高中物理人教版 (2019)選擇性必修第二冊第四章電磁振蕩與電磁波2 電磁場與電磁波精品學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

?4.2 電磁場與電磁波
基礎(chǔ)知識梳理

一、電磁場
1．變化的磁場產(chǎn)生電場
(1)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：如圖，在變化的磁場中放一個電路，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?yàn)樽兓? 產(chǎn)生了，電場促使導(dǎo)體中的做定向運(yùn)動．
(3)實(shí)質(zhì)：變化的產(chǎn)生了．
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．
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(yuǎn)向周圍傳播，形成．
2．電磁波的特點(diǎn)：
(1)電磁波在空間傳播不需要；
(2)電磁波是：電磁波中的電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度互相，而且二者均與波的傳播方向，因此電磁波是．
(3)電磁波的波長、頻率、波速的關(guān)系：，在真空中，電磁波的速度 .
(4)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象．
3．電磁波具有能量
電磁場的轉(zhuǎn)換就是電場能量與的轉(zhuǎn)換，電磁波的發(fā)射過程是輻射能量的過程，傳播過程是傳播的過程．
典型例題分析

考點(diǎn)：電磁場理論與電磁波的發(fā)現(xiàn)
【例1】麥克斯韋電磁場理論告訴我們（　?。?br /> A．任何電場周圍都要產(chǎn)生磁場
B．任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場
C．周期性變化的電場要在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場
D．只要有變化的磁場，就會產(chǎn)生變化的電場
【變式練習(xí)】
1．根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是（　　）
A．電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場
B．變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場
C．變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生電場
D．所有電磁波的頻率相同
2．下列關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論，說法正確的是（????）
A．在電場周圍空間一定存在磁場 B．變化的磁場產(chǎn)生變化的電場
C．均勻變化的電場產(chǎn)生均勻變化的磁場 D．振蕩的磁場產(chǎn)生振蕩的電場
【例2】英國物理學(xué)家麥克斯韋被普遍認(rèn)為是對物理學(xué)最有影響力的物理學(xué)家之一。應(yīng)用麥克斯韋的電磁場理論判斷，如圖表示四種電場隨時間變化的圖像中，能產(chǎn)生恒定的磁場的是（　?。?br /> A． B．
C． D．
【變式練習(xí)】
1．某電場中電場強(qiáng)度隨時間變化的圖像如選項(xiàng)圖所示，不能產(chǎn)生磁場的電場是（　　）
A． B．
C． D．
2．電磁波的發(fā)現(xiàn)和使用帶來了通信技術(shù)的發(fā)展。在以下磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的磁場中，能產(chǎn)生電磁波的是（　?。?br /> A． B．
C． D．
方法探究

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．
二、電磁波與機(jī)械波的比較
名稱
項(xiàng)目　
機(jī)械波
電磁波
研究對象
力學(xué)現(xiàn)象
電磁現(xiàn)象
周期性
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
傳播情況
傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)
傳播無需介質(zhì)，在真空中波速等于光速c，在介質(zhì)中傳播時，波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)
產(chǎn)生機(jī)理
由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動產(chǎn)生
由電磁振蕩激發(fā)
波的特點(diǎn)
橫波或縱波
橫波
干涉和衍射
可以發(fā)生干涉和衍射
課后小練

一、單選題
1．關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論，下列說法正確的是（　?。?br /> A．電場一定產(chǎn)生磁場 B．磁場一定產(chǎn)生電場
C．均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場 D．變化的電場產(chǎn)生磁場
2．某電路中電場隨時間變化的圖像有如圖所示幾種情況，能激發(fā)電磁波的電場是（　?。?br /> A． B．
C． D．
3．關(guān)于電磁波的論述，錯誤的是（　?。?br /> A．在電磁波中，變化的電場和變化的磁場總是交替產(chǎn)生的
B．電磁波又叫無線電波
C．電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)
D．電磁波的傳播過程就是電磁場能量的傳播過程
4．關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是（　?。?br /> A．變化的電場一定在周圍空間產(chǎn)生磁場
B．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，并且最先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在
C．電磁波和機(jī)械波都依賴于介質(zhì)才能傳播
D．各種頻率的電磁波在真空中以不同的速度來傳播
5．如圖甲、乙、丙、丁所示，下列選項(xiàng)中相關(guān)描述及判定正確的是（　　）

