高中物理第四章 电磁振荡与电磁波2 电磁场与电磁波练习

这是一份高中物理第四章 电磁振荡与电磁波2 电磁场与电磁波练习，共31页。
TOC \ "1-3" \t "正文,1" \h
\l "_Tc1161" 【题型1 麦克斯韦的电磁场理论】
\l "_Tc2094" 【题型2 感生电场】
\l "_Tc25206" 【题型3 电磁波的产生】
\l "_Tc9103" 【题型4 电磁波的应用】
\l "_Tc10925" 【题型5 与机械波对比】
\l "_Tc22177" 【题型6 联系实际】
\l "_Tc6522" 【题型7 电磁波的发现】
【题型1 麦克斯韦的电磁场理论】
【例1】关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．稳定的电场产生稳定的磁场
B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C．变化的电场产生的磁场一定是变化的
D．振荡的电场在周围空间产生的磁场也是振荡的
【变式1-1】(多选)关于电磁场的理论，下列说法中正确的是( )
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D．振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场
【变式1-2】关于电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
【变式1-3】关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是( )
A．均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场
B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直
C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
【题型2 感生电场】
【例2】将很多质量为m、带电荷量为＋q可视为质点的绝缘小球，均匀穿在由绝缘材料制成的半径为r的光滑圆轨道上并处于静止状态，轨道平面水平，空间内有分布均匀的磁场，磁场方向竖直向上，如图甲所示。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，其中B0是已知量。已知在磁感应强度增大或减小的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针或逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。关于绝缘小球的运动情况，下列说法正确的是( )
A．在t＝0到t＝T0时间内，绝缘小球均做匀速圆周运动
B．在t＝T0到t＝2T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动
C．在t＝2T0到t＝3T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做加速圆周运动
D．在t＝3T0到t＝5T0时间内涡旋电场沿顺时针方向
【变式2-1】(多选)如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于玻璃圆环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球所带电荷量不变，那么( )
A．小球对玻璃圆环的压力不断增大
B．小球受到的洛伦兹力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D．洛伦兹力对小球一直不做功
【变式2-2】（多选）应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图表示变化的场，下图表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
【变式2-3】如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B．对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动
C．闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D．变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关
【题型3 电磁波的产生】
【例3】某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是( )
【变式3-1】(1)下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
(2)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．
①雷达发射电磁波的波长范围是多少？
②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？
【变式3-2】（多选）关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
【变式3-3】（多选）如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，下列判断正确的是（ ）
A．甲图能产生电场，不能产生电磁波 B．乙图能产生电场，不能产生电磁波
C．丙图能产生电场，不能产生电磁波 D．丁图能产生电场，也能产生电磁波
【题型4 电磁波的应用】
【例4】电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
【变式4-1】(多选)下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大
D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
【变式4-2】(多选)下列说法正确的是( )
A.机械波在介质中传播的速度与波的频率有关
B.电磁波和机械波都需要通过介质传播
C.根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波
D.当声源和观察者背向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率
【变式4-3】电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
【题型5 与机械波对比】
【例5】(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是( )
A．机械波与电磁波本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，还与电磁波的频率有关
C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
【变式5-1】(多选)关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是( )
A.机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动
B.弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅
C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去
D.电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、可见光、红外线、γ射线
【变式5-2】（多选）电磁波与声波比较，下列说法中正确的是( )
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大
D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关
【变式5-3】关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
【题型6 联系实际】
【例6】(多选)第五代移动通信技术(简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是( )
A．5G和4G使用的电磁波都是横波
B．5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同
C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象
D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长
【变式6-1】2017年11月10日上午，空军发言人表示，我国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第五代作战飞机“歼­20”(如图)列装部队后，已经开展编队训练。隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击。根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是( )
A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近，即使你拿望远镜也不能看到它
B．使用能吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现
C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流
D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现
【变式6-2】据《飞行国际》报道称，中国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第四代作战飞机“歼－20”(如图)，于2011年1月11日12∶50进行了公开首飞．它的首飞成功标志着中国继美国和俄罗斯之后，成为世界上进入到第四代战机研发序列中的国家．隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击．根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是( )
