同电磁波在同一介质中传播的波速不同，频率f越高，波速v越小，频率f越低，波速v越大。 ⑤电磁波的传播速度等于光速，在真空中为。 ⑥电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。 ⑦光是一种电磁波。 ⑧电磁波能传递能量和信息。 4．验证电磁波存在的实验： （1）装置： · 发射器：连接感应圈的互相靠近的两个铜球。 · 谐振器：导线环上的两个铜球。 （2）实验现象：当电磁波发射器的两个铜球间有火花产生时，谐振器的两个铜球间也有火花产生。 （3）现象解释：实验表明，在发射器的两铜球间有一个交变电磁场，形成的电磁波在空间传播，经过谐振器的导线环时激发出感应电动势，使得谐振器的两铜球间也产生了火花。 5．电磁波的波速公式： 电磁波在真空中传播时，有： 由上述公式可知，在同种介质中，电磁波的波长与频率成反比。 【例2】下列关于电磁波和电磁场的说法正确的是（　　） A．室内无线网络的本质就是电磁波，需要靠空气作为介质传播 B．变化的磁场可以产生电场，而变化的电场不能产生磁场 C．电磁波的频率越高，其能量子的能量越大 D．电磁波的频率越大，其传播的速度就越快 【答案】C 【详解】A．电磁波的传播不需要介质，在真空中也可传播，室内无线网络（电磁波）无需空气作为传播介质，故A错误； B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场，变化的电场也能产生磁场，故B错误； C．电磁波频率越高，根据能量子的能量满足公式（为普朗克常量）可知，能量子能量越大，故C正确； D．电磁波在真空中的传播速度恒为光速，与频率无关；在同种介质中频率越高的电磁波折射率越大，传播速度越小，故D错误。 故选C。 【变式1】关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　） A．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，从而形成电磁波 B．电磁波在真空中传播时，电场强度和磁感应强度方向相互平行 C．电磁波从空气进入水中，频率不变，波长变短 D．只要空间某处有变化的电场，就会产生电磁波 【答案】C 【详解】AD．根据麦克斯韦电磁场理论，只有周期性（非均匀）变化的电场，才能产生同频率周期性变化的磁场，交替产生形成电磁波；均匀变化的电场只能产生稳定的磁场，稳定的磁场不会继续激发电场，无法形成电磁波，故AD错误； B．电磁波是横波，传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向相互垂直，且都垂直于传播方向，故B错误； C．电磁波的频率由波源决定，从空气进入水中时频率不变；电磁波在介质中的传播速度小于真空中光速，由公式可知，f不变、v减小，因此波长变短，故C正确。 故选C。 【变式2】（多选题）下列说法中正确的是（　　） A．电磁波的传播需要介质 B．电磁波在真空中传播时，频率和波长的乘积是一个常量 C．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 D．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 【答案】BC 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，不需要介质，故A错误； B．电磁波在真空中的传播速度，其中为光速（恒定值），因此频率与波长的乘积为恒量，故B正确； C．变化的磁场周围一定产生电场，且电场的存在与闭合电路无关，故C正确； D．根据麦克斯韦理论，均匀变化的电场产生恒定磁场，均匀变化的磁场产生恒定电场，只有非均匀变化的电磁场才会产生变化的电磁场，故D错误。 故选BC。 【变式3】（多选题）关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是（　　） 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．电磁波和机械波从一种介质传播到另一种不同介质时，波长都会发生变化 【答案】BD 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度恒为光速，与电磁波的频率无关，故A错误； B．衍射是一切波特有的共性，电磁波作为波可以发生衍射；电磁波是横波，偏振是横波特有的现象，因此电磁波也可以发生偏振，故B正确； C．简谐机械波的传播速度仅由介质的性质决定，与波源的振动频率无关，给定介质中波速是定值，故C错误； D．波的频率由波源决定，从一种介质进入另一种介质时频率不变。机械波的波速由介质决定，介质改变则波速改变，由可知，波长会变化；电磁波在介质中的波速（为介质折射率），不同介质折射率不同，因此改变，不变，波长也会变化，故D正确。 