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第四章 电磁振荡与电磁波
学 习 目 标 物理与STSE
1.理解麦克斯韦电磁理论的两个基本假设．
2．了解电磁场与电磁波的联系以及电磁波的特点．
3．了解赫兹实验的原理及意义．
4．知道麦克斯韦理论在物理发展史上的意义
物理观念 电磁波的预言用了类比法，根据机械波的产生原理进行科学猜想.
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
项目 机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 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
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无须介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡(周期性变化的电流)激发
是否横波 可以是 是
是否纵波 可以是 否
干涉现象 满足干涉条件时均能发生干涉现象
衍射现象 满足衍射条件时均能发生明显衍射INCLUDEPICTURE"分级训练.tif" INCLUDEPICTURE "F:\\物理选择性必修第二册（粤教）\\分级训练.tif" \* MERGEFORMATINET
A级 合格达标
1．(多选)关于麦克斯韦的电磁理论及其成就，下列说法正确的是( )
A．变化的电场可以产生磁场
B．变化的磁场可以产生电场
C．证实了电磁波的存在
D．预见了真空中电磁波的传播速度大于光速
解析：根据麦克斯韦理论，变化的电场可以产生磁场，变化的磁场可以产生电场，这也是电磁理论的两大支柱，A、B均正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹最早证实了电磁波的存在，C错误；麦克斯韦预见了真空中电磁波的传播速度等于光速，D错误．故选A、B.
答案：AB
2．(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，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．它们都可发生干涉、衍射现象
解析：机械波是机械振动在介质中的传播产生的，而电磁波是电磁振荡产生的，产生的本质不同，A错误；不同频率的机械波在同一介质中传播速度是相同的，在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不同，B正确；机械波有横波和纵波之分，而电磁波只有横波这一种形式，C正确；机械波和电磁波虽然本质不同，但有相同的特征，都能发生干涉、衍射现象，D正确．
答案：BCD
3．(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)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
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，其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，且相位相差，C图是正确的；D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故错误．所以只有B、C两图正确．
答案：BC
4．甲坐在人民大会堂台前60 m处听报告，乙坐在家里离电视机5 m处听电视转播，已知乙所在处与人民大会堂相距1 000 km，不考虑其他因素，则(空气中声速为340 m/s)( )
A．甲先听到声音
B．乙先听到声音
C．甲、乙同时听到声音
D．不能确定
解析：声音传到甲所需时间为t1＝＝0.176 s，传到乙所需时间为t2＝＋＝0.018 s.
答案：B
5．某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
解析：电磁波在空气中传播速度认为等于光速c＝3.0×108 m/s，因此f＝＝ Hz＝1.5×109 Hz，雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间t＝0.02 μs，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量．设最大侦察距离为x，两个脉冲时间间隔为Δt＝ s＝2×10－4 s 0.02 μs(故脉冲持续时间可以略去不计)，则2x＝vΔt，所以x＝＝3×104 m.
答案：1.5×109 Hz 3×104 m
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