第四章 電磁振蕩與電磁波知識(shí)點(diǎn)一　麥克斯韋電磁場(chǎng)理論和意義一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本假設(shè).（1）變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng).（2）變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng).2.電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成不可分割的統(tǒng)一體，稱為電磁場(chǎng).3.電磁波.（1）電磁波的產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而形成的電磁場(chǎng)是由近及遠(yuǎn)地傳播的，這種變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播稱為電磁波.（2）電磁波的特點(diǎn).①電磁波是橫波，電磁波在空間傳播不需要介質(zhì).②電磁波的波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系：v＝λf，在真空中，電磁波的速度c＝3.0×108m/s. （3）電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象.二、麥克斯韋理論在物理發(fā)展史上的意義（1）統(tǒng)一了人們對(duì)電磁和光現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，為電和磁的利用開辟了理論前景.（2）使人們認(rèn)識(shí)到場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種基本形式，它是客觀存在的.（3）愛因斯坦根據(jù)麥克斯韋理論——光在真空中的頻率是一個(gè)常量，與參考系無關(guān)，為建立狹義相對(duì)論奠定了基礎(chǔ).知識(shí)點(diǎn)二　赫茲實(shí)驗(yàn)1.赫茲實(shí)驗(yàn)原理圖（如圖）：2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)線圈兩個(gè)銅球間有火花時(shí)，檢波器的兩銅球間也有火花產(chǎn)生.3.現(xiàn)象分析：（1）火花在A、B間來回跳動(dòng)時(shí)，在周圍空間建立了一個(gè)迅速變化的電磁場(chǎng)，這種電磁場(chǎng)以電磁波的形式在空間傳播.（2）當(dāng)電磁波經(jīng)過接收線圈時(shí)，導(dǎo)致接收線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使接收線圈兩球間隙處產(chǎn)生電壓，當(dāng)電壓足夠高時(shí)，兩球之間就會(huì)產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象.4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在.5.實(shí)驗(yàn)意義：證明了麥克斯韋的預(yù)言，為麥克斯韋的電磁理論奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ). 小試身手1.關(guān)于電磁場(chǎng)理論，以下說法正確的是（　?。〢.在電場(chǎng)周圍一定會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)B.任何變化的電場(chǎng)周圍空間一定會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)D.周期性變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)答案：D2.如圖所示是某一固定面的磁通量的變化圖像，在它周圍空間產(chǎn)生的電場(chǎng)中的某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E應(yīng)是（　　）A.逐漸增強(qiáng)　　　　 B.逐漸減弱C.不變 D.無法確定答案：C探究一　對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解1.電磁場(chǎng)的產(chǎn)生.如果在空間某處有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)——變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)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(chǎng).2.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解.3.對(duì)電磁波的理解.（1）電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播.在真空中，不同頻率的電磁波傳播速度是相同的（都等于光速）.（2）不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小.【典例1】?。ǘ噙x）按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說法中正確的是（　?。〢.恒定的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)B.變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)D.均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)解析：按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，恒定的電場(chǎng)周圍不產(chǎn)生磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)周圍也不產(chǎn)生電場(chǎng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，故選項(xiàng)B正確；均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確.答案：BD1.（多選）某空間出現(xiàn)了如圖所示的一組閉合的電場(chǎng)線，這可能是（　?。〢.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速減弱B.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速增加C.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速增加D.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速減弱解析：根據(jù)電磁感應(yīng)，閉合回路中的磁通量變化時(shí)，使閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律判斷.根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，是因?yàn)殚]合回路中受到了電場(chǎng)力的作用，而變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，與是否存在閉合回路沒有關(guān)系，故空間內(nèi)磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的電場(chǎng)方向，仍然可用楞次定律判斷，四指環(huán)繞方向即為感應(yīng)電場(chǎng)的方向，由此可知A、C正確.答案：AC2.（多選）如圖所示，有一水平放置、內(nèi)壁光滑、絕緣的真空?qǐng)A形管，半徑為R，有一帶正電的粒子靜止在管內(nèi)，整個(gè)裝置處于豎直向上的磁場(chǎng)中，要使帶電粒子由靜止開始沿管做圓周運(yùn)動(dòng)，所加磁場(chǎng)可能是 （　?。〢.勻強(qiáng)磁場(chǎng) B.均勻增加的磁場(chǎng)C.均勻減少的磁場(chǎng)D.由于洛倫茲力不做功，不管加什么磁場(chǎng)都不能使帶電粒子運(yùn)動(dòng)解析：磁場(chǎng)對(duì)靜止的電荷不產(chǎn)生力的作用，但當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)可產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)對(duì)帶電粒子產(chǎn)生電場(chǎng)力的作用，帶電粒子在電場(chǎng)力作用下可以產(chǎn)生加速度，選項(xiàng)B、C正確.答案：BC探究二　對(duì)電磁波和機(jī)械波的比較1.理解電磁波與機(jī)械波的三點(diǎn)不同.（1）電磁波是電磁現(xiàn)象，由電磁振蕩產(chǎn)生；機(jī)械波是力學(xué)現(xiàn)象，由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生.（2）機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì)的存在，但電磁波的傳播不需要介質(zhì).（3）不同頻率的機(jī)械波在同一介質(zhì)中傳播速度相同，在不同介質(zhì)中傳播速度不同；不同頻率的電磁波在同一介質(zhì)中傳播速度不同.2.總結(jié).【典例2】　下列說法正確的是（　?。〢.電磁波在真空中以光速c傳播B.在空氣中傳播的聲波是橫波C.聲波只能在空氣中傳播D.光需要介質(zhì)才能傳播解析：電磁波在真空中的傳播速度為光速c，選項(xiàng)A正確；在空氣中傳播的聲波是縱波，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；聲波可以在氣體中傳播，也可以在液體、固體中傳播，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；光可以在真空中傳播，因此，光不需要介質(zhì)也能傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：A3.電磁波與機(jī)械波具有的共同性質(zhì)是（　?。〢.都是橫波　　　　　 B.都能傳輸能量C.都能在真空中傳播 D.都具有恒定的波速解析：電磁波是橫波，但機(jī)械波有橫波也有縱波，A錯(cuò)誤；機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，兩者在不同介質(zhì)中波速不同，C、D錯(cuò)誤；電磁波與機(jī)械波具有的共同性質(zhì)是都能傳輸能量，B正確.答案：B4.（多選）比較電磁波和機(jī)械波，下列說法正確的是（　　）A.電磁波可以在真空中傳播，機(jī)械波的傳播要依賴于介質(zhì)B.電磁波在任何介質(zhì)中傳播速率都相同，機(jī)械波只在同一種介質(zhì)中傳播速率才相同C.電磁波和機(jī)械波都不能產(chǎn)生干涉D.電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射解析：電磁波傳播時(shí)不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播，而機(jī)械波在傳播時(shí)需要介質(zhì)，A正確；機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波的波速與介質(zhì)和電磁波的頻率有關(guān)，B錯(cuò)誤；電磁波和機(jī)械波都屬于波，都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，C錯(cuò)誤，D正確.故選A、D.答案：AD

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