電磁場與電磁波-高二物理新教材基礎(chǔ)+鞏固+提升三級跳

新教材基礎(chǔ)鞏固提升三級跳第四章電磁振蕩與電磁波4.2電磁場與電磁波基礎(chǔ)知識知識點(diǎn)梳理：知識點(diǎn)一、電磁場(1)變化的磁場產(chǎn)生電場實驗基礎(chǔ)：如圖所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。麥克斯韋對該問題的見解：回路里有感應(yīng)電流產(chǎn)生，一定是變化的磁場產(chǎn)生了電場，自由電荷在電場的作用下發(fā)生了定向移動。該現(xiàn)象的實質(zhì)：變化的磁場產(chǎn)生了電場。(2)變化的電場產(chǎn)生磁場麥克斯韋大膽地假設(shè)，既然變化的磁場能產(chǎn)生電場，變化的電場也會在空間產(chǎn)生磁場。知識點(diǎn)二、電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生：如果空間某區(qū)域存在不均勻變化的電場，那么它就會在空間引起不均勻變化的磁場，這一不均勻變化的磁場又引起不均勻變化的電場……于是變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，形成電磁波。(2)電磁波是橫波：根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，電磁波中的電場強(qiáng)度和磁感應(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)電磁波的速度：麥克斯韋指出了光的電磁本性，他預(yù)言電磁波的速度等于光速。知識點(diǎn)三、赫茲的電火花(1)赫茲的實驗：如圖所示。(2)實驗現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)線圈的兩個金屬球間有火花跳過時，導(dǎo)線環(huán)兩個金屬小球也跳過電火花。(3)現(xiàn)象分析：當(dāng)感應(yīng)線圈使得與它相連的兩個金屬球間產(chǎn)生電火花時，空間出現(xiàn)了迅速變化的電磁場，這種電磁場以電磁波的形式在空間傳播。在電磁波到達(dá)導(dǎo)線環(huán)時，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，使得導(dǎo)線環(huán)的空隙處也產(chǎn)生了火花。(4)實驗結(jié)論：赫茲證實了電磁波的存在。(5)赫茲的其他實驗成果：赫茲做了一系列的實驗，觀察了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射現(xiàn)象，并通過測量證明，電磁波在真空中具有與光相同的速度，證實了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論。【重難點(diǎn)探究】一、對麥克斯韋電磁場理論的理解1．電磁場的產(chǎn)生：如果在空間某處有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生變化的電場……變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場。2．麥克斯韋電磁場理論的要點(diǎn)(1)恒定的磁場不會產(chǎn)生電場，同樣，恒定的電場也不會產(chǎn)生磁場。(2)均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場，同樣，均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場。(3)振蕩變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的電場，同樣，振蕩變化的電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場。電磁場是動態(tài)的，并且電場和磁場不可分割，磁感線、電場線都是閉合的曲線；靜電場、靜磁場是單獨(dú)存在的，且電場線是非閉合曲線，靜止的電場和磁場不是電磁場。二、電磁波的特點(diǎn)有哪些？1．同一種電磁波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變(頻率由波源決定)，波速、波長發(fā)生改變。在介質(zhì)中的速度都比真空中速度小，注意機(jī)械波在不同介質(zhì)中速度不同，其傳播速度由介質(zhì)決定。2．不同電磁波在同一介質(zhì)中傳播時，傳播速度不同，頻率越高波速越小，頻率越低波速越大。3．在真空中傳播時，不同頻率的電磁波的速度相同：v＝c，且c＝λf,λ＝eq\f(c,f)。4．因為電磁波是交變電磁場互相激發(fā)產(chǎn)生的，所以電磁波傳播時不需要介質(zhì)，可在真空中傳播。5．電磁波是橫波，電場方向與磁場方向都跟傳播方向垂直。6．電磁波遇到其他物體時，能發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象。7．電磁波具有波的共性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象。8．電磁波可以脫離“波源”獨(dú)立存在。電磁波發(fā)射出去后，產(chǎn)生電磁波的振蕩電路停止振蕩后，空間中的電磁波仍繼續(xù)傳播。三、電磁波與機(jī)械波的比較機(jī)械波電磁波對象研究力學(xué)現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象周期性變化的物理量位移隨時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隨時間和空間做周期性變化傳播傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)傳播不需要介質(zhì)，在真空中波速總是c，在介質(zhì)中傳播時，波速與介質(zhì)及頻率都有關(guān)系產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動產(chǎn)生由周期性變化的電流(電磁振蕩)激發(fā)干涉可以發(fā)生可以發(fā)生衍射可以發(fā)生可以發(fā)生橫波可以是是縱波可以是——預(yù)習(xí)基礎(chǔ)：一、判斷題1．