1　電磁波的發(fā)現(xiàn)

1、1 電磁波的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道麥克斯韋電磁場(chǎng)理論及其在物理學(xué)發(fā)展史上的意義.2.了解電磁波的基本特點(diǎn)、發(fā)現(xiàn)過程及傳播規(guī)律，知道電磁波與機(jī)械波的區(qū)別一、偉大的預(yù)言1變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)(1)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：如圖1所示，在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，電路里就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流圖1(2)麥克斯韋的見解：電路里感應(yīng)電流的產(chǎn)生，一定是變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)，自由電荷在電場(chǎng)的作用下發(fā)生了定向移動(dòng)(3)實(shí)質(zhì)：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)2變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)麥克斯韋假設(shè)，既然變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)二、電磁波1電磁波的產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，形成電磁波2電磁波是橫波

2、：根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，電磁波在真空中傳播時(shí)，它的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波3電磁波的速度：麥克斯韋指出了光的電磁本性，他預(yù)言電磁波的速度等于光速三、赫茲的電火花赫茲證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，為了紀(jì)念他，把頻率的單位定為赫茲即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)在電場(chǎng)周圍，一定存在著和它聯(lián)系著的磁場(chǎng)()(2)在變化的磁場(chǎng)周圍一定會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)()(3)電磁波不能在真空中傳播()(4)電磁波是橫波()一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論導(dǎo)學(xué)探究(1)電子感應(yīng)加速器就是用來獲得高速電子的裝置，其基本原理如圖2所示，上、下為電磁鐵的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)

3、形真空室，電磁鐵線圈中通入變化的電流，真空室中的帶電粒子就會(huì)被加速，其速率會(huì)越來越大請(qǐng)思考：帶電粒子受到什么力的作用而被加速？如果線圈中通以恒定電流會(huì)使粒子加速嗎？這個(gè)現(xiàn)象告訴我們什么道理？圖2(2)用導(dǎo)線將手搖發(fā)電機(jī)與水平放置的平行板電容器兩極相連，平行板電容器兩極板間的距離為4 cm左右，在下極板邊緣放上幾個(gè)帶絕緣底座的可轉(zhuǎn)動(dòng)小磁針，當(dāng)搖動(dòng)發(fā)電機(jī)給電容器充電或電容器放電時(shí)，小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，充電結(jié)束或放電結(jié)束后，小磁針靜止不動(dòng)請(qǐng)思考：小磁針受到什么力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)？這個(gè)現(xiàn)象告訴我們什么道理？答案(1)帶電粒子受到電場(chǎng)力作用做加速運(yùn)動(dòng)線圈中通入恒定電流時(shí)，帶電粒子不會(huì)被加速變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電

4、場(chǎng)(2)小磁針受到磁場(chǎng)力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)知識(shí)深化對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解1變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)(1)均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)(2)非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)(3)周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng)2變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)(1)均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)(2)非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)(3)周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)例1關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說法正確的是()A在電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)B在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，在變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D周期性變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生周

5、期性變化的磁場(chǎng)答案D解析根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，只有變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生磁場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)才產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，同樣，恒定的電場(chǎng)也不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng).針對(duì)訓(xùn)練某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖象如下列各圖所示，能發(fā)射電磁波的電場(chǎng)是()答案D解析圖A中電場(chǎng)不隨時(shí)間變化，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)；圖B和圖C中電場(chǎng)都隨時(shí)間做均勻的變化，只能在周圍產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，也不會(huì)產(chǎn)生和發(fā)射電磁波；圖D中電場(chǎng)隨時(shí)間做不均勻的變化，能在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而這磁場(chǎng)的變化也是不均勻的，又能產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，從而交織成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即形成電磁場(chǎng)，能發(fā)射電磁波二、電磁波導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示是

6、赫茲證明電磁波存在的實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)接在高壓感應(yīng)圈上的兩金屬球間有電火花時(shí)，導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會(huì)產(chǎn)生電火花，這是為什么？這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了什么問題？圖3答案當(dāng)A、B兩金屬球間產(chǎn)生電火花時(shí)就會(huì)產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，這種變化的電磁場(chǎng)傳播到導(dǎo)線環(huán)時(shí)，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會(huì)產(chǎn)生電火花這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在知識(shí)深化電磁波與機(jī)械波的比較機(jī)械波電磁波研究對(duì)象力學(xué)現(xiàn)象電磁現(xiàn)象周期性位移隨時(shí)間和空間做周期性變化電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變化傳播情況傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)傳播無需介質(zhì)，在真空中波速等于光速c，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)產(chǎn)生機(jī)理由

