选择性必修二4.2麦克斯韦电磁场理论（word版含答案）

选择性必修二 4.2 麦克斯韦电磁场理论
一、单选题
1．下列关于电磁波的说法不正确的是（　　）
A．任何变化的磁场周围一定有电场
B．只要空间某处有变化的电场和磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波
C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁波
D．电磁波的理论在先，实践证明在后
2．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
3．如图所示，2021年12月9日下午，神舟十三号乘组航天员在中国空间站成功进行了“天宫课堂”第一课。航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦证实了电磁波的存在
B．电磁波可以在真空中传播
C．电磁波在各种介质中传播的速度都是
D．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
4．关于物理学史，下列说法正确的是（　　）
A．楞次首先发现了电磁感应现象
B．安培发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
C．法拉第总结出了法拉第电磁感应定律
D．麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹通过实验验证了电磁波的存在
5．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
6．关于电磁场与电磁波的描述，正确的是（　　）
A．变化的电场产生变化的磁场
B．光是以波动形式传播的一种电磁振动
C．电磁波与机械波一样可以是横波也可以是纵波
D．无线电波必须借助电视机、收音机、手机等工具才能传播
7．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。以下不符合物理学历史的是（　　）
A．库仑在前人工作的基础上通过扭秤实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律
B．法拉第不仅提出了场的概念，而且他用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，还揭示了电、磁、光现象的统一性，而且他通过实验进行了证实
D．惠更斯发现单摆做简谐运动的周期与摆长的二次方根成正比，与重力加速度的二次方根成反比
8．首先用实验的方法获得电磁波的科学家是（　　）
A．法拉第 B．奥斯特 C．赫兹 D．麦克斯韦
9．下列说法正确的是（　　）
A．车辆匀速驶向停在路边的警车，警车上测速仪探测到反射波的频率减小
B．电磁波不能产生多普勒效应，而机械波能产生多普勒效应
C．双缝干涉中两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强，波谷与波谷叠加相互削弱
D．赫兹通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度c
10．关于波，下列说法正确的是（　　）
A．赫兹预言了电磁波的存在
B．海边的波涛总是沿着与海岸垂直的方向袭来
C．地震发生时，国际空间站上能够清晰地接收到地震波
D．我们说话发出的声波属于机械波，频率越高的声波在空气中传播速度越大
11．关于电磁波，下列说法不正确的是（　　）
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
12．许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献，下列有关物理学家的贡献，错误的是（　　）
A．楞次提出了分子电流假说，能够解释一些磁现象
B．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象间的某种联系
C．法拉第发现电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善
D．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
13．关于物理学史，下列说法中正确的是（　　）
A．最早发现电和磁有密切联系的科学家是特斯拉
B．电磁感应现象是奥斯特发现的
C．建立完整电磁场理论的科学家是麦克斯韦
D．最早证明有电磁波存在的科学家是法拉第
14．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
15．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
二、填空题
16．以下说法中不正确的有_____________
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．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象
D．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
E．在电场周围一定存在磁场，在磁场周围一定存在电场
17．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。_________
18．麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场可以产生电场；变化的电场可以产生______ 从而预言了空间可能存在电磁波电磁波按照波长由长到短排列依次是：无线电波、红外线、______ 、紫外线、x射线和射线已知电磁波在空气中的传播速度近似等于，南通人民广播电台的“经济、生活”节目的频率是，该电磁波在空气中的波长为______ 结果保留2位有效数字
19．根据麦克斯韦电磁场理论，如果在空间某区域有周期性变化的电场，这个变化的电场就会在周围产生_____；第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是_____．
三、解答题
20．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？
21．空间中传播的电磁波有哪些特点？_________
22．打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不到电台的广播，然后开大音量。接着，按照如图所示的方式在收音机附近将电池盒的两引线反复碰触，你会听到收音机中发出“咔咔咔”的响声。为什么会产生这种现象？
23．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？
24．如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，哪些是能产生电场的？哪些是能产生电磁波的？说明你判断的理由。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．根据麦克斯韦的电磁场理论，任何变化的磁场周围一定有电场，故A说法正确，不符合题意；
BC．只有振荡电场或振荡磁场，才会交替产生，形成电磁波，故B说法错误，符合题意；C说法正确，不符合题意；
D．麦克斯韦先预言了电磁波的存在，而后赫兹证实了电磁波的存在，故D说法正确，不符合题意。
故选B。
2．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。
3．B
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，A错误；
BC．电磁波可以在真空中传播，在真空中传播的速度是m/s，一般在不同的介质中传播的速度不同，C错误，B正确；
D．恒定的电场周围不产生磁场，恒定的磁场周围不产生电场，D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．法拉第首先发现了电磁感应现象,故A错误；
B．奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，故B错误；
C．纽曼和韦伯总结出的法拉第电磁感应定律,为纪念法拉第而以他的名字命名，故C错误；
D．麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹通过实验验证了电磁波的存在，故D正确。故选D。
5．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。