判斷下列說法的正誤。（1）在電場周圍，一定存在和它聯(lián)系著的磁場。_________（2）在變化的磁場周圍一定會產(chǎn)生變化的電場。_________（3）電磁波不能在真空中傳播。_________（4）電磁波是橫波。_________（5）電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同。_________（6）只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波。_________二、填空題2．電磁波可以在______中傳播,電磁波的傳播____需要介質(zhì)。3．歷史上，物理學(xué)家先預(yù)言了電磁波的存在，然后通過實驗對比進(jìn)行了證實，最早用實驗證實電磁波存在的物理學(xué)家是_______（選填“赫茲”或“麥克斯韋”）。在真空中，電磁波的傳播速度______（選填“大于”、“等于”或“小于”）光速。4．依據(jù)下面情境，判斷下列說法對錯。2021年6月23日，北京航天飛行控制中心同正在天和核心艙執(zhí)行任務(wù)的神舟十二號航天員通話。相距萬里的通話是利用了電磁波的傳輸。（1）電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播。()（2）電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就形成電磁波。()（3）電場或磁場隨時間變化時一定會產(chǎn)生電磁波。()（4）麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在。()（5）電磁波譜中最不容易發(fā)生明顯衍射的是無線電波。()5．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)地向周圍傳播，形成___________。（2）電磁波的特點(diǎn)a.電磁波在空間傳播不需要___________。b.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___________。c.電磁波能產(chǎn)生反射、___________、干涉、偏振和___________等現(xiàn)象。（3）電磁波具有能量電磁場的轉(zhuǎn)換就是___________能量與___________能量的轉(zhuǎn)換，電磁波的發(fā)射過程是___________能量的過程，傳播過程是能量傳播的過程。6．電流通過導(dǎo)體時能使導(dǎo)體的溫度升高，電能變成內(nèi)能，這就是電流的______效應(yīng)（選填“熱”或“磁”）；在遠(yuǎn)距離輸電過程中，若輸電功率為1000kW，輸電電壓為50kV，則輸電線上的電流為______A；我國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和地面接收站通過電磁波傳遞信息，最早通過實驗證實電磁波存在的科學(xué)家是______（選填“赫茲”或“麥克斯韋”）。鞏固所學(xué)三、單選題7．了解物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，學(xué)會像科學(xué)家那樣觀察和思考，往往比掌握知識本身更重要。以下符合物理學(xué)歷史的是（）A．麥克斯韋預(yù)言了并實驗證明了電磁波的存在B．卡文迪許通過油滴實驗測得了元電荷e的數(shù)值，這也是他獲得諾貝爾物理學(xué)獎的重要原因C．法拉第提出了場的概念，并且直觀地描繪了場的清晰圖像D．安培提出了分子電流假說，并且發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)8．關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中不正確的是（）A．變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生變化的電場，兩者相互聯(lián)系，統(tǒng)稱為電磁場B．電磁場從發(fā)生區(qū)域由近及遠(yuǎn)的傳播稱為電磁波C．電磁波是一種物質(zhì)，可在真空中傳播．所以平日說真空是沒有實物粒子，但不等于什么都沒有，有“場”這種特殊物質(zhì)D．電磁波在真空中的傳播速度總是9．下列說法正確的是（）A．麥克斯韋最早通過實驗捕捉到電磁波B．電流的磁效應(yīng)是法拉第發(fā)現(xiàn)的C．奧斯特在前人的實驗基礎(chǔ)上總結(jié)出電磁感應(yīng)規(guī)律D．元電荷e的數(shù)值是由物理學(xué)家密立根測定的10．根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，下列說法正確的是（）A．磁場周圍一定存在電場B．電場周圍一定存在磁場C．點(diǎn)電荷的電場周圍一定沒有磁場D．變化的磁場周圍不一定存在變化的電場11．根據(jù)麥克斯韋電磁場理論判斷，如圖所示的4組電場產(chǎn)生的磁場（或磁場產(chǎn)生的電場）隨時間t變化的規(guī)律中，錯誤的是（）A． B．C． D．12．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)生的電場是振蕩的能力提升四、多選題13．關(guān)于機(jī)械振動、機(jī)械波和電磁波，下列說法正確的是（）A．γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線都是電磁波，在真空中的傳播速度都相同B．聲波在水中的速度大于在空氣中的速度，光在水中的速度小于在空氣中的速度C．機(jī)械振動一定產(chǎn)生機(jī)械波，電磁振蕩一定產(chǎn)生電磁波D．聲波有多普勒效應(yīng)，而電磁波沒有多普勒效應(yīng)14．下列說法正確的是（

