電磁場與電磁波（4大題型）解析版-2024-2025學(xué)年高二物理（人教版選擇性必修第二冊）

電磁場與電磁波（4大題型）

知識點1電磁場

對麥克斯韋電磁場理論的理解題型1麥克斯韋電磁場理論

電磁場與電磁場題型2電磁場的產(chǎn)生及特點

電磁波題型3電磁波的產(chǎn)生及特點

電磁波的產(chǎn)生題型4電磁波與機械波的比較

知識點2電磁波）電磁波的特點

赫茲實驗

方法技巧：1、機械波和電磁波的比較

...........Tm2、電場與磁場的變化關(guān)系

知識點1電磁場

1、變化的磁場產(chǎn)生電場

（1）現(xiàn)象：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。

（2）分析：麥克斯韋認為，電路里能產(chǎn)生電流，是因為變化的磁場產(chǎn)生了電場，電路中的自由電荷在電場

的作用下做定向運動，產(chǎn)生感應(yīng)電流。

變化的磁場產(chǎn)生電場變化的電場產(chǎn)生磁場

2、變化的電場產(chǎn)生磁場

（1）現(xiàn)象：當(dāng)電荷從靜止到運動時，電場就發(fā)生變化，即空間各點的電場強度將隨時間變化。運動的電荷

在空間要產(chǎn)生磁場。

（2）假設(shè)：麥克斯韋假設(shè)，變化的電場就像運動的電荷，也會在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場產(chǎn)生磁場。

例如，在電容器充、放電的過程中，不僅導(dǎo)體中的電流產(chǎn)生磁場，而且在電容器兩極板間周期性變化的電

場也產(chǎn)生磁場。

3、對麥克斯韋電磁場理論的理解

（1）變化的磁場產(chǎn)生電場一一渦旋電場

①恒定的磁場不產(chǎn)生電場。

②均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場。

③不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場。

④周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場。

（2）變化的電場產(chǎn)生磁場一一渦旋磁場

①恒定的電場不產(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。

③不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場。

④周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率變化的磁場。

4、電磁場

變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場。

知識點2電磁波

1、電磁波的產(chǎn)生

（1）預(yù)言電磁波的存在

根據(jù)上述兩個基本論點，麥克斯韋推斷：如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場，就會在周圍引起

變化的磁場，變化的電場和磁場又會在較遠的空間引起新的變化的電場和磁場，這樣變化的電場和磁場由

近及遠地向周圍傳播，形成了電磁波。

（2）預(yù)言光是電磁波

麥克斯韋從理論上預(yù)見，電磁波在真空中的傳播速度等于光速c,由此，麥克斯韋預(yù)言了光是電磁波。

（3）電磁波的定義

變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生而形成的電磁場由近及遠地傳播形成了電磁波。

2、電磁波的特點

（1）電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)，在真空中也能傳播，電磁波在真空中的傳播速度等于光速，即

c=3xl08m/s。

（2）電磁波是橫波，它的電場強度E與磁感應(yīng)強度B互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直。下圖表

示做正弦變化的電場或磁場所引起的電磁波在某一時刻的圖像。

（3）電磁波具有波的共性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象電磁波與物質(zhì)相互作用時，能發(fā)生反射、吸收、折射

等現(xiàn)象，電磁波也是傳播能量的一種形式。

（4）電磁波的頻率為電磁振蕩的頻率，由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)。

3、赫茲實驗

（1）實驗裝置

（2）實驗現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)圈兩個金屬球間有火花跳過時，導(dǎo)線環(huán)兩個小球間也跳過了火花。

（3）現(xiàn)象分析：當(dāng)與感應(yīng)圈相連的兩個金屬球間產(chǎn)生電火花時，周圍空間出現(xiàn)了迅速變化的電磁場。這種

變化的電磁場以電磁波的形式在空間傳播。當(dāng)電磁波到達導(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)的兩小球間也產(chǎn)生了火花。

（4）赫茲的其他成果：赫茲通過一系列的實驗觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象。

通過測量證明了電磁波在真空中的速度等于光速c,證明了電磁波與光的統(tǒng)一性，證實了麥克斯韋的電磁場

理論。

1、機械波和電磁波的比較

機械波電磁波

類型研究力學(xué)現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象

本質(zhì)不是物質(zhì)，是機械振動在介質(zhì)中的傳播是物質(zhì)，是電磁振蕩的傳播

傳播機理質(zhì)點間相互作用電場和磁場交替感應(yīng)

傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻傳播無需介質(zhì)，在真空中波速總等于光速C,

不傳播情況

率無關(guān)在介質(zhì)中傳播時，波速與介質(zhì)及頻率都有關(guān)

同

周期性變化電場強度E和磁感應(yīng)強度B隨時間和空間周期

點位移隨時間和空間周期性變化

的物理量性變化

產(chǎn)生機理由（波源）質(zhì)點的振動產(chǎn)生由電磁振蕩（周期性變化的電流、磁場）激發(fā)

波的種類既有橫波也有縱波橫波

橫波機械能電磁能

相①都具有波的一切特性，例如干涉、衍射、反射、折射等性質(zhì)。

同②它們的波速、波長與頻率的關(guān)系都是V=4人

點③都攜帶能量并傳播能量。

2、電場與磁場的變化關(guān)系

穩(wěn)

均

不

激

發(fā)

定

一

勻

*~再

變

變

的

非均

激

化

化

勻

變

磁

的

發(fā)

非

化

的

電

場

穩(wěn)

量

激

激

變

均勻

不

均

磁

場

場

定

化

再

r一

變

理

化

勻

的

的

?激

非

勻

均

電

變

磁

L發(fā)

變

場

化

化

場

」

，

（1）不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播的速度是不同的，頻率越高，速度越小。

（2）波速與頻率的關(guān)系為v=2/,在真空中丫=°,/與產(chǎn)生電磁波的振蕩電路頻率相同。

題型1麥克斯韋電磁場理論

1.（22-23高二下?天津西青?期末）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

【答案】D

【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場才能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，非

均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場。

故選D。

2.（多選）根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，下列說法正確的是（）

A.變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān)

B.周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場

C.不均勻變化的電場或磁場才可能產(chǎn)生電磁波

D.電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場

【答案】ABC

【解析】A.根據(jù)麥克斯韋理論可知，變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān)，故A正

確；

B.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場，故B正確；

C.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論不均勻變化的電場或磁場才可能產(chǎn)生電磁波，故C正確；

D.穩(wěn)定的電場不能激發(fā)磁場，穩(wěn)定的磁場不能激發(fā)電場，故D錯誤。

故選ABCo

3.（23-24高二下?吉林長春?月考）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（）

【解析】A.恒定的電場不產(chǎn)生磁場，故A正確，不符題意;

B.均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，故B正確，不符題意;

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)生的電場的電場強度與磁場的磁感應(yīng)強度的變化

率成正比，對于正弦曲線，f=0時，磁場的磁感應(yīng)強度的變化率最大，故產(chǎn)生的電場的電場強度最大，選

項C錯誤，符合題意；D正確，不符題意。

故選C。

4.（23-24高二下?江西吉安?期末）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（）

甲變化的磁場產(chǎn)生電場乙變化的電場產(chǎn)生磁場

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)

【答案】D

【解析】AB.變化的磁場能夠在周圍的空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍的空間產(chǎn)生磁場，不需要閉

合線圈，不是只有帶電平行板間的變化電場才能在板間產(chǎn)生磁場且這種現(xiàn)象可以在真空中發(fā)生，故AB錯誤;

C.若甲乙兩圖的磁場均勻變化，就不會產(chǎn)生穩(wěn)定不變的電場，穩(wěn)定不變的電場不會產(chǎn)生磁場，就不會持續(xù)

產(chǎn)生電磁波，故C項錯誤；

D.電磁波是橫波，而且是一種真實存在的物質(zhì)，故D項正確。

故選D。

5.麥克斯韋電磁場理論

?小增大）

（1）變化的磁場產(chǎn)生電場

①在變化的磁場中放入一個閉合電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中會產(chǎn)生_________o這個現(xiàn)

象的實質(zhì)是變化的磁場在空間產(chǎn)生了。

②即使在變化的磁場中沒有閉合電路，也同樣會在空間產(chǎn)生______O

（2）變化的電場產(chǎn)生磁場

變化的電場就像導(dǎo)線中的電流一樣，會在空間產(chǎn)生______，即的電場產(chǎn)生磁場。

【答案】感應(yīng)電流電場電場磁場變化

【解析】（1）在變化的磁場中放入一個閉合電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中會產(chǎn)

生感應(yīng)電流；這個現(xiàn)象的實質(zhì)是變化的磁場在空間產(chǎn)生了電場。

[4]即使在變化的磁場中沒有閉合電路，也同樣會在空間產(chǎn)生電場；

（2）[5][6]變化的電場就像導(dǎo)線中的電流一樣，會在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場產(chǎn)生磁場。