故选BD。 【巩固训练】 1．下列有关电磁振荡、电磁波、电磁驱动、电磁感应现象的四幅图像说法正确的是（　　） A．对甲图，电容器处于放电状态，电场能正在向磁场能转化 B．对乙图，电磁波是横波，在传播方向上的任一点，和彼此垂直且均与传播方向平行 C．对丙图，从上向下看，当蹄形磁体绕竖直轴逆时针转动时，线圈也逆时针转动，且转速比磁体大 D．对丁图，圆环由磁体N极向下平移到磁体S极的过程中，磁感应强度先减小后增大，磁通量先减小后增大 【答案】A 【详解】A．对甲图，电容器上极板带正电，电路中电流为顺时针方向，可知电容器处于放电状态，电场能正在向磁场能转化，A正确； B．对乙图，电磁波是横波，在传播方向上的任一点，和彼此垂直且均与传播方向垂直，B错误； C．对丙图，根据电磁驱动原理，从上向下看，当蹄形磁体绕竖直轴逆时针转动时，线圈也逆时针转动，且转速比磁体小，C错误； D．对丁图，圆环由磁体N极向下平移到磁体S极的过程中，磁感线先疏后密，则磁感应强度先减小后增大，磁铁内部向上穿过线圈的磁感线条数不变，外部向下穿过线圈的磁感线先减小后增加，可知磁通量先增大后减小，D错误。 故选A。 2．氧化锌晶体是一种压电材料，科研人员发现当声波作用在氧化锌晶体甲上时，甲晶体会产生电荷，在晶体附近会产生电场，如果另一个氧化锌晶体乙在该电场中，乙晶体就可发出同样的声音，好像“声音”在两晶体间进行了传播。下列判断正确的是（　　） A．“声音”在两个晶体之间传播时，其速度为声速 B．两个晶体之间是通过电磁波传播能量的 C．如果两个晶体间有部分真空隔开，则乙晶体不能发出声音 D．如果增大声音的频率，“声音”从甲晶体传播到乙晶体的时间变短 【答案】B 【详解】AB．两晶体间的能量传递过程为：声波使甲晶体产生周期性变化的电荷，激发周期性变化的电场，变化的电场与变化的磁场交替激发形成电磁波，电磁波传播到乙晶体处，使乙晶体受电场作用振动发声，两晶体间传播的是电磁波，速度为光速，不是声速，故A错误,B正确； C．电磁波的传播不需要介质，真空中也可以传播，因此真空隔开时乙晶体仍能接收到电磁波发出声音，故C错误； D．电磁波的传播速度只与传播介质有关，和频率无关，因此增大声音频率，传播距离和速度均不变，传播时间不变，故D错误。 故选B。 3．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。下列说法正确的是（　　） A．增大电容器两板间的距离，能减小振荡电路的频率 B．增加电感线圈的匝数，能增大振荡电路的频率 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 【答案】D 【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错误； 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错误； 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D。 4．（多选题）下列说法正确的是（　　） A．电磁波的传播不需要介质，且电磁波是纵波 B．真空中的光速在不同的惯性系中大小都相同是相对论时空观的基本假设之一 C．照相机镜头表面涂上增透膜是利用光的偏振原理 D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉原理 【答案】BD 【详解】A．电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，且电磁波是横波，A错误； B．爱因斯坦对狭义相对论的最基本假设是：在不同的惯性参考系中，真空中光速都是不变的，故B正确； C．照相机增透膜，利用膜的内外表面反射光，相同的频率，相互叠加，从而增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，故C错误； D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，故D正确。 故选BD。 5．（多选题）下列关于磁场、电流的磁效应、麦克斯韦电磁场理论的说法中正确的是（　　） A．磁极与磁极间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的 B．电流与电流间的相互作用是通过磁场产生的 C．麦克斯韦第一个预言了电磁波的存在，赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在 D．变化的电场可以在周围的空间产生电磁波 【答案】BC 【详解】A．磁极之间的相互作用是通过磁场传递的，磁体周围存在磁场，磁极间的作用力是通过磁场实现的，不涉及电场。