4.2麦克斯韦的电磁场理论 自主提升过关练

4.2麦克斯韦的电磁场理论 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．关于物理学史，下列说法错误的是（　　）
A．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦用实验证明了电磁波的存在
B．卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型
C．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子
D．康普顿效应证明了光具有粒子性
2．下列说法中正确的是（　　）
A．能量在转化和转移的过程中有损失，故总能量减少
B．能量耗散表明，能量在利用过程中数量虽未减少，但在可利用的品质上降低了
C．电磁波是横波，本身不具有能量
D．微观粒子能量变化是连续的
3．下列说法正确的是（　　）
A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波
B．变化的电场产生变化的磁场
C．爱因斯坦提出能量子假说
D．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波
4．下列说法正确的是（　　）
A．“隔墙有耳”描述的是声音的干涉现象
B．工业生产中利用激光切割金属，主要应用的是激光平行度好的特点
C．站在站台上的乘客听到远处开来火车的鸣笛声频率升高
D．物理学家麦克斯韦通过实验证实了赫兹预言的电磁波的存在
5．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
6．若在开放电路中感应线圈的电流产生的磁场的磁感应强度按如图所示的规律变化，则根据麦克斯韦的电磁场理论，此变化的磁场产生的电场随时间变化的规律是图中的（　　）
A． B．
C． D．
7．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
8．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
9．建立完整的电磁场理论，揭示电、磁、光现象本质上统一的科学家是（　　）
A．安培 B．麦克斯韦 C．奥斯特 D．赫兹
10．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
11．关于电磁波与声波的比较，下列说法错误的是（　　）
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C．由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长
D．电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的，与其他因素无关
12．2021年6月28日，海南省地质地理学会承办“天然电磁波在地质勘探领域的应用”学术交流会。关于电磁波，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波在任何介质中的传撟速度都相同
B．电磁波由真空进入某种介质传播时，频率将变大
C．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
D．实验中电磁打点计时器工作时周围必有磁场和电场
13．根据麦克斯韦电磁场理论，在如图所示的四种变化电场中，能产生电磁波的是（　　）
A． B．
C． D．
14．下列说法正确的是（　　）
A．彩超是利用超声波的多普勒效应
B．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向平行
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了增强玻璃表面的反射光
D．利用光的干涉可以检查平面的平整程度，即同一干涉条纹上各个点薄膜的厚度是相等的
E．激光可以会聚到很小的一点，光盘记录信息的密度很高，这是因为激光的平行度高
15．根据麦克斯韦电磁理论，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．在变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．振荡的电场一定产生同频率的磁场
二、解答题
16．麦克斯韦在建立电磁场理论的过程中，提出了什么假设？运用了哪些物理思想？它们对建立电磁场理论有什么意义？
17．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。
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参考答案
1．A
【解析】
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，A错误；
B．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，B正确；
C．汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，C正确；
D．康普顿效应证明了光具有粒子性，D正确。
本题选错误的，故选A。
2．B
【解析】
A．能量在转化和转移的过程中有损失，可总能量是守恒的，A错误；
B．能量耗散表明，能量在利用过程中数量虽未减少，但在可利用的品质上降低了，B正确；
C．电磁波是由互相垂直的周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，并由近及远向周围传播而产生的，所以是横波，是电场能和磁场能相互转化的，因此是具有能量的，C错误；
D．微观粒子能量变化是量子化的，是分立的，D错误。
故选B。
3．A
【解析】
【详解】
A．赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波，故A正确；
B．非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场，故B错误；
C．普朗克提出能量子假说，故C错误；
