高二物理專題特訓(人教版2019選擇性必修第二冊)專題4.2地磁場與電磁波(原卷版+解析)

專題4.2電磁場與電磁波【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1麥克斯韋的電磁場理論】 【題型2感生電場】 【題型3電磁波的產(chǎn)生】 【題型4電磁波的應(yīng)用】 【題型5與機械波對比】 【題型6聯(lián)系實際】 【題型7電磁波的發(fā)現(xiàn)】 【題型1麥克斯韋的電磁場理論】【例1】關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論，下列說法正確的是()A．穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B．均勻變化的電場產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場C．變化的電場產(chǎn)生的磁場一定是變化的D．振蕩的電場在周圍空間產(chǎn)生的磁場也是振蕩的【變式1-1】(多選)關(guān)于電磁場的理論，下列說法中正確的是()A．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的B．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的C．均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的D．振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場【變式1-2】關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是()A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場【變式1-3】關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中不正確的是()A．均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B．電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的，且都與波的傳播方向垂直C．電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播D．只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能產(chǎn)生電磁波【題型2感生電場】【例2】將很多質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q可視為質(zhì)點的絕緣小球，均勻穿在由絕緣材料制成的半徑為r的光滑圓軌道上并處于靜止狀態(tài)，軌道平面水平，空間內(nèi)有分布均勻的磁場，磁場方向豎直向上，如圖甲所示。磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，其中B0是已知量。已知在磁感應(yīng)強度增大或減小的過程中，將產(chǎn)生渦旋電場，其電場線是在水平面內(nèi)一系列沿順時針或逆時針方向的同心圓，同一條電場線上各點的場強大小相等。關(guān)于絕緣小球的運動情況，下列說法正確的是()A．在t＝0到t＝T0時間內(nèi)，絕緣小球均做勻速圓周運動B．在t＝T0到t＝2T0時間內(nèi)，絕緣小球均沿順時針方向做速率均勻增加的圓周運動C．在t＝2T0到t＝3T0時間內(nèi)，絕緣小球均沿順時針方向做加速圓周運動D．在t＝3T0到t＝5T0時間內(nèi)渦旋電場沿順時針方向【變式2-1】(多選)如圖所示，在內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于玻璃圓環(huán)內(nèi)徑的帶正電的小球，正以速率v0沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強度B隨時間成正比例增加的變化磁場，設(shè)運動過程中小球所帶電荷量不變，那么()A．小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力不斷增大B．小球受到的洛倫茲力不斷增大C．小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動D．洛倫茲力對小球一直不做功【變式2-2】（多選）應(yīng)用麥克斯韋的電磁場理論判斷如圖所示的表示電場產(chǎn)生磁場(或磁場產(chǎn)生電場)的關(guān)系圖象中(每個選項中的上圖表示變化的場，下圖表示變化的場產(chǎn)生的另外的場)，正確的是()【變式2-3】如圖甲所示，在變化的磁場中放置一個閉合電路，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，其周圍產(chǎn)生感應(yīng)電場，下列說法正確的是（）A．甲、乙兩圖一定能持續(xù)產(chǎn)生電磁波B．對甲圖，從上向下看，電子在回路中沿順時針方向運動C．閉合電路只是檢驗變化的磁場產(chǎn)生電場，即使沒有閉合電路空間仍能產(chǎn)生電場D．變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，與閉合電路是否存在有關(guān)【題型3電磁波的產(chǎn)生】【例3】某電路中電場強度隨時間變化的關(guān)系圖像如圖所示，能發(fā)射電磁波的是()【變式3-1】(1)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A．均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場B．電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C．只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波D．電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播(2)目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)．請回答下列關(guān)于雷達和電磁波的有關(guān)問題．①雷達發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？②能否根據(jù)雷達發(fā)出的電磁波確定雷達和目標間的距離？【變式3-2】（多選）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應(yīng)強度均垂直D．利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失【變式3-3】（多選）如圖所示，在磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的以下四種磁場中，下列判斷正確的是（）A．甲圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波B．乙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波C．丙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波D．丁圖能產(chǎn)生電場，也能產(chǎn)生電磁波【題型4電磁波的應(yīng)用】【例4】電磁波已廣泛運用于很多領(lǐng)域．下列關(guān)于電磁波的說法符合實際的是()A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機C．根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度D．光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同【變式4-1】(多選)下列說法正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象C．簡諧機械波在給定的介質(zhì)中傳播時，振動的頻率越高，則波傳播速度越大D．紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度【變式4-2】(多選)下列說法正確的是()A.機械波在介質(zhì)中傳播的速度與波的頻率有關(guān)B.電磁波和機械波都需要通過介質(zhì)傳播C.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波中的電場和磁場相互垂直，電磁波是橫波D.當聲源和觀察者背向運動時，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率【變式4-3】電磁波已廣泛運用于很多領(lǐng)域．下列關(guān)于電磁波的說法符合實際的是()A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機C．根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度D．