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4.2电磁场与电磁波
一、单选题
1．关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大
B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大
C．赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花，是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势
D．只要赫兹实验中的电火花一停止，产生的电磁波立即消失
【答案】C
【解析】AB．在真空中所有电磁波的传播速度都等于光速，与电磁波的频率、能量大小无关，故A、B错误；
C．赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花，是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势，故C正确；
D．当赫兹实验中的电火花停止即发射电路的电磁振荡停止，只是不再产生新的电磁波，但已产生的电磁波不会立即消失，还会继续传播，故D错误。
故选C。
2．根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（ ）
A．变化的电场一定产生变化的磁场
B．均匀变化的磁场一定产生均匀变化的电场
C．恒定的电场产生恒定的磁场
D．振荡电场产生同频率的振荡磁场
【答案】D
【解析】A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场一定产生磁场，但产生的磁场不一定变化，A错误；B．变化的磁场一定产生电场，但是产生的电场不一定是变化的，均匀变化的磁场产生的是恒定的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，B错误；
C．恒定的电场不会产生磁场，恒定的磁场也不会产生电场，C错误；
D．振荡电场会产生同频率的振荡磁场，D正确。
故选D。
3．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
【答案】D
【解析】A．波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波当然成立，A正确；
B．干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，B正确；
C．机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，C正确；
D．机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的，D错误．
4．关于机械波和电磁波的比较，以下说法中错误的是
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．机械波可分为横波和纵波，而电磁波只有纵波
【答案】D
【解析】A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系适用于一切波，对电磁波也适用，故A正确；
B．干涉和衍射是波的特有性质，机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，故B正确；
C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波既可以在介质中传播，也可以在真空中传播，故C正确；
D．机械波可分为横波和纵波，而电磁波只有横波，D错误；
本题选不正确的，故选D。
5．已知穿过某一平面的磁通量随时间变化的规律，如图所示。则关于在该磁场周围的某位置产生的电场的电场强度（ ）
A．逐渐增强 B．逐渐减弱 C．不变 D．无法确定
【答案】C
【解析】由磁通量随时间变化的规律的图像可知，穿过平面的磁场在均匀变化，则在磁场周围产生的电场是稳定不变的。
故选C。
6．一个带正电的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加时，此粒子（ ）
A．动能不变 B．动能增加 C．动能减小 D．都可能
【答案】B
【解析】磁感应强度均匀增强，产生恒定电场，由楞次定律知感应磁场方向垂直纸面向外，产生的感应电场为逆时针方向，带正电粒子的运动方向和电场方向相同，电场力对粒子做正功，粒子动能增加，ACD错误，B项正确。
故选B。
7．用绝缘工具将如图所示的带电的平行板电容器的两个极板间的距离缓慢均匀增大的过程中，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．不产生磁场 D．会产生周期性变化的磁场
【答案】A
【解析】由于电容器始终跟电源相连，两极板间电压不变，根据可知，在d缓慢均匀增大时，E是非均匀变化的，因此在电容器周围产生变化的磁场。
故选A。
8．甲坐在人民大会堂台前60m处听报告，乙坐在家里离电视机5m处看电视直播，已知乙所在处与人民大会堂相距1000km，不考虑其他因素，则（空气中声速为）
A．甲先听到声音 B．乙先听到声音
C．甲、乙同时听到声音 D．不能确定
【答案】B
【解析】声音传到中所需时间为
传到乙所需时间为
乙先听到声音。
故选B。
9．在如图所示的四种电场中，能产生电磁波的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】根据麦克斯韦电磁场理论，只有周期性变化的电场才能产生周期性变化的磁场，从而产生电磁波，D正确；ABC错误；
故选D。
