高中物理选修3－4 第十四章电磁波1电磁波的发现

第十四章　电磁波
1　电磁波的发现
知能要点
1. 能说明麦克斯韦的电磁理论及应用该理论进行判断
2. 能描述电磁波的产生及传播
　　　　　
基础巩固　飞跃，这里是最好的起点……
1. 下列关于电磁场的说法中正确的是(　　)．
A. 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
B. 任何变化的电场周围一定有磁场
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，即电磁场
D. 电磁波的理论在先，实践证明在后
2. 关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是(　　)．
A. 均匀变化电场在它的周围产生均匀变化的磁场
B. 电磁波中每一处的电场强度和磁场强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直
C. 电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变，传播速度与波长发生变化
D. 电磁波能产生干涉和衍射现象
3. 对于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的是(　　)．
A. 它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
B. 它们在本质上是相同的，只是频率不同而已
C. 它们可能是横波，也可能是纵波
D. 机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；电磁波的传播速度与介质无关，只跟频率有关
4. 手机A的号码为12345670002，手机B的号码为12345670008，手机A拨手机B时，手机B发出响声并且显示屏上显示A的号码为12345670002.若手机A置于一透明真空罩中，用手机B拨叫手机A，则(　　)．
A. 发出响声，并显示B的号码为12345670008
B. 不发出响声，但显示B的号码为12345670008
C. 不发出响声，但显示B的号码为12345670002
D. 即不发出响声，也不显示号码
5. 根据麦克斯韦的电磁场理论可知(　　)．
A. 在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场
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. 振荡的电场产生同频率的振荡磁场，振荡的磁场产生同频率的振荡电场
D. 电场和磁场同时存在就称为电磁场
6. 一个带正电粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图所示，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的(　　)．
A. 动能不变
B. 动能增大
C. 动能减小
D. 以上情况都可能
思维拓展　课内与课外的桥梁是这样架起的……
7. 关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法中正确的是(　　)．
A. 均匀变化的电场将产生稳定的磁场，均匀变化的磁场将产生稳定的电场
B. 均匀变化的电场将产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场将产生均匀变化的电场
C. 振荡的电场在其周围空间产生振荡的磁场，振荡的磁场在其周围空间产生振荡的电场
D. 均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，将产生由近及远传播的电磁波
8. 电磁波在真空中传播的速度是3.00×108 m/s，有一个广播电台的频率为90.0 MHz，这个台发射的电磁波的波长为(　　)．
A. 2.70 m B. 3.00 m
C. 3.33 m D. 270 m
9. 如图所示的四种电场中，哪一种能产生电磁波？(　　)．
10. 高压线向远方输送着大量电能，如果居民的房屋在高压线下边不远处，对人会有影响吗？
11. (1)麦克斯韦电磁理论的内容是：________.