光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同【題型5與機械波對比】【例5】(多選)以下關(guān)于機械波與電磁波的說法中，正確的是()A．機械波與電磁波本質(zhì)上是一致的B．機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)，還與電磁波的頻率有關(guān)C．機械波可能是縱波，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【變式5-1】(多選)關(guān)于機械波與電磁波，下列說法中正確的是()A.機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中后振動的質(zhì)點總是重復先振動的相鄰的質(zhì)點的振動，是受迫振動B.彈簧振子在四分之一個周期里運動的路程一定等于一個振幅C.有經(jīng)驗的戰(zhàn)士可以根據(jù)炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈是接近還是遠去D.電磁波衍射能力由強到弱的順序是無線電波、可見光、紅外線、γ射線【變式5-2】（多選）電磁波與聲波比較，下列說法中正確的是()A．電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B．由空氣進入水中時，電磁波速度變小，聲波速度變大C．由空氣進入水中時，電磁波波長變小，聲波波長變大D．電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度，都是由介質(zhì)決定的，與頻率無關(guān)【變式5-3】關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是()A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息B．手機在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波C．太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同D．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同【題型6聯(lián)系實際】【例6】(多選)第五代移動通信技術(shù)(簡稱5G)是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，5G的性能目標是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、大規(guī)模設(shè)備連接等。與4G相比，5G使用的電磁波頻率更高。下列說法中正確的是()A．5G和4G使用的電磁波都是橫波B．5G和4G使用的電磁波在真空中的傳播速度相同C．5G和4G使用的電磁波都可以發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象D．在真空中5G使用的電磁波波長比4G的長【變式6-1】2017年11月10日上午，空軍發(fā)言人表示，我國制造的首款具有“隱身能力”和強大攻擊力的第五代作戰(zhàn)飛機“殲-20”(如圖)列裝部隊后，已經(jīng)開展編隊訓練。隱形飛機的原理是：在飛機研制過程中設(shè)法降低其可探測性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊。根據(jù)你所學的物理知識，判斷下列說法中正確的是()A．運用隱蔽色涂層，無論距你多近，即使你拿望遠鏡也不能看到它B．使用能吸收雷達電磁波的材料，在雷達屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)C．使用吸收雷達電磁波涂層后，傳播到復合金屬機翼上的電磁波在機翼上不會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．主要是對發(fā)動機、噴氣尾管等因為高溫容易產(chǎn)生紫外線輻射的部位采取隔熱、降溫等措施，使其不易被對方發(fā)現(xiàn)【變式6-2】據(jù)《飛行國際》報道稱，中國制造的首款具有“隱身能力”和強大攻擊力的第四代作戰(zhàn)飛機“殲－20”(如圖)，于2011年1月11日12∶50進行了公開首飛．它的首飛成功標志著中國繼美國和俄羅斯之后，成為世界上進入到第四代戰(zhàn)機研發(fā)序列中的國家．隱形飛機的原理是：在飛機研制過程中設(shè)法降低其可探測性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊．根據(jù)你所學的物理知識，判斷下列說法中正確的是()A．運用隱蔽色涂層，無論距你多近，即使你拿望遠鏡也不能看到它B．使用能吸收雷達電磁波的材料，在雷達屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)C．使用吸收雷達電磁波涂層后，傳播到復合金屬機翼上的電磁波在機翼上不會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．主要是對發(fā)動機、噴氣尾管等因為高溫容易產(chǎn)生紫外線輻射的部位采取隔熱、降溫等措施，使其不易被對方發(fā)現(xiàn)【變式6-3】抗擊新冠肺炎疫情的戰(zhàn)斗中，中國移動攜手“學習強國”推出了武漢實景24小時直播，通過5G超高清技術(shù)向廣大用戶進行九路信號同時直播武漢城市實況，全方位展現(xiàn)鏡頭之下的武漢風光，共期武漢“復蘇”。5G是“第五代移動通信技術(shù)”的簡稱，其最顯著的特征之一是具有超高速的數(shù)據(jù)傳輸速率。5G信號一般采用3.3×109——6×109Hz頻段的無線電波，而現(xiàn)行第四代移動通信技術(shù)4G的頻段范圍是1.88×109——2.64×109Hz，則（）A．5G信號相比于4G信號更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站B．5G信號比4G信號所用的無線電波在真空中傳播得更快C．空間中的5G信號和4G信號相遇會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．5G信號是橫波，4G信號是縱波【題型7電磁波的發(fā)現(xiàn)】【例7】如圖所示是演示電磁波的發(fā)射與接收的實驗，在這個實驗中，要使氖燈發(fā)光，必須使A和B的金屬滑動桿位置____________，并且是在A的振子a、b間____________時，氖燈會發(fā)光。這說明B的能量是A通過____________傳播過來的?！咀兪?-1】下列說法正確的是()A．麥克斯韋預言了電磁波，且首次用實驗證實了電磁波的存在B．紅外線是一種頻率比紫外線還高的電磁波C．在干燥環(huán)境下，用塑料梳子梳理頭發(fā)后，來回抖動梳子能產(chǎn)生電磁波D．“和諧號”動車組高速行駛時，在地面上測得的其車廂長度明顯變短【變式7-2】下列說法不正確的是()A．麥克斯韋預言了光是橫波，并且首次用實驗驗證了光是橫波B．高速運動的飛船中的宇航員發(fā)現(xiàn)地面的時鐘變慢了C．在磁場中做圓周運動的帶電粒子會發(fā)出電磁波D．過強或過長時間的紫外輻射、X射線或γ射線的作用，會對人體(眼鏡、皮膚、血液、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等)造成危害【變式7-3】赫茲的電火花∶如圖所示，和高壓感應(yīng)線圈相連的拋光金屬球間產(chǎn)生電火花時，空間出現(xiàn)了迅速變化的______，這種變化的電磁場以電磁波的形式傳到了導線環(huán)，導線環(huán)中激發(fā)出______________，使與導線環(huán)相連的金屬球間也產(chǎn)生了電火花。這個導線環(huán)實際上是電磁波的檢測器。結(jié)論∶赫茲實驗證實了__________的存在，檢驗了麥克斯韋電磁場理論的正確性。

