4.2、电磁场与电磁波
一、选择题(共16题)
1.下列说法中正确的是( )
A.麦克斯韦首先通过实验证实了电磁波的存在
B.电磁波的接收要经过调谐和调制两个过程
C.电磁波是横波能够发生干涉和衍射现象
D.激光全息照相利用了激光的方向性好的特点
2.以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的是( )
A.频率越大,传播的速度越大
B.频率不同,传播的速度相同
C.频率越大,其波长越大
D.频率不同, 传播速度也不同
3.首先发现电流磁效应的科学家是( )
A.安培 B.麦克斯韦 C.库仑 D.奥斯特
4.从理论上预言光是一种电磁波的物理学家是( ).
A.爱因斯坦 B.麦克斯韦 C.安培 D.卢瑟福
5.任何电磁波在真空中都具有相同的
A.频率 B.波速 C.波长 D.能量
6.下列说法不正确的是 .
A.电流通过导体产生的热量,跟导体的阻值有关
B.通电直导线不能产生磁场
C.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生
D.变化的磁场能产生电场,变化的电场能产生磁场
7.2021年6月23日,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平来到北京航天飞行控制中心,同正在天和核心舱执行任务的神舟十二号航天员聂海胜刘伯明、汤洪波亲切通话。相距万里的通话是利用了电磁波的传输。关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.电磁波在同种介质中只能沿直线传播
B.电磁场由发生区域向远处的传播就形成电磁波
C.电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
8.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能产生电磁波
C.要想产生持续的电磁波,变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是均匀变化的
D.振荡电流能在空间中产生电磁波
9.关于电磁波的下列说法,正确的是( )
A.做变速运动的电荷可以在周围的空间产生电磁波 B.电磁波不具有能量
C.麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在 D.赫兹预言了电磁波的存在
10.随着新能源轿车的普及,无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示,由地面供电装置(主要装置有发射线圈和电源)将电能传送至电动车底部的感应装置(主要装置是接收线圈),该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电,供电装置与车身接收装置通过磁场传送能量,由于电磁辐射等因素,其能量传送效率只能达到90%左右。下列说法正确的是( )
A.只有将地面供电装置接到直流电源上才能对电动车进行充电
B.车身接收线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化
C.车身接收线圈中感应电流磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场方向相反
D.若线圈均采用超导材料则能量的传输效率有望达到100%
11.下列说法正确的是( )
A.由于真空中没有介质,因此电磁波不能在真空中传播
B.无线电通信是利用电磁波传输信号的,而光导纤维传送图像信息是利用光的全反射原理
C.无影灯利用的是光的衍射原理,雨后的彩虹是光的干涉现象
D.泊松亮斑是光的干涉现象,全息照相的拍摄利用了光的衍射原理
12.用麦克斯韦电磁场理论判断如图所示的四组电场产生的磁场(或磁场产生的电场)随时间t的变化规律,错误的是( )
A. B. C. D.
13.下列说法正确的是( )
A.电磁波由真空进入介质传播时,波长将变短
B.库仑比较精确地测出了元电荷的数值
C.电场中某点电场强度的方向就是该点所放电荷受到的静电力的方向
D.制作汽油桶的材料用塑料比用金属好
14.下列说法正确的是____
A.在干涉现象中,振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
B.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
C.变化的电场能在其周围空间产生磁场
D.拍摄玻璃厨窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
E.地面附近有一高速水平飞过的火箭,地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些
15.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
16.下列说法正确的是( )
A.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
B.变化的电场一定产生变化的磁场,变化的磁场一定产生变化的电场
C.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则干涉条纹间距变窄
D.光纤通信的工作原理是全反射,光纤通信具有容量大、抗干扰性强等优点
E.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
二、填空题
17.1820年,丹麦物理学家奥斯特通过实验发现电流的周围存在_______;1831年,英国物理学家_______发现由磁场形成电流的条件;英国物理学家麦克斯韦建立了统一的电磁理论,并预言了电磁波的存在,后来德国物理学家_______通过实验证实了电磁波的存在。
18.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
19.麦克斯韦电磁理论指出___________周围会产生电场;电磁波是__________(填“纵波”或“横波”)。
20.按照有关规定,工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50瓦/米2 . 若某一小型无线通讯装置的电磁辐射功率是1瓦,那么在距离该通讯装置________以外是符合规定的安全区域(已知球面面积为S=4πR2).
