电磁场与电磁波-高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳

新教材基础巩固提升三级跳第四章电磁振荡与电磁波4.2电磁场与电磁波基础知识知识点梳理：知识点一、电磁场(1)变化的磁场产生电场实验基础：如图所示，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。麦克斯韦对该问题的见解：回路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。该现象的实质：变化的磁场产生了电场。(2)变化的电场产生磁场麦克斯韦大胆地假设，既然变化的磁场能产生电场，变化的电场也会在空间产生磁场。知识点二、电磁波(1)电磁波的产生：如果空间某区域存在不均匀变化的电场，那么它就会在空间引起不均匀变化的磁场，这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变化的电场……于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。(2)电磁波是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。(3)电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波的速度等于光速。知识点三、赫兹的电火花(1)赫兹的实验：如图所示。(2)实验现象：当感应线圈的两个金属球间有火花跳过时，导线环两个金属小球也跳过电火花。(3)现象分析：当感应线圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种电磁场以电磁波的形式在空间传播。在电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙处也产生了火花。(4)实验结论：赫兹证实了电磁波的存在。(5)赫兹的其他实验成果：赫兹做了一系列的实验，观察了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。【重难点探究】一、对麦克斯韦电磁场理论的理解1．电磁场的产生：如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场……变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。2．麦克斯韦电磁场理论的要点(1)恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。(2)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，同样，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场。(3)振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡的电场，同样，振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场。电磁场是动态的，并且电场和磁场不可分割，磁感线、电场线都是闭合的曲线；静电场、静磁场是单独存在的，且电场线是非闭合曲线，静止的电场和磁场不是电磁场。二、电磁波的特点有哪些？1．同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变。在介质中的速度都比真空中速度小，注意机械波在不同介质中速度不同，其传播速度由介质决定。2．不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大。3．在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度相同：v＝c，且c＝λf,λ＝eq\f(c,f)。4．因为电磁波是交变电磁场互相激发产生的，所以电磁波传播时不需要介质，可在真空中传播。5．电磁波是横波，电场方向与磁场方向都跟传播方向垂直。6．电磁波遇到其他物体时，能发生反射、折射等现象。7．电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象。8．电磁波可以脱离“波源”独立存在。电磁波发射出去后，产生电磁波的振荡电路停止振荡后，空间中的电磁波仍继续传播。三、电磁波与机械波的比较机械波电磁波对象研究力学现象研究电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化传播传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关传播不需要介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系产生由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发干涉可以发生可以发生衍射可以发生可以发生横波可以是是纵波可以是——预习基础：一、判断题1．判断下列说法的正误。（1）在电场周围，一定存在和它联系着的磁场。_________（2）在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。_________（3）电磁波不能在真空中传播。_________（4）电磁波是横波。_________（5）电磁波在真空和介质中传播速度相同。_________（6）只要有电场和磁场，就能产生电磁波。_________二、填空题2．电磁波可以在______中传播,电磁波的传播____需要介质。3．历史上，物理学家先预言了电磁波的存在，然后通过实验对比进行了证实，最早用实验证实电磁波存在的物理学家是_______（选填“赫兹”或“麦克斯韦”）。在真空中，电磁波的传播速度______（选填“大于”、“等于”或“小于”）光速。4．依据下面情境，判断下列说法对错。2021年6月23日，北京航天飞行控制中心同正在天和核心舱执行任务的神舟十二号航天员通话。相距万里的通话是利用了电磁波的传输。（1）电磁波在同种介质中只能沿直线传播。()（2）电磁场由发生区域向远处的传播就形成电磁波。()（3）电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波。()（4）麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在。()（5）电磁波谱中最不容易发生明显衍射的是无线电波。()5．电磁波（1）电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成___________。（2）电磁波的特点a.电磁波在空间传播不需要___________。b.电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向___________。c.电磁波能产生反射、___________、干涉、偏振和___________等现象。（3）电磁波具有能量电磁场的转换就是___________能量与___________能量的转换，电磁波的发射过程是___________能量的过程，传播过程是能量传播的过程。6．电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成内能，这就是电流的______效应（选填“热”或“磁”）；在远距离输电过程中，若输电功率为1000kW，输电电压为50kV，则输电线上的电流为______A；我国“北斗”卫星导航系统和地面接收站通过电磁波传递信息，最早通过实验证实电磁波存在的科学家是______（选填“赫兹”或“麦克斯韦”）。巩固所学三、单选题7．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合物理学历史的是（）A．麦克斯韦预言了并实验证明了电磁波的存在B．卡文迪许通过油滴实验测得了元电荷e的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像D．安培提出了分子电流假说，并且发现了电流的磁效应8．关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是（）A．变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者相互联系，统称为电磁场B．电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波C．电磁波是一种物质，可在真空中传播．所以平日说真空是没有实物粒子，但不等于什么都没有，有“场”这种特殊物质D．电磁波在真空中的传播速度总是9．下列说法正确的是（）A．麦克斯韦最早通过实验捕捉到电磁波B．电流的磁效应是法拉第发现的C．奥斯特在前人的实验基础上总结出电磁感应规律D．元电荷e的数值是由物理学家密立根测定的10．根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（）A．磁场周围一定存在电场B．电场周围一定存在磁场C．点电荷的电场周围一定没有磁场D．变化的磁场周围不一定存在变化的电场11．根据麦克斯韦电磁场理论判断，如图所示的4组电场产生的磁场（或磁场产生的电场）随时间t变化的规律中，错误的是（）A． B．C． D．12．电信网、广播电视网和互联网逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过电磁波来传递的。下列关于麦克斯韦的电磁场理论说法正确的是（）A．变化的磁场产生的电场一定是变化的B．不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不均匀变化的电场C．稳定的磁场产生不稳定的电场D．振荡的磁场在周围空间产生的电场是振荡的能力提升四、多选题13．关于机械振动、机械波和电磁波，下列说法正确的是（）A．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线都是电磁波，在真空中的传播速度都相同B．声波在水中的速度大于在空气中的速度，光在水中的速度小于在空气中的速度C．机械振动一定产生机械波，电磁振荡一定产生电磁波D．声波有多普勒效应，而电磁波没有多普勒效应14．下列说法正确的是（