A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近，即使你拿望远镜也不能看到它
B．使用能吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现
C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流
D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现
【变式6-3】抗击新冠肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3.3×109——6×109Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109——2.64×109Hz，则（ ）
A．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
B．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
C．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象
D．5G信号是横波，4G信号是纵波
【题型7 电磁波的发现】
【例7】如图所示是演示电磁波的发射与接收的实验，在这个实验中，要使氖灯发光，必须使A和B的金属滑动杆位置____________，并且是在A的振子a、b间____________时，氖灯会发光。这说明B的能量是A通过____________传播过来的。
【变式7-1】下列说法正确的是( )
A．麦克斯韦预言了电磁波，且首次用实验证实了电磁波的存在
B．红外线是一种频率比紫外线还高的电磁波
C．在干燥环境下，用塑料梳子梳理头发后，来回抖动梳子能产生电磁波
D．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度明显变短
【变式7-2】下列说法不正确的是( )
A．麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是横波
B．高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了
C．在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波
D．过强或过长时间的紫外辐射、X射线或γ射线的作用，会对人体(眼镜、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等)造成危害
【变式7-3】赫兹的电火花∶
如图所示，和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的______，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出______________，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花。这个导线环实际上是电磁波的检测器。
结论∶赫兹实验证实了__________的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性。
参考答案
【题型1 麦克斯韦的电磁场理论】
【例1】关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．稳定的电场产生稳定的磁场
B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C．变化的电场产生的磁场一定是变化的
D．振荡的电场在周围空间产生的磁场也是振荡的
答案 D
解析 麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确答案为D项．
【变式1-1】(多选)关于电磁场的理论，下列说法中正确的是( )
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D．振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场
答案 BD
解析 变化的电场产生磁场有两层含义：①均匀变化的电场产生恒定的磁场．②非均匀变化的电场产生变化的磁场．振荡的电场产生同频率的振荡的磁场．均匀变化的磁场产生恒定的电场，故B、D正确，A、C错．
【变式1-2】关于电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
解析：选D 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场，周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，故D正确。
【变式1-3】关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是( )
A．均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场
B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直
C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
解析：选C 根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场，A正确；因电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直，电磁波是横波，B正确；电磁波可以在真空中传播，C错误；只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就在周期性变化的电场周围产生同周期变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生同周期变化的电场，这样由近及远传播，形成了电磁波，D正确。
【题型2 感生电场】
【例2】将很多质量为m、带电荷量为＋q可视为质点的绝缘小球，均匀穿在由绝缘材料制成的半径为r的光滑圆轨道上并处于静止状态，轨道平面水平，空间内有分布均匀的磁场，磁场方向竖直向上，如图甲所示。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，其中B0是已知量。已知在磁感应强度增大或减小的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针或逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。关于绝缘小球的运动情况，下列说法正确的是( )
A．在t＝0到t＝T0时间内，绝缘小球均做匀速圆周运动
B．在t＝T0到t＝2T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动
C．在t＝2T0到t＝3T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做加速圆周运动
D．在t＝3T0到t＝5T0时间内涡旋电场沿顺时针方向
解析：选B 在t＝0到t＝T0时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球保持静止，故A错误；在t＝T0到t＝2T0时间内，根据法拉第电磁感应定律可得沿轨道一周的感应电动势为ε＝πr2eq \f(ΔB,Δt)＝πr2eq \f(B0,T0)，由于同一条电场线上各点电场强度大小相等，所以E＝eq \f(ε,2πr)，解得E＝eq \f(rB0,2T0)，涡旋电场沿顺时针方向，根据牛顿第二定律可得，在t＝T0到t＝2T0时间内，小球沿切线方向的加速度大小恒为a1＝eq \f(qE,m)，所以绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动，故B正确；在t＝2T0到t＝3T0时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球均沿顺时针方向做匀速圆周运动，故C错误；根据法拉第电磁感应定律可知在t＝3T0到t＝5T0时间内涡旋电场沿逆时针方向，故D错误。
【变式2-1】(多选)如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于玻璃圆环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球所带电荷量不变，那么( )
A．小球对玻璃圆环的压力不断增大
B．小球受到的洛伦兹力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D．洛伦兹力对小球一直不做功
解析：选CD 玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功。由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向。在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿玻璃圆环半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考虑小球速度大小、方向以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大。洛伦兹力始终与小球做圆周运动的线速度方向垂直，所以洛伦兹力对小球不做功。
【变式2-2】（多选）应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图表示变化的场，下图表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
答案 BC
解析 A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的．B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确．C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位差为eq \f(π,2)，C图是正确的．D图的上图是振荡的电场，可在其周围空间产生同频率振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位差为π，故D图不正确．所以只有B、C两图正确．