(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是______的，并和该处电磁波的传播方向______，这就说明电磁波是______波．
(3)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．
①雷达发射电磁波的波长范围是多少？
②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？
开放探究　对未知的探究，你也行！
12. 小李的居所A位于某山脉的一边，在山脉另一边P处建有一台发射站T1(如下图)．该发射站发送频率为400 kHz的无线电波和300 MHz的电磁波(注：1 MHz＝106 Hz)．
(1)已知电磁波的速率为3×108 m·s－1，求该无线电波和电磁波的波长．
(2)从T1发送的电磁波需通过哪一种波现象方能到达小李的居所？
(3)小李发现无线电波的接收效果较电磁波的好．试解释这现象．
13. 如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球带电荷量不变，那么(　　)．
A. 小球对玻璃环的压力一定不断增大
B. 小球受到的磁场力一定不断增大
C. 小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动
D. 磁场力对小球一直不做功
走进高考　解剖真题，体验情境。
14. (2010·四川省宜宾市摸底)关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是(　　)．
A. 变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者相互联系，统称为电磁场
B. 电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波
C. 电磁波是一种物质，可在真空中传播．所以平日说真空是没有实物粒子，但不等于什么都没有，有“场”这种特殊物质
D. 电磁波在真空中的传播速度总是3×108 m/s
15. (2009·北京理综·15,6分)类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是(　　)．
A. 机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B. 机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C. 机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
D. 机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
参考答案
1　电磁波的发现
1. B、C、D
2. B、C、D
3. A　解析：机械波与电磁波都具有波的一切特性，故A正确；机械波是机械振动在介质中的传播，可以是横波，也可以是纵波，电磁波是电磁场在空间的传播，是横波，二者的本质不同，B、C错误；机械波的传播速度由介质唯一决定，电磁波的传播不需要介质，但在介质中传播时速度与介质有关，也与频率有关，故D错误．
4. B　解析：电磁波可以在真空中传播，而声波传播则需要介质，当手机B拨打手机A时(A置于一透明真空罩中)，A能显示B的号码，不能发出响声，即B正确．
5. C
6. B　解析：当磁场均匀增加时，根据麦克斯韦电磁场理论，将产生一恒定的电场，带电粒子将受一电场力作用，该力对带电粒子做正功，所以粒子的动能将增大，选项B正确．
7. A、C　解析：本题考查麦克斯韦的电磁场理论．由均匀变化的电场将产生稳定的磁场，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，A对；振荡的电场在其周围空间产生振荡的磁场，振荡的磁场在其周围空间产生振荡的电场，C对．
8. C
9. D　解析：图A表示的电场，其函数为E＝E0，是一个稳定的电场，它不能产生磁场，也就不能产生电磁波．图B和图C表示的电场，其函数分别为E＝kt，E＝kt＋E0，都是随时间均匀变化的．它们能在周围空间产生一个稳定的磁场，而这个稳定的磁场就不能再产生电场了，因此B、C不能产生电磁波．图D表示的电场，其函数为E＝Em sinωt，是一个按正弦规律变化的电场，是一种周期性的振荡电场，所以它要在周围空间产生同频率的振荡磁场，这个振荡磁场又会在其周围空间产生同频率的振荡电场，这样就形成了一个不可分割的变化的电场和变化的磁场组成的统一体，它向空间传播时就形成了电磁波．所以D正确．
10. 略
11. (1)变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场
(2)垂直　垂直　横
(3)①0.3 m＜λ＜1.5 m　②能
解析：(1)麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．
(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波．
(3)①由v＝λf可得：λ1＝＝ m＝1.5 m，
λ2＝＝ m＝0.3 m.
②电磁波测距的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确定距离，所以可根据x＝vt确定和目标间的距离．
12. (1)0.75×103 m　1 m
(2)电磁波的衍射　(3)见解析
解析：(1)根据c＝λf，λ＝.
所以无线电波和电视的波长λ1和λ2分别为
λ1＝m＝×103 m＝0.75×103 m.
λ2＝ m＝1 m.
(2)通过电磁波的衍射方式能到达伟良的居所．
(3)由于地球的表面是个弯曲的球面，因此电磁波传播距离受到地球曲率的限制，但无线电波也能同光的衍射传播现象一样，形成视距以外的传播．
13. C、D　解析：因为玻璃圆环处在有均匀变化的磁场空间，所以感应出的稳定的涡旋电场对带正电的小球做功，使小球先逆时针减速运动后顺时针加速运动，但磁场力在任何时刻都与球的速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功，所以C、D正确．小球在平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的挤压力FN和磁场的洛伦兹力F洛＝Bqv，而且两力的合力等于球做圆周运动的向心力．考虑到小球速度大小和方向的变化，以及磁场强弱的变化，挤压力FN和洛伦兹力F洛不一定始终在增大，故A、B不正确．
14. A
15. D　解析：电磁波是电磁场传播形成的．在传播过程中电场的电场强度E的方向和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直；场强E的方向可以理解为波的“振动”方向，所以电磁波应为横波．故选D.