高二物理粤教版（2019）选择必修二4.2麦克斯韦电磁场理论 课时作业（含解析）

4.2麦克斯韦电磁场理论_
一、单选题
1．如图所示，闭合开关S，待电容器充电结束后，再打开开关S，用绝缘工具使电容器两极板距离稍稍拉开一些，在电容器周围空间(　　)．
A．会产生变化的磁场
B．会产生稳定的磁场
C．不会产生磁场
D．会产生振荡的磁场
2．下列关于电磁场和电磁波的说法，正确的是（ ）
A．稳恒的电场周围能够产生稳恒的磁场
B．振荡的电场周围能够产生振荡的磁场
C．任何变化的电场周围一定都能产生电磁波
D．电磁波从真空进入介质传播速度保持不变
3．下列认为光波和无线电波都是电磁波的理由中不正确的是（ ）
A．它们在真空中传播速度相同 B．它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象
C．它们的传播不依靠别的介质 D．它们都是由振荡电路中自由电子的运动产生的
4．电磁波的发现和使用带来了通信技术的发展。在以下磁感应强度B随时间t变化的磁场中，能产生电磁波的是（　　）
A． B．
C． D．
5．历史上第一个在实验室里发现通电导体周围存在磁场的科学家是（　　）
A．库仑 B．奥斯特 C．法拉第 D．麦克斯韦
6．下列关于电磁波的正确认识有（　　）
A．在真空中电磁波的传播速度跟光速相等
B．赫兹预言了电磁波的存在，20多年后麦克斯韦用实验证实
C．电磁波不会产生污染
D．只要空间某个区域存在电场和磁场，就能产生电磁波
7．下列说法不正确的是（ ）
A．红色和蓝色的激光在不同介质中传播时波长可能相同
B．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
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了增强玻璃表面的反射光
D．光的偏振现象说明光具有波动性
8．下列关于麦克斯韦电磁场理论的说法正确的是（　　）
A．变化的电场一定能产生变化的磁场
B．变化的磁场一定能产生变化的电场
C．电磁波的传播过程就是电子的传播过
D．电磁波的传播过程就是电磁能的传播过程
二、多选题
9．下列关于磁场、电场及电磁波的说法中正确的是（　　）
A．均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的电场
B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
C．赫兹通过实验证实了电磁波的存在
D．只有空间某个区域有振荡变化的电场或磁场，才能产生电磁波
10．2019年央视春晚深圳分会场首次成功实现4K超高清内容的5G网络传输。2020年我国将全面进入5G万物互联的商用网络新时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHZ频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880~2635MHZ。5G相比4G技术而言，其数据传输速度提升了数十倍，容量更大，时延大幅度缩短到1毫秒以内，为产业革命提供技术支撑。根据以上内容结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　）
A．4G和5G信号都能发生偏振现象
B．4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
C．4G信号比5G信号更容易发生衍射现象
D．4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小
11．下列说法正确的是（ ）
A．光由一种介质进入另一种介质时频率不变
B．机械波在介质中传播的速度与波的频率有关
C．电磁波和机械波都需要通过介质传播
D．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波
E．当声源和观察者背向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率
12．下列说法正确的是（　　）
A．光子只有能量没有动量
B．赫兹预言了电磁波的存在
C．德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设
D．玻尔原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律
三、解答题
13．机械波与电磁波的区别有哪些？
14．我们平时可能会有这样的经历：雷雨天在家收听广播节目时，我们会先听到收音机里发出“咔嚓、咔嚓……”的声音，然后才听到雷声。
（1）打雷时收音机为什么会发出“咔嚓”的声音？
（2）为什么会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声？
智能手机
智能手机，是指像个人电脑一样，具有独立的操作系统，独立的运行空间，可以由用户自行安装软件、游戏、导航等第三方服务商提供的程序，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的手机类型的总称。目前智能手机的发展趋势是充分加入了人工智能、5G 等多项专利技术，使智能手机成为了用途最为广泛的专利产品。
15．按照电磁波的_______从小到大排列，依次为：γ 射线、X 射线、_______ 、可见光、红外线、无线电波等。传感器的主要作用是把非电学量转换为________ 。
16．关于电磁场和电磁波的正确说法是（　　）
A．变化的电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场
B．电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波