【变式2-3】如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B．对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动
C．闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D．变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关
【答案】C
【解析】若甲、乙两图的磁场均匀变化，就会产生稳定不变的电场，稳定不变的电场不会产生磁场，就不会持续产生电磁波，故A错误；对甲图，从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B错误；变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，甲图的闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，乙图即使没有闭合电路空间仍能产生电场，故C正确；同理，变化的电场周围产生磁场也是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，D错误。
【题型3 电磁波的产生】
【例3】某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是( )
解析：选D 由麦克斯韦电磁场理论知，当空间出现恒定的电场时(如题图A)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时(如题图B、C)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如题图D)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此交替的产生磁场和电场，便会形成电磁波，故D正确。
【变式3-1】(1)下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
(2)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．
①雷达发射电磁波的波长范围是多少？
②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？
解析 (1)如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，不能产生新的电场(磁场)，因而不能产生电磁波，A正确，C错误；电磁波的传播速度跟介质有关，频率由波源决定，同一频率的电磁波在不同介质中波长不等，由v＝λf知不同介质中波的传播速度不同，B错误；电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播，D错误．
(2)①由c＝λf可得：λ1＝eq \f(c,f1)＝eq \f(3.0×108 ,200×106) m＝1.5 m，
λ2＝eq \f(c,f2)＝eq \f(3.0×108,1 000×106) m＝0.3 m.
故雷达发出的电磁波的波长范围是0.3～1.5 m.
②电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间隔来确定距离，所以可根据x＝eq \f(vt,2)确定雷达和目标间的距离．
答案 (1)A (2)①0.3～1.5 m ②能
【变式3-2】（多选）关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
答案 ABC
解析 电磁波在真空中传播速度等于光速，与频率无关，A正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，C正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，E错误．
【变式3-3】（多选）如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，下列判断正确的是（ ）
A．甲图能产生电场，不能产生电磁波 B．乙图能产生电场，不能产生电磁波
C．丙图能产生电场，不能产生电磁波 D．丁图能产生电场，也能产生电磁波
【答案】BD
【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故乙、丙、丁都可以产生电场；均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故丙、丁可以产生电磁波。
【题型4 电磁波的应用】
【例4】电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案 C
解析 干涉、衍射是波所特有的现象，所以电磁波能产生衍射现象，选项A错误；常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的，选项B错误；利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度，选项C正确；根据光速不变原理，在不同的惯性系中，光速是相同的，选项D错误．
【变式4-1】(多选)下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大
D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
解析：选BD 电磁波在真空中的传播速度都一样，与电磁波的频率无关，A错误；一切波都可以发生衍射现象，横波具有偏振现象，电磁波属于波的一种，且是横波，故电磁波可以发生衍射现象和偏振现象，B正确；简谐机械波在给定的介质中传播时，波传播速度与介质有关，与频率无关，C错误；依据v＝eq \f(c,n)，且紫外线的折射率大于红外线，因此紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，D正确。
【变式4-2】(多选)下列说法正确的是( )
A.机械波在介质中传播的速度与波的频率有关
B.电磁波和机械波都需要通过介质传播
C.根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波
D.当声源和观察者背向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率
答案 CD
解析 机械波在介质中传播的速度与波的频率无关，故A错误；电磁波不需要通过介质传播，故B错误；根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波，故C正确；根据多普勒效应，当声源和观察者背向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，故D正确。
【变式4-3】电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案 C
解析 衍射现象是波的特有现象，A错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D错误．
【题型5 与机械波对比】
【例5】(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是( )
A．机械波与电磁波本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，还与电磁波的频率有关
C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
解析：选BCD 机械波由波源振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生；机械波传播需要介质，波速由介质决定；电磁波的传播不需要介质，波速由介质和本身频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，B、C、D正确。
【变式5-1】(多选)关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是( )
A.机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动
B.弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅
C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去
D.电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、可见光、红外线、γ射线
答案 AC
解析 机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动，选项A正确；弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时，在四分之一个周期里运动的路程才等于一个振幅，选项B错误；有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去，这是根据多普勒效应，选项C正确；波长越大的衍射能力越强，则电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、红外线、可见光、γ射线，选项D错误。
【变式5-2】（多选）电磁波与声波比较，下列说法中正确的是( )
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大
D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关
答案 ABC
解析 A、B均与事实相符，所以A、B正确；根据λ＝eq \f(c,f)，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以C正确；电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小，所以D错误．
【变式5-3】关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
答案 B
解析 电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，A选项错误；太阳光中的可见光属于电磁波，而“B超”中的超声波属于机械波，它们的传播速度不同，C选项错误；遥控器发出的红外线波长比X射线波长大得多，D选项错误，正确选项为B.
