第四章：电磁振荡与电磁波 4.2：电磁场与电磁波 一：知识精讲归纳 考点一、电磁场 1．变化的磁场产生电场 (1)实验基础：如图 1 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． 图1 (2)麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的 磁场产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向 运动． (3)实质：变化的磁场产生了电场． 2．变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场． 考点二、电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波． 2．电磁波的特点： (1)电磁波在空间传播不需要介质； (2)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，因此电磁波是 横波． (3)电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝λf，在真空中，电磁波的速度 c＝3.0×108 m/s. (4)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象． 3．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． 技巧一、对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场产生电场 ① 均匀变化的磁场产生恒定的电场． ② 非均匀变化的磁场产生变化的电场． ③ 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场． (2)变化的电场产生磁场 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． ③ 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场． 技巧二　电磁波与机械波的比较 名称 项目　 研究对象 周期性 传播情况 产生机理 波的特点 干涉和衍射 机械波 电磁波 力学现象 电磁现象 电场强度 E 和磁感应强度 B 随时间和 位移随时间和空间做周期性变化 传播需要介质，波速与介质有关，与 频率无关 空间做周期性变化 传播无需介质，在真空中波速等于光 速 c，在介质中传播时，波速与介质 和频率都有关 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发 横波或纵波 横波 可以发生干涉和衍射 二：考点题型归纳 题型一：电磁波的理解 1．（2021·全国·高二专题练习）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，一定产生电磁波 C．做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波 D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 2．（2021·福建·泉州科技中学高二期中）下列关于电磁波的正确认识有（　　） A．在真空中电磁波的传播速度跟光速相等 B．赫兹预言了电磁波的存在，20 多年后麦克斯韦用实验证实 C．电磁波不会产生污染 D．只要空间某个区域存在电场和磁场，就能产生电磁波 3．（2021·江苏·盐城市时杨中学高二期中）如图所示是我国 500m 口径球面射电望远镜（FAST），它可以接收来 自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．赫兹预言了电磁波的存在 B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波 C．频率越高的电磁波，波长越长 D．电磁波可以传递信息和能量 题型二：麦克斯韦电磁场理论的理解 4．（2021·贵州·凯里一中高二期中）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．麦克斯韦预言了电磁波的存在并且实验证实了电磁波的存在 C．和声波一样，电磁波也需要通过介质来传播 D．电磁波是由变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播出去 5．（2021·山东·五莲县教学研究室高二期中）麦克斯韦是从牛顿到爱因斯坦这一阶段中最伟大的理论物理学家， 他的科学思想和科学方法的重要意义直到 20 世纪科学革命来临时才充分体现出来，下列关于麦克斯韦的理论，正 确的是（　　） A．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场 B．光是以波动形式传播的一种电磁振动 C．水波、声波和电磁波都能在真空中传播 D．当电场和磁场同时存在空间某一区域时，就会形成电磁波 6．（2021·全国·高二课时练习）根据麦克新书电磁场理论，下列说法中正确的是（　　） A．变化的磁场一定产生变化的电场 B．均匀变化的磁场一定产生均匀变化的电场 C．稳定的电场一定产生稳定的磁场 D．并不是只要空间有变化的电场或磁场，就一定能够产生电磁波 题型三：电磁波与机械波的比较 7．（2021·江苏·邳州宿羊山高级中学高二阶段练习）以下关于机械波与电磁波的说法中，错误的是（　　） 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，而且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 8．（2021·全国·高二课时练习）类比是一种有效的学习方法，通过类比，能较牢固地掌握新知识，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．机械波的传播依赖介质，而电磁波可以不依赖介质在真空中传播 D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波 9．（2021·全国·高二专题练习）关于机械波与电磁波，以下说法正确的是（　　） A．公路上的超声波测速仪向迎面驶来的汽车发射一个已知频率的超声波，根据测速仪接收到的反射波频率变化的 多少，就可知汽车运动的速度大小，其原理是波的多普勒效应 B．赫兹从理论上预言了电磁波的存在，麦克斯韦观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，麦克 斯韦还测得电磁波在真空中具有与光相同的传播速度 C．机械波与电磁波的传播都需要介质 D．无论是机械波还是电磁波，只有当障碍物或孔的尺寸跟波的波长相等时，才能发生衍射 三：课堂过关精练 一、单选题 10．（2021·湖北·南漳县第一中学高二期中）下列说法不正确的是（　　） A．麦克斯韦建立了经典电磁场理论 B．爱因斯坦提出了光子的概念 C．电磁波波长由大到小的排列顺序依次为无线电波、紫外线、可见光、红外线、X 射线、γ 射线 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 11．（2021·湖南·益阳平高学校高二期中）下列说法正确的是（　　） A．变化的磁场产生电场，变化的电场不产生磁场 B．黑体既不反射电磁波也不向外辐射电磁波 C．磁场和磁感线都是假想出来的 D．小磁针静止时 N 极所指的方向为该处磁感应强度的方向 12．（2021·江苏·高二学业考试）我们周围的物体都存在辐射电磁波，当温度升高时，辐射中波长较短的成分越来 越强。已知光在真空中传播的速度等于 c ，下列关于电磁波的说法中正确的是（　　） A．电磁波没有能量 B．电磁波的传播需要介质 C．电磁波在真空中传播的速度等于 c D．波长越短的电磁波在真空中传播的速度越快 13．（2021·全国·高二课时练习）下列几种波中不属于电磁波的是（　　） A．B 超检查身体时发出的超声波 B．微波炉加热食物时发出的微波 C．电视发射塔发出的无线电波 D．互联网光缆中传播的激光 14．（2021·全国·高二课时练习）有四个电路，其中的电场随时间变化的图像分别对应图中的一个，其中能发射电 磁波的是（　　） A． B． C． D． 15．（2021·全国·高二专题练习）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 16．（2021·湖南省隆回县第一中学高二阶段练习）关于电磁波，下列说法中正确的是（　　） A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 C．电磁波的传播速度等于光速 C D．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播 17．（2021·湖南师大附中高二期中）下列关于磁场、电场及电磁波的说法中正确的是（　　） A．赫兹提出电磁场理论，并通过实验证实了电磁波的存在 B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 C．不同电磁波具有不同的波长，红外线的波长大于可见光的波长。 D．普朗克认为光本身是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为 ν 的光的能量子为 hv 18．（2021·全国·高二专题练习）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 四：高分突破精练 一、单选题 19．（2021·四川·仁寿一中高二阶段练习）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．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 B．均匀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、磁感应强度垂直 D．当某一星球远离地球时，在地球上测得星球上发出光的频率将变大 20．（2021·全国·高二专题练习）如图所示是我国 500m 口径球面射电望远镜（FAST），它可以接收来自宇宙深处 的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波是纵波 B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波 C．频率越高的电磁波，波长越长 D．电磁波可以传递信息和能量 21．（2021·广东·高二期末）关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　） A．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场 B．只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波 C．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 D．电磁波的传播一定需要介质 22．（2021·河北秦皇岛·高二期中）根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是（　　） A．变化的磁场会激发电场，这种电场与静电场相同，其电场线不是闭合曲线 B．变化的电场会激发磁场，这种磁场与电流的磁场不同，其磁感线不是闭合曲线 C．均匀变化的电场激发变化的磁场，空间将产生电磁波 D．振荡的电场激发同频率的振荡的磁场，空间将产生电磁波 23．（2021·山东烟台·高二期中）Wi-Fi（无线通信技术）是当今使用最广的一种无线网络传输技术，几乎所有智 能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持 Wi-Fi 上网，Wi-Fi 信号的本质就是电磁波，波长约 7