高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 电磁场与电磁波精品一课一练

第四章 电磁振荡与电磁波

课时4.2 电磁场与电磁波

1. 初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想。
2. 初步了解场的统一性和多样性，体会物理学对统一性的要求。
3. 了解电磁波的基本特点。

一、电磁场

1．变化的磁场产生电场

(1)实验现象：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)麦克斯韦的观点：电路里有感应电流产生，一定是变化的磁场 产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。

(3)结论：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。

二、电磁波

1．电磁波的产生

变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。

2．电磁波是横波

根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。

3．电磁波的速度

麦克斯韦得到电磁波的速度等于 光速。他指出了光的 电磁本质。

4．麦克斯韦电磁场理论的意义

不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁场理论。

5．赫兹的电火花

(1)赫兹的实验装置

(2)实验现象

当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过火花。

(3)现象分析

当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以 电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出 感应电动势 ，使得导线环的空隙中也产生了火花。

(4)实验结论：证实了电磁波的存在。

基础过关练

题组一　电磁场

1.根据麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是 (　　)　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

A.电场一定能产生磁场，磁场一定能产生电场

B.稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场

C.周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场

D.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场

2.(多选)关于电磁场理论的叙述正确的是 (　　)

A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关

B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场

C.变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场

D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场

3.如图所示是空间中某磁场的磁感应强度B随时间变化的图像，在它周围空间产生的电场中的某一点的电场强度E应是 (　　)

A.逐渐增强  B.逐渐减弱                             C.不变                            D.无法确定

4.下列四个选项中的四种磁场变化情况，能产生如图所示电场的是 (　　)

5.如图所示的四种变化电场，能发射电磁波的是 (　　)

6.(多选)甲、乙两种磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，下列说法正确的是 (　　)

A.磁场甲能够产生电场

B.磁场甲能够产生电磁波

C.磁场乙的磁感应强度最大时产生的电场最强

D.磁场乙的磁感应强度为零时产生的电场最强

题组二　电磁波

7.人们为了纪念德国科学家赫兹对人类的贡献，把频率的单位定为“赫兹”。赫兹对人类的突出贡献是 (　　)

A.通过实验证实了电磁波的存在

B.通过实验发现了磁场对通电导线有力的作用

C.通过实验发现了电荷之间相互作用力的规律

D.通过实验发现了电磁感应的规律

8.关于电磁波在真空中的传播速度，下列说法中正确的是 (　　)

A.频率越高，传播速度越大

B.能量越大，传播速度越大

C.波长越长，传播速度越大

D.频率、波长、能量大小都不影响电磁波在真空中的传播速度

9.关于电磁波和机械波，下列说法正确的是 (　　)

A.电磁波是纵波，而机械波既有横波又有纵波

B.机械波和电磁波在传播时都需要介质

C.机械波的能量由振幅决定，而电磁波的能量由频率决定

D.当机械波或电磁波从空气中进入水中时，频率不变，波长和波速都变小

答案全解全析

基础过关练

1.C　稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，选项A、B错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，选项C正确；均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，选项D错误。

2.ABC　变化的磁场周围一定存在电场，与是否有闭合电路无关，选项A正确；周期性变化的磁场会在周围空间引起同频率变化的电场，选项B正确；变化的电场和变化的磁场相互联系，形成一个不可分割的统一的电磁场，选项C正确；稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场也不能产生电场，选项D错误。

3.C　由题图可知，磁场的磁感应强度均匀增强，根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，即电场强度E不变，选项C正确，A、B、D错误。

4.B　由麦克斯韦电磁场理论知均匀变化的磁场才能产生稳定的电场，选项B正确。

易错警示　均匀(非均匀)变化的磁场(电场)、恒定的磁场(电场)的比较

(1)变化的磁场产生的电场，叫作感应电场，它的电场线是闭合的。而静电荷周围产生的电场叫作静电场，它的电场线由正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，是不闭合的。

(2)恒定的电场不产生磁场，恒定的磁场不产生电场。

(3)均匀变化的磁场周围产生恒定的电场，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场。

(4)不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场。

5.D　图A是稳定的电场，不能产生磁场；图B与图C是均匀变化的电场，产生恒定的磁场，也不能形成电磁波；图D是周期性变化的电场，会产生同频率周期性变化的磁场，能形成电磁场，向外发射电磁波，选项D正确，A、B、C错误。

6.AD　根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的磁场甲能产生稳定的电场，不能产生电磁波，选项A正确，B错误；周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，磁场乙的磁感应强度最大时，产生的电场最弱，磁场乙的磁感应强度为零时，产生的电场最强，选项C错误，D正确。

7.A　1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁波的存在，人们为了纪念他，把频率的单位定为赫兹，选项A正确。

8.D　电磁波在真空中的传播速度等于光速，与频率、波长、能量大小均无关，D正确。

9.C　电磁波是横波，选项A错误；电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，选项B错误；机械波的能量由振幅决定，而电磁波的能量由频率决定，选项C正确；当电磁波从空气中进入水中时，频率不变，而介质的折射率变大，所以波速变小，则波长也变小，而机械波从空气中进入水中时，频率不变，但波速变大，所以波长也变大，选项D错误。