人教版(2019)选择性必修二 4.2 电磁场与电磁波
一、单选题
1.电磁场理论预言了什么( )
A.预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场
B.预言了电磁波的存在,电磁波在真空中的速度为光速
C.预言了变化的电场能够在周围产生磁场
D.预言了电能够产生磁,磁能够产生电
2.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
3.如图所示是空间磁感应强度B随时间t的变化图像,在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应( )
A.逐渐增强 B.逐渐减弱 C.不变 D.无法确定
4.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
5.在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中,不能产生电场的是( )
A. B.
C. D.
6.下列说法中正确的是( )
A.将一根电阻丝均匀拉长为原来2倍,则电阻丝的电阻变为原来的2倍
B.一小段通电直导线在某处不受磁场力,说明该处磁感应强度一定为零
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验证实了电磁波的存在
D.变化的电场周围一定会产生变化的磁场
7.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
8.下列说法中正确的是( )
A.在电场周围一定存在磁场 B.电磁波与机械波的传播都需要介质
C.电磁波在真空中的速度为3×108m/s D.电磁场理论是物理学家法拉第建立的
9.关于电磁波与机械波,下列说法正确的是( )
A.电磁波传播需要介质,机械波传播不需要介质
B.电磁波在任何介质中传播速率都相同,各种机械波在同一种介质中传播速率都相同
C.电磁波和机械波都不能发生干涉
D.电磁波和机械波都能发生衍射
10.2021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
11.Wi-Fi(无线通信技术)是当今使用最广的一种无线网络传输技术,几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持Wi-Fi上网,Wi-Fi信号的本质就是电磁波,波长约7~12厘米,通过无线路由器发射后将信号传递到设备上,使设备实现无线上网能力,下列对Wi-Fi信号的判断正确的是( )
A.其信号波是横波 B.不能在真空中传播
C.波长比可见光短 D.不能产生干涉和行射现象
12.关于电磁场,下列说法不正确的是( )
A.在一个磁铁旁放一带电体,则两者周围空间就形成了电磁场
B.电磁场中的电场和磁场是不可分割的一个统一体
C.电磁场既不同于静电场,也不同于静磁场
D.电磁场中的电场的变化频率和磁场的变化频率是相同的
二、填空题
13.电磁波的传播速度等于____________,与光速相同。为此麦克斯韦认为光是一种_____________。电磁波的传播速度等于________________的乘积。
14.电磁波的特点:
(1)电磁波在空间传播不需要_________;
(2)电磁波是_________:电磁波中的电场强度与磁感应强度互相_________,而且二者均与波的传播方向_________,因此电磁波是_________。
(3)电磁波的波长、频率、波速的关系:v=________,在真空中,电磁波的速度c=_________ m/s。
(4)电磁波能产生反射、_________、干涉、偏振和_________等现象。
15.电磁场
(1)变化的磁场产生电场
a.实验基础:如图所示,在变化的磁场中放一个闭合电路,电路里就会产生___________。
b.麦克斯韦的见解:电路里能产生感应电流,是因为变化的___________产生了电场,电场促使导体中的自由电荷做定向运动。
c.实质:变化的___________产生了电场。
(2)变化的电场产生磁场
麦克斯韦假设,既然变化的磁场能产生电场,那么变化的电场也会在空间产生___________。
16.如图所示是演示电磁波的发射与接收的实验,在这个实验中,要使氖灯发光,必须使A和B的金属滑动杆位置____________,并且是在A的振子a、b间____________时,氖灯会发光。这说明B的能量是A通过____________传播过来的。
17.英国物理学家麦克斯韦认为:变化的磁场_____(选填“能”或“不能”)产生电场,电磁波按照波长由长到短排列依次是:无线电波、红外线、可见光、_____、x射线和γ射线.
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.某LC振荡电路中,振荡电流变化规律i=0.14sin(1000t)A,已知电路中线圈的自感系数L=50mH,求:
(1)该振荡电流的周期为多少;
(2)电容器的电容C.
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.简述变化的磁场是如何产生涡旋电场和变化的电场产生涡旋磁场。_______
22.你能否用生活中的例子说明电磁波的存在?