）A．变化的磁场一定产生变化的电场B．从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程称为解调C．电磁波与声波由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长D．拍摄玻璃橱窗内的物体时，为了提高成像质量，往往在镜头前贴上增透膜15．如图所示为LC振荡电路的振荡过程图。由图可知（）A．电容器两端的电压正在减小B．振荡电流正在减小C．振荡电流正在增大D．电路中的电场能在增大16．关于电磁波，下列说法正确的是（）A．激光具有高度的相干性、非常好的平行度和很高的亮度B．从太阳、白炽灯等光源直接发出的光都是不同程度的偏振光C．生活中常用微波炉来加热食物，食物增加的能量是微波给它的D．电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，因而能在真空中传播参考答案：1．

错误

错误

错误

正确

错误

错误【来源】2021人教版选择性必修第二册第四章4.2电磁场与电磁波导学案【详解】（1）稳定的电场周围不产生磁场，则在电场周围，不一定存在和它联系着的磁场，该说法错误；（2）在均匀变化的磁场周围会产生稳定的电场，该说法错误；（3）电磁波传播不需要介质，电磁波也能在真空中传播，该说法错误；（4）电磁波是横波，该说法正确；（5）电磁波在真空和介质中传播速度不相同，在介质中传播速度较小，该说法错误；（6）只有周期性变化的电场和磁场，才能产生电磁波，该说法错误。2．

真空

不【来源】2021-2022学年高二物理10分钟课前预习练（人教版2019必修第三册）13.4电磁波的发现及应用【详解】[1]电磁波可以在真空中传播；[2]电磁波的传播不需要介质。3．

赫兹

等于【来源】江苏省兴化一中2017-2018学年高二上学期12月月考物理试题【详解】[1]麦克斯韦最早预言了电磁波的存在，赫兹最早用实验证实了电磁波的存在。[2]在真空中，电磁波的传播速度等于光速。4．