參考答案【題型1麥克斯韋的電磁場理論】【例1】關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論，下列說法正確的是()A．穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B．均勻變化的電場產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場C．變化的電場產(chǎn)生的磁場一定是變化的D．振蕩的電場在周圍空間產(chǎn)生的磁場也是振蕩的答案D解析麥克斯韋的電磁場理論要點是：變化的磁場(電場)要在周圍空間產(chǎn)生電場(磁場)，若磁場(電場)的變化是均勻的，產(chǎn)生的電場(磁場)是穩(wěn)定的，若磁場(電場)的變化是振蕩的，產(chǎn)生的電場(磁場)也是振蕩的，由此可判定正確答案為D項．【變式1-1】(多選)關(guān)于電磁場的理論，下列說法中正確的是()A．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的B．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的C．均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的D．振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場答案BD解析變化的電場產(chǎn)生磁場有兩層含義：①均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場．②非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場．振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩的磁場．均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故B、D正確，A、C錯．【變式1-2】關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是()A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場解析：選D根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，非均勻變化的電場才能產(chǎn)生變化的磁場，周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場，故D正確。【變式1-3】關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中不正確的是()A．均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B．電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的，且都與波的傳播方向垂直C．電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播D．只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能產(chǎn)生電磁波解析：選C根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，A正確；因電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的，且與波的傳播方向垂直，電磁波是橫波，B正確；電磁波可以在真空中傳播，C錯誤；只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就在周期性變化的電場周圍產(chǎn)生同周期變化的磁場，周期性變化的磁場周圍產(chǎn)生同周期變化的電場，這樣由近及遠傳播，形成了電磁波，D正確。【題型2感生電場】【例2】將很多質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q可視為質(zhì)點的絕緣小球，均勻穿在由絕緣材料制成的半徑為r的光滑圓軌道上并處于靜止狀態(tài)，軌道平面水平，空間內(nèi)有分布均勻的磁場，磁場方向豎直向上，如圖甲所示。磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，其中B0是已知量。已知在磁感應(yīng)強度增大或減小的過程中，將產(chǎn)生渦旋電場，其電場線是在水平面內(nèi)一系列沿順時針或逆時針方向的同心圓，同一條電場線上各點的場強大小相等。關(guān)于絕緣小球的運動情況，下列說法正確的是()A．在t＝0到t＝T0時間內(nèi)，絕緣小球均做勻速圓周運動B．在t＝T0到t＝2T0時間內(nèi)，絕緣小球均沿順時針方向做速率均勻增加的圓周運動C．在t＝2T0到t＝3T0時間內(nèi)，絕緣小球均沿順時針方向做加速圓周運動D．在t＝3T0到t＝5T0時間內(nèi)渦旋電場沿順時針方向解析：選B在t＝0到t＝T0時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度不變，沒有渦旋電場產(chǎn)生，絕緣小球保持靜止，故A錯誤；在t＝T0到t＝2T0時間內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得沿軌道一周的感應(yīng)電動勢為ε＝πr2eq\f(ΔB,Δt)＝πr2eq\f(B0,T0)，由于同一條電場線上各點電場強度大小相等，所以E＝eq\f(ε,2πr)，解得E＝eq\f(rB0,2T0)，渦旋電場沿順時針方向，根據(jù)牛頓第二定律可得，在t＝T0到t＝2T0時間內(nèi)，小球沿切線方向的加速度大小恒為a1＝eq\f(qE,m)，所以絕緣小球均沿順時針方向做速率均勻增加的圓周運動，故B正確；在t＝2T0到t＝3T0時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度不變，沒有渦旋電場產(chǎn)生，絕緣小球均沿順時針方向做勻速圓周運動，故C錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知在t＝3T0到t＝5T0時間內(nèi)渦旋電場沿逆時針方向，故D錯誤?！咀兪?-1】(多選)如圖所示，在內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于玻璃圓環(huán)內(nèi)徑的帶正電的小球，正以速率v0沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強度B隨時間成正比例增加的變化磁場，設(shè)運動過程中小球所帶電荷量不變，那么()A．小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力不斷增大B．小球受到的洛倫茲力不斷增大C．小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動D．洛倫茲力對小球一直不做功解析：選CD玻璃圓環(huán)所在處有均勻變化的磁場，在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的渦旋電場，對帶正電的小球做功。由楞次定律，判斷電場方向為順時針方向。在電場力作用下，小球先沿逆時針方向做減速運動，后沿順時針方向做加速運動。小球在水平面內(nèi)沿玻璃圓環(huán)半徑方向受兩個力作用：環(huán)的彈力FN和磁場的洛倫茲力F＝Bqv，而且兩個力的矢量和時刻等于小球做圓周運動的向心力。考慮小球速度大小、方向以及磁場強弱的變化，彈力FN和洛倫茲力F不一定始終在增大。洛倫茲力始終與小球做圓周運動的線速度方向垂直，所以洛倫茲力對小球不做功。【變式2-2】（多選）應(yīng)用麥克斯韋的電磁場理論判斷如圖所示的表示電場產(chǎn)生磁場(或磁場產(chǎn)生電場)的關(guān)系圖象中(每個選項中的上圖表示變化的場，下圖表示變化的場產(chǎn)生的另外的場)，正確的是()答案BC解析A圖中的上圖磁場是穩(wěn)定的，由麥克斯韋的電磁場理論可知周圍空間不會產(chǎn)生電場，A圖中的下圖是錯誤的．B圖中的上圖是均勻變化的電場，應(yīng)該產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，下圖的磁場是穩(wěn)定的，所以B圖正確．C圖中的上圖是振蕩的磁場，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，且相位差為eq\f(π,2)，C圖是正確的．D圖的上圖是振蕩的電場，可在其周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場，但是下圖中的圖象與上圖相比較，相位差為π，故D圖不正確．所以只有B、C兩圖正確．【變式2-3】如圖甲所示，在變化的磁場中放置一個閉合電路，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，其周圍產(chǎn)生感應(yīng)電場，下列說法正確的是（）A．甲、乙兩圖一定能持續(xù)產(chǎn)生電磁波B．對甲圖，從上向下看，電子在回路中沿順時針方向運動C．閉合電路只是檢驗變化的磁場產(chǎn)生電場，即使沒有閉合電路空間仍能產(chǎn)生電場D．變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，與閉合電路是否存在有關(guān)【答案】C【解析】若甲、乙兩圖的磁場均勻變化，就會產(chǎn)生穩(wěn)定不變的電場，穩(wěn)定不變的電場不會產(chǎn)生磁場，就不會持續(xù)產(chǎn)生電磁波，故A錯誤；對甲圖，從上向下看，感應(yīng)電流沿順時針方向，電子在回路中沿逆時針方向運動，故B錯誤；變化的磁場周圍產(chǎn)生電場是一種普遍存在的現(xiàn)象，與閉合電路是否存在無關(guān)，甲圖的閉合電路只是檢驗變化的磁場產(chǎn)生電場，乙圖即使沒有閉合電路空間仍能產(chǎn)生電場，故C正確；同理，變化的電場周圍產(chǎn)生磁場也是一種普遍存在的現(xiàn)象，與閉合電路是否存在無關(guān)，D錯誤?！