【题型6 联系实际】
【例6】(多选)第五代移动通信技术(简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是( )
A．5G和4G使用的电磁波都是横波
B．5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同
C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象
D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长
解析：选ABC 5G和4G使用的电磁波都是横波，A正确；5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同，均为3×108 m/s，B正确；任何波均能发生干涉和衍射现象，故5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，C正确；根据公式c＝λf可知，在真空中5G使用的电磁波的波长比4G的短，D错误。
【变式6-1】2017年11月10日上午，空军发言人表示，我国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第五代作战飞机“歼­20”(如图)列装部队后，已经开展编队训练。隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击。根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是( )
A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近，即使你拿望远镜也不能看到它
B．使用能吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现
C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流
D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现
解析：选B 隐形飞机的原理是在飞机制造过程中使用能吸收雷达电磁波的材料，使反射的雷达电磁波很弱，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，飞机在雷达屏幕上很难被发现，故只有B正确。
【变式6-2】据《飞行国际》报道称，中国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第四代作战飞机“歼－20”(如图)，于2011年1月11日12∶50进行了公开首飞．它的首飞成功标志着中国继美国和俄罗斯之后，成为世界上进入到第四代战机研发序列中的国家．隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击．根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是( )
A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近，即使你拿望远镜也不能看到它
B．使用能吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现
C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流
D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现
答案 B
解析 隐形飞机的原理是在飞机制造过程中使用能吸收雷达电磁波的材料，使反射的雷达电磁波很弱，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，飞机在雷达屏幕上很难被发现，故只有B正确．
【变式6-3】抗击新冠肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3.3×109——6×109Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109——2.64×109Hz，则（ ）
A．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
B．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
C．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象
D．5G信号是横波，4G信号是纵波
答案：A
解析：5G信号的频率更高，则波长小，故5G信号更不容易发生明显的衍射现象，因此5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故A正确；
任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故B错误；
5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，故C错误；
电磁波可以发生偏振现象，为横波，故D错误。
故选A。
【题型7 电磁波的发现】
【例7】如图所示是演示电磁波的发射与接收的实验，在这个实验中，要使氖灯发光，必须使A和B的金属滑动杆位置____________，并且是在A的振子a、b间____________时，氖灯会发光。这说明B的能量是A通过____________传播过来的。
【答案】 相同 放电产生火花 电磁波
【解析】演示电磁波的发射与接收的实验，在这个实验中，要使氖灯发光，必须使A和B的金属滑动杆位置相同。
在A的振子a、b间放电产生火花时，氖灯会发光。
说明B的能量是A通过电磁波传播过来的。
【变式7-1】下列说法正确的是( )
A．麦克斯韦预言了电磁波，且首次用实验证实了电磁波的存在
B．红外线是一种频率比紫外线还高的电磁波
C．在干燥环境下，用塑料梳子梳理头发后，来回抖动梳子能产生电磁波
D．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度明显变短
答案 C
解析 麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项A错误；红外线的频率比紫外线低，选项B错误；在干燥环境下，用塑料梳子梳理头发后带电，来回抖动梳子能产生变化的电场，从而产生电磁波，选项C正确；“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度将略微变短，选项D错误．
【变式7-2】下列说法不正确的是( )
A．麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是横波
B．高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了
C．在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波
D．过强或过长时间的紫外辐射、X射线或γ射线的作用，会对人体(眼镜、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等)造成危害
答案 A
解析 麦克斯韦预言了光是电磁波，证明光是电磁波的是赫兹，马吕斯用光的偏振实验证明了光是横波，A错；由爱因斯坦的相对论可知，B对；在磁场中做圆周运动的带电粒子产生周期性变化的电场，又会产生周期性变化的磁场，并向外传播，即会产生电磁波，C对；过强或过长时间照射紫外线、X射线或γ射线，会对人体造成危害，D正确，所以本题选A.
