2. 电磁场与电磁波（同步讲义）物理人教版选择性必修第二册

2. 电磁场与电磁波 【知识梳理】 1 一、 电磁场 1 二、 电磁波 1 【重难探究】 2 探究1 　探究电磁场 2 探究2 探究电磁波 4 【课堂自测·基础练】 9 【素养进阶·提升练】 18 【知识梳理】 知识点1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：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动． (3)实质：变化的磁场产生了电场． 2．变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场． 3．变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分割的统一的电磁场． 知识点2 电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波． 2．电磁波的特点 (1)电磁波在空间传播不需要介质． (2)电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直． (3)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象． 3．电磁波具有能量 电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换，电磁波的发射过程是辐射能量的过程，传播过程是能量传播的过程． 【重难探究】 探究1 　探究电磁场 【探究导入】 同学们，你们有没有想过，为什么手机放在无线充电器上就能自动充电？这中间既没有插头连接，也没有金属接触，电能是如何"穿越"空气传递的呢？更神奇的是，我们每天使用的Wi-Fi信号、收听的广播，都是通过看不见摸不着的"东西"在传播。19世纪80年代，一位德国科学家用两个金属小球和一段导线环，就捕捉到了这种神秘的存在。你们猜猜，这个实验揭示了什么惊人的自然奥秘？ 问题 1.闭合电路中产生感应电流的原因是什么？ 提示：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中出现感应电流。从场的观点看，这是由于变化的磁场激发了电场，该电场驱动自由电荷定向移动形成电流。 2.如果不存在闭合电路，变化的磁场是否仍会产生电场？ 提示：即使没有闭合电路，变化的磁场依然会激发电场。麦克斯韦认为这一规律具有普遍性，不依赖于导体是否存在。 3.静止电荷产生静电场，当电场随时间变化时，空间中会有什么新的物理效应？ 提示：电荷运动导致电场变化，而变化的电场会在周围空间激发磁场，正如恒定电流产生磁场一样。 4.电容器充放电过程中，两极板间没有电流通过，但为何仍能检测到磁场？ 提示： 虽然电容器极板间无传导电流，但周期性变化的电场等效于一种“位移电流”，它同样能激发磁场，符合麦克斯韦的假设。 5.变化的电场和磁场如何共同形成电磁波并向远处传播？ 提示： 周期性变化的电场激发变化的磁场，新产生的变化磁场又激发出更远的变化电场，如此交替传播，形成自维持的电磁波，向空间远处扩散。 【探究归纳】 1. 变化的磁场产生电场，该电场可驱动电荷运动形成感应电流。 2. 该规律具有普遍性，与闭合电路是否存在无关。 3. 变化的电场也会在空间产生磁场。 4. 变化的电场和磁场相互激发，形成统一的电磁场。 5. 周期性变化的电场和磁场由近及远传播，形成电磁波小。 【典例赏析】 1. [例1]　根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场 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．周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场 　【针对训练】 1(25-26高二上·上海浦东新·期末）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． 2. 2.麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻R的导线中电流i的方向如图中所示，则下列说法正确的是（　　） A．两平行板间的电场正在增强 B．该变化电场产生逆时针方向（俯视）的磁场 C．该变化电场产生的磁场越来越强 D．电路中的电流正比于板间的电场强度的大小 探究2 探究电磁波 【探究导入】 情境探究 打开手机时，可以接收到远处基站发出的信号，即使在真空中卫星也能与地面通信。这些无线信号不需要导线传递，却能跨越空间完成信息传输。这种现象表明，存在一种不依赖介质就能传播的波。 问题 1. 为什么机械波无法在真空中传播，而电磁波可以？ 提示：机械波依靠介质中质点的弹性振动传递能量，真空中无质点，故不能传播。而电磁波由变化的电场激发磁场，变化的磁场又激发电场，靠这种相互感应持续传播，无需介质。 2.电磁波传播过程中，电场和磁场是如何相互作用的？ 提示：根据麦克斯韦理论，迅速变化的电场在其周围产生变化的磁场，该磁场又产生新的电场，如此循环，形成自维持的波动过程，实现能量在空间中的传播。 3. 电磁波的传播方向与电场、磁场方向有什么关系？ 提示： 电磁波是横波，电场强度与磁感应强度互相垂直，且二者均垂直于波的传播方向，构成三者相互垂直的空间关系。 4.赫兹实验中导线环为何会产生火花？这说明了什么？ 提示： 当发射器产生火花放电时，周围形成快速变化的电磁场，向外辐射电磁波；接收导线环处于该场中，电磁波在其内部激发出感应电动势，导致间隙产生火花，说明电磁波携带能量并可被接收。 【探究归纳】 1. 电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播。 2. 电磁波是变化的电场与磁场相互激发、交替产生的过程。 3. 电磁波在真空中传播速度等于光速。 4. 电磁波的电场强度与磁感应强度互相垂直，且均与传播方向垂直。 5. 电磁波具有能量，其传播过程是能量的传播过程。 6. 光是一种按电磁波规律传播的电磁振动。 7. 电磁场是一种物质存在形式，具有物质性。 [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 【针对训练】 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 4．（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 【课堂自测·基础练】 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。 