绢}型3電磁波的產(chǎn)生】【例3】某電路中電場強度隨時間變化的關(guān)系圖像如圖所示，能發(fā)射電磁波的是()解析：選D由麥克斯韋電磁場理論知，當空間出現(xiàn)恒定的電場時(如題圖A)，由于它不激發(fā)磁場，故無電磁波產(chǎn)生；當出現(xiàn)均勻變化的電場時(如題圖B、C)，會激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會在較遠處激發(fā)出電場，故也不會產(chǎn)生電磁波；只有周期性變化的電場(如題圖D)，才會激發(fā)出周期性變化的磁場，它又激發(fā)出周期性變化的電場……如此交替的產(chǎn)生磁場和電場，便會形成電磁波，故D正確。【變式3-1】(1)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A．均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場B．電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C．只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波D．電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播(2)目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)．請回答下列關(guān)于雷達和電磁波的有關(guān)問題．①雷達發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？②能否根據(jù)雷達發(fā)出的電磁波確定雷達和目標間的距離？解析(1)如果電場(或磁場)是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場(或電場)是恒定的，不能產(chǎn)生新的電場(磁場)，因而不能產(chǎn)生電磁波，A正確，C錯誤；電磁波的傳播速度跟介質(zhì)有關(guān)，頻率由波源決定，同一頻率的電磁波在不同介質(zhì)中波長不等，由v＝λf知不同介質(zhì)中波的傳播速度不同，B錯誤；電磁波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，D錯誤．(2)①由c＝λf可得：λ1＝eq\f(c,f1)＝eq\f(3.0×108,200×106)m＝1.5m，λ2＝eq\f(c,f2)＝eq\f(3.0×108,1000×106)m＝0.3m.故雷達發(fā)出的電磁波的波長范圍是0.3～1.5m.②電磁波測距的原理就是通過發(fā)射和接收電磁波的時間間隔來確定距離，所以可根據(jù)x＝eq\f(vt,2)確定雷達和目標間的距離．答案(1)A(2)①0.3～1.5m②能【變式3-2】（多選）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應(yīng)強度均垂直D．利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失答案ABC解析電磁波在真空中傳播速度等于光速，與頻率無關(guān)，A正確；電磁波是周期性變化的電場和磁場互相激發(fā)得到的，B正確；電磁波傳播方向與電場方向、磁場方向均垂直，C正確；光是一種電磁波，光可在光導纖維中傳播，D錯誤；電磁振蕩停止后，電磁波仍會在介質(zhì)或真空中繼續(xù)傳播，E錯誤．【變式3-3】（多選）如圖所示，在磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的以下四種磁場中，下列判斷正確的是（）A．甲圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波B．乙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波C．丙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波D．丁圖能產(chǎn)生電場，也能產(chǎn)生電磁波【答案】BD【解析】根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場產(chǎn)生電場，故乙、丙、丁都可以產(chǎn)生電場；均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，從而產(chǎn)生電磁波，故丙、丁可以產(chǎn)生電磁波。【題型4電磁波的應(yīng)用】【例4】電磁波已廣泛運用于很多領(lǐng)域．下列關(guān)于電磁波的說法符合實際的是()A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機C．根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度D．光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同答案C解析干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以電磁波能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，選項A錯誤；常用的遙控器是通過發(fā)出紅外線來遙控電視機的，選項B錯誤；利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對地球的速度，選項C正確；根據(jù)光速不變原理，在不同的慣性系中，光速是相同的，選項D錯誤．【變式4-1】(多選)下列說法正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象C．簡諧機械波在給定的介質(zhì)中傳播時，振動的頻率越高，則波傳播速度越大D．紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度解析：選BD電磁波在真空中的傳播速度都一樣，與電磁波的頻率無關(guān)，A錯誤；一切波都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，橫波具有偏振現(xiàn)象，電磁波屬于波的一種，且是橫波，故電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象，B正確；簡諧機械波在給定的介質(zhì)中傳播時，波傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)，C錯誤；依據(jù)v＝eq\f(c,n)，且紫外線的折射率大于紅外線，因此紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度，D正確?！咀兪?-2】(多選)下列說法正確的是()A.機械波在介質(zhì)中傳播的速度與波的頻率有關(guān)B.電磁波和機械波都需要通過介質(zhì)傳播C.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波中的電場和磁場相互垂直，電磁波是橫波D.當聲源和觀察者背向運動時，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率答案CD解析機械波在介質(zhì)中傳播的速度與波的頻率無關(guān)，故A錯誤；電磁波不需要通過介質(zhì)傳播，故B錯誤；根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波中的電場和磁場相互垂直，電磁波是橫波，故C正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)，當聲源和觀察者背向運動時，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率，故D正確?！咀兪?-3】電磁波已廣泛運用于很多領(lǐng)域．下列關(guān)于電磁波的說法符合實際的是()A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機C．根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度D．光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同答案C解析衍射現(xiàn)象是波的特有現(xiàn)象，A錯誤；常用的遙控器通過發(fā)出紅外線脈沖信號來遙控電視機，B錯誤；遙遠天體和地球的距離發(fā)生變化時，遙遠天體的電磁波由于相對距離發(fā)生變化而出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，所以能測出遙遠天體相對地球的運動速度，C正確；光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值是相同的，即光速不變原理，D錯誤．【題型5與機械波對比】【例5】(多選)以下關(guān)于機械波與電磁波的說法中，正確的是()A．機械波與電磁波本質(zhì)上是一致的B．機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)，還與電磁波的頻率有關(guān)C．機械波可能是縱波，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)象解析：選BCD機械波由波源振動產(chǎn)生，電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生；機械波傳播需要介質(zhì)，波速由介質(zhì)決定；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，波速由介質(zhì)和本身頻率共同決定；機械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，B、C、D正確?！