三、综合题
21.你能否用生活中的例子说明电磁波的存在?
22.如图所示,线圈L的自感系数为25 mH,电阻为零,电容器C的电容为40 μF,灯泡D的规格是“4 V、2 W”.开关S闭合后,灯泡正常发光,S断开后,LC中产生振荡电流.若从S断开开始计时,求:
(1)当t=×10–3 s时,电容器的右极板带何种电荷;
(2)当t=π×10–3 s时,LC回路中的电流.
23.麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性,即光是电磁波。一单色光在折射率为1.5的介质中传播,某时刻电场横波图象如图所示,求该光波的频率。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
试题分析:麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹证实了电磁波的存在.电磁波是横波且能够发生干涉和衍射现象.电磁波的接收要经过调谐和解调两个过程,调制属于发射电磁波的阶段.利用激光相干性好的性质可以进行全息照相.
解:A、麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹首先通过实验证实了电磁波的存在.故A错误.
B、电磁波的接收要经过调谐和解调两个过程,调谐是指让接收到的电磁波达到电谐振;故B错误.
C、电磁波能发生偏转现象,电磁波是横波,干涉和衍射是波特有的现象,故C正确.
D、激光全息照相利用了激光的相干性好的特点;故D错误;
故选C.
2.B
【详解】
电磁波的传播速度是光速,所以频率不同,传播的速度相同。电磁波在真空中传播速度是确定不变的,因为,因此频率越高,其波长越短。
故选B。
3.D
【详解】
A.安培发现了分子电流假说,故A错误,不符合题意;
B.麦克斯韦发现了电磁理论,故B错误,不符合题意;
C.库伦发现了库仑定律,故C错误,不符合题意;
D.奥斯特发现了电流的磁效应,故D正确,符合题意。
故选D。
4.B
【详解】
从理论上预言光是一种电磁波的物理学家是麦克斯韦,选项B正确,ACD错误。
故选B。
5.B
【详解】
各种电磁波在真空中的波速相同;电磁波在真空中传播的速度等于光在真空中传播的速度.波速与波长频率间的关系为:v=λf,电磁波的能量与波的频率成正比,故ACD错误,B正确;故选B.
6.B
【详解】
根据焦耳定律,可知电流通过导体产生的热量,跟导体的阻值、电流和时间都有关,故A正确;通电直导线能产生磁场,故B错误;只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生;故C正确;变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,相互激发,故D正确;本题选错误的,故选B.
7.B
【详解】
A.电磁波只有在同一均匀介质中才沿直线传播,故A错误;
B.电磁场由发生区域向远处的传播就形成电磁波,故B正确;
C.均匀变化的电(磁)场变化时产生恒定的磁(电)场,恒定的磁(电)场不会产生电电(磁)场,也就不会产生电磁波,故C错误;
D.赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,故D错误。
故选B。
8.D
【详解】
ABC.要想产生持续的电磁波,变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场) 必须是非均匀变化的,故ABC错误;
D.振荡电流能在空间产生周期性变化的电场和磁场,则能产生电磁波,故D正确。
故选D。
9.A
【详解】
A.变速运动的电荷产生变化的电场,变化的电场产生磁场,从而产生电磁波,故A正确;
B.电磁波能够传播能量,说明电磁波具有能量,它是一种物质,故B错误;
CD.麦克斯韦预言电磁波存在,而赫兹证实电磁波的存在,故CD错误。
故选A。
10.B
【详解】
A.大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。所以只有将地面供电装置接到周期性变化的交流电源上,才能使车身接收线圈中有感应电流产生,对电动车充电,A错误;
B.由楞次定律可知,车身接收线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化,B正确;
C.地面装置线圈中电流增加时,车身接收线圈中的磁通量也增加,由楞次定律可知,车身接收线圈中感应电流的磁场与地面装置线圈中电流的磁场方向相反,当地面线圈中电流减小时,车身接收线圈中的磁通量也减小,由楞次定律可知,此时车身接收线圈中感应电流的磁场与地面线圈中电流的磁场方向相同,C错误;
D.由于无线电波传播时有电磁辐射,所以地面装置线圈和车身接收线圈中的能量传输不能达到百分之百,D错误。