7、質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生由電磁振蕩激發(fā)(下節(jié)內(nèi)容)是橫波還是縱波可能是橫波，也可能是縱波 橫波干涉和衍射可以發(fā)生干涉和衍射例2(多選)以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法中，正確的是()A機(jī)械波和電磁波，本質(zhì)上是一致的B機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān)C機(jī)械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波D它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象答案BCD解析機(jī)械波由振動(dòng)產(chǎn)生；電磁波由周期性變化的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))產(chǎn)生，機(jī)械波是能量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)決定，電磁波是物質(zhì)波，波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定；機(jī)械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，它們都能發(fā)生反射

8、、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象，故選項(xiàng)B、C、D正確1(麥克斯韋電磁場(chǎng)理論)下列說法中正確的是()A任何變化的磁場(chǎng)都要在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，振蕩磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)B任何電場(chǎng)都要在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，振蕩電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)C任何變化的電場(chǎng)都要在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，振蕩電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)D電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場(chǎng)答案C解析根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，如果電場(chǎng)(磁場(chǎng))的變化是均勻的，產(chǎn)生的磁場(chǎng)(電場(chǎng))是恒定的；如果電場(chǎng)(磁場(chǎng))的變化是不均勻的，產(chǎn)生的磁場(chǎng)(電場(chǎng))是變化的；振蕩電場(chǎng)(磁場(chǎng))在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)(電場(chǎng))；

9、周期性變化的電場(chǎng)和周期性變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場(chǎng)故選C.2(電磁波的特點(diǎn))(多選)下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是()A電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播B電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0108 m/sC電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)將變短D只要空間中某個(gè)區(qū)域有變化的電場(chǎng)或變化的磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波答案AC解析電磁波在真空中的傳播速度為光速c3.0108 m/s，且cf，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，但速度、波長(zhǎng)會(huì)變化電磁波仍具有波的特征，電磁波只有在真空中的速度才為3.0108 m/s，在其他介質(zhì)中的傳播速度小于3.0108 m/s，只有交

10、變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)才能產(chǎn)生電磁波3(電磁波與機(jī)械波的比較)關(guān)于電磁波，下列敘述中正確的是()A電磁波在真空中的傳播速度遠(yuǎn)小于真空中的光速B電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象C電磁波和機(jī)械波一樣依賴于介質(zhì)傳播D隨著科技的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)利用機(jī)械波從太空向地球傳遞信息答案B解析電磁波在真空中的傳播速度等于真空中的光速，故A錯(cuò)誤；電磁波屬于波的一種，能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象等波特有的現(xiàn)象，故B正確；電磁波能在真空中傳播，而機(jī)械波依賴于介質(zhì)傳播，不能在真空中傳播，故C、D錯(cuò)誤考點(diǎn)一麥克斯韋電磁場(chǎng)理論1(多選)下列說法正確的是()A變化的磁場(chǎng)周圍一定存在著電場(chǎng)，與是否有閉合電路無關(guān)B恒定電流能夠在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)C恒定電場(chǎng)

11、能夠在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)D均勻變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)答案ABD解析變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)中有閉合回路時(shí)，回路中有電流， 若無閉合回路電場(chǎng)仍然存在，A正確；電場(chǎng)按其是否隨時(shí)間變化分為恒定電場(chǎng)和變化的電場(chǎng)(如運(yùn)動(dòng)電荷形成的電場(chǎng))，恒定電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)，只有變化的電場(chǎng)周圍空間才存在對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)，故C錯(cuò)誤，D正確；恒定電流周圍存在恒定磁場(chǎng)，B正確2(多選)根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，以下敘述中正確的是()A教室中亮著的日光燈周圍空間必有磁場(chǎng)和電場(chǎng)B打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)周圍必有磁場(chǎng)和電場(chǎng)C恒定的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)激發(fā)恒定的電場(chǎng)D電磁波在傳播過程中，電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向和傳播方向三

