版物理高一高二同步系列课堂讲义人教版选修11第四章 电磁波及其应用 第1讲Word文档格式.docx

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2.特点

（1）电磁波可以在真空中传播.

（2）电磁波的传播速度等于光速.

（3）光在本质上是一种电磁波.

（4）光是以波动形式传播的一种电磁振动.

想一想　空间存在如图4－1－1所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？

在空间能不能形成电磁波？

图4－1－1

答案　如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故不会产生电磁波.

三、赫兹的电火花

1.赫兹首先捕捉到电磁波，在以后的一系列实验中，证明了电磁波与光具有相同的性质.他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c.

2.赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论.

3.赫兹被誉为无线电通信的先驱.后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹.

想一想　是赫兹预言了电磁波的存在，并用实验证实其存在的吗？

答案　不是.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在.

一、对麦克斯韦电磁场理论的理解

如图4－1－2所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路（导体环）是否存在无关.导体环的作用只是用来显示电流的存在.

图4－1－2

注意　在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；

而静电场中的电场线是不闭合的.

根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场.（如图4－1－3所示）.

图4－1－3

3.小结

（1）变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场也在周围空间产生磁场.

（2）均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场.

（3）振荡的磁场产生同频率振荡的电场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场.

例1

　关于电磁场理论的叙述正确的是（　　）

A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关

B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场

C.变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场

D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场

答案　AB

解析　变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流.若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；

若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C、D错.

针对训练1　如图4－1－4所示是某一固定面的磁通量的变化图象，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是（　　）

图4－1－4

A.逐渐增强B.逐渐减弱

C.不变D.无法确定

答案　C

解析　由图象可知，磁场在均匀变化，故在磁场周围产生的电场是稳定不变的.

二、对电磁波的理解

1.电磁波的形成

变化的电场和磁场交替产生，形成电磁场，电磁场由近及远传播，形成电磁波.

2.电磁波的特点

（1）电磁波是横波.电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播.

（2）电磁波的传播不需要介质.在真空中传播速度等于光速c＝3.00×

108m/s.

（3）电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程.

（4）电磁波具有波的一切特性，能够发生反射、折射等现象.

例2

　下列关于电磁波的说法中正确的是（　　）

A.只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波

B.电磁波的传播需要介质

C.停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在

D.电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的

答案　CD

解析　要想产生持续的电磁波，变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）必须是非均匀变化的，所以A选项错误；

电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播，B选项错误；

电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C选项正确；

电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量的传播过程，所以D正确.

针对训练2　关于电磁波在真空中的传播速度，以下说法正确的是（　　）

A.电磁波的频率越高，传播速度越大

B.电磁波的波长越长，传播速度越大

C.电磁波的能量越大，传播速度越大

D.所有电磁波在真空中的传播速度都相等

答案　D

解析　电磁波在真空中的传播速度为光速，与其他因素无关.

对麦克斯韦电磁场理论的理解

1.关于电磁场理论，下列说法中正确的是（　　）

A.在电场的周围空间一定产生磁场

B.任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场

C.均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场

D.振荡电场在周围空间产生变化的磁场

解析　由麦克斯韦电磁场基本理论知：

不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场，产生的磁场性质是由电场的变化情况决定的，均匀变化的电场产生稳定的磁场，不均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场，反之亦然，故选项D正确.

2.在空间某处存在一个变化的磁场，则下列说法正确的是（　　）

A.在变化的磁场周围一定能产生变化的电场

B.在磁场中放一个闭合线圈，线圈里一定有感应电流

C.在磁场中放一个闭合线圈，线圈里不一定有感应电流

D.变化的磁场周围产生电场，跟闭合线圈的存在与否无关

解析　均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，A错；

在磁场中放置一个闭合线圈，如果穿过线圈的磁通量没有变化，则不会产生感应电动势，也就不会有感应电流，B错，C对；

变化的磁场周围一定产生电场，与是否存在线圈无关，D对.

对电磁波的理解

3.关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是（　　）

A.均匀变化的电场在它周围空间产生电磁波

B.电磁波必须依赖于介质传播

C.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直

D.只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波

解析　均匀变化的电场在它周围产生稳定的磁场，由电磁场理论知，稳定的磁场不再产生电场，所以不能形成电磁波，故A项错；

电磁波是周期性变化的电场与磁场的交替激发，所以传播不需要介质，B项错.