C．电磁波传播速度总是 3×108m/s
D．电磁波是一种物质，而且是横波
17．无线电波是通过LC振荡电路产生的，某时刻电路中的电流方向如图所示，且电流正在减小，则该时刻（　　）
A．电容器下极板带正电，上极板带负电
B．电容器上极板带正电，下极板带负电
C．电场能正在向磁场能转化
D．电容器两端的电压正在减小
18．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）中的感应电动势大小不变、极性不断变化
C．受电线圈（副线圈）中的感应电动势极性不变、大小不断变化
D．受电线圈（副线圈）中的感应电动势周期性变化
19．给手机充电首先从（V）的电源通过变压器得到有效值为10V的交流电压。如果变压器的初级线圈为 660 匝，次级线圈有 _____匝。当输入电压减少22V时，输出电压为______V，输入电压的改变量与输出电压改变量之比为_____ 。
参考答案：
1．C
【详解】两平行板电容器接入直流电源后两极板间的电压等于电源的电动势，断开电源后，电容器带电荷量不变，由电容器定义式和平行板电容器公式可得两板间场强E＝＝＝，当用绝缘工具将两极板距离稍稍拉开一些，电容器两板间的电场不发生变化，所以不会产生磁场，C正确．
2．B
【详解】A．稳恒的电场周围不能产生磁场，选项A错误；
B．振荡的电场周围能够产生同周期的振荡的磁场，选项B正确；
C．由于均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，则不能产生电磁波，选项C错误；
D．电磁波从真空进入介质传播速度减小，选项D错误。
故选B。
3．D
【详解】A．光波和无线电波在真空中传播速度相同，均为3×108m/s，故A正确；
B．光波和无线电波都能发生反射、衍射、折射、干涉等现象，故B正确；
C．光波和无线电波都可以在真空中传播，传播都不依靠别的介质，故C正确；
D．无线电波是由振荡电路中自由电子的运动产生的，而光波是原子的外层电子受激发产生的；故D错误。
故选D。
4．A
【详解】根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以激发电场，变化的电场可以激发磁场，均匀变化的磁场产生恒定电场，均匀变化的电场产生恒定磁场，所以周期性连续变化的磁场，激发周期性连续变化的电场，进而产生连续电磁波。
故选A。
5．B
【详解】A．库伦用扭秤巧妙地实现了对电荷间作用力与电荷量的关系的研究，发现了库仑定律，故A错误；
B．第一个发现通电导体周围存在磁场的科学家是丹麦的科学家奥斯特，故B正确；
C．法拉第发现了电磁感应现象，故C错误；
D．麦克斯韦提出了电磁场理论，故D错误。
故选B。
6．A
【详解】A．在真空中电磁波的传播速度跟光速相等，均为，故A正确；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，20多年后赫兹用实验证实，故B错误；
C．电磁波也会产生电磁污染，故C错误；
D．只有交替周期变化的电场或磁场才能形成电磁波，故D错误。
故选A。
7．C
【详解】A．光速和介质有关，红色和蓝色的激光的频率不同，在同种介质中的波长是不同的，而在不同的介质中传播时波长可能相同，故A正确，不符合题意；
B．根据电磁波的特点可知，电磁波是横波，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，故B正确，不符合题意；
C．反射光属于偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了减弱玻璃表面的反射光，提高拍摄的效果，故C错误，符合题意；
D．偏振是横波特有的现象，光的偏振现象说明光具有波动性，故D正确，不符合题意。
故选C。
8．D
【详解】A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，恒定的电场不会产生磁场，故A错误；
B．均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，而非均匀变化的磁场将产生非均匀变化的电场，恒定的磁场不会产生电场，故B错误；
CD．电磁波是由变化的电磁场产生的，电磁波的传播过程就是电磁能的传播过程，故C错误,D正确；
故选D。
9．CD
【详解】A.均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，故选项A错误；
B.均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，不会产生电磁波，故选项B错误；
C.电磁波最早由麦克斯韦预测，由赫兹通过实验证实，故选项C正确；
D.电磁波产生可以由振荡变化的电场或磁场发出，故选项D正确。
故选CD。
10．AC
【详解】A．由于4G和5G信号都属于电磁波，均为横波，因此都能发生偏振现象，故A正确；
B．两种不同频率的波不能发生干涉，故B错误；
C．由于5G信号的频率更高，波长更短，因此4G信号更容易发生明显的衍射现象，故C正确；
D．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，因此4G信号与5G信号在真空中传播速度相同，故D错误。
故选AC。
11．ADE
【详解】A．光由一种介质进入另一种介质时频率不变，故A正确；
B．机械波在介质中传播的速度与波的频率无关，故B错误；
C．电磁波不需要通过介质传播，故C错误；
D．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波，故D正确；
E．根据多普勒效应，当声源和观察者背向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，故E正确。
故选ADE.
