4.2电磁场与电磁波 练习（word版含答案）

人教版（2019）选择性必修二 4.2 电磁场与电磁波
一、单选题
1．第一位通过实验证实电磁波存在的物理学家是（　　）
A．赫兹 B．麦克斯韦 C．法拉第 D．普朗克
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．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
4．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
5．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．只有随时间均匀变化的磁场才能产生的电场
D．电磁波和机械波一样能在各种环境下传播
6．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合物理学历史的是（　　）
A．麦克斯韦预言了并实验证明了电磁波的存在
B．卡文迪许通过油滴实验测得了元电荷e的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因
C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像
D．安培提出了分子电流假说，并且发现了电流的磁效应
7．在物理学理论建立的过程中，有许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是（　　）
A．安培首先引入电场线和磁感线
B．库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷电量e的数值
C．法拉第提出了分子电流假说，并在磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献
D．麦克斯韦建立了经典电磁场理论
8．19世纪60年代，麦克斯韦建立了电磁场理论，按照该理论，以下情形中不能产生磁场的是（　　）
A．交变电场
B．运动中的电荷
C．静止的电荷
D．恒定电流
9．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%
10．现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是（　　）
A．麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在
B．在真空中电磁波的传播速度小于真空中的光速
C．空间有变化的电场（或磁场）存在，不一定能形成电磁波
D．把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不到电磁波信号而无法接通
11．我们身处信息时代越来越离不开电磁波，对电磁波的说法中正确的是（　　）
A．电磁波的传播需要介质
B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
C．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
D．电磁波在传播过程中可以发生干涉、衍射，但不能发生反射和折射
12．手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈（原线圈）两端接上正弦式交变电压后，就会在邻近的受电线圈（副线圈）中产生感应电动势，最终实现为手机电池充电。则关于受电线圈（副线圈）中产生的感应电动势情况，下列说法正确的是（　　）
A．受电线圈（副线圈）中的感应电动势恒定不变
B．受电线圈（副线圈）中的感应电动势周期性变化
C．受电线圈（副线圈）中的感应电动势大小不变、极性不断变化
D．受电线圈（副线圈）中的感应电动势极性不变、大小不断变化
二、填空题
13．判断下列说法的正误。
（1）在电场周围，一定存在和它联系着的磁场。_________
（2）在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。_________
（3）电磁波不能在真空中传播。_________
（4）电磁波是横波。_________
（5）电磁波在真空和介质中传播速度相同。_________
（6）只要有电场和磁场，就能产生电磁波。_________
14．(1)麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场产生________，变化的电场产生_________，从而预言了__________的存在．
(2)如图所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下过程不能使电流偏转的是______，能使电流表指针偏转较大的是________．
A．磁铁放在螺线管中不动时
B．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中
C．将磁铁从螺线管中向上快速拉出的过程中
D．将磁铁插入螺线管的过程中
15．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．
16．英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，德国物理学家_____用实验证实了电磁波的存在，测得1min内通过某金属导体横截面的电荷量为12C，则导体中的电流为_____A；正弦式电流的电压有效值为36V，它的峰值是_____V．
17．（1）能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。( )
（2）温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。( )
（3）微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。( )
（4）能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。( )
（5）光滑水平桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的。( )
（6）热辐射电磁波的强度按波长的分布只与物体的温度有关。( )
三、解答题
18．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）
19．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？
20．（1）麦克斯韦的电磁理论主要有两个基本观点是
（2）在探究磁场产生电流的条件时，做了下面实验：由线圈，电流表构成的闭合回路．磁场提供：条形磁铁．请填写观察到现象
21．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？
22．若你用通过同步卫星转发的无线电话与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话 (已知同步卫星离地面的高度 )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
1864年，英国青年物理学家麦克斯韦在研究了当时所发现的电磁现象的基础上，建立了麦克斯韦电磁理论，并预言了电磁波的存在；1888年，德国青年物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在。
故选A。
2．B
【详解】
