第四章　电磁振荡与电磁波 第二节　麦克斯韦电磁场理论 课时训练（有解析）高中物理粤教版选择性必修第二册

第四章　电磁振荡与电磁波 第二节　麦克斯韦电磁场理论
基础对点练
1．(多选)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
2．(多选)关于电磁场的理论，下列说法中正确的是(　　)
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D．振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场
3．电磁波由真空进入介质中时，其波速变为原来的一半，则波长变为原来的(　　)
A．一半 B．两倍
C．不变 D．无法判断
4．(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是(　　)
A．教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场
B．工作时打点计时器周围必有磁场和电场
C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场
D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直
5．下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
A．电磁波无法在真空中传播
B．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦的电磁理论
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波可以携带信息，但是不具有能量
6．(多选)如图所示的是一水平放置的绝缘环形管，管内壁光滑，现将一直径略小于管内径的带负电的小球以某种方式置于管内，并使小球以初速度v0在管内开始运动，与此同时，有一变化的磁场竖直向下穿过管所包围的空间，磁感应强度随时间成正比增大，设小球在运动过程中带电荷量不变，则(　　)
A．小球受到的电场力大小不变
B．小球受到的电场力大小增加
C．磁场力对小球不做功
D．小球受到的磁场力不断增加
7．下列说法正确的是(　　)
A．麦克斯韦发现了电磁波
B．电磁波可以用来通信
C．只有可见光才是电磁波
D．波长越长的电磁波，其能量子能量越大
8．麦克斯韦在稳恒场理论的基础上，提出了涡旋电场和位移电流的概念，这就是麦克斯韦电磁场理论，它的基本概念是变化的电场和变化的磁场彼此不是孤立的，它们永远密切地联系在一起，相互激发，组成一个统一的电磁场的整体．下面对于电磁场与电磁波的认识，其中正确的是(　　)
A．有电场就会产生磁场
B．电场和磁场总是相互联系的
C．变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播形成电磁波
D．电磁波的传播一定需要传播介质
9．某电路中电场随时间变化的图像如图所示，能发射电磁波的电场是(　　)
A　　　　 B　　 　　C　　　　D
综合提升练
10．(多选)关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是(　　)
A．机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动
B．弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅
C．有经验的战士可以根据炮弹飞行的“尖叫声”判断炮弹是接近还是远去
D．电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、可见光、红外线、γ射线
11．雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来，已知该电磁波速度为3×108 m/s，某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t＝173 s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示，已知雷达屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10-4 s，则该飞机的飞行速度大小约为多少？(结果保留整数部分)
在电视节目中，我们经常看到主持人与派到海外的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话？(已知地球的质量取6.0×1024 kg，地球半径取6.4×106 m，引力常量取6.67×10-11 N·m2·kg-2，光速c取3.0×108 m/s，计算结果保留2位有效数字)
答案解析
1、【答案】AD　【解析】光由一种介质进入另一种介质时频率不变，故A正确；机械波在介质中传播的速度与波的频率无关，故B错误；电磁波不需要通过介质传播，故C错误；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．
2、【答案】BD　【解析】麦克斯韦电磁场理论指出，如果场的变化是均匀的，产生新的场是稳定的，如果场的变化是不均匀的，产生新的场也是变化的，振荡电场按正弦(或余弦)规律变化，由它感应产生的磁场也按正弦(或余弦)规律变化．故B、D正确．
3、【答案】A　【解析】电磁波在不同介质中传播时，频率不变．由v＝λf知，v减半，则λ减半．故A正确．
4、【答案】ABD　【解析】教室中开亮的日光灯、工作时打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故D正确．
5、【答案】B　【解析】电磁波传播不需要介质，所以可以在真空中传播，A错误；赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦的电磁理论，B正确；周期性变化的电场和磁场，才能产生电磁波，C错误；电磁波可以携带信息，同时具有能量，D错误．
6、【答案】ACD　【解析】变化的磁场周围产生电场，由于磁场均匀变化，故在电荷所在空间形成稳定的电场，电场线环绕方向(俯视)为逆时针，小球受到的电场力大小不变，故A正确，B错误；小球所受电场力方向与初速度方向同向，小球不断加速，由F洛＝qvB知，所受洛伦兹力增加，洛伦兹力始终不做功，故C、D正确．
7、【答案】B　【解析】麦克斯韦提出了电磁理论，预言了电磁波的存在，赫兹发现了电磁波，A错误；电磁波能够传递信息和能量，即电磁波可以用来通信，B正确；光从波的角度来看，光是一种电磁波，即可见光与不可见光均为电磁波，C错误；根据E＝hν＝，可知波长越长的电磁波，其能量子能量越小，D错误．
8、【答案】C　【解析】只有在变化的电场周围才能产生磁场，同样在变化的磁场周围产生电场，稳恒电场和磁场不能相互产生，A、B错误；变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播形成电磁波，C正确；电磁波的传播不需要介质，D错误．
9、【答案】D　【解析】图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和C中电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做周期性变化，能在周围空间产生周期性变化的磁场，D正确．
10、【答案】AC　【解析】机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动， A正确；弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时，在四分之一个周期里运动的路程才等于一个振幅， B错误；有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去，这是根据多普勒效应， C正确；波长越大的衍射能力越强，则电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、红外线、可见光、γ射线， D错误．
11、解：已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10-4 s，从甲图中可以看出两次时间间隔为4个刻度线，即t＝4×10-4 s，
利用公式可得刚开始相距
s1＝0.5vt＝0.5×3×108 m/s×4×10-4 s＝6×104 m，
同理173 s后相距
s2＝0.5vt′＝0.5×3×108 m/s×2×10-4 s＝3×104 m.
结合几何关系，故移动的距离为
Δs＝＝ m≈5.2×104 m，
移动速度v＝＝ m/s≈301 m/s.
12、解：主持人与记者之间通话的“不合拍”是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的．
设同步卫星高度为h，由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力得
＝m(R＋h)，
h＝－R＝3.59×107 m.
则一方讲话另一方听到所需的最少时间是
t＝≈0.24 s．