咀兪?-1】(多選)關(guān)于機械波與電磁波，下列說法中正確的是()A.機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中后振動的質(zhì)點總是重復先振動的相鄰的質(zhì)點的振動，是受迫振動B.彈簧振子在四分之一個周期里運動的路程一定等于一個振幅C.有經(jīng)驗的戰(zhàn)士可以根據(jù)炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈是接近還是遠去D.電磁波衍射能力由強到弱的順序是無線電波、可見光、紅外線、γ射線答案AC解析機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中后振動的質(zhì)點總是重復先振動的相鄰的質(zhì)點的振動，是受迫振動，選項A正確；彈簧振子只有從平衡位置或者離平衡位置最遠處開始振動計時，在四分之一個周期里運動的路程才等于一個振幅，選項B錯誤；有經(jīng)驗的戰(zhàn)士可以根據(jù)炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈是接近還是遠去，這是根據(jù)多普勒效應(yīng)，選項C正確；波長越大的衍射能力越強，則電磁波衍射能力由強到弱的順序是無線電波、紅外線、可見光、γ射線，選項D錯誤。【變式5-2】（多選）電磁波與聲波比較，下列說法中正確的是()A．電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B．由空氣進入水中時，電磁波速度變小，聲波速度變大C．由空氣進入水中時，電磁波波長變小，聲波波長變大D．電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度，都是由介質(zhì)決定的，與頻率無關(guān)答案ABC解析A、B均與事實相符，所以A、B正確；根據(jù)λ＝eq\f(c,f)，電磁波速度變小，頻率不變，波長變小；聲波速度變大，頻率不變，波長變大，所以C正確；電磁波在介質(zhì)中的速度，與介質(zhì)有關(guān)，也與頻率有關(guān)，在同一種介質(zhì)中，頻率越大，波速越小，所以D錯誤．【變式5-3】關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是()A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息B．手機在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波C．太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同D．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同答案B解析電磁波和聲波都能傳遞信息，比如人們之間的語言交流，A選項錯誤；太陽光中的可見光屬于電磁波，而“B超”中的超聲波屬于機械波，它們的傳播速度不同，C選項錯誤；遙控器發(fā)出的紅外線波長比X射線波長大得多，D選項錯誤，正確選項為B.【題型6聯(lián)系實際】【例6】(多選)第五代移動通信技術(shù)(簡稱5G)是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，5G的性能目標是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、大規(guī)模設(shè)備連接等。與4G相比，5G使用的電磁波頻率更高。下列說法中正確的是()A．5G和4G使用的電磁波都是橫波B．5G和4G使用的電磁波在真空中的傳播速度相同C．5G和4G使用的電磁波都可以發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象D．在真空中5G使用的電磁波波長比4G的長解析：選ABC5G和4G使用的電磁波都是橫波，A正確；5G和4G使用的電磁波在真空中的傳播速度相同，均為3×108m/s，B正確；任何波均能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，故5G和4G使用的電磁波都可以發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，C正確；根據(jù)公式c＝λf可知，在真空中5G使用的電磁波的波長比4G的短，D錯誤?！咀兪?-1】2017年11月10日上午，空軍發(fā)言人表示，我國制造的首款具有“隱身能力”和強大攻擊力的第五代作戰(zhàn)飛機“殲-20”(如圖)列裝部隊后，已經(jīng)開展編隊訓練。隱形飛機的原理是：在飛機研制過程中設(shè)法降低其可探測性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊。根據(jù)你所學的物理知識，判斷下列說法中正確的是()A．運用隱蔽色涂層，無論距你多近，即使你拿望遠鏡也不能看到它B．使用能吸收雷達電磁波的材料，在雷達屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)C．使用吸收雷達電磁波涂層后，傳播到復合金屬機翼上的電磁波在機翼上不會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．主要是對發(fā)動機、噴氣尾管等因為高溫容易產(chǎn)生紫外線輻射的部位采取隔熱、降溫等措施，使其不易被對方發(fā)現(xiàn)解析：選B隱形飛機的原理是在飛機制造過程中使用能吸收雷達電磁波的材料，使反射的雷達電磁波很弱，在雷達屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，飛機在雷達屏幕上很難被發(fā)現(xiàn)，故只有B正確?！咀兪?-2】據(jù)《飛行國際》報道稱，中國制造的首款具有“隱身能力”和強大攻擊力的第四代作戰(zhàn)飛機“殲－20”(如圖)，于2011年1月11日12∶50進行了公開首飛．它的首飛成功標志著中國繼美國和俄羅斯之后，成為世界上進入到第四代戰(zhàn)機研發(fā)序列中的國家．隱形飛機的原理是：在飛機研制過程中設(shè)法降低其可探測性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊．根據(jù)你所學的物理知識，判斷下列說法中正確的是()A．運用隱蔽色涂層，無論距你多近，即使你拿望遠鏡也不能看到它B．使用能吸收雷達電磁波的材料，在雷達屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)C．使用吸收雷達電磁波涂層后，傳播到復合金屬機翼上的電磁波在機翼上不會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．主要是對發(fā)動機、噴氣尾管等因為高溫容易產(chǎn)生紫外線輻射的部位采取隔熱、降溫等措施，使其不易被對方發(fā)現(xiàn)答案B解析隱形飛機的原理是在飛機制造過程中使用能吸收雷達電磁波的材料，使反射的雷達電磁波很弱，在雷達屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，飛機在雷達屏幕上很難被發(fā)現(xiàn)，故只有B正確．【變式6-3】抗擊新冠肺炎疫情的戰(zhàn)斗中，中國移動攜手“學習強國”推出了武漢實景24小時直播，通過5G超高清技術(shù)向廣大用戶進行九路信號同時直播武漢城市實況，全方位展現(xiàn)鏡頭之下的武漢風光，共期武漢“復蘇”。5G是“第五代移動通信技術(shù)”的簡稱，其最顯著的特征之一是具有超高速的數(shù)據(jù)傳輸速率。5G信號一般采用3.3×109——6×109Hz頻段的無線電波，而現(xiàn)行第四代移動通信技術(shù)4G的頻段范圍是1.88×109——2.64×109Hz，則（）A．5G信號相比于4G信號更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站B．5G信號比4G信號所用的無線電波在真空中傳播得更快C．空間中的5G信號和4G信號相遇會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．5G信號是橫波，4G信號是縱波答案：A解析：5G信號的頻率更高，則波長小，故5G信號更不容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，因此5G信號相比于4G信號更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故A正確；任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故傳播速度相同，故B錯誤；5G信號和4G信號的頻率不一樣，不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故C錯誤；電磁波可以發(fā)生偏振現(xiàn)象，為橫波，故D錯誤。故選A。【題型7電磁波的發(fā)現(xiàn)】【例7】如圖所示是演示電磁波的發(fā)射與接收的實驗，在這個實驗中，要使氖燈發(fā)光，必須使A和B的金屬滑動桿位置____________，并且是在A的振子a、b間____________時，氖燈會發(fā)光。這說明B的能量是A通過____________傳播過來的?！敬鸢浮?/p>