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】
AC.变化的磁场能够在周围空间产生电场,变化的电场能够在周围产生磁场;这是电磁场理论内容之一,并不是预言的,故AC错误;
B.麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在,电磁波在真空中的速度为光速,故B正确;
C.麦克斯韦提出的电磁场理论:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。故C错误;故选B。
2.D
【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。
3.C
【详解】
由题图可知,磁场均匀增强,根据麦克斯韦电磁场理论,均匀变化的磁场产生恒定的电场,故场强E不变,选项C正确;ABD错误;
故选C。
4.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。
5.D
【详解】
因为由麦克斯韦电磁理论知变化的磁场可以产生电场,由图可知D中磁场恒定,不能产生电场。
故选D。
6.C
【详解】
A.将一根电阻丝均匀拉长为原来2倍,则横截面积变为原来的二分之一,根据
可知则电阻丝的电阻变为原来的4倍,故A错误;
B.一小段通电直导线在某处不受磁场力,该处磁感应强度不一定为零,例如电流方向与磁场方向平行,故B错误;
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验证实了电磁波的存在,故C正确;
D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,非均匀变化的电场周围产生非均匀变化的磁场,故D错误。
故选C。
7.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。
8.C
【详解】
A.变化的电场周围存在磁场,故A错误;
B.电磁波的传播不需要介质,但机械波的传播需要介质,故B错误;
C.电磁波在真空中的速度等于光速为3×108m/s,故C正确;
D.电磁场理论是物理学家麦克斯韦建立的,D错误。
故选C。
9.D
【详解】
A.电磁波传播不需要介质,机械波传播需要介质,A错误;
B. 电磁波在不同介质中传播速率不相同,机械波在同一种介质中传播速率都相同,B错误;
CD.干涉和衍射是波特有的性质,故电磁波和机械波都能发生干涉和衍射,C错误,D正确。
故选D。
10.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。
11.A
【详解】
A.电磁波均为横波,A正确;
B.电磁波的传播不需要介质,故电磁波可以在真空中传播,B错误;
C.根据电磁波波普可知无线电波波长比可见光更长,C错误;
D.折射和反射,干涉和衍射均为波的属性,D错误。
故选A。
12.A
【详解】
A.电磁场是变化的电场和变化的磁场形成的不可分割的统一场,而不是静电场和静磁场简单的复合,故A错误;
BC.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,电磁场既不同于静电场,也不同于静磁场,故BC正确;
D.由电磁理论可知,振荡的电场在其周围空间产生同频率的振荡磁场,振荡的磁场在其周围空间产生同频率的振荡电场,因此电磁场中的电场的变化频率和磁场的变化频率是相同的,故D正确;
本题选择错误选项;故选A。
13. 电磁波 波长与频率
【详解】
[1][2]电磁波的传播速度等于,即与光速相同,为此麦克斯韦认为光是一种电磁波,
[3]由波长、波速、频率间的关系可知,电磁波的传播速度等于波长与频率的乘积。
14. 介质 横波 垂直 垂直 横波 λf 3.0×108 折射 衍射
略
15. 感应电流 磁场 磁场 磁场
【详解】
(1)[1][2][3]变化的磁场产生电场, a.实验基础:如图所示,在变化的磁场中放一个闭合电路,电路里就会产生感应电流。b.麦克斯韦的见解:电路里能产生感应电流,是因为变化的磁场产生了电场,电场促使导体中的自由电荷做定向运动。c.实质:变化的磁场产生了电场。
(2)[4]变化的电场产生磁场,麦克斯韦假设,既然变化的磁场能产生电场,那么变化的电场也会在空间产生磁场。
16. 相同 放电产生火花 电磁波
【详解】
[1]演示电磁波的发射与接收的实验,在这个实验中,要使氖灯发光,必须使A和B的金属滑动杆位置相同。
[2]在A的振子a、b间放电产生火花时,氖灯会发光。
[3]说明B的能量是A通过电磁波传播过来的。
17. 能, 紫外线.
【详解】
英国物理学家麦克斯韦认为:变化的磁场能产生电场.电磁波按照波长由长到短排列依次是:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线.
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。
【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.(1)(2)
【详解】
(1)根据振荡电路的周期性变化的规律,得
(2)因震荡周期,得
【点睛】
本题关键运用LC振荡电路的电谐振周期公式.
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】
在变化的磁场中放一个闭合电路,电路里就会产生感应电流。麦克斯韦从场的观点出发,认为电路里能产生感应电流,是因为变化的磁场产生了电场,正是这个电场促使导体中的自由电荷做定向运动,产生感应电流。他将这种用场描述电磁感应现象的观点,推广到不存在闭合电路的情形,即变化的磁场产生电场。这是一个普遍规律,跟闭合电路是否存在无关。
静止的电荷,它产生的是静电场,即空间各点的电场强度不随时间变化。当电荷从静止到运动时,电场就发生变化,即空间各点的电场强度将随时间变化。运动的电荷在空间要产生磁场。从场的观点出发,麦克斯韦假设:变化的电场就像运动的电荷,也会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场。
22.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。
答案第1页,共2页
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