4.2電磁場與電磁波（原卷版）-2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第二冊）

4.2電磁場與電磁波學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標課程標準物理素養(yǎng)1.知道電磁場的概念及產(chǎn)生的原理.2.了解麥克斯韋電磁場理論的基本觀點以及在物理學(xué)發(fā)展史上的意義。物理觀念：知道電磁波的概念。初步了解電磁場是物質(zhì)的一種形式。科學(xué)思維：會從電磁場的物質(zhì)性與能量傳播的觀點解釋電磁波的發(fā)射與接收?？茖W(xué)探究：領(lǐng)會在發(fā)現(xiàn)電磁波的過程中所蘊含的科學(xué)精神和科學(xué)研究方法，體會赫茲實驗證明電磁波存在的重大意義?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解發(fā)現(xiàn)電磁波的歷史背景，知道麥克斯韋對電磁學(xué)的偉大貢獻。領(lǐng)會物理實驗對物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)意義。002思維導(dǎo)圖003知識梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識：一、電磁場1．變化的磁場產(chǎn)生電場(1)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．(2)麥克斯韋的見解：電路里能產(chǎn)生感應(yīng)電流，是因為變化的產(chǎn)生了電場，電場促使導(dǎo)體中的自由電荷做定向運動．(3)實質(zhì)：變化的產(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在空間產(chǎn)生．3．變化的電場和磁場總是，形成一個不可分割的統(tǒng)一的．二、電磁波1．電磁波的產(chǎn)生：變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播，形成．2．電磁波的特點(1)電磁波在空間傳播不需要．(2)電磁波是橫波：電磁波中的電場強度與磁感應(yīng)強度，而且二者均與波的傳播方向．(3)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．004題型精講【題型一】電磁場對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．【典型例題1】如圖所示是一個水平放置的圓環(huán)形玻璃小槽，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，讓它受絕緣棒打擊后獲得一初速度v0。與此同時，有一變化的磁場垂直穿過圓環(huán)形玻璃小槽外徑所對應(yīng)的圓面積，磁感應(yīng)強度B的大小跟時間成正比，方向豎直向下。設(shè)小球在運動過程中所帶電荷量不變，那么（）A．小球受到的向心力大小不變B．小球受到的向心力大小不斷增大C．洛倫茲力對小球做了功D．小球受到的洛倫茲力大小與時間成正比【典型例題2】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是（

）A．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場B．周期性變化的電場周圍空間一定產(chǎn)生不變化的電場C．有電場就一定能產(chǎn)生磁場，有磁場也一定能產(chǎn)生電場D．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生電場【對點訓(xùn)練1】下列有關(guān)電磁場的說法正確的是（

）A．靜止的電荷可以產(chǎn)生磁場B．只有在閉合電路中，變化的磁場才產(chǎn)生電場C．赫茲證實了麥克斯韋電磁場理論D．電磁場不具有物質(zhì)性【對點訓(xùn)練2】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是（）A．振蕩的電場周圍一定產(chǎn)生同頻率變化的磁場B．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場C．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，在磁場周圍一定產(chǎn)生電場D．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場【題型二】電磁波電磁波的特點(1)電磁波是橫波，在傳播方向上的任一點，E和B彼此垂直且均與傳播方向垂直．如圖所示．(2)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中電磁波的傳播速度跟光速相同，即v真空＝c＝3.0×108m/s.(3)電磁波具有波的共性，能產(chǎn)生干涉、衍射、反射、折射和偏振等現(xiàn)象，電磁波也是傳播能量的一種形式．(4)電磁波波速c、波長λ及頻率f之間的關(guān)系為c＝λf.【典型例題3】19世紀60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋建立了完整的電磁場理論，精辟地揭示了電場與磁場之間的聯(lián)系，預(yù)言了電磁波的存在。在閉合金屬線圈中通入以下不同的電流，能產(chǎn)生電磁波的是（

）A． B．C． D．【典型例題4】麥克斯韋電磁場理論對應(yīng)的兩個模型：甲是變化的磁場產(chǎn)生電場，乙是變化的電場產(chǎn)生磁場，下列說法正確的是（）A．對甲圖，變化的磁場只能在其周圍的閉合線圈中產(chǎn)生電場B．對乙圖，只有帶電平行板間的變化電場才能在板間產(chǎn)生磁場C．甲、乙兩圖一定能產(chǎn)生持續(xù)的電磁波D．電磁波是橫波，而且是一種真實存在的物質(zhì)【對點訓(xùn)練3】太赫茲通信作為實現(xiàn)6G（第六代通信技術(shù)）愿景的關(guān)鍵技術(shù)，已得到全球通信業(yè)認可，2023年4月，我國成功完成了太赫茲軌道角動量的實時無線傳輸通信實驗，實現(xiàn)重大技術(shù)突破，為6G通信技術(shù)的發(fā)展提供了重要保障和支撐，該實驗通信頻率為1.1×105MHz，遠遠超出5G（第五代通信技術(shù)）信號頻率，關(guān)于該實驗信號與5G信號下列說法正確的是（）A．該實驗信號和5G信號都屬于電磁波，且都可能是縱波B．該實驗信號和5G信號都一定具有偏振現(xiàn)象C．該實驗信號相比5G信號光子能量更小D．該實驗信號相比5G信號在真空中的傳播速度更小【對點訓(xùn)練4】體外沖擊波治療具有非侵入性、患者易于接受、對人體組織損傷少、治療成功率高等優(yōu)點，目前在臨床醫(yī)療上得到廣泛的應(yīng)用。一種沖擊波治療儀的充電和瞬時放電電路如圖甲所示。交流電經(jīng)調(diào)壓、整流后向電容器C充電儲能。當(dāng)觸發(fā)器S導(dǎo)通時，電容器經(jīng)置于水中的沖擊波源W瞬時放電，高壓強電場的巨大能量瞬間釋放使水迅速汽化、膨脹而形成沖擊波。如圖乙所示，沖擊波向四周傳播，碰到反射體光滑的內(nèi)表面而反射，波源發(fā)出的沖擊波經(jīng)反射后在F點聚焦，形成壓力強大的沖擊波焦區(qū)，當(dāng)人體深處的病變處于該焦區(qū)時，就會得到治療的作用。沖擊波治療對放電時間要求不超過1μs，電容器C的電容一般在0.3~1.0μF之間，充電電壓大約10kV。下列說法正確的是（）A．治療儀產(chǎn)生的沖擊波是電磁波B．電容器放電電流不能達到104A數(shù)量級C．若僅減小電路中電阻R的阻值，可減小電容器的充電時間D．若僅增大電容器C的電容，放電時間仍符合沖擊波的要求00501強化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強化】1．首先用實驗證實電磁波存在、驗證麥克斯韋電磁場理論正確的科學(xué)家是（