【变式7-3】赫兹的电火花∶
如图所示，和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的______，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出______________，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花。这个导线环实际上是电磁波的检测器。
结论∶赫兹实验证实了__________的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性。
【答案】 电磁场 感应电动势 电磁波
专题4.2 电磁场与电磁波
【人教版】
TOC \ "1-3" \t "正文,1" \h
\l "_Tc1161" 【题型1 麦克斯韦的电磁场理论】
\l "_Tc2094" 【题型2 感生电场】
\l "_Tc25206" 【题型3 电磁波的产生】
\l "_Tc9103" 【题型4 电磁波的应用】
\l "_Tc10925" 【题型5 与机械波对比】
\l "_Tc22177" 【题型6 联系实际】
\l "_Tc6522" 【题型7 电磁波的发现】
【题型1 麦克斯韦的电磁场理论】
【例1】关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．稳定的电场产生稳定的磁场
B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C．变化的电场产生的磁场一定是变化的
D．振荡的电场在周围空间产生的磁场也是振荡的
答案 D
解析 麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确答案为D项．
【变式1-1】(多选)关于电磁场的理论，下列说法中正确的是( )
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D．振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场
答案 BD
解析 变化的电场产生磁场有两层含义：①均匀变化的电场产生恒定的磁场．②非均匀变化的电场产生变化的磁场．振荡的电场产生同频率的振荡的磁场．均匀变化的磁场产生恒定的电场，故B、D正确，A、C错．
【变式1-2】关于电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
解析：选D 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场，周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，故D正确。
【变式1-3】关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是( )
A．均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场
B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直
C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
解析：选C 根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场，A正确；因电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直，电磁波是横波，B正确；电磁波可以在真空中传播，C错误；只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就在周期性变化的电场周围产生同周期变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生同周期变化的电场，这样由近及远传播，形成了电磁波，D正确。
【题型2 感生电场】
【例2】将很多质量为m、带电荷量为＋q可视为质点的绝缘小球，均匀穿在由绝缘材料制成的半径为r的光滑圆轨道上并处于静止状态，轨道平面水平，空间内有分布均匀的磁场，磁场方向竖直向上，如图甲所示。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，其中B0是已知量。已知在磁感应强度增大或减小的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针或逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。关于绝缘小球的运动情况，下列说法正确的是( )
A．在t＝0到t＝T0时间内，绝缘小球均做匀速圆周运动
B．在t＝T0到t＝2T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动
C．在t＝2T0到t＝3T0时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做加速圆周运动
D．在t＝3T0到t＝5T0时间内涡旋电场沿顺时针方向
解析：选B 在t＝0到t＝T0时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球保持静止，故A错误；在t＝T0到t＝2T0时间内，根据法拉第电磁感应定律可得沿轨道一周的感应电动势为ε＝πr2eq \f(ΔB,Δt)＝πr2eq \f(B0,T0)，由于同一条电场线上各点电场强度大小相等，所以E＝eq \f(ε,2πr)，解得E＝eq \f(rB0,2T0)，涡旋电场沿顺时针方向，根据牛顿第二定律可得，在t＝T0到t＝2T0时间内，小球沿切线方向的加速度大小恒为a1＝eq \f(qE,m)，所以绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动，故B正确；在t＝2T0到t＝3T0时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球均沿顺时针方向做匀速圆周运动，故C错误；根据法拉第电磁感应定律可知在t＝3T0到t＝5T0时间内涡旋电场沿逆时针方向，故D错误。
【变式2-1】(多选)如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于玻璃圆环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球所带电荷量不变，那么( )
A．小球对玻璃圆环的压力不断增大
B．小球受到的洛伦兹力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D．洛伦兹力对小球一直不做功
解析：选CD 玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功。由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向。在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿玻璃圆环半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考虑小球速度大小、方向以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大。洛伦兹力始终与小球做圆周运动的线速度方向垂直，所以洛伦兹力对小球不做功。
【变式2-2】（多选）应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图表示变化的场，下图表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
答案 BC
解析 A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的．B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确．C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位差为eq \f(π,2)，C图是正确的．D图的上图是振荡的电场，可在其周围空间产生同频率振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位差为π，故D图不正确．所以只有B、C两图正确．
【变式2-3】如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B．对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动
C．闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D．变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关
【答案】C
【解析】若甲、乙两图的磁场均匀变化，就会产生稳定不变的电场，稳定不变的电场不会产生磁场，就不会持续产生电磁波，故A错误；对甲图，从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B错误；变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，甲图的闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，乙图即使没有闭合电路空间仍能产生电场，故C正确；同理，变化的电场周围产生磁场也是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，D错误。
【题型3 电磁波的产生】
【例3】某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是( )
解析：选D 由麦克斯韦电磁场理论知，当空间出现恒定的电场时(如题图A)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时(如题图B、C)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如题图D)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此交替的产生磁场和电场，便会形成电磁波，故D正确。
【变式3-1】(1)下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
(2)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．
①雷达发射电磁波的波长范围是多少？
②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？
解析 (1)如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，不能产生新的电场(磁场)，因而不能产生电磁波，A正确，C错误；电磁波的传播速度跟介质有关，频率由波源决定，同一频率的电磁波在不同介质中波长不等，由v＝λf知不同介质中波的传播速度不同，B错误；电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播，D错误．
(2)①由c＝λf可得：λ1＝eq \f(c,f1)＝eq \f(3.0×108 ,200×106) m＝1.5 m，
λ2＝eq \f(c,f2)＝eq \f(3.0×108,1 000×106) m＝0.3 m.
