新教材2023高中物理第四章电磁振荡电磁波第二节麦克斯韦电磁场理论课件粤教版选择性必修第二册

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第四章 电磁振荡与电磁波知识点一　麦克斯韦电磁场理论和意义一、麦克斯韦电磁场理论1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设.（1）变化的磁场能够在周围空间产生电场.（2）变化的电场能够在周围空间产生磁场.2.电磁场：变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场.3.电磁波.（1）电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波.（2）电磁波的特点.①电磁波是横波，电磁波在空间传播不需要介质.②电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝λf，在真空中，电磁波的速度c＝3.0×108m/s. （3）电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象.二、麦克斯韦理论在物理发展史上的意义（1）统一了人们对电磁和光现象的认识，为电和磁的利用开辟了理论前景.（2）使人们认识到场是物质存在的一种基本形式，它是客观存在的.（3）爱因斯坦根据麦克斯韦理论——光在真空中的频率是一个常量，与参考系无关，为建立狭义相对论奠定了基础.知识点二　赫兹实验1.赫兹实验原理图（如图）：2.实验现象：当感应线圈两个铜球间有火花时，检波器的两铜球间也有火花产生.3.现象分析：（1）火花在A、B间来回跳动时，在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场，这种电磁场以电磁波的形式在空间传播.（2）当电磁波经过接收线圈时，导致接收线圈产生感应电动势，使接收线圈两球间隙处产生电压，当电压足够高时，两球之间就会产生火花放电现象.4.实验结论：赫兹实验证实了电磁波的存在.5.实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁理论奠定了坚实的实验基础. 小试身手1.关于电磁场理论，以下说法正确的是（　　）A.在电场周围一定会产生磁场B.任何变化的电场周围空间一定会产生变化的磁场C.均匀变化的电场会产生变化的磁场D.周期性变化的电场会产生周期性变化的磁场答案：D2.如图所示是某一固定面的磁通量的变化图像，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探究一　对麦克斯韦电磁场理论的理解1.电磁场的产生.如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场.2.对麦克斯韦电磁场理论的理解.3.对电磁波的理解.（1）电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播.在真空中，不同频率的电磁波传播速度是相同的（都等于光速）.（2）不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小.【典例1】　（多选）按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（　　）A.恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场B.变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D.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解析：按照麦克斯韦的电磁场理论，恒定的电场周围不产生磁场，恒定的磁场周围也不产生电场，故选项A错误；变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场，故选项B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，故选项C错误，选项D正确.答案：BD1.（多选）某空间出现了如图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.根据麦克斯韦电磁场理论，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.答案：AC2.（多选）如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，半径为R，有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中，要使带电粒子由静止开始沿管做圆周运动，所加磁场可能是 （　　）A.匀强磁场 B.均匀增加的磁场C.均匀减少的磁场D.由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子运动解析：磁场对静止的电荷不产生力的作用，但当磁场变化时可产生电场，电场对带电粒子产生电场力的作用，带电粒子在电场力作用下可以产生加速度，选项B、C正确.答案：BC探究二　对电磁波和机械波的比较1.理解电磁波与机械波的三点不同.（1）电磁波是电磁现象，由电磁振荡产生；机械波是力学现象，由机械振动产生.（2）机械波的传播依赖于介质的存在，但电磁波的传播不需要介质.（3）不同频率的机械波在同一介质中传播速度相同，在不同介质中传播速度不同；不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不同.2.总结.【典例2】　下列说法正确的是（　　）A.电磁波在真空中以光速c传播B.在空气中传播的声波是横波C.声波只能在空气中传播D.光需要介质才能传播解析：电磁波在真空中的传播速度为光速c，选项A正确；在空气中传播的声波是纵波，选项B错误；声波可以在气体中传播，也可以在液体、固体中传播，选项C错误；光可以在真空中传播，因此，光不需要介质也能传播，选项D错误.答案：A3.电磁波与机械波具有的共同性质是（　　）A.都是横波　　　　　 B.都能传输能量C.都能在真空中传播 D.都具有恒定的波速解析：电磁波是横波，但机械波有横波也有纵波，A错误；机械波的传播需要介质，两者在不同介质中波速不同，C、D错误；电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，B正确.答案：B4.（多选）比较电磁波和机械波，下列说法正确的是（　　）A.电磁波可以在真空中传播，机械波的传播要依赖于介质B.电磁波在任何介质中传播速率都相同，机械波只在同一种介质中传播速率才相同C.电磁波和机械波都不能产生干涉D.电磁波和机械波都能产生衍射解析：电磁波传播时不需要介质，可以在真空中传播，而机械波在传播时需要介质，A正确；机械波的波速只与介质有关，而电磁波的波速与介质和电磁波的频率有关，B错误；电磁波和机械波都属于波，都能发生干涉和衍射现象，C错误，D正确.故选A、D.答案：AD