人教版(2019)选择性必修二 4.2 电磁场与电磁波
一、单选题
1.提出电磁场理论的科学家是( )
A.法拉第 B.麦克斯韦 C.赫兹 D.安培
2.根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是( )
A.有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场
B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场
3.关于电磁波,下列说法正确的是( )
A.光不是电磁波
B.电磁波需要有介质才能传播
C.只要有电场和磁场,就可以产生电磁波
D.真空中,电磁波的传播速度与光速相同
4.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
5.以下关于电磁场理论和电磁波的说法正确的是( )
A.变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
B.电磁波由真空中进入某种介质传播时,波长会变短
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,法拉第用实验验证了电磁波的存在
D.电磁波是纵波
6.关于电磁波,下列说法中正确的是( )
A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
C.电磁波的传播速度等于光速C
D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播
7.下列说法正确的是( )
A.只有自然光透过偏振片才能获得偏振光
B.回旋加速器所加高频交流电压的周期等于粒子圆周运动的周期
C.用红外线照射时,大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D.只要空间某处有变化的电场或磁场,就会在其周围产生电磁场,从而形成电磁波
8.下列说法正确的是______。
A.作简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度和速度
B.横波在传播过程中,波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
C.水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象,这可以用光的波动理论来解释
D.在电场周围一定存在磁场,在磁场周围一定存在电场
9.甲坐在人民大会堂台前60m处听报告,乙坐在家里离电视机5m处看电视直播,已知乙所在处与人民大会堂相距1000km,不考虑其他因素,则(空气中声速为)
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
10.有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜,它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置.下列有关电磁波的说法,正确的是( )
A.恒定电场可以在其周围产生电磁波
B.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
C.电磁波的传播不需要介质
D.电磁波具有能量,但没有质量
11.下列关于麦克斯韦的电磁场理论说法正确的是( )
A.变化的磁场产生的电场一定是变化的
B.不均匀变化的电场产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场产生不均匀变化的电场
C.稳定的磁场产生不稳定的电场
D.周期性变化的磁场在周围空间产生的变化电场
12.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
二、填空题
13.1864年,麦克斯韦提出电磁场的基本方程组(后称麦克斯韦方程组),并推断电磁波的存在,预测光是一种____,为光的电磁理论奠定了基础.
14.历史上,物理学家先预言了电磁波的存在,然后通过实验对比进行了证实,最早用实验证实电磁波存在的物理学家是_______(选填“赫兹”或“麦克斯韦”).在真空中,电磁波的传播速度______(选填“大于”、“等于”或“小于”)光速.
15.为了体现全民大联欢,2020年央视春晚继续采用“北京主会场+各地分会场”的直播模式,突破演播室界限,将春晚舞台的欢声笑语带到观众的身边。用卫星转播春晚实况是利用______(选填“超声波”“次声波”或“电磁波”)来传递信息的;主持人的说话声是由声带______产生的。
16.电磁波
(1)电磁波的产生:变化的电场和磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成___________。
(2)电磁波的特点
a.电磁波在空间传播不需要___________。
b.电磁波是横波:电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直,而且二者均与波的传播方向___________。
c.电磁波能产生反射、___________、干涉、偏振和___________等现象。
(3)电磁波具有能量
电磁场的转换就是___________能量与___________能量的转换,电磁波的发射过程是___________能量的过程,传播过程是能量传播的过程。
17.英国物理学家麦克斯韦认为:变化的磁场________(填“能”或“不能”)产生电场.已知电磁波在空气中的传播速度近似等于m/s,某广播电台的“经济、生活”节目的频率是1.03×108HZ,该电磁波在空气中的波长为______m.
三、解答题
18.我们通常听到的声音是靠声波来传播的,而手机接收的是电磁波。请你小结一下:声波和电磁波有哪些地方是相同的?有哪些地方存在着差异?
19.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?
20.若某种电磁波在真空中的频率为,试回答下列问题:
(1)该电磁波的波长为多少?(电磁波在真空中的传播速度为)
(2)该电磁波属于哪个波段?(红外线波长范围为,紫外线的波长范围为5~370nm)
(3)现代科技可以使电磁波在特定介质中的传播速度大大减小。当频率为的电磁波以900m/s的速度传播时,电磁波的波长变为多少?
21.利用雷达不但可以发现目标,还可以测量目标的速度大小。
(1)如图所示为某雷达的荧光屏,屏上标尺的最小刻度对应的时间为,雷达天线朝东方时,屏上的波形如图1中甲所示;雷达天线朝西方时,屏上的波形如图1中乙所示,雷达在何方发现了目标?目标与雷达相距多远?
