4.1麦克斯韦的电磁场理论 课后练习（word 含答案）

4.1麦克斯韦的电磁场理论
一、选择题（共15题）
1．关于电磁波在真空中的传播速度，下列说法正确的是（　　）
A．频率越高，传播速度越大
B．波长越长，传播速度越大
C．电磁波的能量越大，传播速度越大
D．频率、波长、能量强弱都不影响电磁波的传播速度
2．如果说电是现代文明的标志，那么电磁波就是现代文明的重要基础。人类历史上建立了系统的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是（　　）
A．爱因斯坦 B．麦克斯韦 C．牛顿 D．伽利略
3．以下说法中正确的是（　　）
A．做简谐振动的物体，经过同一位置时，速度一定相同
B．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，以后由赫兹用实验证实了电磁波的存在
C．在受迫振动中，驱动力的频率一定等于物体的固有频率
D．多普勒效应实质上是由于波源和观察者之间有相对运动而使波的频率发生了变化
4．下列说法正确的是 ( )
A．只有横波才能产生干涉现象
B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现明条纹时而出现暗条纹
C．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
D．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光
5．以下电场中能产生电磁波的是(　　)
A．E＝10 N/C B．E＝5sin(4t＋1) N/C C．E＝(3t＋2) N/C D．E＝(4t2－2t) N/C
6．太赫兹波是指频率在0.1THz～10THz（波长在0.03mm～3mm）的电磁波，介于微波与红外之间，太赫兹波技术被列为“改变未来世界的十大技术”之一、关于太赫兹波，下列判断正确的是（　　）
A．1THz=1014Hz
B．太赫兹波须靠介质传播
C．太赫兹波是由原子核跃迁产生的
D．太赫兹波比红外线更容易发生衍射现象
7．用实验证实了电磁波的存在，并测定了电磁波的传播速度的物理学家是（　　）
A．库仑 B．赫兹
C．法拉第 D．麦克斯韦
8．如图所示是一水平放置的绝缘环形管，管内壁光滑，内有一直径略小于管内径的带正电的小球，开始时小球静止，有一变化的磁场竖直向下穿过管所包围的面积，磁感应强度大小随时间成正比增大，设小球的带电荷量不变，则（　　）
A．顺着磁场方向看，小球受顺时针方向的力，沿顺时针方向运动
B．顺着磁场方向看，小球受逆时针方向的力，沿逆时针方向运动
C．顺着磁场方向看，小球受顺时针方向的力，沿逆时针方向运动
D．小球不受洛伦兹力，不运动
9．下列说法中正确的是（　　）
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
B．在闭合回路的内、外电路中，沿着电流方向电势都一定降低
C．实物和场是物质存在的不同形式，都是客观存在的
D．麦克斯韦根据电磁场理论，预言并证实了电磁波的存在
10．下列说法正确的是（　　）
A．车辆匀速驶向停在路边的警车，警车上测速仪探测到反射波的频率升高
B．电磁波不能产生多普勒效应，而机械波能产生多普勒效应
C．双缝干涉中两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强，波谷与波谷叠加相互削弱
D．在用单摆测重力加速度的实验中，某学生所测g值偏小，可能是把n次单摆全振动误记为n+1次
11．下列说法正确的是（　　）
A．电容器带电量越大，其电容就越大 B．电磁波是一种假想的模型，实际上并不存在
C．点电荷在周围空间产生的电场为匀强电场 D．指南针能够指南北方向是因为存在地磁场
12．如图甲所示，是某电磁泵的结构示意图，竖直面上的矩形铁芯留有缝隙，缝隙间垂直嵌入横截面为矩形的金属泵沟（泵沟是闭合的环形，图中只画出了一部分），泵沟与铁芯间绝缘，泵沟内是液态金属，它的左右侧接有电极．图乙给出了绕组的绕线和整个电路的连接情况．由此可判断，当接通交流电源后，泵沟内的液态金属流动的情况是
图甲 图乙
A．始终由内流向外 B．始终由外流向内
C．内外来回流动 D．不会流动
13．梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波
A．是横波
B．不能在真空中传播
C．在空气中的传播速度约为3×108 m/ s
D．只能沿着梳子摇动的方向传播
14．下列说法正确的是_________
A．光在介质中传播的速度仅由介质本身所决定
B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
C．泊松亮斑是光通过圆孔发生衍射时形成的
D．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故
E．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在
15．如图所示，华为Mate40系列手机一经面世，受到世人追捧，除了领先世界的5G通讯、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感。右图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中（ ）
A．送电线圈中产生均匀变化的磁场
B．送电线圈中产生周期性变化的磁场
C．无线充电的原理是互感现象
D．手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流
二、填空题
16．可见光________（选填“是”或“不是”）电磁波的一部分；电磁波在真空中的传播速度_______m/s；在人类历史上首先捕捉到电磁波的科学家是_________（选填“麦克斯韦”或“赫兹”）。
17．把左边的人和右边与之相关的物理事件用线段连接起来________.