故选B。
11.B
【详解】
A.电磁波可以在真空中传播,A错误;
B.无线电通信是利用电磁波传输信号的,光导纤维传送图像信息是利用光的全反射原理,B正确;
C.无影灯利用的是光的直线传播原理,雨后的彩虹是光的折射现象,C错误;
D.泊松亮斑是光的衍涉现象,全息照相的拍摄利用了激光的单色性,即相干性原理,D错误。
故选B。
12.C
【详解】
A.恒定的电场不产生磁场,A正确,不符合题意;
B.均匀变化的电场产生恒定的磁场,B正确,不符合题意;
CD.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,对于正弦曲线,时,磁场的磁感应强度的变化率最大,故产生的电场的电场强度最大,C错误,符合题意、D正确,不符合题意。
故选C。
13.A
【详解】
A.电磁波由真空进入介质传播时,频率不变,波速减小,根据
可知波长变短,A正确;
B.密立根比较精确的测出了元电荷e的数值,B错误;
C.电场中某点电场强度的方向与该点所放正电荷受到的静电力的方向相同,与该点所放负电荷受到的静电力的方向相反,C错误;
D.汽油桶用金属材料制作时可以及时将产生的静电导走,防止静电危害,D错误。
故选A。
14.BCE
【详解】
试题分析:在干涉现象中,振动加强点的振幅比减弱点的振幅要大,但是加强点的位移不一定比减弱点的位移大,选项A错误;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,只跟外力振动的周期有关,选项B正确;根据麦克斯韦电磁理论,变化的电场能在其周围空间产生磁场,变化的磁场能在其周围空间产生电场,选项C正确;拍摄玻璃厨窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度,选项D错误;根据相对论可知,地面附近有一高速水平飞过的火箭,地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些.故E正确.故选BCE.
考点:光的干涉;受迫振动;麦克斯韦电磁理论;光的偏振;相对论初步.
15.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.
16.ACD
【详解】
A.受迫振动的周期等于驱动力的周期,与固有周期无关,故A正确;
B.变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场;均匀变化的电场产生恒定的磁场,均匀变化的磁场产生恒定的电场;故B错误;
C.根据公式
由于
所以若仅将入射光由红光改为蓝光,则干涉条纹间距变窄,故C正确;
D.光纤通信的工作原理是全反射,具有容量大、抗干扰性强等优点,故D正确;
E.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象,故E错误。
故选ACD。
17. 磁场 法拉第 赫兹
【详解】
1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场;
1831年,英国科学家法拉第发现由磁场形成电流的条件;
德国物理学家赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在。
18.
【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:
19. 变化的磁场 横波
【详解】
麦克斯韦电磁理论指出变化的磁场周围会产生电场;
电磁波是横波。
20.0.4m
【详解】
设规定的安全区域距离为R,则球的面积为S=4πR2. (1)
则在1秒内球面获得的能量为E=Pt=1w×1s=1J (2)
在球面上单位面积的电磁辐射能量E0=E/S (3)
由于工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50瓦/米2
所以E0 0.5瓦/米2(4)
由(1)(2)(3)(4)联式可得:R=0.4m
故答案为0.4m.
21.手机信号的发射与接受,微波炉加热食品,收音机收听节目等等,都是电磁波的应用。
【详解】
手机信号的发射与接受,微波炉加热食品,收音机收听节目等等,都是电磁波的应用。
22.(1)正电荷 ;(2) 0.5 A
【详解】
(1)S断开后,LC中产生振荡电流,振动周期为
则t=×10-3 s=时,电容器充电完毕,右极板带正电荷
(2)开关S闭合后,灯泡正常发光时电路中的电流
当t=π×10-3 s=时,LC回路中的电流达到反向最大,即I=0.5A
23.f=5×1014 Hz
【详解】
设光波在介质中的传播速度为v,波长为λ,频率为f,则
,
联立得
从波形图上读出波长
代入数据解得f=5×1014 Hz.
答案第1页,共2页