電磁場(chǎng)與電磁波（原卷版）

第2節(jié)電磁場(chǎng)與電磁波【知識(shí)梳理】1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)：（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如圖所示，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。（2）麥克斯韋的觀點(diǎn)：電路里有感應(yīng)電流產(chǎn)生，一定是變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)，閉合電路中的自由電荷在電場(chǎng)的作用下發(fā)生了定向移動(dòng)。（3）結(jié)論：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)。3.電磁波的特點(diǎn)：（1）電磁波是橫波，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，電磁波在空間傳播不需要介質(zhì)；（2）電磁波的波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系：v＝λf，在真空中，電磁波的速度c＝3.0×108m/s。4.赫茲的實(shí)驗(yàn)：（1）赫茲實(shí)驗(yàn)原理圖（如圖所示）：（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過(guò)時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)小球間也跳過(guò)了火花。（3）現(xiàn)象分析：火花在A、B間來(lái)回跳動(dòng)時(shí)，在周圍空間建立了一個(gè)迅速變化的電磁場(chǎng)，這種電磁場(chǎng)以電磁波的形式在空間傳播。當(dāng)電磁波經(jīng)過(guò)接收線圈時(shí)，導(dǎo)致接收線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使接收線圈兩球間隙處產(chǎn)生電壓，當(dāng)電壓足夠高時(shí)，兩球之間就會(huì)產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。（5）實(shí)驗(yàn)意義：證明了麥克斯韋的預(yù)言，為麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。（6）赫茲的其他實(shí)驗(yàn)成果：赫茲通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象，并通過(guò)測(cè)量證明，電磁波在真空中具有與光相同的速度，證實(shí)了麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論?！痉椒ㄍ黄啤侩姶挪ǖ漠a(chǎn)生■方法歸納1.電磁場(chǎng)的產(chǎn)生：如果在空間某處有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)——變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。2.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解：恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)【例】關(guān)于電磁場(chǎng)理論的敘述正確的是（）A．變化的磁場(chǎng)周圍一定存在著電場(chǎng)，與是否有閉合電路有關(guān)B．周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率變化的電場(chǎng)C．變化的電場(chǎng)和穩(wěn)定的磁場(chǎng)相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)，即電磁場(chǎng)D．電場(chǎng)周圍一定存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定存在電場(chǎng)【針對(duì)訓(xùn)練】關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法中正確的是（）A．變化的電場(chǎng)一定在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)B．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，并且最先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在C．電磁波和機(jī)械波都依賴于介質(zhì)才能傳播D．各種頻率的電磁波在真空中以不同的速度來(lái)傳播【鞏固提升】1．如圖甲所示，在變化的磁場(chǎng)中放置一個(gè)閉合電路，電路里產(chǎn)生了感應(yīng)電流；如圖乙所示，空間存在變化的磁場(chǎng)，其周圍產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．甲、乙兩圖一定能持續(xù)產(chǎn)生電磁波B．對(duì)甲圖，從上向下看，電子在回路中沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)C．閉合電路只是檢驗(yàn)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，即使沒有閉合電路空間仍能產(chǎn)生電場(chǎng)D．變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，與閉合電路是否存在有關(guān)2．下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是（）A．電磁波必須依靠介質(zhì)傳播B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象C．電磁波不會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象D．電磁波與機(jī)械波本質(zhì)上是一致的3．關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列描述正確的是（）A．周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相激發(fā)由近及遠(yuǎn)傳播形成電磁波B．靜止的電荷能夠在周圍空間產(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．均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)4．關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波的說(shuō)法正確是（）A．電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，它們統(tǒng)稱為電場(chǎng)B．電磁場(chǎng)由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播形成電磁波C．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)D．電磁波是一種波，聲波也是一種波，理論上它們是同種性質(zhì)的波動(dòng)5．2022年6月5日，中央電視臺(tái)對(duì)神舟十四號(hào)飛船與天和核心艙交會(huì)對(duì)接進(jìn)行了直播，其間航天員與北京飛控中心保持通話聯(lián)絡(luò)，直播畫面通過(guò)電磁波傳送到地面接收站。下列關(guān)于電磁波和聲波的說(shuō)法正確的是（）A．電磁波是橫波，聲波是縱波B．電磁波跟聲波一樣，只能在介質(zhì)中傳播C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在D．航天員講話時(shí)畫面能與聲音同步，說(shuō)明電磁波與聲波具有相同的傳播速度6．在電磁學(xué)發(fā)展過(guò)程中，許多科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．麥克斯韋預(yù)言了電磁波；赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在C．庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律；密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了元電荷的數(shù)值D．安培發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律；洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律7．電磁波的發(fā)射廣播電臺(tái)A發(fā)射一種電磁波的頻率為，廣播電臺(tái)B發(fā)射一種電磁波的頻率是，兩廣播電臺(tái)發(fā)射的電磁波相比，以下分析正確的是（）A．兩廣播電臺(tái)發(fā)射的電磁波，波速相同，但廣播電臺(tái)A的波長(zhǎng)較長(zhǎng)B．廣播電臺(tái)B的波速大，兩者的波長(zhǎng)相等C．廣播電臺(tái)B的波速大，廣播電臺(tái)A的波長(zhǎng)較長(zhǎng)D．兩廣播電臺(tái)發(fā)射的電磁波，波速相同，廣播電臺(tái)B的波長(zhǎng)較長(zhǎng)8．英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋被普遍認(rèn)為是對(duì)物理學(xué)最有影響力的物理學(xué)家之一。應(yīng)用麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論判斷，如圖表示四種電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像中，能產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)的是（）A． B．C． D．9．電磁波的發(fā)現(xiàn)和使用帶來(lái)了通信技術(shù)的發(fā)展。在以下磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的磁場(chǎng)中，能產(chǎn)生電磁波的是（）A． B．C． D．10．利用電磁波，天文學(xué)家不僅可以用眼睛“看”宇