）A．法拉第 B．麥克斯韋 C．赫茲 D．奧斯特2．關(guān)于電磁場，下列說法正確的是（）A．變化的磁場激發(fā)電場，變化的電場激發(fā)磁場B．電磁波從真空進入水中，傳播速度、頻率、波長都會發(fā)生變化C．紅光的頻率低于紫光的頻率，在真空中紅光的傳播速度大于紫光的傳播速度D．電磁波本質(zhì)是振動在介質(zhì)中的傳播3．下列關(guān)于電磁場和電磁波的理解正確的是（）A．均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場B．均勻變化的電場產(chǎn)生均勻變化的磁場C．周期性變化的電場和周期性變化的磁場互相激發(fā)，形成電磁波D．電磁波不能在真空中傳播4．2023年10月26日11時14分，長征二號F遙十七運載火箭托舉著神舟十七號載人飛船，送3名航天員奔赴“天宮”。神十六、神十七兩個乘組“太空會師”，直播畫面通過電磁波傳送到地面。下列關(guān)于電磁波說法正確的是（）A．電磁波可以在真空中傳播B．麥克斯韋首次通過實驗驗證了電磁波的存在C．電磁波傳播過程中，電場和磁場都是均勻變化的D．太空中航天員講話時畫面與聲音同步，說明電磁波與聲波具有相同的傳播速度5．下列有關(guān)四幅圖的說法正確的是（）A．圖甲中振蕩電路正在放電B．圖乙中的發(fā)電機線圈若變?yōu)榈让娣e的圓形，則電動勢會增加C．圖丙中的雙線繞法可減小繞線的漏磁現(xiàn)象，從而減小磁場能的損失D．圖丁中變化的磁場產(chǎn)生電場是一個普遍規(guī)律，與閉合電路是否存在無關(guān)6．用麥克斯韋電磁場理論判斷如圖所示的四組電場產(chǎn)生的磁場（或磁場產(chǎn)生的電場）隨時間的變化規(guī)律，其中錯誤的是（）A． B．C． D．【素養(yǎng)提升】7．關(guān)于科學(xué)家的貢獻，下列說法中正確的是（）A．奧斯特發(fā)現(xiàn)了感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件B．赫茲提出了電磁場理論，并預(yù)言了電磁波的存在C．泊松亮斑的發(fā)現(xiàn)，有力的證實了光具有波的特性D．布朗觀察懸浮在液體中的花粉顆粒在不停地做無規(guī)則運動，表明了液體分子在不停地做無規(guī)則運動8．下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是（）A．電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處傳播的B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為C．電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，波長變短D．電磁波不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象9．關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是（

）A．變化的電場一定在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場B．電磁波既可以傳遞信息，又可以傳遞能量C．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，法拉第最先用實驗證實了電磁波的存在D．各種頻率的電磁波在真空中的傳播速率都相同10．第五代移動通信技術(shù)簡稱5G，5G網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)傳輸速率快，比4G網(wǎng)絡(luò)快100倍，可以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實等大數(shù)據(jù)量傳輸，所以越來越多的人選擇使用5G手機。5G手機傳遞信息是通過電磁波來實現(xiàn)的。下列有關(guān)電磁波的說法正確的是（

）A．1886年，科學(xué)家麥克斯韋首先通過實驗捕捉到了電磁波B．電磁波和超聲波、次聲波一樣，都可以在真空中傳播C．物體中存在著不停運動的帶電微粒，帶電微粒的振動會產(chǎn)生變化的電磁場，從而一切物體都在輻射電磁波D．電磁波攜帶的信息，既可以有線傳播，也可以無線傳播11．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波的傳播不需要借助任何介質(zhì)B．麥克斯韋用實驗成功地證明了電磁波的存在C．均勻變化的電場一定能形成電磁波D．電磁波的傳播過程是電磁場能的傳播過程12．關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波是一種橫波B．變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實驗證實了電磁波的存在D．波長越短的電磁波衍射現(xiàn)象越明顯，傳播方向性越好【能力培優(yōu)】11．如圖所示，某空間出