6．B
【详解】
A．只有周期性变化的电（磁）场才能产生周期性变化的磁（电）场；均匀变化的磁场只能产生恒定的电场；而均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，A错误；
B．电磁波是电磁场的传播，光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波的传播速度等于光速，B正确；
C．电磁波的传播方向与振动方向相互垂直，电磁波是横波，C错误；
D．无线电波传播不需要介质，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．1769年英国苏格兰人罗宾逊设计了一个杠杆装置，他把实验结果用公式表述出来，即力与距离的n次方成反比，1784年至1785年库仑通过扭秤实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律，故A正确，不符合题意；
B．英国物理学家法拉第引入了“电场”和“磁场”的概念，并用画电场线和磁感线的方法来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础，故B正确，不符合题意；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，还揭示了电、磁、光现象的统一性，是德国科学性赫兹通过实验进行了证实，故C错误，符合题意；
D．惠更斯导出了单摆周期公式，故D正确，不符合题意。
故选C。
8．C
【详解】
根据物理学史可知，首先用实验的方法获得电磁波的科学家是赫兹，ABD错误，C正确。
故选C。
9．D
【详解】
A．由多普勒效应可知，车辆匀速驶向停在路边的警车，相当于波的传播速度增大，根据f＝可知，警车上测速仪探测到反射波的频率升高，A错误；
B．能发生多普勒效应是波的固有属性，电磁波和机械波都能产生多普勒效应，故B错误；
C．双缝干涉中两列相干波的波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加相互加强，波峰与波谷叠加相互削弱，C错误；
D．赫兹通过一系列实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，他还通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度c，这样，赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在；赫兹证实了电磁波的存在；故A错误；
B．海边的波涛总是沿与海岸垂直的方向运动；故B正确；
C．地震波不能在真空中传播，无法传到空间站去；故C错误；
D．机械波的波速由介质决定，和频率无关；故D错误；
故选B。
11．D
【详解】
A．磁波在真空中的传播速度都相等，等于光速c，与电磁波的频率无关，故A正确；
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁场，电磁场由发生的区域向远处传播，形成电磁波，故B正确；
C．电磁场本身就是一种物质，电磁波可以在真空中自由传播。电磁波是横波，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，故C正确；
D．电磁波可以由电磁振荡产生，当电磁振荡停止时，不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会消失，还要继续传播，故D错误。
本题选择不正确的，故选D。
12．A
【详解】
A．安培提出了分子电流假说，能够解释永久磁铁产生磁场的原因，以及磁铁受猛烈撞击后突然失去磁性等一些磁现象，A错误，符合题意；
B．奥斯特发现了电流的磁效应，通电导线周围能产生磁场，首次揭示了电现象和磁现象间的某种联系，B正确，不符合题意；
C．法拉第发现电磁感应现象，从而使人们知道了电不仅能生磁，同样磁也能生电，对电与磁内在联系的认识更加完善，C正确，不符合题意；
D．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，D正确，不符合题意。
故选A。
13．C
【详解】
A．奥斯特发现电流的磁效应，他是最早发现电和磁有密切联系的科学家，A错误；
B．电磁感应现象是法拉第发现的，B错误；
C．英国科学家麦克斯韦建立完整电磁场理论，C正确；
D．最早证明有电磁波存在的科学家是赫兹，D错误。
故选C。
14．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。
15．B
【详解】
提出电磁场理论的科学家是麦克斯韦。
故选B。
16．ABE
【详解】
A．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大小相同的速度，但是速度方向不一定相同，选项A错误；
B．横波在传播过程中，质点不随波迁移，选项B错误；
C．一束光由介质斜射向空气，当入射角大于或等于临界角时，界面上发生全反射现象而没有折射现象，选项C正确；
D．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，选项D正确；
E．在变化的电场周围一定存在磁场，在变化的磁场周围一定存在电场，选项E错误；
此题选择不正确的选项，故选ABE。
17． 错误 错误 错误 正确 错误 错误
18． 磁场； 可见光； 2.9
麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在．赫兹用实验证实电磁波存在．电磁波按波长由长到短的排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线．根据波速公式可求得波长．
【详解】
麦克斯韦建立了电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场；并预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实电磁波存在．
电磁波中波长最长的是无线电波，波长最短的是γ射线，电磁波按波长由长到短的排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线．
由波速公式c=λf得波长为：
对于麦克斯韦的电磁场理论可在理解的基础上加强记忆．一切电磁波在真空中的速度都等于光速．公式v=λf对于电磁波同样适用．
19． 周期性变化的磁场 赫兹
【详解】
如果在空间某区域有周期性变化的电场，这个变化的电场就会在周围产生周期性变化的磁场；第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是赫兹．
20．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。
21．见解析
【详解】
（1）在电磁波传播过程中，空间中任意一点的电场强度E的方向和磁感应强度B的方向总是互相垂直的，并且它们都和电磁波的传播方向垂直。因此，电磁波是横波。
（2）在电磁波传播过程中，空间中任意一点的电场强度E和磁感应强度 B都随时间做周期性变化。变化的规律与电磁振源的振荡规律相同。例如，当振荡电流按正弦规律变化时E和B也以相同的频率按正弦规律变化。
（3）在电磁波传播过程中，空间中任一点的电场强度E和磁感应强度B的相位相同。
22．见解析
【详解】
电池盒的两根引线反复碰触时，电流迅速变化，产生的电场迅速变化，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场形成电磁波向外传播，当电磁波遇到收音机时被接收到，从而发出咯咯的声响。
23．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。
24．见解析
【详解】
根据麦克斯韦电磁场理论，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。可以判断出
该图的磁场是恒定的，不能产生电场，更不能产生电磁波。
该图的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，进而可以产生连续的电磁波。
该图的磁场是均匀变化的，可以产生恒定的电场，而恒定的电场不能产生磁场，因而不能产生连续的电磁波。
该图的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，进而可以产生连续的电磁波。
答案第1页，共2页
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