題型2電磁場的產(chǎn)生及特點

6.（多選）關(guān)于電磁場，下列說法正確的是（）

A.在一個磁鐵旁放一帶電體，則兩者周圍空間就形成了電磁場

B.電磁場中的電場和磁場是不可分割的一個統(tǒng)一體

C.電磁場既不同于靜電場，也不同于靜磁場

D.電磁場中電場的變化頻率和磁場的變化頻率是相同的

【答案】BCD

【解析】ABC.電磁場是變化的電場和變化的磁場形成的不可分割的統(tǒng)一體，既不同于靜電場，也不同于

靜磁場，更不是靜電場和靜磁場的簡單復(fù)合，故A錯誤，BC正確；

D.由麥克斯韋的電磁理論可知，周期性變化的電場在其周圍空間產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場，周期性變

化的磁場在其周圍空間產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場，因此電磁場中電場的變化頻率和磁場的變化頻率是

相同的，故D正確。

故選BCD。

7.（23-24高二下?湖南長沙?期中）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

【答案】C

【解析】A.靜止的電荷不可以產(chǎn)生磁場，故A錯誤；

B.不需要在閉合電路中，只要空間有變化的磁場，就能產(chǎn)生電場，故B錯誤;

C.赫茲證實了麥克斯韋電磁場理論，故C正確；

D.電磁場具有物質(zhì)性，故D錯誤。

故選C。

8.下圖所示的四種磁場中，能產(chǎn)生恒定的感生電場的是（）

【答案】C

【解析】A.由電磁場理論，結(jié)合圖像，可知選項A中磁場不變，則不會產(chǎn)生電場，故A錯誤；

B.選項B中磁場方向變化，而大小不變，則不會產(chǎn)生恒定的電場，故B錯誤；

C.選項C中磁場隨著時間均勻變化，則會產(chǎn)生恒定的電場，故C正確；

D.選項D中磁場隨著時間非均勻變化，則會產(chǎn)生非均勻變化的電場，故D錯誤。

故選C。

9.下列是一些磁場的磁感應(yīng)強度8隨時間變化的圖像，其中能在磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定電場的是（）

【答案】B

【解析】根據(jù)麥克斯韋理論可知，只有隨時間均勻變化的磁場，在其周圍才能產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，由圖像可

知，只有B項符合。

故選B。

題型3電磁波的產(chǎn)生及特點

10.（23-24高二下?西藏拉薩?期末）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

【答案】C

【解析】由物理史實可知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)家是赫茲，故

選C。

11.（24-25高二上?廣西南寧?期末）（多選）“中國天眼”通過接收來自宇宙深處的電磁波探索宇宙。關(guān)于

電磁波，下列說法正確的是（）

A.麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波，并用實驗證實了電磁波的存在

B.電磁波的傳播不需要介質(zhì)

C.電磁波看不見，不具有能量

D.不同電磁波在真空中傳播速度大小相同

【答案】BD

【解析】A.麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，而赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在，故A錯誤；

B.電磁波的傳播不需要介質(zhì)，故B正確；

C.電磁波看不見，但具有能量，故C錯誤；

D.不同電磁波在真空中傳播速度大小相同，均等于光速，故D正確。

故選BD?

