高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 电磁场与电磁波课后复习题

4.2  电磁场与电磁波

一、选择题

1.（单选）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(  )

【答案】　B

【解析】　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。

方法总结　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。

2．(单选)如图所示的四种变化电场,能发射电磁波的是(　　)

【答案】　D

【解析】　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。

3．（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

【答案】　AD

【解析】　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。

4.（单选）电磁波在传播时,不变的物理量是(　　)

A.振幅 B.频率 C.波速 D.波长

【答案】　B

【解析】离波源越远,振幅越小,电磁波在不同介质中的波速不一样,波长也不一样。频率是由发射电磁波的波源决定的,与介质无关。

5.(单选)电磁场理论是以下哪位科学家提出的(　　)

A.法拉第　　　　　　 B.赫兹

C.麦克斯韦      D.安培

【答案】　C

【解析】　由图示电流方向知电容器在充电,振荡电流减小,电容器极板上的电荷量正在增强,极板间的场强在增强,磁场能正在向电场能转化,选项C正确,A、B、D错误。

6．(单选）有关电磁波和声波,下列说法错误的是(　　)

A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质

B.由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变大

C.电磁波是横波,声波也是横波

D.由空气进入水中传播时,电磁波的波长变短,声波的波长变长

【答案】　C

【解析】　电磁波本身就是一种物质,它的传播不需要介质,而声波的传播需要介质,故选项A正确;电磁波由空气进入水中时,传播速度变小,但声波在水中的传播速度比其在空气中大,故选项B正确;电磁波的传播方向与E、B两个振动矢量的方向都垂直,是横波,而声波是纵波,故选项C错误;电磁波由空气进入水中传播时,波速变小,波长变短,而声波由空气进入水中传播时,波速变大,波长变长,故选项D正确。

7.(单选)某电路中电场随时间变化的图象如图所示,能发射电磁波的电场是(　　)

【答案】　D

【解析】　变化的电场可产生磁场,产生磁场的性质是由电场的变化情况决定的。均匀变化的电场产生稳定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,振荡的电场产生同频率的振荡磁场。图A电场不随时间变化,不会产生磁场。图B和图C中电场都随时间做均匀变化,在周围空间产生稳定的磁场,这个磁场不能再激发电场,所以不能产生电磁波。图D中是一振荡电场,它将在周围空间产生振荡的磁场,振荡的磁场又产生振荡的电场,从而形成一个不可分割的统一体,即电磁场,它由近及远的传播即为电磁波。故选项D正确。

8．应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是    (　　)

【答案】BC

【解析】　A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的；D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故错误。所以只有B、C两图正确。

9．(单选)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

【答案】　A

【解析】　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。

10.（单选）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、能量的强弱都不能影响电磁波的传播速度

【答案】D

【解析】: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。

11.（单选）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】C

【解析】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。

12.（单选）如图所示带电的平行板电容器C，当用绝缘工具缓缓拉大板间距离的过程中，在电容器周围空间(　　)

A．会产生变化的磁场

B．会产生稳定的磁场

C．不产生磁场

D．会产生周期性变化的磁场

【答案】A

【解析】由于电容器始终跟电源相连，两极板间电压不变，根据E＝可知在d缓慢增大时，E是非均匀变化的，因此在其周围产生变化的磁场．

13.(多选)某空间出现了如图3－2－5所示的一组闭合的电场线，这可能是(　　)

A．沿AB方向磁场在迅速减弱

B．沿AB方向磁场在迅速增加

C．沿BA方向磁场在迅速增加

D．沿BA方向磁场在迅速减弱

【答案】AC

【解析】根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断．根据麦克斯韦电磁理论，闭合回路中产生感应电流，是因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间内磁场变化产生的电场方向，仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知A、C正确．

14．（单选）如图所示是某一固定面的磁通量的变化图象，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是(　　)

A．逐渐增强

B．逐渐减弱

C．不变

D．无法确定

【答案】C

【解析】由图可知磁通量Φ随时间t均匀变化，而Φ＝BS，所以磁场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知C正确．

15.（单选）电磁波在传播时，不变的物理量是(　　)

A．振幅　　　　　 B．频率

C．波速   D．波长

【答案】B

【解析】离波源越远，振幅越小．电磁波在不同介质中的波速不一样，波长也不一样．

二、非选择题

16. 雷达是一种无线电探测装置，除了军用方面外，人们还可以使用雷达测定人造卫星、宇宙飞船等飞行物的速度和轨道。雷达测距是由雷达指示器直接显示出来的，当雷达向目标发射无线电波时，在指示器荧光屏上出现一个尖形波；在收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现第二个尖形波。如图所示，该图只记录了时间，每一小格表示1.0×10－4s，那么根据此图，雷达与被测目标的距离约为多少？

【答案】：1.2×105 m

【解析】：设雷达与被测目标的距离为s，来回的时间为t，则有2s＝c·t，

故s＝＝ m＝1.2×105 m。

17.“神州五号”载人飞船成功发射，如果你想通过同步卫星转发的无线电话与杨利伟通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？（已知地球的质量为 M=6.0×1024kg，地球半径为R=6.4×106m，万有引力恒量G=6.67×10－11Nm2/kg2）

【解析】：同步卫星是相对于地面静止的，它的运动周期T=3600×24s，设卫星离地面距离为h，它绕地球转动的向心力是它对地球的万有引力，即，代入，h=3.59×107m。最短通信距离是发话人和听话人均在同步卫星的正下方，这时电磁波传播的最短距离为s=2h，所以最短时间为t=2×2h/c=0.48s。