故雷达发出的电磁波的波长范围是0.3～1.5 m.
②电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间隔来确定距离，所以可根据x＝eq \f(vt,2)确定雷达和目标间的距离．
答案 (1)A (2)①0.3～1.5 m ②能
【变式3-2】（多选）关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
答案 ABC
解析 电磁波在真空中传播速度等于光速，与频率无关，A正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，C正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，E错误．
【变式3-3】（多选）如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，下列判断正确的是（ ）
A．甲图能产生电场，不能产生电磁波 B．乙图能产生电场，不能产生电磁波
C．丙图能产生电场，不能产生电磁波 D．丁图能产生电场，也能产生电磁波
【答案】BD
【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故乙、丙、丁都可以产生电场；均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故丙、丁可以产生电磁波。
【题型4 电磁波的应用】
【例4】电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案 C
解析 干涉、衍射是波所特有的现象，所以电磁波能产生衍射现象，选项A错误；常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的，选项B错误；利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度，选项C正确；根据光速不变原理，在不同的惯性系中，光速是相同的，选项D错误．
【变式4-1】(多选)下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大
D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
解析：选BD 电磁波在真空中的传播速度都一样，与电磁波的频率无关，A错误；一切波都可以发生衍射现象，横波具有偏振现象，电磁波属于波的一种，且是横波，故电磁波可以发生衍射现象和偏振现象，B正确；简谐机械波在给定的介质中传播时，波传播速度与介质有关，与频率无关，C错误；依据v＝eq \f(c,n)，且紫外线的折射率大于红外线，因此紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，D正确。
【变式4-2】(多选)下列说法正确的是( )
A.机械波在介质中传播的速度与波的频率有关
B.电磁波和机械波都需要通过介质传播
C.根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波
D.当声源和观察者背向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率
答案 CD
解析 机械波在介质中传播的速度与波的频率无关，故A错误；电磁波不需要通过介质传播，故B错误；根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波，故C正确；根据多普勒效应，当声源和观察者背向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，故D正确。
【变式4-3】电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案 C
解析 衍射现象是波的特有现象，A错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D错误．
【题型5 与机械波对比】
【例5】(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是( )
A．机械波与电磁波本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，还与电磁波的频率有关
C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
解析：选BCD 机械波由波源振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生；机械波传播需要介质，波速由介质决定；电磁波的传播不需要介质，波速由介质和本身频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，B、C、D正确。
【变式5-1】(多选)关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是( )
A.机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动
B.弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅
C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去
D.电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、可见光、红外线、γ射线
答案 AC
解析 机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动，选项A正确；弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时，在四分之一个周期里运动的路程才等于一个振幅，选项B错误；有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去，这是根据多普勒效应，选项C正确；波长越大的衍射能力越强，则电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、红外线、可见光、γ射线，选项D错误。
【变式5-2】（多选）电磁波与声波比较，下列说法中正确的是( )
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大
D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关
答案 ABC
解析 A、B均与事实相符，所以A、B正确；根据λ＝eq \f(c,f)，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以C正确；电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小，所以D错误．
【变式5-3】关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
答案 B
解析 电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，A选项错误；太阳光中的可见光属于电磁波，而“B超”中的超声波属于机械波，它们的传播速度不同，C选项错误；遥控器发出的红外线波长比X射线波长大得多，D选项错误，正确选项为B.