12、者互相垂直答案ABD3在下圖所示的四種磁場(chǎng)情況中能產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電場(chǎng)的是()答案C解析A中磁場(chǎng)不變，則不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，故A錯(cuò)誤；B中磁場(chǎng)方向變化，而大小不變，則不會(huì)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，故B錯(cuò)誤；C中磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化，則會(huì)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，故C正確；D中磁場(chǎng)隨時(shí)間做非均勻變化，則會(huì)產(chǎn)生非均勻變化的電場(chǎng)，故D錯(cuò)誤4如圖1所示是空間磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化圖象，在它周圍空間產(chǎn)生的電場(chǎng)中的某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E應(yīng)()圖1A逐漸增強(qiáng)B逐漸減弱C不變D無法確定答案C解析由題圖可知，磁場(chǎng)均勻增強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，故場(chǎng)強(qiáng)E不變，選項(xiàng)C對(duì)5(多選)根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)

13、生電場(chǎng)當(dāng)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖2所示時(shí)，可能是()圖2A向上方向的磁場(chǎng)在增強(qiáng)B向上方向的磁場(chǎng)在減弱C向上方向的磁場(chǎng)先增強(qiáng)，然后反向減弱D向上方向的磁場(chǎng)先減弱，然后反向增強(qiáng)答案AC解析在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律中，當(dāng)一個(gè)閉合電路中通過它的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電路中并沒有電源，電流的產(chǎn)生是由于磁場(chǎng)的變化造成的麥克斯韋把以上的觀點(diǎn)推廣到不存在閉合電路的情況，即變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)判斷電場(chǎng)與磁場(chǎng)變化的關(guān)系仍可利用楞次定律，只不過是用電場(chǎng)線方向代替了電流方向向上方向的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的增強(qiáng)而方向向下，根據(jù)安培定則知感應(yīng)電流方向如題圖中E的方向所示，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤同理

14、，當(dāng)磁場(chǎng)反向即向下的磁場(chǎng)減弱時(shí)，也會(huì)得到如題圖中E的方向，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤考點(diǎn)二電磁波6下列關(guān)于電磁波的說法，正確的是()A只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波B電場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)，一定產(chǎn)生電磁波C做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)產(chǎn)生電磁波D麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在答案C解析只有變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，才能激發(fā)電磁波，而穩(wěn)定的電場(chǎng)和磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電磁波，A錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)，產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，但是恒定的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電場(chǎng)，故不能產(chǎn)生電磁波，B錯(cuò)誤；做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，形成電磁波，C正確；赫茲證實(shí)了電磁波的存在，D錯(cuò)誤7關(guān)于電磁理論，下列描述正確的是()A電磁場(chǎng)不是一種物質(zhì)B靜止的電荷能

15、夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)C穩(wěn)定的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)D變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)互相激發(fā)，由近及遠(yuǎn)傳播形成電磁波答案D解析變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)互相激發(fā)，由近及遠(yuǎn)傳播形成電磁波，電磁場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)，故A錯(cuò)誤，D正確；靜止的電荷周圍不能激發(fā)磁場(chǎng)，故B錯(cuò)誤；穩(wěn)定的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電場(chǎng)，C錯(cuò)誤8(多選)以下關(guān)于電磁波的說法中正確的是()A只要電場(chǎng)或磁場(chǎng)發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波B電磁波傳播需要介質(zhì)C赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在D電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨有能量向外傳遞的答案CD解析如果電場(chǎng)(或磁場(chǎng))是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))是穩(wěn)定的，就不能再產(chǎn)生新的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))，也就不

16、能產(chǎn)生電磁波；電磁波不同于機(jī)械波，它的傳播不需要介質(zhì)；赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在；電磁波具有能量，它的傳播是伴隨有能量傳遞的故選C、D.9有關(guān)電磁波和聲波，下列說法錯(cuò)誤的是()A電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大C電磁波是橫波，聲波也是橫波D由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)變短，聲波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)答案C解析電磁波本身就是一種物質(zhì)，它的傳播不需要介質(zhì)，而聲波的傳播需要介質(zhì)，故選項(xiàng)A正確；電磁波由空氣進(jìn)入水中時(shí)，傳播速度變小，但聲波在水中的傳播速度比其在空氣中大，故選項(xiàng)B正確；電磁波的傳播方向與E、B的方向都垂直，是橫波，而聲波是縱波，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電磁波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，波速變小，波長(zhǎng)變短，而聲波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，波速變大，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故選項(xiàng)D正確10聲吶(水聲測(cè)位儀)向水中發(fā)出的