物理2 电磁场与电磁波练习题

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2.电磁场与电磁波1.电磁场(1)变化的磁场产生电场①实验基础：在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。②麦克斯韦的见解：从场的观点出发，电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，这个电场促使导体中的自由电荷做定向运动，产生感应电流。③实质：变化的磁场产生电场，跟闭合电路是否存在无关。如图1所示。(2)变化的电场产生磁场麦克斯韦假设：变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。如图2所示。(3)电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。(4)电磁波：如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。2．电磁波(1)电磁波的传播①电磁波不需要任何介质，在真空中也能传播，这是由电磁波的本性所决定的。因为电磁波的传播，靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。②麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速c，由此，麦克斯韦预言了光是电磁波。③根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度E和磁感应强度B互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。(2)赫兹的实验①实验现象：如图所示，当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。②过程分析：当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。③实验结论：证实了电磁波的存在。④赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。赫兹的实验为无线电技术的发展开拓了道路，后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹。(3)根据电磁场理论，电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，传播过程就是能量传播的过程。能量是电磁场的物质性最有说服力的证据之一。物质存在两种形式：一种是由原子和分子构成的实物，另一种则是以电磁场为代表的场。 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　典型考点一　麦克斯韦电磁场理论1．(多选)下列说法正确的是(　　)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．恒定电流能够在周围空间产生恒定的磁场C．恒定电场能够在周围空间产生恒定的磁场D．均匀变化的电场能够在周围空间产生恒定的磁场答案　ABD解析　根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，与是否有闭合电路无关，A正确；变化的电场产生磁场，且均匀变化的电场能够在周围空间产生恒定的磁场，恒定电场不产生磁场，故C错误，D正确；恒定电流能够在周围空间产生恒定的磁场，B正确。2．下列关于电磁波的说法，正确的是(　　)A．只要有电场和磁场就能产生电磁波B．电场随时间变化时一定能产生电磁波C．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)必须是均匀变化的D．振荡电流能在空间中产生电磁波答案　D解析　根据电磁波的形成过程可知A、B、C错误；振荡电流能在空间产生周期性变化的电场和磁场，则能产生电磁波，D正确。典型考点二　电磁波3．(多选)关于电磁波的特点，下列说法中正确的是(　　)A．电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波沿与二者均垂直的方向传播B．电磁波是横波C．电磁波的传播不需要介质，而是靠电场和磁场之间相互“感应”，由近及远向周围传播D．电磁波不能产生干涉和衍射现象答案　ABC解析　电磁波中的电场方向、磁场方向、速度方向中任意两个都垂直，故A正确；电磁波是横波，B正确；电磁波的传播不需要介质，而是靠电场和磁场之间相互“感应”，由近及远向周围传播，C正确；电磁波能够产生干涉和衍射现象，D错误。4．关于电磁波，下列说法中正确的是(　　)A．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大C．赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花，是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势D．只要赫兹实验中的电火花一停止，产生的电磁波立即消失答案　C解析　在真空中所有电磁波的传播速度都等于光速，与电磁波的频率、能量大小无关，故A、B错误。赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花，是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势，故C正确；当赫兹实验中的电火花停止即发射电路的电磁振荡停止，只是不再产生新的电磁波，但已产生的电磁波不会立即消失，还会继续传播，故D错误。　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．关于电磁场理论，下列描述正确的是(　　)A．电磁场不是一种物质B．静止的电荷能够在周围空间产生稳定的磁场C．稳定的磁场能够在周围空间产生稳定的电场D．变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波答案　D解析　变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波，电磁场是一种客观存在的物质，故A错误，D正确；根据麦克斯韦电磁场理论可知，静止的电荷不能在周围空间激发磁场，稳定的磁场不能产生电场，故B、C错误。2．真空中所有的电磁波都具有相同的(　　)A．频率  B．波长  C．波速  D．能量答案　C解析　真空中所有的电磁波的波速都等于真空中的光速，而频率、波长、能量不一定相同，A、B、D错误，C正确。3．(多选)下列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．变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的场，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　ABC解析　根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场周围存在电场，与是否有闭合电路无关，A正确；周期性变化的磁场，会产生同频率变化的电场，B正确；变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场，C正确；电场的周围不一定存在磁场，磁场的周围也不一定存在电场，D错误。4．某电路中电场强度随时间变化的图像如图所示，能发射电磁波的电场是(　　)答案　D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，不会再激发出电场，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，其又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，才能形成电磁波。故D正确。5．(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是(　　)A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场B．打点计时器工作时周围必有磁场和电场C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直答案　ABD解析　教室中亮着的日光灯，在其周围产生振荡磁场和电场，打点计时器工作时使用的是交变电流，在其周围产生磁场和电场，故A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，稳定的磁场不会激发电场，故C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向三者相互垂直，故D正确。6．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是(　　)A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波答案　D解析　A、B、C说法正确；电磁波是横波，不是纵波，D错误。