错误

正确

错误

错误

错误【来源】2023版32一轮复习第十一章第3讲电磁振荡与电磁波【详解】（1）电磁波在同一均匀介质中才沿直线传播，故说法错误；（2）电磁波的形成是由于电磁场由发生区域向远处的传播形成的，故说法正确；（3）均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，而恒定的电、磁场不会产生磁、电场，故说法错误；（4）赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故说法错误；（5）电磁波谱中无线电波的波长最长，所以无线电波最容易发生明显衍射现象，故说法错误。5．

电磁波

介质

垂直

折射

衍射

电场

磁场

辐射【来源】4.2电磁场与电磁波课前预习【详解】（1）[1]电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。（2）[2][3][4][5]电磁波的特点,a.电磁波在空间传播不需要介质。b.电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。c.电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。（3）[6][7][8]电磁波具有能量，电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换，电磁波的发射过程是辐射能量的过程，传播过程是能量传播的过程。6．

热

20

赫兹【来源】云南省普通高中2021-2022学年高二上学期期末学业水平考试物理试题【详解】[1]电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成内能，这就是电流的热效应；[2]输电线上的电流为[3]最早通过实验证实电磁波存在的科学家是赫兹。7．C【来源】云南省昭通市下关一中、昭通一中2021-2022学年高二下学期开学考试物理试题【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在，选项A错误；B．密立根通过油滴实验测得了元电荷e的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因，选项B错误；C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像，选项C正确；D．安培提出了分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，选项D错误。故选C。8．A【来源】江苏省盐城市东台创新高级中学2021-2022学年高二下学期5月检测物理试题【详解】A．只有非均匀变化的电场才能产生变化的磁场，非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，故A错误；B．非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，非均匀变化的磁场周围产生变化的电场且由近及远的传播出去就形成了电磁波，故B正确；C．电磁波是电场和磁场交替激发在真空中传播，所以电磁波是一种物质，即真空不空，有场这种物质，故C正确；D．电磁波在真空中的传播速度等于光速，即，故D正确。故选A。9．D【来源】海南省2021-2022学年高二上学期期末学业水平诊断物理试题【详解】A．赫兹最早通过实验捕捉到电磁波，故A错误；B．电流的磁效应是奥斯特发现的，故B错误；C．法拉第在前人的实验基础上总结出电磁感应规律，故C错误；D．元电荷e的数值是由物理学家密立根通过油滴实验测定的，故D正确。故选D。10．D【来源】2023版5.3高中同步人教版必修第三册第十三章4电磁波的发现及应用【详解】A．变化的磁场可以激发电场，恒定的磁场不会产生电场，故A错误；B．变化的电场可以激发磁场，恒定的电场不会产生磁场，故B错误；C．运动的电荷可以产生磁场，故C错误；D．变化的磁场周围不一定存在变化的电场，只有非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，故D正确。故选D。11．C【来源】2023版5.3高中同步人教版必修第三册第十三章4电磁波的发现及应用【详解】A．稳定的电场不能产生磁场，故A正确；B．均匀变化的磁场产生稳定的电场，故B正确；CD．周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，产生的电场的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比，故C错误，D正确。本题选错误的，故选C。12．D【来源】2021-2022学年高二物理新教材情境化新题（人教版必修第三册）-专题05电磁感应与电磁波初步【详解】A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场周围能产生电场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故A错误；B．不均匀变化的电场产生变化的磁场，磁场有可能不是均匀变化的；均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故B错误；C．稳定的磁场其周围不产生电场，故C错误；D．振荡的磁场在周围空间产生的电场是振荡的，振荡的电场在周围空间产生的磁场是也振荡的，故D正确。故选D。13．AB【来源】山西省2021-2022学年高二下学期5月联合考试物理试题【详解】A．射线、X射线、紫外线、可见光、红外线都是电磁波，在真空中的传播速度都相同，A正确；B．声波在水中的速度大于在空气中的速度，光在水中的速度小于在空气中的速度，B正确；C