相同

放電產(chǎn)生火花

電磁波【解析】演示電磁波的發(fā)射與接收的實驗，在這個實驗中，要使氖燈發(fā)光，必須使A和B的金屬滑動桿位置相同。在A的振子a、b間放電產(chǎn)生火花時，氖燈會發(fā)光。說明B的能量是A通過電磁波傳播過來的。【變式7-1】下列說法正確的是()A．麥克斯韋預言了電磁波，且首次用實驗證實了電磁波的存在B．紅外線是一種頻率比紫外線還高的電磁波C．在干燥環(huán)境下，用塑料梳子梳理頭發(fā)后，來回抖動梳子能產(chǎn)生電磁波D．“和諧號”動車組高速行駛時，在地面上測得的其車廂長度明顯變短答案C解析麥克斯韋預言了電磁波，赫茲用實驗證實了電磁波的存在，選項A錯誤；紅外線的頻率比紫外線低，選項B錯誤；在干燥環(huán)境下，用塑料梳子梳理頭發(fā)后帶電，來回抖動梳子能產(chǎn)生變化的電場，從而產(chǎn)生電磁波，選項C正確；“和諧號”動車組高速行駛時，在地面上測得的其車廂長度將略微變短，選項D錯誤．【變式7-2】下列說法不正確的是()A．麥克斯韋預言了光是橫波，并且首次用實驗驗證了光是橫波B．高速運動的飛船中的宇航員發(fā)現(xiàn)地面的時鐘變慢了C．在磁場中做圓周運動的帶電粒子會發(fā)出電磁波D．過強或過長時間的紫外輻射、X射線或γ射線的作用，會對人體(眼鏡、皮膚、血液、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等)造成危害答案A解析麥克斯韋預言了光是電磁波，證明光是電磁波的是赫茲，馬呂斯用光的偏振實驗證明了光是橫波，A錯；由愛因斯坦的相對論可知，B對；在磁場中做圓周運動的帶電粒子產(chǎn)生周期性變化的電場，又會產(chǎn)生周期性變化的磁場，并向外傳播，即會產(chǎn)生電磁波，C對；過強或過長時間照射紫外線、X射線或γ射線，會對人體造成危害，D正確，所以本題選A.【變式7-3】赫茲的電火花∶如圖所示，和高壓感應(yīng)線圈相連的拋光金屬球間產(chǎn)生電火花時，空間出現(xiàn)了迅速變化的______，這種變化的電磁場以電磁波的形式傳到了導線環(huán)，導線環(huán)中激發(fā)出______________，使與導線環(huán)相連的金屬球間也產(chǎn)生了電火花。這個導線環(huán)實際上是電磁波的檢測器。結(jié)論∶赫茲實驗證實了__________的存在，檢驗了麥克斯韋電磁場理論的正確性。【答案】

電磁場

感應(yīng)電動勢

電磁波專題4.2電磁場與電磁波【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1麥克斯韋的電磁場理論】 【題型2感生電場】 【題型3電磁波的產(chǎn)生】 【題型4電磁波的應(yīng)用】 【題型5與機械波對比】 【題型6聯(lián)系實際】 【題型7電磁波的發(fā)現(xiàn)】 【題型1麥克斯韋的電磁場理論】【例1】關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論，下列說法正確的是()A．穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B．均勻變化的電場產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場C．變化的電場產(chǎn)生的磁場一定是變化的D．振蕩的電場在周圍空間產(chǎn)生的磁場也是振蕩的答案D解析麥克斯韋的電磁場理論要點是：變化的磁場(電場)要在周圍空間產(chǎn)生電場(磁場)，若磁場(電場)的變化是均勻的，產(chǎn)生的電場(磁場)是穩(wěn)定的，若磁場(電場)的變化是振蕩的，產(chǎn)生的電場(磁場)也是振蕩的，由此可判定正確答案為D項．【變式1-1】(多選)關(guān)于電磁場的理論，下列說法中正確的是()A．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的B．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的C．均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的D．振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場答案BD解析變化的電場產(chǎn)生磁場有兩層含義：①均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場．②非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場．振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩的磁場．均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故B、D正確，A、C錯．【變式1-2】關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是()A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場解析：選D根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，非均勻變化的電場才能產(chǎn)生變化的磁場，周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場，故D正確?！咀兪?-3】關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中不正確的是()A．均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B．電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的，且都與波的傳播方向垂直C．電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播D．只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能產(chǎn)生電磁波解析：選C根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，A正確；因電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的，且與波的傳播方向垂直，電磁波是橫波，B正確；電磁波可以在真空中傳播，C錯誤；只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就在周期性變化的電場周圍產(chǎn)生同周期變化的磁場，周期性變化的磁場周圍產(chǎn)生同周期變化的電場，這樣由近及遠傳播，形成了電磁波，D正確?！绢}型2感生電場】【例2】將很多質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q可視為質(zhì)點的絕緣小球，均勻穿在由絕緣材料制成的半徑為r的光滑圓軌道上并處于靜止狀態(tài)，軌道平面水平，空間內(nèi)有分布均勻的磁場，磁場方向豎直向上，如圖甲所示。磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，其中B0是已知量。已知在磁感應(yīng)強度增大或減小的過程中，將產(chǎn)生渦旋電場，其電場線是在水平面內(nèi)一系列沿順時針或逆時針方向的同心圓，同一條電場線上各點的場強大小相等。關(guān)于絕緣小球的運動情況，下列說法正確的是()A．在t＝0到t＝T0時間內(nèi)，絕緣小球均做勻速圓周運動B．在t＝T0到t＝2T0時間內(nèi)，絕緣小球均沿順時針方向做速率均勻增加的圓周運動C．在t＝2T0到t＝3T0時間內(nèi)，絕緣小球均沿順時針方向做加速圓周運動D．在t＝3T0到t＝5T0時間內(nèi)渦旋電場沿順時針方向解析：選B在t＝0到t＝T0時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度不變，沒有渦旋電場產(chǎn)生，絕緣小球保持靜止，故A錯誤；在t＝T0到t＝2T0時間內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得沿軌道一周的感應(yīng)電動勢為ε＝πr2eq\f(ΔB,Δt)＝πr2eq\f(B0,T0)，由于同一條電場線上各點電場強度大小相等，所以E＝eq\f(ε,2πr)，解得E＝eq\f(rB0,2T0)，渦旋電場沿順時針方向，根據(jù)牛頓第二定律可得，在t＝T0到t＝2T0時間內(nèi)，小球沿切線方向的加速度大小恒為a1＝eq\f(qE,m)，所以絕緣小球均沿順時針方向做速率均勻增加的圓周運動，故B正確；在t＝2T0到t＝3T0時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度不變，沒有渦旋電場產(chǎn)生，絕緣小球均沿順時針方向做勻速圓周運動，故C錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知在t＝3T0到t＝5T0時間內(nèi)渦旋電場沿逆時針方向，故D錯誤。