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。 【素养进阶·提升练】 1．毫米波雷达是自动驾驶汽车的“超级眼”，它通过发射和接收特定频段的电磁波（毫米波）来精确探测前方物体的距离和速度，其中探测速度利用了多普勒效应的原理，已知某自动驾驶汽车正在平直公路匀速行驶，发射的毫米波频率为。下列说法正确的是（　　） A．毫米波有能量而没有质量，所以不是物质 B．毫米波的本质是在空间传播的变化的电磁场 C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 D．当接收到前车反射波频率大于时，说明两车距离在增大 2．下列说法正确的是（　　） A．在真空中，5G信号比4G信号传输速度慢 B．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小 C．为有效地发射电磁波，可降低LC回路的振荡频率 D．根据麦克斯韦理论，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 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波 B．电动势相同的电源，其储存的电能相同 C．把加热的铁块放入抽成真空的玻璃容器中，铁块的温度保持不变 D．由于恒星表面的温度不同，会看到有的恒星颜色偏红，有的偏蓝，且偏蓝表面温度更高 4．(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？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 2. 电磁场与电磁波 【知识梳理】 1 一、 电磁场 1 二、 电磁波 1 【重难探究】 2 探究1 　探究电磁场 2 探究2 探究电磁波 4 【课堂自测·基础练】 9 【素养进阶·提升练】 18 【知识梳理】 知识点1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：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动． (3)实质：变化的磁场产生了电场． 2．变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场． 3．变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分割的统一的电磁场． 知识点2 电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波． 2．电磁波的特点 (1)电磁波在空间传播不需要介质． (2)电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直． (3)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象． 3．电磁波具有能量 电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换，电磁波的发射过程是辐射能量的过程，传播过程是能量传播的过程． 【重难探究】 探究1 　探究电磁场 【探究导入】 同学们，你们有没有想过，为什么手机放在无线充电器上就能自动充电？这中间既没有插头连接，也没有金属接触，电能是如何"穿越"空气传递的呢？更神奇的是，我们每天使用的Wi-Fi信号、收听的广播，都是通过看不见摸不着的"东西"在传播。19世纪80年代，一位德国科学家用两个金属小球和一段导线环，就捕捉到了这种神秘的存在。你们猜猜，这个实验揭示了什么惊人的自然奥秘？ 问题 1.闭合电路中产生感应电流的原因是什么？ 提示：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中出现感应电流。从场的观点看，这是由于变化的磁场激发了电场，该电场驱动自由电荷定向移动形成电流。 2.如果不存在闭合电路，变化的磁场是否仍会产生电场？ 提示：即使没有闭合电路，变化的磁场依然会激发电场。麦克斯韦认为这一规律具有普遍性，不依赖于导体是否存在。 3.静止电荷产生静电场，当电场随时间变化时，空间中会有什么新的物理效应？ 提示：电荷运动导致电场变化，而变化的电场会在周围空间激发磁场，正如恒定电流产生磁场一样。 4.电容器充放电过程中，两极板间没有电流通过，但为何仍能检测到磁场？ 提示： 虽然电容器极板间无传导电流，但周期性变化的电场等效于一种“位移电流”，它同样能激发磁场，符合麦克斯韦的假设。 5.变化的电场和磁场如何共同形成电磁波并向远处传播？ 提示： 周期性变化的电场激发变化的磁场，新产生的变化磁场又激发出更远的变化电场，如此交替传播，形成自维持的电磁波，向空间远处扩散。 【探究归纳】 1. 变化的磁场产生电场，该电场可驱动电荷运动形成感应电流。 2. 该规律具有普遍性，与闭合电路是否存在无关。 3. 变化的电场也会在空间产生磁场。 4. 变化的电场和磁场相互激发，形成统一的电磁场。 5. 周期性变化的电场和磁场由近及远传播，形成电磁波小。 【典例赏析】 1. [例1]　根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场 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．周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场 【解答】解：A、恒定的电场不产生磁场，恒定的磁场也不产生电场，故A错误； BC、根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的电场周围一定产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围一定产生稳定的电场，故BC错误； D、根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的磁场（振荡磁场）周围一定产生同频率的周期性变化的电场，故D正确； 故选：D。 　【针对训练】 1(25-26高二上·上海浦东新·期末）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。 2. 2.麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻R的导线中电流i的方向如图中所示，则下列说法正确的是（　　） A．两平行板间的电场正在增强 B．该变化电场产生逆时针方向（俯视）的磁场 C．