A．圖甲中表示條形磁鐵的磁感線從N極出發(fā)，到S極終止
B．圖乙中導(dǎo)線通電后，其正下方小磁針的N極向紙面外轉(zhuǎn)動
C．圖丙中卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了電荷之間相互作用的規(guī)律
D．圖丁中變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，電磁波就是這樣形成的
6．許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展中做出了重要貢獻(xiàn)，下列有關(guān)物理學(xué)家的貢獻(xiàn)，錯誤的是（　?。?br /> A．安培提出了分子電流假說，能夠解釋一些磁現(xiàn)象
B．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象間的某種聯(lián)系
C．麥克斯韋提出周期性變化的電磁和磁場可以形成電磁波，并提出光就是電磁波的假設(shè)
D．洛侖茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到了電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁場理論
7．下列選項(xiàng)關(guān)于甲、乙、丙、丁四幅圖的說法正確的是（??）

A．庫侖利用圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置測出了萬有引力常量
B．奧斯特利用圖乙的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象
C．法拉第通過圖丙的實(shí)驗(yàn)線圈，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象
D．麥克斯韋通過圖丁的實(shí)驗(yàn)捕捉到了電磁波，并證實(shí)了自己關(guān)于“電磁波”的預(yù)言
8．如圖甲所示，在變化的磁場中放置一個閉合電路，電路里產(chǎn)生了感應(yīng)電流；如圖乙所示，空間存在變化的磁場，其周圍產(chǎn)生感應(yīng)電場，下列說法正確的是（　?。?br />
A．甲、乙兩圖一定能持續(xù)產(chǎn)生電磁波
B．對甲圖，從上向下看，電子在回路中沿順時針方向運(yùn)動
C．閉合電路只是檢驗(yàn)變化的磁場產(chǎn)生電場，即使沒有閉合電路空間仍能產(chǎn)生電場
D．變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，與閉合電路是否存在有關(guān)
二、多選題
9．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（　?。?br /> A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)
B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波
C．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失
D．電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直
10．電磁波已廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（　?。?br /> A．在電磁波的可見光區(qū)，紫光的折射率比紅光更大
B．電磁波不能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象
C．麥克斯韋認(rèn)為均勻變化的電場能激發(fā)出磁場，空間將產(chǎn)生電磁波
D．赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論
11．如圖所示是我國500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）它可以通過接收來自宇宙深處的電磁波，探索宇宙。截止到去年11月，它已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的脈沖星超過240顆，我國也因此成為世上發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量最多的國家。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（　?。?br />
A．頻率越高的電磁波，波長越短
B．電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度均為3×108m/s
C．赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論
D．均勻變化的電場激發(fā)變化的磁場，空間將產(chǎn)生電磁波
三、實(shí)驗(yàn)題
12．某同學(xué)利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實(shí)驗(yàn)時，接通電源使光源正常發(fā)光：調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}：

（1）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學(xué)可__________；
A．將單縫向雙縫靠近
B．將屏向靠近雙縫的方向移動
C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動
D．使用間距更小的雙縫
（2）若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx，則單色光的波長λ=_________；
（3）某次測量時，選用的雙縫的間距為0．300 mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20 m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56 mm。則所測單色光的波長為______________nm（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。
四、解答題
13．我們平時可能會有這樣的經(jīng)歷：雷雨天在家收聽廣播節(jié)目時，我們會先聽到收音機(jī)里發(fā)出“咔嚓、咔嚓……”的聲音，然后才聽到雷聲。
（1）打雷時收音機(jī)為什么會發(fā)出“咔嚓”的聲音？
（2）為什么會先聽到收音機(jī)里的“咔嚓”聲，然后才聽到雷聲？
14．若某種電磁波在真空中的頻率為，試回答下列問題：
(1)該電磁波的波長為多少？（電磁波在真空中的傳播速度為）
(2)該電磁波屬于哪個波段？（紅外線波長范圍為，紫外線的波長范圍為5~370nm）
(3)現(xiàn)代科技可以使電磁波在特定介質(zhì)中的傳播速度大大減小。當(dāng)頻率為的電磁波以900m/s的速度傳播時，電磁波的波長變?yōu)槎嗌伲?br />

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