12.（23-24高二上?河南駐馬店?期末）“中國天眼”（FAST）位于貴州的大山深處，是500m口徑球面射電

望遠鏡，它通過接收來自宇宙深處的電磁波，探索宇宙。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）

A.麥克斯韋認為變化的電場能激發(fā)出變化的磁場，但沒有介質(zhì)不能產(chǎn)生電磁波

B.麥克斯韋認為均勻變化的電場能激發(fā)出變化的磁場，空間將產(chǎn)生電磁波

C.電磁波從真空進入水中時，頻率改變，波速不變

D.電磁波從真空進入水中時，頻率不變，波速改變

【答案】D

【解析】AB.麥克斯韋認為周期性變化的電場在周圍能夠引起變化的磁場，變化的電場和磁場又會在較遠

的空間引起新的變化的電場和磁場，這樣變化的電場和磁場由近及遠地向周圍傳播，形成了電磁波，電磁

波的傳播不需要介質(zhì)，而均勻變化的電場只能激發(fā)恒定的磁場，不能產(chǎn)生電磁波，故AB錯誤；

CD.電磁波在不同介質(zhì)中傳播速度不同，頻率不會改變，故C錯誤，D正確。

故選D。

13.（24-25高二上?河北保定?期末）下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是（）

A.電磁波的頻率都相同

B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3xl（）8m/s

C.麥克斯韋證實了電磁波的存在

D.電磁波具有波的一切特征

【答案】D

【解析】A.不同的電磁波，波長不同，頻率不同，故A錯誤；

B.電磁波只有在真空中傳播時，其速度才為3xl08m/s,故B錯誤；

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，故C錯誤；

D.因為電磁波也是一種波，故電磁波具有波的一切特征，故D正確。

故選D。

14.2022年6月5日，中央電視臺對神舟十四號飛船與天和核心艙交會對接進行了直播，其間航天員與北

京飛控中心保持通話聯(lián)絡(luò)，直播畫面通過電磁波傳送到地面接收站。下列關(guān)于電磁波和聲波的說法正確的

是（）

A.電磁波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，頻率不會發(fā)生變化

B.電磁波跟聲波一樣，只能在介質(zhì)中傳播

C.麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，并用實驗驗證了電磁波的存在

D.航天員講話時畫面能與聲音同步，說明電磁波與聲波具有相同的傳播速度

【答案】A

【解析】A.電磁波在傳播過程中，頻率始終不變，A正確;

B.電磁波的傳播不依賴介質(zhì)，聲波是機械波，只能在介質(zhì)中傳播，B錯誤；

C.麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實驗驗證了電磁波的存在，C錯誤；

D.航天員講話時畫面能與聲音同步，是因為畫面與聲音均轉(zhuǎn)化為電磁波信號傳輸?shù)降孛?，電磁波的速度?/p>

光速，聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,兩者差距很大，D錯誤。

故選A。

15.（多選）根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知，下列能在空間產(chǎn)生電磁波的是（）

【答案】BD

【解析】A.選項A所示的磁場是恒定的，不能產(chǎn)生電場，故不能產(chǎn)生電磁波，故A錯誤;

B.選項B所示的磁場是周期性變化的，可以產(chǎn)生周期性變化的電場，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生,

因此可以產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，故B正確；

C.選項C所示的電場是均勻變化的，能產(chǎn)生恒定的磁場，而恒定的磁場不能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生向外擴展

的電磁場，因此不能產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，故c錯誤；

D.選項D所示的電場是周期性變化的，能產(chǎn)生周期性變化的磁場，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，

能產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，故D正確。

故選BDo

16.（23-24高二下?廣東潮州?期末）（多選）如圖所示，在磁感應(yīng)強度8隨時間f變化的以下四種磁場中,

下列判斷正確的是（）

A.甲圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波B.乙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波

C.丙圖能產(chǎn)生電場，也能產(chǎn)生電磁波D.丁圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波

【答案】AC

【解析】A.甲是均勻變化的磁場，可以產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，但不能產(chǎn)生電磁波，故A正確;

B.乙是穩(wěn)定的磁場，不可以產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波，故B錯誤；

C.丙是周期性變化的磁場，能產(chǎn)生周期性變化的電場，也能產(chǎn)生電磁波，故C正確；

D.丁是周期性變化的磁場，能產(chǎn)生周期性變化的電場，也能產(chǎn)生電磁波，故D錯誤。

故選ACo

17.（23-24高二下?上海楊浦?期中）如圖所示，在磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的以下四種磁場中，能產(chǎn)

生電場的是，能產(chǎn)生電磁波是.

【解析】[1]⑵根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，恒定磁場周圍不會產(chǎn)生的電場，不能產(chǎn)生電磁波；根據(jù)麥克斯

韋的電磁場理論，不均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生不均勻變化的電場；不均勻變化的電場產(chǎn)生不均勻變化的磁

場，能產(chǎn)生電磁波；均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故能產(chǎn)生電場的是乙、丙、?。荒墚a(chǎn)生電磁波是乙

和丁。

題型4電磁波與機械波的比較

18.（23-24高二上?山東聊城?期末）下列關(guān)于電磁波和聲波以及機械波的說法正確的是（）

A.電磁波是一種物質(zhì)，也具有能量

B.電磁波跟聲波一樣，不能在真空中傳播

C.高頻機械波和低頻機械波相遇能發(fā)生干涉現(xiàn)象

D.只有障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多時，波才能發(fā)生衍射

【答案】A

【解析】A.電磁波是一種物質(zhì)，也具有能量，故A正確；

B.電磁波的傳播不依賴介質(zhì)，可在真空中傳播，聲波是機械波只能在介質(zhì)中傳播，故B錯誤；

C.兩列頻率相同的機械能相遇才能產(chǎn)生干涉，則高頻機械波和低頻機械波相遇不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，選項C

錯誤；

D.波在任何情況下都能發(fā)