4.1麦克斯韦的电磁场理论 学科素养提升练（word解析版）

4.1麦克斯韦的电磁场理论 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　）
A．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．电磁波是一种物质，可以在真空中传播
D．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围一定产生均匀变化的电场
2．历史上首先建立完整的电磁场理论的物理学家是（　　）
A．麦克斯韦 B．奥斯特 C．法拉 D．赫兹
3．建立了电磁场理论，为现代通讯技术的发展奠定了理论基础的科学家是（　　）
A．欧姆 B．伏特 C．安培 D．麦克斯韦
4．以下对物理学知识的相关描述中，正确的是（　　）
A．交警通过发射超声波来测量车速是利用了波的多普勒效应
B．根据麦克斯韦电磁场理论变化的电场周围一定会产生变化的磁场
C．对于受迫振动的物体，当驱动力的频率越大，越容易发生共振现象
D．5G的数据传输速率比4G大幅提升，由于5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
5．下列有关叙述正确的是（　　）
A．第五代移动通信系统（5G）采用电磁波承载信息，该电磁波信号的磁感应强度随时间是均匀变化的
B．狭义相对论的时间效应，可通过卫星上的时钟与地面上的时钟对比进行验证，高速运行的卫星上的人会认为地球上的时钟变快
C．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
D．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法应用的是共振原理
6．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．
7．下列说法不正确的是（　　）
A．声源向着静止的观察者运动时，观察者接收到的频率大于声源的发声频率
B．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
C．水面上的油膜呈现彩色条纹是由于光的干涉产生的现象
D．质点在平衡位置附近的往复运动就是简谐运动
8．建立完整的经典电磁学理论体系的科学家是（　　）
A．库仑 B．法拉第 C．麦克斯韦 D．普朗克
9．如图所示是空间磁感应强度B随时间t的变化图像，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应（　　）
A．逐渐增强 B．逐渐减弱 C．不变 D．无法确定
10．关于电磁场理论，下列叙述不正确的是（　　）
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．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，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
11．下列关于电磁波的说法，正确的是（　　）
A．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
B．电场随时间变化时一定产生电磁波
C．电磁波只能在真空中传播
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
12．如图所示是我国500m口径球面射电望远镜（FAST）它可以通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。截止到去年11月，它已经发现的脉冲星超过240颗，我国也因此成为世上发现脉冲星数量最多的国家。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．频率越高的电磁波，波长越短
B．电磁波在任何介质中传播速度均为3×108m/s
C．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论
D．均匀变化的电场激发变化的磁场，空间将产生电磁波
13．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁场由发生区域向远处传播，形成了电磁波
B．在电场的周围总能产生磁场，在磁场的周围总能产生电场
C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播
D．电磁波会产生污染
14．下列说法中正确的是（　　）
A．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在
B．机械波和电磁波在介质中的传播速度均仅由介质决定
C．军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象
D．假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客变矮
E.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响
二、解答题
15．变化的磁场和变化的电场形成不可分割的统一体——电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播需要介质吗？它传播的速度是多少？
16．分析下列生活中的各种现象是否会产生电磁波，并说明原因。
（1）开灯的一瞬间；
（2）灯泡正常发光时；
（3）关灯的一瞬间；
（4）使用电吹风时；
（5）电饭煲从加热状态自动跳转到保温状态时。
参考答案
1．C
【详解】
A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，如果电场不变化，不会产生磁场，同理，磁场不变化，不会产生电场，故A错误；
BD．均匀变化的电场一定产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围一定产生稳定的电场，故BD错误；
C．电磁波是一种物质，可以在真空中传播，故C正确。
故选C。