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．D
【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。
4．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。
5．B
【详解】
A C．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，周期性变化的电场周围产生同频率周期性变化的磁场；只要磁场变化，就会在周围空间激发电场，均匀变化的磁场会产生恒定的电场，故A、C错误；
B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过电火花实验证实了电磁波的存在，故B正确；
D．电磁波的传播不需要介质，机械波传播需要介质，机械波不能在真空中传播，D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．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，选项A错误；
B．密立根通过油滴实验测得了元电荷e的数值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因，选项B错误；
C．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像，选项C正确；
D．安培提出了分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，选项D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．法拉第首先引入电场线和磁感线，选项A错误；
B．库仑提出了库仑定律，密立根最早用实验测得元电荷电量e的数值，选项B错误；
C．安培提出了分子电流假说，并在磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献，选项C错误；
D．麦克斯韦建立了经典电磁场理论，选项D正确。
故选D。
8．C
【详解】
麦克斯韦的电磁场理论是变化的电场产生磁场，所以交变电场的变化产生磁场，恒定电流的流动也能产生磁场，电荷的运动形成电流也能产生磁场，不能形成磁场的只有静止的电荷。
故选C。
9．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。
10．C
【详解】
A．麦克斯韦首先预言电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；
B．在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，B错误；
C．只有周期性变化的电场才能形成电磁波，均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，C正确；
D．电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．电磁波可以在真空中传播，不需要介质，故A错误；
B．电磁波在真空中的传播速度均为光速，与电磁波的频率无关，故B错误；
C．周期性变化的电场和磁场相互激发，从而形成电磁波，故C正确；
D．电磁波也是波的一种，具有波的一切特性，可以发生反射和折射，故D错误。
故选C。
12．B
【详解】
由于送电线圈中通入正弦式交变电流，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，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，所以受电线圈中感应电流仍是正弦交流电，即受电线圈（副线圈）中的感应电动势周期性变化。
故选B。
13． 错误 错误 错误 正确 错误 错误
略
14． 电场 磁场 电磁波 A C
【详解】
(1) 麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，从而预言了电磁波的存在．
(2)A：磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中磁通量不变，没有感应电流产生．
BCD：将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中或将磁铁插入螺线管的过程中，螺线管中磁通量变化，产生感应电流，电流表发生偏转；将磁铁从螺线管中向上快速拉出的过程中，螺线管中磁通量变化较快，产生的感应电流较大，电流表发生较大偏转．
故不能使电流偏转的是A，能使电流表指针偏转较大的是C．
15． 能 2.9
【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：
；
16． 赫兹 0.2
【详解】
德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在．根据定义式可得导体中的电流为：，正弦式电流的电压有效值为：U=36V，它的峰值为：．
17． 正确 正确 正确 正确 错误 错误
【详解】
（1）[1]根据定义可知，黑体是一个理想化了的物体，它能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体，故正确；
（2）[2]根据黑体辐射电磁波的性质可知，黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大，故正确；
（3）[3]根据微观粒子的能量的特征可知，在微观世界中能量是量子化的，其能量只能是能量子的整数倍，故正确；
（4）[4]根据能量子的性质可知，能量子的能量是不连续的，而只能取一些分立的值，其大小与电磁波的频率成正比，故正确；
（5）[5]研究匀速运动的小球的动能是宏观层面考虑，大小为
因为小球的质量与速度可取任意实数，所以动能大小是连续的，不是量子化的，故错误；
（6）[6]黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与物体的温度有关，故错误。
18．(1)西方，300km；(2)306m/s
【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
19．见解析
【详解】
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。
20．（1）变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场 （2）偏转 不偏转 偏转
【详解】
试题分析：（1）麦克斯韦电磁场理论的核心思想是: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．（2）条形磁铁插入线圈过程有磁通量的变化会产生感应电流，电流表偏转；条形磁铁静止在线圈中无磁通量的变化不会产生感应电流，电流表不偏转；条形磁铁从线圈中抽出过程有磁通量的变化会产生感应电流，电流表偏转．
考点：本题考查了麦克斯韦的电磁理论、探究感应电流的产生
21．见解析
【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。
22．0.24s
【详解】
最短通信距离是发话人和听话人均在同步卫星的正下方，这时电磁波传播的最短距离为
可得需要的时间
答案第1页，共2页
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