【變式2-1】(多選)如圖所示，在內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于玻璃圓環(huán)內(nèi)徑的帶正電的小球，正以速率v0沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強度B隨時間成正比例增加的變化磁場，設(shè)運動過程中小球所帶電荷量不變，那么()A．小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力不斷增大B．小球受到的洛倫茲力不斷增大C．小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動D．洛倫茲力對小球一直不做功解析：選CD玻璃圓環(huán)所在處有均勻變化的磁場，在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的渦旋電場，對帶正電的小球做功。由楞次定律，判斷電場方向為順時針方向。在電場力作用下，小球先沿逆時針方向做減速運動，后沿順時針方向做加速運動。小球在水平面內(nèi)沿玻璃圓環(huán)半徑方向受兩個力作用：環(huán)的彈力FN和磁場的洛倫茲力F＝Bqv，而且兩個力的矢量和時刻等于小球做圓周運動的向心力?？紤]小球速度大小、方向以及磁場強弱的變化，彈力FN和洛倫茲力F不一定始終在增大。洛倫茲力始終與小球做圓周運動的線速度方向垂直，所以洛倫茲力對小球不做功?！咀兪?-2】（多選）應(yīng)用麥克斯韋的電磁場理論判斷如圖所示的表示電場產(chǎn)生磁場(或磁場產(chǎn)生電場)的關(guān)系圖象中(每個選項中的上圖表示變化的場，下圖表示變化的場產(chǎn)生的另外的場)，正確的是()答案BC解析A圖中的上圖磁場是穩(wěn)定的，由麥克斯韋的電磁場理論可知周圍空間不會產(chǎn)生電場，A圖中的下圖是錯誤的．B圖中的上圖是均勻變化的電場，應(yīng)該產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，下圖的磁場是穩(wěn)定的，所以B圖正確．C圖中的上圖是振蕩的磁場，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，且相位差為eq\f(π,2)，C圖是正確的．D圖的上圖是振蕩的電場，可在其周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場，但是下圖中的圖象與上圖相比較，相位差為π，故D圖不正確．所以只有B、C兩圖正確．【變式2-3】如圖甲所示，在變化的磁場中放置一個閉合電路，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，其周圍產(chǎn)生感應(yīng)電場，下列說法正確的是（）A．甲、乙兩圖一定能持續(xù)產(chǎn)生電磁波B．對甲圖，從上向下看，電子在回路中沿順時針方向運動C．閉合電路只是檢驗變化的磁場產(chǎn)生電場，即使沒有閉合電路空間仍能產(chǎn)生電場D．變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，與閉合電路是否存在有關(guān)【答案】C【解析】若甲、乙兩圖的磁場均勻變化，就會產(chǎn)生穩(wěn)定不變的電場，穩(wěn)定不變的電場不會產(chǎn)生磁場，就不會持續(xù)產(chǎn)生電磁波，故A錯誤；對甲圖，從上向下看，感應(yīng)電流沿順時針方向，電子在回路中沿逆時針方向運動，故B錯誤；變化的磁場周圍產(chǎn)生電場是一種普遍存在的現(xiàn)象，與閉合電路是否存在無關(guān)，甲圖的閉合電路只是檢驗變化的磁場產(chǎn)生電場，乙圖即使沒有閉合電路空間仍能產(chǎn)生電場，故C正確；同理，變化的電場周圍產(chǎn)生磁場也是一種普遍存在的現(xiàn)象，與閉合電路是否存在無關(guān)，D錯誤?！绢}型3電磁波的產(chǎn)生】【例3】某電路中電場強度隨時間變化的關(guān)系圖像如圖所示，能發(fā)射電磁波的是()解析：選D由麥克斯韋電磁場理論知，當空間出現(xiàn)恒定的電場時(如題圖A)，由于它不激發(fā)磁場，故無電磁波產(chǎn)生；當出現(xiàn)均勻變化的電場時(如題圖B、C)，會激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會在較遠處激發(fā)出電場，故也不會產(chǎn)生電磁波；只有周期性變化的電場(如題圖D)，才會激發(fā)出周期性變化的磁場，它又激發(fā)出周期性變化的電場……如此交替的產(chǎn)生磁場和電場，便會形成電磁波，故D正確?！咀兪?-1】(1)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A．均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場B．電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C．只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波D．電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播(2)目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)．請回答下列關(guān)于雷達和電磁波的有關(guān)問題．①雷達發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？②能否根據(jù)雷達發(fā)出的電磁波確定雷達和目標間的距離？解析(1)如果電場(或磁場)是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場(或電場)是恒定的，不能產(chǎn)生新的電場(磁場)，因而不能產(chǎn)生電磁波，A正確，C錯誤；電磁波的傳播速度跟介質(zhì)有關(guān)，頻率由波源決定，同一頻率的電磁波在不同介質(zhì)中波長不等，由v＝λf知不同介質(zhì)中波的傳播速度不同，B錯誤；電磁波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，D錯誤．(2)①由c＝λf可得：λ1＝eq\f(c,f1)＝eq\f(3.0×108,200×106)m＝1.5m，λ2＝eq\f(c,f2)＝eq\f(3.0×108,1000×106)m＝0.3m.故雷達發(fā)出的電磁波的波長范圍是0.3～1.5m.②電磁波測距的原理就是通過發(fā)射和接收電磁波的時間間隔來確定距離，所以可根據(jù)x＝eq\f(vt,2)確定雷達和目標間的距離．答案(1)A(2)①0.3～1.5m②能【變式3-2】（多選）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應(yīng)強度均垂直D．利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失答案ABC解析電磁波在真空中傳播速度等于光速，與頻率無關(guān)，A正確；電磁波是周期性變化的電場和磁場互相激發(fā)得到的，B正確；電磁波傳播方向與電場方向、磁場方向均垂直，C正確；光是一種電磁波，光可在光導纖維中傳播，D錯誤；電磁振蕩停止后，電磁波仍會在介質(zhì)或真空中繼續(xù)傳播，E錯誤．【變式3-3】（多選）如圖所示，在磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的以下四種磁場中，下列判斷正確的是（）A．甲圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波B．乙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波C．丙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波D．丁圖能產(chǎn)生電場，也能產(chǎn)生電磁波【答案】BD【解析】根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場產(chǎn)生電場，故乙、丙、丁都可以產(chǎn)生電場；均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，從而產(chǎn)生電磁波，故丙、丁可以產(chǎn)生電磁波?！绢}型4電磁波的應(yīng)用】【例4】電磁波已廣泛運用于很多領(lǐng)域．下列關(guān)于電磁波的說法符合實際的是()A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機C．根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度D．光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同答案C解析干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以電磁波能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，選項A錯誤；常用的遙控器是通過發(fā)出紅外線來遙控電視機的，選項B錯誤；利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對地球的速度，選項C正確；根據(jù)光速不變原理，在不同的慣性系中，光速是相同的，選項D錯誤．【變式4-1】(多選)下列說法正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象C．簡諧機械波在給定的介質(zhì)中傳播時，振動的頻率越高，則波傳播速度越大D．紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度解析：選BD電磁波在真空中的傳播速度都一樣，與電磁波的頻率無關(guān)，A錯誤；一切波都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，橫波具有偏振現(xiàn)象，電磁波屬于波的一種，且是橫波，故電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象，B正確；簡諧機械波在給定的介質(zhì)中傳播時，波傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)，C錯誤；依據(jù)v＝eq\f(c,n)，且紫外線的折射率大于紅外線，因此紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度，D正確?！咀兪?-2】(多選)下列說法正確的是()A.機械波在介質(zhì)中傳播的速度與波的頻率有關(guān)B.電磁波和機械波都需要通過介質(zhì)傳播C.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波中的電場和磁場相互垂直，電磁波是橫波D.當聲源和觀察者背向運動時，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率答案CD解析機械波在介質(zhì)中傳播的速度與波的頻率無關(guān)，故A錯誤；電磁波不需要通過介質(zhì)傳播，故B錯誤；根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波中的電場和磁場相互垂直，電磁波是橫波，故C正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)，當聲源和觀察者背向運動時，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率，故D正確?！咀兪?-3】電磁波已廣泛運用于很多領(lǐng)域．下列關(guān)于電磁波的說法符合實際的是()A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機C．根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度D．光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同答案C解析衍射現(xiàn)象是波的特有現(xiàn)象，A錯誤；常用的遙控器通過發(fā)出紅外線脈沖信號來遙控電視機，B錯誤；遙遠天體和地球的距離發(fā)生變化時，遙遠天體的電磁波由于相對距離發(fā)生變化而出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，所以能測出遙遠天體相對地球的運動速度，C正確；光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值是相同的，即光速不變原理，D錯誤．【題型5與機械波對比】【例5】(多選)以下關(guān)于機械波與電磁波的說法中，正確的是()A．機械波與電磁波本質(zhì)上是一致的B．機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)，還與電磁波的頻率有關(guān)C．機械波可能是縱波，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)象解析：選BCD機械波由波源振動產(chǎn)生，電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生；機械波傳播需要介質(zhì)，波速由介質(zhì)決定；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，波速由介質(zhì)和本身頻率共同決定；機械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，B、C、D正確?！咀兪?-1】(多選)關(guān)于機械波與電磁波，下列說法中正確的是()A.機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中后振動的質(zhì)點總是重復先振動的相鄰的質(zhì)點的振動，是受迫振動B.彈簧振子在四分之一個周期里運動的路程一定等于一個振幅C.有經(jīng)驗的戰(zhàn)士可以根據(jù)炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈是接近還是遠去D.電磁波衍射能力由強到弱的順序是無線電波、可見光、紅外線、γ射線答案AC解析機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中后振動的質(zhì)點總是重復先振動的相鄰的質(zhì)點的振動，是受迫振動，選項A正確；彈簧振子只有從平衡位置或者離平衡位置最遠處開始振動計時，在四分之一個周期里運動的路程才等于一個振幅，選項B錯誤；有經(jīng)驗的戰(zhàn)士可以根據(jù)炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈是接近還是遠去，這是根據(jù)多普勒效應(yīng)，選項C正確；波長越大的衍射能力越強，則電磁波衍射能力由強到弱的順序是無線電波、紅外線、可見光、γ射線，選項D錯誤?！咀兪?-2】（多選）電磁波與聲波比較，下列說法中正確的是()A．電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B．由空氣進入水中時，電磁波速度變小，聲波速度變大C．由空氣進入水中時，電磁波波長變小，聲波波長變大D．電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度，都是由介質(zhì)決定的，與頻率無關(guān)答案ABC解析A、B均與事實相符，所以A、B正確；根據(jù)λ＝eq\f(c,f)，電磁波速度變小，頻率不變，波長變?。宦暡ㄋ俣茸兇?，頻率不變，波長變大，所以C正確；電磁波在介質(zhì)中的速度，與介質(zhì)有關(guān)，也與頻率有關(guān)，在同一種介質(zhì)中，頻率越大，波速越小，所以D錯誤．【變式5-3】關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是()A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息B．手機在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波C．太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同D．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同答案B解析電磁波和聲波都能傳遞信息，比如人們之間的語言交流，A選項錯誤；太陽光中的可見光屬于電磁波，而“B超”中的超聲波屬于機械波，它們的傳播速度不同，C選項錯誤；遙控器發(fā)出的紅外線波長比X射線波長大得多，D選項錯誤，正確選項為B.【題型6聯(lián)系實際】【例6】(多選)第五代移動通信技術(shù)(簡稱5G)是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，5G的性能目標是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、大規(guī)模設(shè)備連接等。與4G相比，5G使用的電磁波頻率更高。下列說法中正確的是()A．5G和4G使用的電磁波都是橫波B．5G和4G使用的電磁波在真空中的傳播速度相同C．5G和4G使用的電磁波都可以發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象D．在真空中5G使用的電磁波波長比4G的長解析：選ABC5G和4G使用的電磁波都是橫波，A正確；5G和4G使用的電磁波在真空中的傳播速度相同，均為3×108m/s，B正確；任何波均能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，故5G和4G使用的電磁波都可以發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，C正確；根據(jù)公式c＝λf可知，在真空中5G使用的電磁波的波長比4G的短，D錯誤。【變式6-1】2017年11月10日上午，空軍