10．我们身处信息时代越来越离不开电磁波，以下说法中正确的是（ ）
A．变化的电场和变化的磁场交替产生电磁波
B．电磁波既可以是横波也可以使纵波
C．在外太空的真空环境下电磁波无法传播
D．电磁波在不同介质中传播时的速度大小不变
【答案】A
【解析】A．根据麦克斯韦建立了电磁场理论可知，变化的电场和变化的磁场交替产生电磁波；故A正确；
B．电磁波一定是横波；故B错误；
C．电磁波可以在真空中传播；因此可以在真空环境中传播；故C错误；
D．电磁波在不同的介质中传播的速度不同；故D错误。
故选：A。
二、多选题
11．下列说法正确的是（ ）
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．恒定电流能够在周围空间产生恒定的磁场
C．恒定电场能够在周围空间产生恒定的磁场
D．均匀变化的电场能够在周围空间产生恒定的磁场
【答案】ABD
【解析】A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，与是否有闭合电路无关，故A正确；
B．恒定电流能够在周围空间产生恒定的磁场，故B正确；
CD．变化的电场产生磁场，且均匀变化的电场能够在周围空间产生恒定的磁场，恒定电场不产生磁场，故C错误，D正确。
故选ABD。
12．关于电磁场理论的叙述正确的是（ ）
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
【答案】ABC
【解析】A、根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有无闭合电路是没有关系的，故A正确；
B、周期性变化的磁场产生电场的变化周期与周期性变化的磁场的周期是相同的，所以周期性变化的磁场会产生同频率的变化电场，故B正确；
C、由麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，这个统一的场即为电磁场，故C正确；
D、电场周围是否存在磁场以及磁场周围是否存在电场是一个复杂的问题，但其中一种情况就是电场周围不一定存在磁场，磁场周围也不一定存在电场，故D错误；
故选ABC．
13．下列关于电场、磁场及电磁波的说法中正确的是（ ）
A．均匀变化的电场在周围空间产生均匀变化的磁场
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．空间某个区域振荡变化的电场或磁场能产生电磁波
【答案】CD
【解析】A．均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，故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C正确；
D．振荡变化的电场或磁场能产生电磁波，故D正确。
故选CD。
14．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是（ ）
A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律
【答案】AC
【解析】A、奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，故A正确；
B、麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C、库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，故C正确；
D、洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，故D错误．
15．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场可以产生电场，当产生的电场的电场线如图所示时，可能是（ ）
A．向上的磁场在增强
B．向上的磁场在减弱
C．向上的磁场先增强，然后反向减弱
D．向上的磁场先减弱，然后反向增强
【答案】AC
【解析】AB．当一个闭合电路中的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没有电源，电流的产生是由磁场的变化造成的。麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场，向上的磁场增强时，感应电流的磁场方向向下，阻碍原磁场的增强，根据安培定则可判断出感应电流方向如题图中E的方向所示，故A正确，B错误；
CD．同理，当磁场反向且向下的磁场减小时，也会得到图中电场的方向，故C正确，D错误。
故选AC。
16．应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
A． B．
C． D．
【答案】BC
【解析】稳定的磁场不产生电场，A错；均匀变化的电场产生稳定的磁场，B对；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场；C对；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场；二者相差四分之一个周期，D错．
思路分析：应用麦克斯韦的电磁场理论判断
试题点评：考查对麦克斯韦电磁理论的掌握
17．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的水平绝缘管道内做匀速圆周运动，管道内壁光滑。若磁感应强度均匀增大，则（ ）
A．粒子的动能增大，是因为洛伦兹力对粒子做正功
B．从上向下看，感应电场的方向是顺时针方向
C．粒子的动能增大，是因为电场力对粒子做正功
D．粒子的动能保持不变，是因为洛伦兹力和管道的弹力对粒子始终不做功
【答案】BC
【解析】A．洛伦兹力对带电粒子不做功，A错误；