）A．變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場B．從接收到的高頻信號中還原出所攜帶的聲音或圖象信號的過程稱為解調(diào)C．電磁波與聲波由空氣進(jìn)入水中時，電磁波波長變短，聲波波長變長D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物體時，為了提高成像質(zhì)量，往往在鏡頭前貼上增透膜15．如圖所示為LC振蕩電路的振蕩過程圖。由圖可知（）A．電容器兩端的電壓正在減小B．振蕩電流正在減小C．振蕩電流正在增大D．電路中的電場能在增大16．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．激光具有高度的相干性、非常好的平行度和很高的亮度B．從太陽、白熾燈等光源直接發(fā)出的光都是不同程度的偏振光C．生活中常用微波爐來加熱食物，食物增加的能量是微波給它的D．電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”，因而能在真空中傳播參考答案：1．

錯誤

錯誤

錯誤

正確

錯誤

錯誤【來源】2021人教版選擇性必修第二冊第四章4.2電磁場與電磁波導(dǎo)學(xué)案【詳解】（1）穩(wěn)定的電場周圍不產(chǎn)生磁場，則在電場周圍，不一定存在和它聯(lián)系著的磁場，該說法錯誤；（2）在均勻變化的磁場周圍會產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，該說法錯誤；（3）電磁波傳播不需要介質(zhì)，電磁波也能在真空中傳播，該說法錯誤；（4）電磁波是橫波，該說法正確；（5）電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度不相同，在介質(zhì)中傳播速度較小，該說法錯誤；（6）只有周期性變化的電場和磁場，才能產(chǎn)生電磁波，該說法錯誤。2．

真空

不【來源】2021-2022學(xué)年高二物理10分鐘課前預(yù)習(xí)練（人教版2019必修第三冊）13.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用【詳解】[1]電磁波可以在真空中傳播；[2]電磁波的傳播不需要介質(zhì)。3．

赫茲

等于【來源】江蘇省興化一中2017-2018學(xué)年高二上學(xué)期12月月考物理試題【詳解】[1]麥克斯韋最早預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最早用實驗證實了電磁波的存在。[2]在真空中，電磁波的傳播速度等于光速。4．

錯誤

正確

錯誤

錯誤

錯誤【來源】2023版32一輪復(fù)習(xí)第十一章第3講電磁振蕩與電磁波【詳解】（1）電磁波在同一均勻介質(zhì)中才沿直線傳播，故說法錯誤；（2）電磁波的形成是由于電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播形成的，故說法正確；（3）均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，而恒定的電、磁場不會產(chǎn)生磁、電場，故說法錯誤；（4）赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在，故說法錯誤；（5）電磁波譜中無線電波的波長最長，所以無線電波最容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故說法錯誤。5．

電磁波

介質(zhì)