该变化电场产生的磁场越来越强 D．电路中的电流正比于板间的电场强度的大小 【解答】解：A、由电容器中电场方向可知电容器的上极板带负电，下极板带正电，电流是由下极板通过电阻R流向上极板，故电容器正在放电，电容器的电荷量正在减少，两平行板间的电压减小，其中的电场正在减弱，故A错误； B、由题意可知产生的磁场相当于由上极板直接流向下极板的电流所产生的磁场，由安培定则可知产生的磁场为顺时针方向（俯视），故B错误； C、两平行板间的电压减小，由欧姆定律可知通过电阻R的电流减小，由题意：产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场，故该变化电场产生的磁场越来越弱，故C错误； D、设电容器的电压为U，板间距离为d，板间的电场强度的大小为E，则有：E 而电路中的电流为：I 可知电路中的电流正比于板间的电场强度的大小，故D正确。 故选：D。 探究2 探究电磁波 【探究导入】 情境探究 打开手机时，可以接收到远处基站发出的信号，即使在真空中卫星也能与地面通信。这些无线信号不需要导线传递，却能跨越空间完成信息传输。这种现象表明，存在一种不依赖介质就能传播的波。 问题 1. 为什么机械波无法在真空中传播，而电磁波可以？ 提示：机械波依靠介质中质点的弹性振动传递能量，真空中无质点，故不能传播。而电磁波由变化的电场激发磁场，变化的磁场又激发电场，靠这种相互感应持续传播，无需介质。 2.电磁波传播过程中，电场和磁场是如何相互作用的？ 提示：根据麦克斯韦理论，迅速变化的电场在其周围产生变化的磁场，该磁场又产生新的电场，如此循环，形成自维持的波动过程，实现能量在空间中的传播。 3. 电磁波的传播方向与电场、磁场方向有什么关系？ 提示： 电磁波是横波，电场强度与磁感应强度互相垂直，且二者均垂直于波的传播方向，构成三者相互垂直的空间关系。 4.赫兹实验中导线环为何会产生火花？这说明了什么？ 提示： 当发射器产生火花放电时，周围形成快速变化的电磁场，向外辐射电磁波；接收导线环处于该场中，电磁波在其内部激发出感应电动势，导致间隙产生火花，说明电磁波携带能量并可被接收。 【探究归纳】 1. 电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播。 2. 电磁波是变化的电场与磁场相互激发、交替产生的过程。 3. 电磁波在真空中传播速度等于光速。 4. 电磁波的电场强度与磁感应强度互相垂直，且均与传播方向垂直。 5. 电磁波具有能量，其传播过程是能量的传播过程。 6. 光是一种按电磁波规律传播的电磁振动。 7. 电磁场是一种物质存在形式，具有物质性。 [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。 【针对训练】 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. 4．（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。 【课堂自测·基础练】 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。 【素养进阶·提升练】 1．毫米波雷达是自动驾驶汽车的“超级眼”，它通过发射和接收特定频段的电磁波（毫米波）来精确探测前方物体的距离和速度，其中探测速度利用了多普勒效应的原理，已知某自动驾驶汽车正在平直公路匀速行驶，发射的毫米波频率为。下列说法正确的是（　　） A．毫米波有能量而没有质量，所以不是物质 B．毫米波的本质是在空间传播的变化的电磁场 C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 D．当接收到前车反射波频率大于时，说明两车距离在增大 【答案】B 【详解】A．毫米波是电磁波的一种，电磁波具有能量，属于物质的一种形式（场物质），故A错误。 B．毫米波的本质是变化的电磁场在空间中传播，符合电磁波的定义，故B正确。 C．麦克斯韦从理论上预言了电磁波，但实验证实由赫兹完成，故C错误。 D．根据多普勒效应，接收频率大于发射频率（）时，表明波源与观察者相互靠近，距离减小，故D错误。 故选B。 2．下列说法正确的是（　　） A．在真空中，5G信号比4G信号传输速度慢 B．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小 C．为有效地发射电磁波，可降低LC回路的振荡频率 D．根据麦克斯韦理论，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】B 【详解】A．真空中所有电磁波的传播速度均为光速，5G和4G信号都属于电磁波，二者传输速度相同，故A错误； B．LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，电场能最大，磁场能最小，电路电流大小与磁场能正相关，因此此时电路电流最小，故B正确； C．有效发射电磁波需要振荡频率足够高，因此需要升高LC回路的振荡频率，故C错误； D．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场，并非变化的场一定产生变化的场，故D错误。 故选B。 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波 B．电动势相同的电源，其储存的电能相同 C．把加热的铁块放入抽成真空的玻璃容器中，铁块的温度保持不变 D．由于恒星表面的温度不同，会看到有的恒星颜色偏红，有的偏蓝，且偏蓝表面温度更高 【答案】AD 【详解】A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹最早通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁波的存在，故A正确； B．电源储存的电能，电动势相同的电源，若容量不同，储存的电能不同，例如同电动势的一号干电池比五号干电池储存的电能更多，故B错误； C．抽成真空的容器中虽然没有热传导和热对流，但高温铁块会通过热辐射向外散失能量，内能减小，温度会逐渐降低，故C错误； D．根据热辐射规律，物体温度越高，辐射强度最大的对应波长越短，红光波长大于蓝光波长，因此偏蓝的恒星对应表面温度更高，故D正确。 故选AD。 4．(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？ 【答案】(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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $