第14講 電磁場與電磁波（解析版）-高二物理同步講義（人教版選擇性必修第二冊）

第14講電磁場與電磁波目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1.初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想，初步了解場的統(tǒng)一性與多樣性，體會(huì)物理學(xué)對(duì)統(tǒng)一性的追求。2.結(jié)合牛頓萬有引力定律和麥克斯韋電磁場理論，體會(huì)物理學(xué)發(fā)展過程中對(duì)統(tǒng)一性的追求。1.知道電磁場的概念及產(chǎn)生過程.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．知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01電磁場1．變化的磁場產(chǎn)生電場(1)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：如圖所示，在變化的磁場中放一個(gè)閉合電路，電路里就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．(2)麥克斯韋的見解：電路里能產(chǎn)生感應(yīng)電流，是因?yàn)樽兓拇艌霎a(chǎn)生了電場，電場促使導(dǎo)體中的自由電荷做定向運(yùn)動(dòng)．(3)實(shí)質(zhì)：變化的磁場產(chǎn)生了電場．2．變化的電場產(chǎn)生磁場麥克斯韋假設(shè)，既然變化的磁場能產(chǎn)生電場，那么變化的電場也會(huì)在空間產(chǎn)生磁場．【知識(shí)拓展1】對(duì)麥克斯韋電磁場理論的理解(1)變化的磁場產(chǎn)生電場①均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場．②非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場．③周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場．(2)變化的電場產(chǎn)生磁場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．③周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場．【即學(xué)即練1】麥克斯韋是從牛頓到愛因斯坦這一階段中最偉大的理論物理學(xué)家，他的科學(xué)思想和科學(xué)方法的重要意義直到20世紀(jì)科學(xué)革命來臨時(shí)才充分體現(xiàn)出來，下列關(guān)于麥克斯韋的理論，正確的是（）A．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場B．光是以波動(dòng)形式傳播的一種電磁振動(dòng)C．水波、聲波和電磁波都能在真空中傳播D．當(dāng)電場和磁場同時(shí)存在空間某一區(qū)域時(shí)，就會(huì)形成電磁波【答案】B【解析】A．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，故A錯(cuò)誤；B．光是以波動(dòng)形式傳播的一種電磁振動(dòng)，故B正確；C．水波、聲波屬于機(jī)械波，不能在真空中傳播；電磁波能在真空中傳播，故C錯(cuò)誤；D．電磁波是由變化的電場和磁場，從發(fā)生區(qū)域由近及遠(yuǎn)傳播形成的，故D錯(cuò)誤。故選B。知識(shí)點(diǎn)02電磁波1．電磁波的產(chǎn)生：變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，形成電磁波．2．電磁波的特點(diǎn)：(1)電磁波在空間傳播不需要介質(zhì)；(2)電磁波是橫波：電磁波中的電場強(qiáng)度與磁感應(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)電磁波的波長、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)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象．3．電磁波具有能量電磁場的轉(zhuǎn)換就是電場能量與磁場能量的轉(zhuǎn)換，電磁波的發(fā)射過程是輻射能量的過程，傳播過程是能量傳播的過程．【知識(shí)拓展2】電磁波與機(jī)械波的比較名稱項(xiàng)目機(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)理由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生由電磁振蕩激發(fā)波的特點(diǎn)橫波或縱波橫波干涉和衍射可以發(fā)生干涉和衍射【即學(xué)即練2】下列說法正確的是（）A．磁場中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場力F與該導(dǎo)線的長度1、通過的電流I乘積的比值，即B．環(huán)形金屬軟彈簧套在條形磁鐵的中心位置。若將金屬軟彈簧沿半徑向外拉，使其面積增大，則穿過金屬軟彈簧所包圍面積的磁通量將增大C．把帶電體和永磁體放在一起，就可以在其周圍空間產(chǎn)生電磁波D．均勻帶負(fù)電的塑料圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面且過圓心的軸旋轉(zhuǎn)，在環(huán)的圓心處有一閉合小線圈，小線圈和圓環(huán)在同一平面，當(dāng)圓環(huán)在做變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小線圈內(nèi)一定有感應(yīng)電流【答案】D【解析】A．磁場中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于一小段通電導(dǎo)線垂直于磁場方向放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場力F與該導(dǎo)線的長度1、通過的電流I乘積的比值，即，故A錯(cuò)誤；B．環(huán)形金屬軟彈簧套在條形磁鐵的中心位置。若將金屬軟彈簧沿半徑向外拉，該彈簧面積中存在條形磁鐵內(nèi)部和外部兩個(gè)磁場，使其面積增大，會(huì)導(dǎo)致合磁場減弱，則穿過金屬軟彈簧所包圍面積的磁通量將減小。故B錯(cuò)誤；C．電磁波是周期性變化的電場與磁場相互激發(fā)由近及遠(yuǎn)的傳播，把帶電體和永磁體放在一起，不能在其周圍空間產(chǎn)生電磁波。故C錯(cuò)誤；D．均勻帶負(fù)電的塑料圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面且過圓心的軸旋轉(zhuǎn)，在環(huán)的圓心處有一閉合小線圈，小線圈和圓環(huán)在同一平面，當(dāng)圓環(huán)在做變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律可知小線圈內(nèi)一定有感應(yīng)電流。故D正確。故選D。能力拓展能力拓展考法01電磁場【典例1】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法中正確的是（）A．變化的磁場會(huì)激發(fā)電場，這種電場與靜電場相同，其電場線不是閉合曲線B．變化的電場會(huì)激發(fā)磁場，這種磁場與電流的磁場不同，其磁感線不是閉合曲線C．均勻變化的電場激發(fā)變化的磁場，空間將產(chǎn)生電磁波D．振蕩的電場激發(fā)同頻率的振蕩的磁場，空間將產(chǎn)生電磁波【答案】D【解析】A．變化的磁場會(huì)激發(fā)電場，這種電場與靜電場不同，其電場線是閉合曲線，A錯(cuò)誤；B．變化的電場會(huì)激發(fā)磁場，這種磁場與電流的磁場相同，其磁感線也是閉合曲線，B錯(cuò)誤；C．均勻變化的電場激發(fā)穩(wěn)定的磁場，不產(chǎn)生電磁波，C錯(cuò)誤；D．振蕩的電場激發(fā)同頻率的振蕩的磁場，空間將產(chǎn)生電磁波，D正確。故選D?？挤?2電磁波【典例2】關(guān)于電磁波在真空中的傳播速度，下列說法中正確的是（）A．頻率越高，傳播速度越大B．能量越大，傳播速度越大C．波長越長，傳播速度越大D．頻率、波長、能量的強(qiáng)弱都不能影響電磁波的傳播速度【答案】D【解析】電磁波在真空中的傳播速度等于光速，與頻率、波長、能量大小均無關(guān)，故選D。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．物理學(xué)中發(fā)現(xiàn)電荷之間的相互作用規(guī)律、最早提出利用電場線描述電場、發(fā)現(xiàn)電流的熱效應(yīng)和用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁場理論的依次是哪幾位物理學(xué)家（）A．牛頓、奧斯特、焦耳和赫茲 B．牛頓、法拉第、伏特和安培C．庫倫、奧斯特、伏特和安培 D．庫侖、法拉第、焦耳和赫茲【答案】D【解析】物理學(xué)中發(fā)現(xiàn)電荷之間的相互作用規(guī)律的物理學(xué)家是庫侖，最早提出利用電場線描述電場的物理學(xué)家是法拉第，發(fā)現(xiàn)電流的熱效應(yīng)的物理學(xué)家是焦耳，用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁場理論的物理學(xué)家是赫茲。故選D。2．下列幾種波中不屬于電磁波的是（）A．B超檢查身體時(shí)發(fā)出的超聲波 B．微波爐加熱食物時(shí)發(fā)出的微波C．電視發(fā)射塔發(fā)出的無線電波 D．互聯(lián)網(wǎng)光纜中傳播的激光【答案】A【解析】微波爐加熱食物時(shí)發(fā)出的微波、電視發(fā)射塔發(fā)出的無線電波、互聯(lián)網(wǎng)光纜中傳播的激光都屬于電磁波；B超檢查身體時(shí)發(fā)出的超聲波是機(jī)械波，不屬于電磁波。故選A。3．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．手機(jī)放在一個(gè)真空玻璃罩中不能接收到信號(hào)，我們隔著玻璃罩看不到來電顯示，沒法聽到來電音樂B．手機(jī)放在一個(gè)真空玻璃罩中能接收到信號(hào)，我們隔著玻璃罩只能看到來電顯示，沒法聽到來電音樂C．載有信號(hào)的電磁波只能在真空中傳播D．電磁振蕩停止后，其發(fā)射到空間的電磁波隨即消失【答案】B【解析】AB．由于電磁波可以在真空中傳播，聲波的傳播需要介質(zhì)，不能在真空中傳播，故手機(jī)放在一個(gè)真空玻璃罩中能接收到信號(hào)，隔著玻璃罩看得到來電顯示，沒法聽到來電音樂，A錯(cuò)誤，B正確；C．載有信號(hào)的電磁波不僅能在真空中傳播，也能在介質(zhì)中傳播，C錯(cuò)誤；D．電磁振蕩停止后，其發(fā)射到空間的電磁波能繼續(xù)傳播，D錯(cuò)誤。故選B。4．如圖所示是我國口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST），它可以接收來自宇宙深處的電磁波。關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波是縱波 B．麥克斯韋通過實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波C．頻率越高的電磁波，波長越長 D．電磁波可以傳遞信息和能量【答案】D【解析】A．電磁波是橫波，所以A錯(cuò)誤；B．赫茲是最早用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波存在、證明麥克斯韋電磁場理論的科學(xué)家，所以B錯(cuò)誤；C．頻率越高的電磁波，波長越短，所以C錯(cuò)誤；D．電磁波可以傳遞信息和能量，所以D正確；故選D。5．了解物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，學(xué)會(huì)像科學(xué)家那樣觀察和思考，往往比掌握知識(shí)本身更重要。以下不符合物理學(xué)歷史的是（）A．庫侖在前人工作的基礎(chǔ)上通過扭秤實(shí)驗(yàn)研究確認(rèn)了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用規(guī)律B．法拉第不僅提出了場的概念，而且他用電場線和磁感線形象地描述電場和磁場C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，還揭示了電、磁、光現(xiàn)象的統(tǒng)一性，而且他通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了證實(shí)D．惠更斯發(fā)現(xiàn)單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的周期與擺長的二次方根成正比，與重力加速度的二次方根成反比【答案】C【解析】A．1769年英國蘇格蘭人羅賓遜設(shè)計(jì)了一個(gè)杠桿裝置，他把實(shí)驗(yàn)結(jié)果用公式表述出來，即力與距離的n次方成反比，1784年至1785年庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)研究確認(rèn)了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用規(guī)律，故A正確，不符合題意；B．英國物理學(xué)家法拉第引入了“電場”和“磁場”的概念，并用畫電場線和磁感線的方法來描述電場和磁場，為經(jīng)典電磁學(xué)理論的建立奠定了基礎(chǔ)，故B正確，不符合題意；C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，還揭示了電、磁、光現(xiàn)象的統(tǒng)一性，是德國科學(xué)性赫茲通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了證實(shí)，故C錯(cuò)誤，符合題意；D．惠更斯導(dǎo)出了單擺周期公式，故D正確，不符合題意。故選C。6．引力波是根據(jù)愛因斯坦的廣義相對(duì)論作出的奇特預(yù)言之一，三位美國科學(xué)家因在引力波的研究中有決定性貢獻(xiàn)而榮獲諾貝爾獎(jiǎng)，對(duì)于引力波概念的提出，可以通過這樣的方法來理解：麥克斯韋認(rèn)為，電荷周圍有電場，當(dāng)電荷加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁波；愛因斯坦認(rèn)為，物體周圍存在引力波，當(dāng)物體加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)輻射出引力波，愛因斯坦的觀點(diǎn)的提出，采取了哪種研究方法（）A．類比法 B．對(duì)比法 C．對(duì)稱法 D．觀察法【答案】A【解析】根據(jù)相似的特點(diǎn)，把物體類比于電荷，引力波類比于電磁波，故采用類比法。故選A。7．物理學(xué)家通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展。下列說法符合事實(shí)的是（）A．赫茲通過一系列實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論B．查德威克用α粒子轟擊獲得反沖核，發(fā)現(xiàn)了中子C．居里夫人發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)D．盧瑟福通過對(duì)陰極射線的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型【答案】A【解析】A．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論，故Ａ正確；B．盧瑟福用α粒子轟擊獲得反沖核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故B錯(cuò)誤；C．貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故C錯(cuò)誤；D．盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故D錯(cuò)誤。故選A。8．關(guān)于電磁場理論，下列說法中正確的是（）A．在電場的周圍空間一定產(chǎn)生磁場B．任何變化的電場周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場C．均勻變化的電場周圍空間產(chǎn)生變化的磁場D．振蕩電場的周圍空間產(chǎn)生變化的振蕩磁場【答案】D【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論：變化的電場周圍空間產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍空間產(chǎn)生電場，可推導(dǎo)出；不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場，變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場；如果電場是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場是恒定的；如果電場是周期性（振蕩）變化的，產(chǎn)生的磁場是周期性（振蕩）變化的，反之也成立。故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。9．有關(guān)電磁場和電磁波，下列說法中正確的是（）A．麥克斯韋首先預(yù)言并證明了電磁波的存在B．變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場C．電磁波的傳播速度總是3.0×10m/sD．光也是一種電磁波【答案】D【解析】A．麥克斯韋預(yù)言電磁波的存在，赫茲證明了電磁波的存在，故A錯(cuò)誤；B．均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，故B錯(cuò)誤；C．電磁波在真空中傳播速度才是3.0×10m/s，故C錯(cuò)誤；D．光也是一種電磁波，故D正確。故選D。10．2020年我國將全面進(jìn)入萬物互聯(lián)的商用網(wǎng)絡(luò)新時(shí)代，即5G時(shí)代。所謂5G是指第五代通信技術(shù)，采用3300~5000MHz（1M=106）頻段的無線電波?，F(xiàn)行的第四代移動(dòng)通信技術(shù)4G，其頻段范圍是1880~2635MHz。未來5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率（指單位時(shí)間傳送的數(shù)據(jù)量大?。┛蛇_(dá)10Gbps（bps為bitspersecond的英文縮寫，即比特率、比特/秒），是4G網(wǎng)絡(luò)的50~100倍。下列說法正確的是（）A．4G信號(hào)和5G信號(hào)都是縱波B．4G信號(hào)更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C．4G信號(hào)和5G信號(hào)相遇能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象D．5G信號(hào)比4G信號(hào)在真空中的傳播速度快【答案】B【解析】A．電磁波均為橫波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．因5G信號(hào)的頻率更高，則波長小，故4G信號(hào)更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；C．兩種不同頻率的波不能發(fā)生干涉，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．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，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。題組B能力提升練1．下列說法中正確的是（）A．只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波B．在閉合回路的內(nèi)、外電路中，沿著電流方向電勢都一定降低C．實(shí)物和場是物質(zhì)存在的不同形式，都是客觀存在的D．麥克斯韋根據(jù)電磁場理論，預(yù)言并證實(shí)了電磁波的存在【答案】C【解析】A．根據(jù)麥克斯韋電磁電磁場理論，變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，如果電場和磁場不變化，則不能產(chǎn)生電場和磁場，故A錯(cuò)誤；B．在外電路：沿著電流的方向,電勢降低，在內(nèi)電路：沿著電流的方向，電勢升高，故B錯(cuò)誤；C．實(shí)物和場是物質(zhì)存在的不同形式，都是客觀存在的，故C正確；D．麥克斯韋建立了電磁場理論，預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波存在，故D錯(cuò)誤。故選C。2．對(duì)于物理學(xué)家的成就與貢獻(xiàn)的敘述，與物理學(xué)史實(shí)相符合的是（）A．法拉第發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)B．奧斯特提出了著名的分子電流假說C．麥克斯韋創(chuàng)建了電磁場理論，赫茲預(yù)言并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在D．普朗克最早提出能量量子化的概念【答案】D【解析】A．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．安培提出了著名的分子電流假說，故B錯(cuò)誤；C．麥克斯韋創(chuàng)建了電磁場理論，預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故C錯(cuò)誤；D．普朗克最早提出能量量子化的概念，故D正確。故選D。3．許多科學(xué)家對(duì)物理學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，下列說法正確的是（）A．庫侖利用扭秤測出了靜電力常量k的數(shù)值B．麥克斯韋提出了電磁場統(tǒng)一理論并用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在C．富蘭克林通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了電荷量e的數(shù)值D．法拉第提出了場的概念并用電場線形象地描述電場【答案】D【解析】A．庫侖利用扭秤實(shí)驗(yàn)得出了電荷間的作用力與電荷量的關(guān)系，即庫侖定律，但靜電力常量是后人計(jì)算所得的，故A錯(cuò)誤；B．麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在。故B錯(cuò)誤；C．密里根通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了電荷量e的數(shù)值。故C錯(cuò)誤；D．法拉第提出了場的概念并用電場線形象地描述電場。故D正確。故選D。4．類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法，通過類比，能較牢固地掌握新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處。某同學(xué)對(duì)機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是（）A．機(jī)械波的頻率、波長和波速三者滿足的關(guān)系，對(duì)電磁波也適用B．機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C．機(jī)械波的傳播依賴介質(zhì)，而電磁波可以不依賴介質(zhì)在真空中傳播D．機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波【答案】D【解析】A．波長、波速、頻率的關(guān)系對(duì)任何波都是成立的，對(duì)電磁波當(dāng)然成立，故A正確，不符合題意；B．干涉和衍射是波的特性，機(jī)械波、電磁波都是波，這些特性都具有，故B正確，不符合題意；C．機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成的，所以機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)而電磁波是交替變化的電場和磁場由近及遠(yuǎn)的傳播形成的，所以電磁波傳播不需要介質(zhì)，故C正確，不符合題意；D．機(jī)械波既有橫波又有縱波，但是電磁波只能是橫波，其證據(jù)就是電磁波能夠發(fā)生偏振現(xiàn)象，而偏振現(xiàn)象是橫波才有的，故D錯(cuò)誤，符合題意。故選D。5．電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)，這些信息都是通過電磁波來傳遞的。下列關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論說法正確的是（）A．變化的磁場產(chǎn)生的電場一定是變化的B．不均勻變化的電場產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生不均勻變化的電場C．穩(wěn)定的磁場產(chǎn)生不穩(wěn)定的電場D．振蕩的磁場在周圍空間產(chǎn)生的電場是振蕩的【答案】D【解析】A．根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知，變化的磁場周圍能產(chǎn)生電場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，故A錯(cuò)誤；B．不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，磁場有可能不是均勻變化的；均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，故B錯(cuò)誤；C．穩(wěn)定的磁場其周圍不產(chǎn)生電場，故C錯(cuò)誤；D．振蕩的磁場在周圍空間產(chǎn)生的電場是振蕩的，振蕩的電場在周圍空間產(chǎn)生的磁場是也振蕩的，故D正確。故選D。6．關(guān)于機(jī)械波與電磁波，以下說法正確的是（）A．公路上的超聲波測速儀向迎面駛來的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的超聲波，根據(jù)測速儀接收到的反射波頻率變化的多少，就可知汽車運(yùn)動(dòng)的速度大小，其原理是波的多普勒效應(yīng)B．赫茲從理論上預(yù)言了電磁波的存在，麥克斯韋觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象，麥克斯韋還測得電磁波在真空中具有與光相同的傳播速度C．機(jī)械波與電磁波的傳播都需要介質(zhì)D．無論是機(jī)械波還是電磁波，只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸跟波的波長相等時(shí)，才能發(fā)生衍射【答案】A【解析】A．公路上的超聲波測速儀向迎面駛來的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的超聲波，根據(jù)測速儀接收到的反射波頻率變化的多少，就可知汽車運(yùn)動(dòng)的速度大小，其原理是波的多普勒效應(yīng)，所以A正確；B．麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在，而赫茲證實(shí)了電磁波的存在，所以B錯(cuò)誤；C．機(jī)械波的傳播都需要介質(zhì)，而電磁波傳播不需要介質(zhì)，所以C錯(cuò)誤；D．無論是機(jī)械波還是電磁波，當(dāng)障礙物或孔的尺寸跟波的波長差不多時(shí)，就能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，衍射什么情況下都在發(fā)生，明不明顯而已，所以D錯(cuò)誤；故選A。7．以下對(duì)物理學(xué)知識(shí)的相關(guān)描述中，正確的是（）A．交警通過發(fā)射超聲波來測量車速是利用了波的多普勒效應(yīng)B．根據(jù)麥克斯韋電磁場理論變化的電場周圍一定會(huì)產(chǎn)生變化的磁場C．對(duì)于受迫振動(dòng)的物體，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率越大，越容易發(fā)生共振現(xiàn)象D．5G的數(shù)據(jù)傳輸速率比4G大幅提升，由于5G信號(hào)比4G信號(hào)在真空中的傳播速度快【答案】A【解析】A．交警通過發(fā)射超聲波測量車速是利用了多普勒效應(yīng)，故A正確；B．根據(jù)麥克斯韋理論，均勻變化的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，非均勻變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場，故B錯(cuò)誤；C．對(duì)于受迫振動(dòng)的物體，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于固有頻率時(shí)，振幅最大，即達(dá)到共振現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；D．5G信號(hào)和4G信號(hào)都是利用電磁波傳輸信息的，在真空的傳播速度都是光速，故D錯(cuò)誤；故選A。8．如圖所示是一個(gè)水平放置的玻璃圓環(huán)形小槽，槽內(nèi)光滑，槽寬度和深度處處相同?，F(xiàn)將一直徑略小于槽寬的帶正電小球放在槽中，讓它獲得一初速度，與此同時(shí)，有一變化的磁場垂直穿過玻璃圓環(huán)形小槽外徑所在的區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟時(shí)間成正比例增大，方向豎直向下。設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中電荷量不變，則（）A．小球需要的向心力大小不變 B．小球需要的向心力大小不斷增大C．磁場力對(duì)小球做了功 D．小球受到的磁場力大小與時(shí)間成正比【答案】B【解析】AB．由麥克斯韋電磁場理論可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)恒定的感應(yīng)電場，由楞次定律可知，此電場方向與小球初速度方向相同，由于小球帶正電，電場力對(duì)小球做正功，小球的速度逐漸增大，向心力也隨著增大，故A錯(cuò)誤，B正確；C．洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，C錯(cuò)誤；D．帶電小球所受洛倫茲力F=qBv，隨著速度的增大而增大，同時(shí)B與t成正比，則F與t不成正比，故D錯(cuò)誤。故選B。9．手機(jī)無線充電是比較新穎的充電方式。如圖所示電磁感應(yīng)式無線充電的原理與變壓器類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。當(dāng)充電基座上的送電線圈（原線圈）兩端接上正弦式交變電壓后，就會(huì)在鄰近的受電線圈（副線圈）中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，最終實(shí)現(xiàn)為手機(jī)電池充電。則關(guān)于受電線圈（副線圈）中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢情況，下列說法正確的是（）A．受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動(dòng)勢恒定不變B．受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動(dòng)勢周期性變化C．受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動(dòng)勢大小不變、極性不斷變化D．受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動(dòng)勢極性不變、大小不斷變化【答案】B【解析】由于送電線圈中通入正弦式交變電流，根據(jù)麥克斯韋理論可知送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場呈周期性變化，周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，所以受電線圈中感應(yīng)電流仍是正弦交流電，即受電線圈（副線圈）中的感應(yīng)電動(dòng)勢周期性變化。故選B。10．用絕緣工具將如圖所示的帶電的平行板電容器的兩個(gè)極板間的距離緩慢均勻增大的過程中，在電容器周圍空間（）A．會(huì)產(chǎn)生變化的磁場 B．會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場C．不產(chǎn)生磁場 D．會(huì)產(chǎn)生周期性變化的磁場【答案】A【解析】由于電容器始終跟電源相連，兩極板間電壓不變，根據(jù)可知，在d緩慢均勻增大時(shí)，E是非均勻變化的，因此在電容器周圍產(chǎn)生變化的磁場。故選A。題組C培優(yōu)拔尖練1．如圖所示是我國500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）它可以通過接收來自宇宙深處的電磁波，探索宇宙。截止到去年11月，它已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的脈沖星超過240顆，我國也因此成為世上發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量最多的國家。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．頻率越高的電磁波，波長越短B．電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度均為3×108m/sC．赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論D．均勻變化的電場激發(fā)變化的磁場，空間將產(chǎn)生電磁波【答案】AC【解析】A．根據(jù)公式可知，頻率越高的電磁波，波長越短。故A正確；B．電磁波在真空中傳播速度為3×108m/s。故B錯(cuò)誤；C．赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論。故C正確；D．均勻變化的電場激發(fā)穩(wěn)定的磁場，空間不會(huì)產(chǎn)生電磁波。故D錯(cuò)誤。故選AC。2．某同學(xué)對(duì)機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中正確的是（）A．機(jī)械波的頻率、波長和波速三者滿足的關(guān)系，對(duì)電磁波也適用B．機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C．機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D．機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波【答案】ABC【解析】A．波長、波速、頻率的關(guān)系對(duì)任何波都是成立的，故A正確；B．干涉和衍射是波的特性，機(jī)械波、電磁波都是波，這些特性都具有，故B正確；C．機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成的，所以機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，而電磁波是交替變化的電場和磁場由近及遠(yuǎn)的傳播形成的，所以電磁波傳播不需要介質(zhì)，故C正確；D．機(jī)械波既有橫波又有縱波，但是電磁波只能是橫波，故D錯(cuò)誤。故選ABC。3．關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是（）A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān)B．周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場C．變化的電場和變化的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場，即電磁場D．電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場【答案】ABC【解析】A．變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，當(dāng)電場中有閉合回路時(shí)，回路中有電流，若無閉合回路，電場仍然存在，故A正確；BC．根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場，變化的電場和變化的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場，即電磁場，故BC正確；D．只有變化的電場才能產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，故D錯(cuò)誤。故選ABC。4．用麥克斯韋的電磁場理論判斷