(2)某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方水平匀速飞来,已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为,某时刻雷达显示屏上显示的波形如图中甲所示,A脉冲为发射波,B脉冲为目标反射波,经后雷达向正上方发射和被反射的波形如图2中乙所示,则该飞机的飞行速度约为多大?(结果保留整数)
22.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。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.B
【解析】
【详解】
提出电磁场理论的科学家是麦克斯韦。
故选B。
2.D
【解析】
【详解】
根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,选项D正确ABC错误。
故选D。
3.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.光是电磁波,故A错误;
B.电磁波传播不需要有介质,故B错误;
C.均匀变化或恒定的电磁场不会产生电磁波,故C错误;
D.真空中,电磁波的传播速度与光速相同,故D正确。
故选D。
4.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。
5.B
【解析】
【详解】
A.均匀变化的电场产生恒定的磁场,只有周期性变化的电场才能形成周期性变化的磁场,故A错误;
B.电磁波由真空进入介质传播时,波速变小,结合可知,波长将变短,故B正确;
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验验证了电磁波的存在,故C错误;
D.电磁波是横波,即电磁振动方向与波速垂直,可以在真空中传播,故D错误。
故选B。
6.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.变化的电场一定在周围空间产生磁场,周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场,A错误;
B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,赫兹最先用实验证实了电磁波的存在,B正确;
C.电磁波在真空中传播速度等于光速C,C错误;
D.各种频率的电磁波在真空中传播的速度相同等于光速,D错误。
故选B。
7.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.自然光通过反射也可以获得偏振光。A错误;
B.回旋加速器所加高频交流电压的周期等于粒子圆周运动的周期。B正确;
C.用紫外线照射时,大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光。C错误;
D.只要空间某处有非均匀变化的电场或磁场,就会在其周围产生电磁场,从而形成电磁波。D错误。
故选B。
8.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.作简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度,而速度有两种方向,故A错误;
B.横波在传播过程中,波峰上的质点只在自己的平衡附近振动,不向前移动。故B错误;
C.水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象形成的,说明了光是一种波。故C正确;
D.根据麦克斯韦电磁场理论得知,在变化的电场周围才存在磁场,在变化的磁场周围才存在电场,故D错误。
故选C。
9.B
【解析】
【详解】
声音传到中所需时间为
传到乙所需时间为
乙先听到声音。
故选B。
10.C
【解析】
【详解】
A.由电磁场理论可知,周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场,这个变化的磁场又引起变化的电场,于是变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远向周围传播,产生电磁波,因此恒定电场不可以在其周围产生电磁波,A错误;
B.麦克斯韦建立了电磁场理论,赫兹用电火花实验证实了电磁波的存在,B错误;
C.由电磁波可以脱离电荷独立存在可知,不需要借助媒质传播,因此电磁波的传播不需要介质,可在真空中传播,C正确;
D.电场和磁场本身就是一种物质,因此电磁波是一种物质,具有能量,由质能方程可知,电磁波也有质量,D错误。
故选C。
11.D
【解析】
【详解】
A.均匀变化的磁场产生稳定的电场,选项A错误;
B.不均匀变化的电场不一定产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,选项B错误;
C.稳定的磁场不产生电场,选项C错误;
D.周期性变化的磁场在周围空间产生的同频率变化电场,选项D正确。
故选D。
12.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。
13.电磁波
【解析】
【详解】
1864年,麦克斯韦提出电磁场的基本方程组(后称麦克斯韦方程组),并推断电磁波的存在,预测光是一种电磁波,为光的电磁理论奠定了基础.
14. 赫兹 等于
【解析】
【详解】
历史上,物理学家先预言了电磁波的存在,然后通过实验对此进行了证实,预言电磁波存在的物理学家是麦克斯韦,赫兹通过实验对此进行了证实;根据传播速度表可知电磁波在真空中的传播速度是,等于光速.
点睛:本题考查物理学史,是常识性问题,对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆,这也是考试内容之一;本题也考查了电磁波在不同介质里传播速度快慢的知识.
15. 电磁波 振动
【解析】
【详解】
[1] 微波通信、卫星通信、光纤通信都是用电磁波来传递信息,故用卫星转播春晚实况是利用电磁波来传递信息的;
[2] 声音是由物体的振动产生的,主持人的说话声是靠声带振动产生的。
16. 电磁波 介质 垂直 折射 衍射 电场 磁场 辐射
【解析】
【详解】
(1)[1]电磁波的产生:变化的电场和磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成电磁波。
(2)[2][3][4][5]电磁波的特点,a.电磁波在空间传播不需要介质。b.电磁波是横波:电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直,而且二者均与波的传播方向垂直。c.电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。
(3)[6][7][8]电磁波具有能量,电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换,电磁波的发射过程是辐射能量的过程,传播过程是能量传播的过程。
17. 能 2.9
【解析】
【详解】
[1]麦克斯韦电磁场理论认为,变化的磁场能产生电场.
[2]由,代入已知数据,解得:
;
18.相同点:都有波的一切特性,比如都能产生反射、干涉、衍射等现象,波速、波长、频率具有同样的关系;
不同的:产生的机理不一样,声波是由机械振动产生的;电磁波中的无线电波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波,光由电子的激发产生,射线由原子核衰变产生;还有电磁波传播不需要介质,声音的传播需要介质。
【解析】
【详解】
相同点:都有波的一切特性,比如都能产生反射、干涉、衍射等现象,波速、波长、频率具有同样的关系;
不同的:产生的机理不一样,声波是由机械振动产生的;电磁波中的无线电波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波,光由电子的激发产生,射线由原子核衰变产生;还有电磁波传播不需要介质,声音的传播需要介质。
19.不需要,
【解析】
【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。
20.(1);(2)紫外线波段;(3)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由波速公式得
(2)该电磁波属于紫外线波段。
(3)由得
21.(1)西方,300km;(2)306m/s
【解析】
【分析】
【详解】
(1)雷达向东方发射电磁波时,没有反射回来的信号,说明东方没有发现目标;雷达向西方发射时,有反射回来的信号,所以目标在西方。
由题图1中乙可知
目标到雷达的距离
(2)由题图2中信息知,比较远时
脉冲波显示的距离为
当飞机到达雷达正上方后
脉冲波显示的距离为
由于开始时飞机在斜上方后来飞机到达正上方由
解得飞机的速度为
22.见解析
【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。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页