【题型6 联系实际】
【例6】(多选)第五代移动通信技术(简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是( )
A．5G和4G使用的电磁波都是横波
B．5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同
C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象
D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长
解析：选ABC 5G和4G使用的电磁波都是横波，A正确；5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同，均为3×108 m/s，B正确；任何波均能发生干涉和衍射现象，故5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，C正确；根据公式c＝λf可知，在真空中5G使用的电磁波的波长比4G的短，D错误。
【变式6-1】2017年11月10日上午，空军发言人表示，我国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第五代作战飞机“歼­20”(如图)列装部队后，已经开展编队训练。隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击。根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是( )
A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近，即使你拿望远镜也不能看到它
B．使用能吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现
C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流
D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现
解析：选B 隐形飞机的原理是在飞机制造过程中使用能吸收雷达电磁波的材料，使反射的雷达电磁波很弱，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，飞机在雷达屏幕上很难被发现，故只有B正确。
【变式6-2】据《飞行国际》报道称，中国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第四代作战飞机“歼－20”(如图)，于2011年1月11日12∶50进行了公开首飞．它的首飞成功标志着中国继美国和俄罗斯之后，成为世界上进入到第四代战机研发序列中的国家．隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击．根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是( )
A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近，即使你拿望远镜也不能看到它
B．使用能吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现
C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流
D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现
答案 B
解析 隐形飞机的原理是在飞机制造过程中使用能吸收雷达电磁波的材料，使反射的雷达电磁波很弱，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，飞机在雷达屏幕上很难被发现，故只有B正确．
【变式6-3】抗击新冠肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3.3×109——6×109Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109——2.64×109Hz，则（ ）
A．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
B．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
C．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象
D．5G信号是横波，4G信号是纵波
答案：A
解析：5G信号的频率更高，则波长小，故5G信号更不容易发生明显的衍射现象，因此5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故A正确；
任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故B错误；
5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，故C错误；
电磁波可以发生偏振现象，为横波，故D错误。
故选A。
【题型7 电磁波的发现】
【例7】如图所示是演示电磁波的发射与接收的实验，在这个实验中，要使氖灯发光，必须使A和B的金属滑动杆位置____________，并且是在A的振子a、b间____________时，氖灯会发光。这说明B的能量是A通过____________传播过来的。
【答案】 相同 放电产生火花 电磁波
【解析】演示电磁波的发射与接收的实验，在这个实验中，要使氖灯发光，必须使A和B的金属滑动杆位置相同。
在A的振子a、b间放电产生火花时，氖灯会发光。
说明B的能量是A通过电磁波传播过来的。
【变式7-1】下列说法正确的是( )
A．麦克斯韦预言了电磁波，且首次用实验证实了电磁波的存在
B．红外线是一种频率比紫外线还高的电磁波
C．在干燥环境下，用塑料梳子梳理头发后，来回抖动梳子能产生电磁波
D．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度明显变短
答案 C
解析 麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项A错误；红外线的频率比紫外线低，选项B错误；在干燥环境下，用塑料梳子梳理头发后带电，来回抖动梳子能产生变化的电场，从而产生电磁波，选项C正确；“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度将略微变短，选项D错误．
【变式7-2】下列说法不正确的是( )
A．麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是横波
B．高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了
C．在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波
D．过强或过长时间的紫外辐射、X射线或γ射线的作用，会对人体(眼镜、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等)造成危害
答案 A
解析 麦克斯韦预言了光是电磁波，证明光是电磁波的是赫兹，马吕斯用光的偏振实验证明了光是横波，A错；由爱因斯坦的相对论可知，B对；在磁场中做圆周运动的带电粒子产生周期性变化的电场，又会产生周期性变化的磁场，并向外传播，即会产生电磁波，C对；过强或过长时间照射紫外线、X射线或γ射线，会对人体造成危害，D正确，所以本题选A.
【变式7-3】赫兹的电火花∶
如图所示，和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的______，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出______________，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花。这个导线环实际上是电磁波的检测器。
结论∶赫兹实验证实了__________的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性。
【答案】 电磁场 感应电动势 电磁波