垂直

折射

衍射

電場

磁場

輻射【來源】4.2電磁場與電磁波課前預(yù)習(xí)【詳解】（1）[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)地向周圍傳播，形成電磁波。（2）[2][3][4][5]電磁波的特點(diǎn),a.電磁波在空間傳播不需要介質(zhì)。b.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。c.電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象。（3）[6][7][8]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。6．

熱

20

赫茲【來源】云南省普通高中2021-2022學(xué)年高二上學(xué)期期末學(xué)業(yè)水平考試物理試題【詳解】[1]電流通過導(dǎo)體時能使導(dǎo)體的溫度升高，電能變成內(nèi)能，這就是電流的熱效應(yīng)；[2]輸電線上的電流為[3]最早通過實驗證實電磁波存在的科學(xué)家是赫茲。7．C【來源】云南省昭通市下關(guān)一中、昭通一中2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期開學(xué)考試物理試題【詳解】A．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實驗證明了電磁波的存在，選項A錯誤；B．密立根通過油滴實驗測得了元電荷e的數(shù)值，這也是他獲得諾貝爾物理學(xué)獎的重要原因，選項B錯誤；C．法拉第提出了場的概念，并且直觀地描繪了場的清晰圖像，選項C正確；D．安培提出了分子電流假說，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，選項D錯誤。故選C。8．A【來源】江蘇省鹽城市東臺創(chuàng)新高級中學(xué)2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期5月檢測物理試題【詳解】A．只有非均勻變化的電場才能產(chǎn)生變化的磁場，非均勻變化的磁場才能產(chǎn)生變化的電場，故A錯誤；B．非均勻變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場，非均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生變化的電場且由近及遠(yuǎn)的傳播出去就形成了電磁波，故B正確；C．電磁波是電場和磁場交替激發(fā)在真空中傳播，所以電磁波是一種物質(zhì)，即真空不空，有場這種物質(zhì)，故C正確；D．電磁波在真空中的傳播速度等于光速，即，故D正確。故選A。9．D【來源】海南省2021-2022學(xué)年高二上學(xué)期期末學(xué)業(yè)水平診斷物理試題【詳解】A．赫茲最早通過實驗捕捉到電磁波，故A錯誤；B．電流的磁效應(yīng)是奧斯特發(fā)現(xiàn)的，故B錯誤；C．法拉第在前人的實驗基礎(chǔ)上總結(jié)出電磁感應(yīng)規(guī)律，故C錯誤；D．元電荷e的數(shù)值是由物理學(xué)家密立根通過油滴實驗測定的，故D正確。故選D。10．D【來源】2023版5.3高中同步人教版必修第三冊第十三章4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用【詳解】A．變化的磁場可以激發(fā)電場，恒定的磁場不會產(chǎn)生電場，故A錯誤；B．變化的電場可以激發(fā)磁場，恒定的電場不會產(chǎn)生磁場，故B錯誤；C．運(yùn)動的電荷可以產(chǎn)生磁場，故C錯誤；D．變化的磁場周圍不一定存在變化的電場，只有非均勻變化的磁場才能產(chǎn)生變化的電場，故D正確。故選D。11．C【來源】2023版5.3高中同步人教版必修第三冊第十三章4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用【詳解】A．穩(wěn)定的電場不能產(chǎn)生磁場，故A正確；B．均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，故B正確；CD．周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場，產(chǎn)生的電場的電場強(qiáng)度與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率成正比，故C錯誤，D正確。本題選錯誤的，故選C。12．D【來源】2021-2022學(xué)年高二物理新教材情境化新題（人教版必修第三冊）-專題05電磁感應(yīng)與電磁波初步【詳解】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錯誤；C．穩(wěn)定的磁場其周圍不產(chǎn)生電場，故C錯誤；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。13．AB【來源】山西省2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期5月聯(lián)合考試物理試題【詳解】A．射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線都是電磁波，在真空中的傳播速度都相同，A正確；B．聲波在水中的速度大于在空氣中的速度，光在水中的速度小于在空氣中的速度，B正確；C