4.对于声波和电磁波的比较，下面说法中正确的是（　　）

A.它们都能发生反射现象

B.声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的

C.光是一种电磁波，B超利用的是超声波

D.它们都能在真空中传播

答案　ABC

解析　声波和电磁波都属于波，所以它们都具有波的共性，能发生反射现象，故选项A正确；

但它们产生的机理不同，声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故选项B正确；

光是一种电磁波，B超利用的是超声波，故选项C正确；

电磁波既能在介质中传播又能在真空中传播，而声波只能在介质中传播，故选项D错误.

（时间：

60分钟）

题组一、对麦克斯韦电磁场理论的理解

1.下列说法中，正确的有（　　）

A.最早发现电和磁有密切联系的科学家是奥斯特

B.电磁感应现象是法拉第发现的

C.建立完整的电磁场理论的科学家是麦克斯韦

D.最早预见到有电磁波存在的科学家是赫兹

解析　最早预见到有电磁波的科学家是麦克斯韦，赫兹用实验证明了电磁波的存在，D项不正确；

由物理学史的知识可知，其他三项都是正确的.

2.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法正确的是（　　）

A.恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场

B.变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场

C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场

D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场

答案　BD

解析　麦克斯韦的电磁场理论的核心内容是：

变化的电场周围产生磁场；

变化的磁场周围产生电场.对此理论全面正确的理解为：

不变化的电场周围不产生磁场；

变化的电场周围可以产生变化磁场，也可以产生不变化磁场；

均匀变化的电场周围产生稳定的磁场；

周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场，由变化的磁场产生电场的规律与以上类似，故正确答案为B、D.

3.根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　）

A.电场周围一定产生磁场，磁场周围也一定产生电场

B.变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围也一定产生电场

C.变化的电场周围一定产生变化的磁场

D.电磁波在真空中的传播速度为3.00×

108m/s

解析　根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场，但变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场，所以正确的选项是B、D.

4.某电场中电场强度随时间变化的图象如图所示，能产生磁场的电场是（　　）

解析　根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生磁场，选项A、B、C正确.

题组二、对电磁波的理解

5.下列说法正确的是（　　）

A.电磁波即电磁场在空间的传播

B.麦克斯韦依据光速和电磁波速度相同而预言光是一种电磁波

C.赫兹不仅证实了电磁波的存在，还证实了光和电磁波具有相同的性质

D.电磁波和机械波最大的不同点是其传播不需要介质

答案　ABCD

6.下列关于机械波与电磁波的说法正确的是（　　）

A.声波是机械波，耳朵能够听到声波，是因为耳朵和声源之间有空气

B.水波的传播需要水，没有水就没有水波

C.电磁波传播需要空气，没有空气，即使产生了电磁波也传不出来

D.电磁波的传播速率等于光速，不受其它因素影响

解析　机械波的传播需要介质，在真空中不能传播；

电磁波可以在真空中传播，选项A、B正确，C错误；

电磁波只有在真空中的速度才等于光速，选项D错误.

7.某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是（　　）

解析　由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时（如A图），由于其不激发磁场，故无电磁波产生；

当出现均匀变化的电场（如B图、C图），会激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故也不会产生电磁波；

只有周期性变化的电场（如D图），才会激发出周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又激发出周期性变化的电场……，如此不断激发，便会形成电磁波.

8.下列关于电磁波的说法中，正确的是（　　）

shake摇shookshakenA.电磁波可以在真空中传播

B.电磁波不能在空气中传播

C.麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在

cost花费costcostD.法拉第第一次通过实验验证了电磁波的存在

答案　A

shine发光shoneshone解析　电磁波可以在真空中传播，A对，B错；

麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C、D错.

get得到gotgot9.关于电磁波，下列说法正确的是（　　）

A.光不是电磁波

teach教taughttaughtB.电磁波需要有介质才能传播

think思考thoughtthoughtC.只要有电场和磁场，就可以产生电磁波

become变成becamebecomeD.真空中，电磁波的传播速度与光速相同

解析　光也是一种电磁波，在真空中传播的速度为3.0×

108m/s，传播过程中不需要介质，故A、B错误，D正确；

只有非均匀变化的电场或磁场，才能产生电磁波，故C错误.

sit坐satsat10.有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够______（填“增强”或“减弱”）对电磁波的吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够________（填“增强”或“减弱”）电磁波反射回雷达设备.

be（am/is/are）是was/werebeen答案　增强　减弱

bet赌betbet解析　题目介绍了电磁波在军事上的用途.电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的.要有效避开雷达的探测，就要设法减弱电磁波的反射.据此即可确定答案.