12．CD
【详解】A.光子既有能量也有动量，故A项与题意不相符；
B.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B项与题意不相符；
C.德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设，电子的衍射实验证实了粒子的波动性，故C与题意相符；
D.波尔原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故D项与题意相符．
13．见解析
【详解】1、产生机理不同，机械波是由机械振动产生的；电磁波产生机理也不同，有电子的周期性运动产生（无线电波）；有原子的外层电子受激发后产生（红外线、可见光、紫外线）；有原子的内层电子受激发后产生（伦琴射线）；有原子核受激发后产生（射线）。
2、介质对传播速度的影响不同。
①机械波的传播速度由介质决定，与频率无关，即同种介质不同频率的机械波传播速度相同。如声波在温度时的空气中传播速度为340m/s，温度不同时传播速度不同，但与频率无关。
②电磁波在真空中传播速度相同，均为3×108m/s。在同种介质中不同频率的电磁波传播速度不同，频率越大传播速度越小，如：红光和紫光在同种介质中折射率n红小于n紫。
③机械波不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播，其原因是：机械波传播的是振动形式，通过振动形式传递能量，其本身不是物质，故不能在真空中传播；而电磁波是电磁场在空间的传播，本身就是物质，在真空中可以传播，而在介质中传播速度反而受影响。
14．见解析
【详解】（1）打雷时，会在空间产生迅速变化的电流，而迅速变化的电流会在空间激起电磁波，电磁波被收音机接收后，收音机就发出“咔嚓”的声音；
（2）电磁波在空气中的传播速度远大于声速，所以我们会先听到收音机里的“咔嚓”声，然后才听到雷声。
15． 波长
紫外线
电学量
16．BD 17．BCD 18．D 19． 30
9
22:1
【解析】15．[1][2][3]电磁波按波长从小到大的顺序是：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波。传感器的主要作用是把非电学量转换为电学量。
16．A．变化的电场和变化的磁场是相互联系的，它们统称为电磁场，故A错误；
B．电磁波是由变化电磁场产生的，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场，逐渐向外传播，形成电磁波，故B正确；
C．电磁波只有在真空中传播速度才是，故C错误；
D．电磁波本身就是一种物质，它传播不需要介质，而且它是一种横波，电场方向、磁场方向与传播方向是互相垂直的横波，故D正确。
故选BD。
17．AB．电流正在减小，说明电容器在充电，所以电容器上极板带正电，下极板带负电，故A错误，B正确；
C．电容器正在放电，所以能量由电场能向磁场能转化，故C正确；
D．由于电容器正在不断放电，所以所带电荷量不断减少，根据
可知，电容器两端电压正在减小，故D正确。
故选BCD。
18．由于送电线圈中通入正弦式交变电流，根据电磁感应原理可知，因送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，所以受电线圈中感应电流仍是同频率的正弦交流电，即受电线圈（副线圈）中的感应电动势周期性变化，即大小和极性都发生周期性变化。
故选D。
19．[1][2][3]原线圈电压有效值为
根据变压器原副线圈电压关系可知
解得
当输入电压减小22V时，输出电压为
解得
输入电压的改变量与输出电压改变量之比为