A．法拉第　 a.磁场对通电导线的作用力
B．安培 b.电流磁效应
C．奥斯特 c.点电荷间的相互作用力
D．库仑 d.电磁感应
E.赫兹 e.用实验成功验证了电磁波的存在
18．英国物理学家麦克斯韦总结了法拉第等电磁学研究先驱者们的工作，并且做了充满智慧的创造性的开拓和发展。他的电磁理论有两个基本论点：________________；___________________。
三、综合题
19．声波和电磁波在产生、传播以及特性等方面存在着哪些异同点？
20．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，哪些是能产生电场的？哪些是能产生电磁波的？说明你判断的理由。
21．赫兹在1886年做了一个有名的实验，证明了电磁波的存在。他把环状导线的两端各固定一个金属小球，两小球之间有一很小间隙，他把这个装置放在一个距离正在放电发生电火花的感应圈不远的地方，令他振奋的现象发生了。他当时看到了什么现象？为什么说这个现象让他捕捉到了电磁波？
22．德国物理学家赫兹通过实验验证了电磁波的存在，简述这一实验的验证方法。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
波速由介质决定，所以电磁波在真空中的传播速度相同。频率、波长、能量强弱都不影响电磁波的传播速度。
故选D。
2．B
【详解】
ABCD．麦克斯韦建立了系统的电磁场理论并预言电磁波存在，ACD错误，B正确。
故选B。
3．B
【详解】
A．做简谐振动的物体经过同一位置时，速度有两种可能的方向，所以速度不一定相同，故A错误；
B．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，后来赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B正确；
C．在受迫振动中，驱动力的频率一定等于物体振动频率，当等于固有频率时，出现共振现象，故C错误；
D．多普勒效应实质上是观察者和波源之间发生了相对运动，从而使观察者接收到的波的频率发生了变化，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
横波和纵波都能产生干涉现象，选项A错误；光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置明条纹或暗条纹是稳定的，故B错误；均匀变化的磁场产生稳定的电场，所以不能向外传播形成电磁波，选项C错误；红光的折射率比绿光的小，由sinC=1/n知红光的临界角比绿光的大，则增大入射角时，绿光先发生全反射，首先从水面上消失，故D正确；
5．B
【详解】
A项：E＝10 N/C为怛定的电场，不能产生磁场，所以不能产生电磁波，故A错误；
B项：E＝5sin(4t＋1) N/C是周期性变化的电场，能产生周期性变化的磁场，所以能产生电磁波，故B正确；
C项：E＝(3t＋2) N/C是均匀变化的电场，能产生恒定的磁场，所以不能产生电磁波，故C错误；
D项：E＝(4t2－2t) N/C虽然是非均匀变化的电场，但产生的磁场是均匀变化的，这个均匀变化的磁场再产生的电场是恒定的，此后不再产生磁场，即不能产生电磁波，故D错误．
6．D
【详解】
A．单位间换算关系为
1THz=1012Hz
故A错误；
B．太赫兹波是电磁波，所以传播不需要介质，故B错误；
C．太赫兹波由原子的外层电子受到激发产生的，故C错误；
D．太赫兹波波长比红外线长，更容易发生衍射现象，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A．库仑发现两点电荷间的相互作用即库仑定律，故A错误；
B．赫兹（德国）用实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速，故B正确；
C．法拉第第一个提出“场”的概念且发现电磁感应现象的科学家，故C错误；
D．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
因为绝缘环形管面内有均匀增大的磁场，在其周围会产生稳定的涡旋电场，对带电小球做功，由楞次定律判断电场方向为逆时针方向。在电场力作用下，带正电小球沿逆时针方向运动，B正确；ACD错误；
故选B。
9．C
【详解】
A．根据麦克斯韦电磁电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，如果电场和磁场不变化，则不能产生电场和磁场，故A错误；
B．在外电路：沿着电流的方向,电势降低，在内电路：沿着电流的方向，电势升高，故B错误；
C．实物和场是物质存在的不同形式，都是客观存在的，故C正确；
D．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实电磁波存在，故D错误。
故选C。
10．A
【详解】
A．由多普勒效应可知，小车匀速驶向停在路边，相当于波的传播速度增大，根据
可知，警车上测速仪探测到反射波的频率升高，故A正确；
B．能发生多普勒效应是波的固有属性，电磁波和机械波都能产生多普勒效应，故B错误；
C．双缝干涉中两列相干波的波峰与波峰或波谷与波谷相互加强，波峰与波谷叠加相互减弱，故C错误；
D．把n次单摆全振动误记为次，则带入计算的周期偏小，根据
计算得到的重力加速度偏大，故选项D错误。
故选A。
11．D
【详解】
A．电容器的电容取决于电容器本身的性质，电容与带电量及电压无关，故A错误；