2．A
【详解】
历史上首先建立完整的电磁场理论的物理学家是麦克斯韦。
故选A。
3．D
【详解】
麦克斯韦预言了电磁波的存在，并建立了电磁场理论，即“麦克斯韦定律”。
故选D。
4．A
【详解】
A．交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒效应，故A正确；
B．根据麦克斯韦理论，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，故B错误；
C．对于受迫振动的物体，当驱动力的频率等于固有频率时，振幅最大，即达到共振现象，故C错误；
D．5G信号和4G信号都是利用电磁波传输信息的，在真空的传播速度都是光速，故D错误；
故选A。
5．C
【详解】
A．第五代移动通信系统（5G）采用电磁波承载信息，该电磁波信号的磁感应强度随时间是非均匀变化的，所以A错误；
B．狭义相对论的时间效应，可通过卫星上的时钟与地面上的时钟对比进行验证，高速运行的卫星上的人会认为地球上的时钟变慢，所以B错误；
C．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关，所以C正确；
D．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法应用的是多普勒效应原理，所以D错误；
故选C。
6．D
【详解】
根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场可以在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，从而形成电磁波。而恒定不变的磁场和随时间均匀变化的电场都不能发射电磁波。
故选D。
7．D
【详解】
A．声源向静止的观察者运动时，根据多普勒效应可知，观察者接收到的频率大于声源的发声频率，A正确，不符合题意；
B．电磁波是横波，每一处的电场强度和磁感应强度总是相互垂直的，且均与波的传播方向垂直，B正确，不符合题意；
C．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于油膜的上下表面的反射光干涉形成的，C正确，不符合题意；
D．质点在平衡位置附近的往复运动属于机械振动，但不一定是简谐运动，D错误，符合题意。
故选D。
8．C
【详解】
英国物理学家麦克斯韦建立完整的电磁场理论并预言电磁波的存在，他的理论，足以与牛顿力学理论相媲美，是物理学发展史上的一个里程碑式的贡献。
故选C。
9．C
【详解】
由题图可知，磁场均匀增强，根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，故场强E不变，选项C正确；ABD错误；
故选C。
10．D
【详解】
A．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场周围一定存在电场，与是否有闭合电路无关，故A正确，不符合题意；
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场，故B正确，不符合题意；
C．由电磁场的定义可知C正确，不符合题意；
D．只有变化的电场周围才存在磁场，只有变化的磁场周围才存在电场，故D错误，符合题意。
故选D。
11．A
【详解】
A．做变速运动的电荷会产生变化的电场，激发磁场，变化的磁场，产生电磁波，故A正确；
B．只有不均匀变化的电场或不均匀变化的磁场才能产生电磁波，故B错误；
C．电磁波既可以在真空中传播，也可以在其它介质中传播，故C错误；
D．电磁波的存在首先由赫兹实验证实，故D错误。
故选A。
12．AC
【详解】
A．根据公式可知，频率越高的电磁波，波长越短。故A正确；
B．电磁波在真空中传播速度为3×108m/s。故B错误；
C．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论。故C正确；
D．均匀变化的电场激发稳定的磁场，空间不会产生电磁波。故D错误。
故选AC。
13．AD
【详解】
A．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，逐渐向外传播，形成电磁波，故A正确；
B．恒定的电场不会产生磁场，恒定的磁场也不会产生电场，故B错误；
C．电磁波是一种物质，可以在真空中传播，也可以在介质中传播，故C错误；
D．电磁波污染是指天然和人为的各种电磁波的干扰及有害的电磁辐射，故D正确。
故选AD。
14．ACE
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故A正确；
B．机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，故B错误；
C．军队士兵过桥时使用便步，防止行走的频率与桥的频率相同，桥发生共振现象，故C正确；
D．根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光速通过站台时，车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦，而不是变矮，故D错误；
E．反射光属于偏振光，加偏振片的作用是减弱玻璃的反射光的强度，故加偏振片的作用是减弱反射光的强度，从而增大透射光的强度，故E正确。
故选ACE。
15．不需要，
【详解】
依据电磁波的产生原理可以知道，变化的电场和变化的磁场交替产生形成不可分割的统一体，称为电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播不需要介质，它传播的速度与光速相同即为。
16．见解析
【详解】
变化的电流周围存在着电磁波，因此当电路中电流有变化时，会在空间产生电磁波。
（1）开灯的一瞬间，电路中电流从无到有，电流是变化的，故会产生电磁波；
（2）生活中的灯泡正常发光时，通过灯泡的电流（交流）方向是变化的，会产生电磁波；
（3）关灯的一瞬间，电路中电流从有到无，电流是变化的，故会产生电磁波；
（4）电吹风使用的是交流电源，电流方向有变化，故会产生电磁波；
（5）电饭煲从加热状态自动跳转到保温状态时电路中的电流是变化的，故会产生电磁波。