D．黑体吸收电磁辐射，不反射电磁辐射，但是会把电磁辐射转化为热辐射然后放出热辐射，故D错误。
故选A。
4．C
【解析】
【详解】
A．“隔墙有耳”现象是因为声波的波长较长，容易发生明显的衍射，即声波绕过障碍物继续传播，A错误；
B．利用激光切割金属，是利用激光亮度高的特点，B错误；
C．根据多普勒效应，当物体振动频率不变时，距离声源越近，声音的音调越高，所以当火车靠近时，人感知的音调逐渐变高，频率升高，C正确；
D．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，D错误。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A．只有周期性变化的电场和磁场，才能激发电磁波，而稳定的电场和磁场不能产生电磁波，A错误；
B．均匀变化的电场，产生恒定的磁场，但是恒定的磁场不能产生电场，故不能产生电磁波，B错误；
C．做非匀变速运动的电荷可以在空间产生变化的电磁场，形成电磁波，C正确；
D．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误；
故选C。
6．C
【解析】
【详解】
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，所以C正确；ABD错误；
故选C。
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
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，所以A正确；
B．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，而赫兹证实了电磁波的存在，所以B错误；
C．机械波的传播都需要介质，而电磁波传播不需要介质，所以C错误；
D．无论是机械波还是电磁波，当障碍物或孔的尺寸跟波的波长差不多时，就能发生明显的衍射现象，衍射什么情况下都在发生，明不明显而已，所以D错误；
故选A。
8．D
【解析】
【详解】
A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，故A错误；
B．黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，故B错误；
C．磁场是真实存在的，而磁感线是人为假想出来的，故C错误；
D．小磁针静止时N极所指的方向即为该处磁感应强度的方向，故D正确。
故选D。
9．B
【解析】
【详解】
建立完整的电磁场理论，揭示电、磁、光现象本质上统一的科学家是麦克斯韦，ACD错误，B正确。
故选B。
10．A
【解析】
【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。
11．D
【解析】
【详解】
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质，A正确，不符合题意；
BC．由空气进入水中时，电磁波速度变小，频率不变，波长变短；声波速度变大，频率不变，波长变长，BC正确，不符合题意；
D．电磁波在介质中的速度由介质和频率共同决定的，而声波的波速由介质的决定，D错误，符合题意。
故选D。
12．D
【解析】
【详解】
A．电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，在其他介质中的传播速度小于3×108m/s，选项A错误；
B．电磁波在传播的过程中，频率f不变，选项B错误；
C．只有周期性变化的电场和磁场才能交替产生，由发生区域向外传播形成电磁波，选项C错误；
D．工作时的电磁打点计时器中电流是交变电流，在其周围产生交变磁场和电场，选项D正确。
故选D。
13．CD
【解析】
【分析】
【详解】
根据麦克斯韦电磁理论可知，周期性变化的电场能产生周期性变化的磁场，从而产生电磁波，根据图像可知，CD所示的变化电场能产生电磁波。
故选CD。
14．ADE
【解析】
【详解】
A．医生利用超声波探测病人病情，是利用声波的多普勒效应，A正确；
B．根据电磁波的特点可知，电磁波是横波，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，B错误；
C．反射光属于偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了减弱玻璃表面的反射光，提高拍摄的效果，C错误；
D．薄膜干涉是等厚干涉，干涉条纹实际上是等厚线，即同一干涉条纹上各个地方薄膜的厚度是相等的，D正确；
E．由于激光的平行度好，故用在计算机内的“激光头”读出光盘上记录的信息，E正确。
故选ADE。
15．BD
【解析】
【分析】
【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；
BC．非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场。所以变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，故B正确，C错误；
D．根据麦克斯韦电磁理论可知，振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场，故D正确；
故选BD。
16．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
麦克斯韦关于电磁场理论的两大假设是“感生电场”和“位移电流”的假说。感生电场对自由电荷的作用只是一种等效的猜想，所以涡旋电场是一个虚拟的电场。变化的磁场周围不存在这个涡旋电场，是附加给变化的磁场的。位移电流是电位移矢量随时间的变化率对曲面的积分。但位移电流只表示电场的变化率，与传导电流不同，它不产生热效应、化学效应等。
他在研究电磁场的基础上预见了电磁波的存在，在惠更斯克的波动理论的基础上提出光的电磁说，认为光就是具有一定频率范围的电磁波，且测得电磁波的速度十分接近光速。光的电磁说是人类对光的本性认识的一次飞跃。
17．见解析
【解析】
【详解】
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。
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