B．电磁波是变化电磁场产生的，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场又产生变化的磁场，逐渐向外传播，形成电磁波，实际存在的，故B错误；
C．点电荷的在其周围空间激发的电场是辐射状的电场，故C错误；
D．指南针能够指南北方向是因为地球周围存在的磁场，指示针在磁场中受到地磁场的作用，故D正确。
故选D。
12．A
【详解】
线圈中接有交变电流，交变电产生交变磁场，交变磁场在泵沟内产生交变电场，当产生的交变磁场方向竖直向下在增大时，根据“麦克斯韦电磁场”理论可知，在泵沟中产生从上往下看逆时针的电场，在电场中形成逆时针的电流，所以液态金属流动方向从内流向外，同理可知，当产生的交变磁场方向竖直向上在增大时，液态金属流动方向从内流向外；
故选A．
13．AC
【详解】
A、电磁波是横波，故A正确；
B、电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播，故B错误；
C、电磁波在空气中的传播速度约为3×108m/s，故C正确；
D、电磁波其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，故D错误；
故选AC．
14．BDE
【详解】
试题分析：光在介质中传播的速度由介质和光的频率大小决定，选项A错误；雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的，选项B正确；泊松亮斑是光通过圆板发生衍射时形成的，选项C错误；水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，选项D正确；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项E正确； 故选BDE.
15．BC
【详解】
AB．由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，A错误B正确；
C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，C正确；
D．周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出不是恒定电流，D错误。
故选BC。
16． 是 赫兹
【详解】
由电磁波谱可知，电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，故可见光是电磁波的一部分；
电磁波在真空中的传播速度都等于光速，；
麦克斯韦是建立了电磁场理论和预言了电磁波的存在，赫兹是在人类历史上首先捕捉到电磁波的科学家。
17．
【详解】
1831年英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象．安培研究了磁场对通电导线的作用力规律．1820年丹麦的物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．库仑研究了点电荷间的相互作用力，发现了库仑定律．赫兹用实验成功验证了电磁波的存在；所以人和物理事件用线段连接起来如下：
18． 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场
【详解】
麦克斯韦电磁场理论内容有：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场
19．声波是由物体的机械振动产生的，需要在介质中传播，形成声波;声波属于机械波，不能在真空中传播，声波是纵波，可以发生干涉和衍射；
周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，形成电磁波，电磁波可以在真空中传播，电磁波是横波，可以发生干涉和衍射。
20．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场，电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。可以判断出
该图的磁场是恒定的，不能产生电场，更不能产生电磁波。
该图的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，进而可以产生连续的电磁波。
该图的磁场是均匀变化的，可以产生恒定的电场，而恒定的电场不能产生磁场，因而不能产生连续的电磁波。
该图的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，进而可以产生连续的电磁波。
21．他当时看到了：当与感应圈相连的两个金属球之间出现火花时，导线环两个小球之间也出现了火花。
当与感应圈相连的两个金属球之间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环两个小球之间也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。
22．在A、B两球两端通电，使两根铜棒上的金属球靠近，便会看到有火花从一个球跳到另一个球。再用一根两端带有铜球的铜丝弯成环状，当作谐振器，把这个谐振器放到离电磁波发生器10米远的地方，当电磁波发生器通电后，观察谐振器铜丝圈两端的铜球上是否产生电火花。由于A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到谐振器时，在谐振器中激发出感应电动势，使谐振器上两小球间也产生电火花，从而证实了电磁波的存在。