B．由于磁感应强度均匀增大，会产生一个不变的电场，根据楞次定律可以得出，从上向下看，感应电场的方向为顺时针方向，B正确；
CD．带电粒子所受电场力方向与带电粒子的速度方向相同，电场力做正功，带电粒子的动能增大，D错误，C正确。
故选BC。
三、解答题
18．如果你想利用通过同步卫星转发信号的无线电话与对方通话，你讲完电话后，至少要等多长时间才能听到对方通话？（已知地球质量，地球半径，引力常量）
【答案】
【解析】同步卫星是相对地面静止的卫星，它的运动周期是，设卫星离地面的高度为h，它运动的向心力是地球对它的万有引力，即
所以
代人数据解得
最短时间通信应是通话人均在同步卫星的正下方，这时，无线电波的传播距离最短，最短是
听到对方回话应是，所以
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4.2电磁场与电磁波
一、单选题
1．关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大
B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大
C．赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花，是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势
D．只要赫兹实验中的电火花一停止，产生的电磁波立即消失
2．根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（ ）
A．变化的电场一定产生变化的磁场
B．均匀变化的磁场一定产生均匀变化的电场
C．恒定的电场产生恒定的磁场
D．振荡电场产生同频率的振荡磁场
3．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
4．关于机械波和电磁波的比较，以下说法中错误的是
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．机械波可分为横波和纵波，而电磁波只有纵波
5．已知穿过某一平面的磁通量随时间变化的规律，如图所示。则关于在该磁场周围的某位置产生的电场的电场强度（ ）
A．逐渐增强 B．逐渐减弱 C．不变 D．无法确定
6．一个带正电的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加时，此粒子（ ）
A．动能不变 B．动能增加 C．动能减小 D．都可能
7．用绝缘工具将如图所示的带电的平行板电容器的两个极板间的距离缓慢均匀增大的过程中，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．不产生磁场 D．会产生周期性变化的磁场
会堂台前60m处听报告，乙坐在家里离电视机5m处看电视直播，已知乙所在处与人民大会堂相距1000km，不考虑其他因素，则（空气中声速为）
A．甲先听到声音 B．乙先听到声音
C．甲、乙同时听到声音 D．不能确定
9．在如图所示的四种电场中，能产生电磁波的是（ ）
A． B．
C． D．
10．我们身处信息时代越来越离不开电磁波，以下说法中正确的是（ ）
A．变化的电场和变化的磁场交替产生电磁波
B．电磁波既可以是横波也可以使纵波
C．在外太空的真空环境下电磁波无法传播
D．电磁波在不同介质中传播时的速度大小不变
二、多选题
11．下列说法正确的是（ ）
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．恒定电流能够在周围空间产生恒定的磁场
C．恒定电场能够在周围空间产生恒定的磁场
D．均匀变化的电场能够在周围空间产生恒定的磁场
12．关于电磁场理论的叙述正确的是（ ）
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
13．下列关于电场、磁场及电磁波的说法中正确的是（ ）
A．均匀变化的电场在周围空间产生均匀变化的磁场
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．空间某个区域振荡变化的电场或磁场能产生电磁波
14．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是（ ）
A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律
15．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场可以产生电场，当产生的电场的电场线如图所示时，可能是（ ）
A．向上的磁场在增强
B．向上的磁场在减弱
C．向上的磁场先增强，然后反向减弱
D．向上的磁场先减弱，然后反向增强
16．应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )
A． B．
C． D．
17．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的水平绝缘管道内做匀速圆周运动，管道内壁光滑。若磁感应强度均匀增大，则（ ）
A．粒子的动能增大，是因为洛伦兹力对粒子做正功
B．从上向下看，感应电场的方向是顺时针方向
C．粒子的动能增大，是因为电场力对粒子做正功
D．粒子的动能保持不变，是因为洛伦兹力和管道的弹力对粒子始终不做功
三、解答题
18．如果你想利用通过同步卫星转发信号的无线电话与对方通话，你讲完电话后，至少要等多长时间才能听到对方通话？（已知地球质量，地球半径，引力常量）
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