电场是电荷周围存在的，磁极没有电荷，因此磁极间作用不依赖电场，故A错误； B．根据安培定律和电流的磁效应，电流周围产生磁场，另一个电流处于该磁场中会受到安培力作用，因此电流与电流间的相互作用是通过磁场传递的，故B正确； C．麦克斯韦在19世纪60年代基于其电磁场理论推导出电磁波的存在，并预言其在真空中传播速度等于光速，1888年，赫兹通过实验首次成功产生并检测到电磁波，证实了麦克斯韦的预言，故C正确； D．变化的电场可以在周围空间产生磁场，而变化的磁场又产生变化的电场，二者相互激发、传播，才形成电磁波。单独的“变化的电场”不能直接“产生电磁波”，必须是交变的电场和磁场相互激发才能形成传播的电磁波，均匀变化的电场只能产生恒定磁场，不能形成电磁波，故D错误。 故选BC。 6．关于电磁场理论，判断下列说法是否正确，并简述理由。 （1）变化的电场周围产生的磁场一定是变化的； （2）变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的； （3）任何变化的磁场周围产生的电场一定是均匀变化的； （4）均匀变化的磁场周围产生的电场才是均匀变化的。 【答案】见解析 【详解】（1）均匀变化的电场周围产生的磁场是不变，所以该说法错误； （2）均匀变化的电场周围产生的磁场是不变，即变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的，该说法正确； （3）均匀变化的磁场周围产生的电场一定是恒定不变的，该说法错误； （4）均匀变化的磁场周围产生的电场是稳定不变的，该说法错误。 7．空间中传播的电磁波有哪些特点？__________ 【答案】见解析 【详解】（1）在电磁波传播过程中，空间中任意一点的电场强度E的方向和磁感应强度B的方向总是互相垂直的，并且它们都和电磁波的传播方向垂直。因此，电磁波是横波。 （2）在电磁波传播过程中，空间中任意一点的电场强度E和磁感应强度 B都随时间做周期性变化。变化的规律与电磁振源的振荡规律相同。例如，当振荡电流按正弦规律变化时E和B也以相同的频率按正弦规律变化。 （3）在电磁波传播过程中，空间中任一点的电场强度E和磁感应强度B的相位相同。 8．简述变化的磁场是如何产生涡旋电场和变化的电场产生涡旋磁场。 【答案】见解析 【详解】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。麦克斯韦从场的观点出发，认为电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，正是这个电场促使导体中的自由电荷做定向运动，产生感应电流。他将这种用场描述电磁感应现象的观点，推广到不存在闭合电路的情形，即变化的磁场产生电场。这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关。 静止的电荷，它产生的是静电场，即空间各点的电场强度不随时间变化。当电荷从静止到运动时，电场就发生变化，即空间各点的电场强度将随时间变化。运动的电荷在空间要产生磁场。从场的观点出发，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。 9．下列是一些磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像、哪个（些）能在磁场周围产生稳定的电场？并说明理由。 【答案】乙，见解析 【详解】由麦克斯韦电磁场理论知，变化的磁场产生电场故恒定的磁场周围不产生电场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场。由图知，只有乙中磁场是均匀变化的，故乙能在磁场周围产生稳定的电场。 10．如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，哪些是能产生电场的？哪些是能产生电磁波的？说明你判断的理由。 【答案】见解析 【详解】根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场，电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。可以判断出 该图的磁场是恒定的，不能产生电场，更不能产生电磁波。 该图的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，进而可以产生连续的电磁波。 该图的磁场是均匀变化的，可以产生恒定的电场，而恒定的电场不能产生磁场，因而不能产生连续的电磁波。 该图的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，进而可以产生连续的电磁波。 2 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $