课时2 电磁场与电磁波
核心 目标 1. 进一步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想．知道电磁波的概念．初步了解电磁场是物质的一种形式．
2. 了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献．
要点梳理
要点1 电磁场
1. 根据闭合线圈在变化的磁场中会产生感应电流，麦克斯韦认为：电路里有感应电流产生，一定是变化的__ __产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动．而且，这个感生电场与闭合线圈是否存在没有关系．
2. 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生__ __．
3. 如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场．变化的电场和磁场总是相互联系的，形成了一个不可分割的统一的__ __．
要点2 电磁波
1. 电磁波的产生
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__ __．
2. 电磁波是横波
电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度互相__ __，而且二者均与波的传播方向__ __，因此电磁波是横波．
3. 电磁波的速度等于__ __．麦克斯韦指出了光的__ __本质．
麦克斯韦不仅预言了__ __的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的__ __，建立了完整的电磁场理论．
4. 赫兹用实验证实了__ __的存在．
(1) 赫兹的实验装置
(2) 实验现象
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过__ __．
(3) 现象分析
当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生火花时，空间出现了迅速变化的__ __，这种变化的电磁场以__ __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__ __，使得导线环的空隙中也产生了火花．
即学即用
1. 易错辨析
(1) 变化的电场一定产生变化的磁场．( )
(2) 电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s.( )
(3) 电磁波在真空和介质中传播速度相同．( )
(4) 只要有电场和磁场，就能产生电磁波．( )
(5) 电磁波在同种介质中只能沿直线传播．( )
2. (2024·东莞第四高级中学)2023年1月21日，中国空间站全面建成后迎来的第一个春节．万家团圆之时，“神舟十五号”乘组航天员费俊龙、邓清明、张陆通过电磁波在太空向全国人民送上新春祝福．下列说法中正确的是( )
A. 电磁波不能在真空中传播
B. 只要有磁场就能产生电磁波
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在
D. 变化的磁场一定产生变化的电场
考向1 电磁场的理解
1. 电磁场的产生
如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个周期性变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．
2. 对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场产生恒定的磁场 均匀变化的磁场产生恒定的电场
不均匀变化的电场产生变化的磁场 不均匀变化的磁场产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
3. 注意点
(1) 变化的磁场所产生的电场的电场线是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的．
(2) 振荡电场(即周期性变化的电场)产生同频率的振荡磁场；振荡磁场(即周期性变化的磁场)产生同频率的振荡电场．
(2024·广州第十六中学)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是( )
A. 振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场
B. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
C. 在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场
D. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
根据麦克斯韦电磁场理论判断，如图所示的4组电场产生的磁场(或磁场产生的电场)随时间t变化的规律中，错误的是( )
A B
C D
考向2 电磁波的理解
1. 机械波与电磁波的比较
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无须介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发
是否横波 可以是 是
是否纵波 可以是 否
干涉现象 满足条件时均能发生干涉现象
衍射现象 满足条件时均能发生明显衍射
2. 电磁波和机械波在波动性上有相同点，都遵守v＝fλ，但本质不同，机械波不能在真空中传播，而电磁波的传播不需要介质．
2022年6月5日，中央电视台对“神舟十四号”飞船与“天和”核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站．下列关于电磁波和声波的说法中正确的是( )
A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D. 航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
(2024·江门期末)下列关于电磁波的说法中，正确的是( )
A. 电磁波的传播需要介质
B. 可见光不是电磁波
C. 电磁波的频率越高，其波长就越大
D. 电磁波具有能量，是一种物质
1. 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
2. (2024·华南师大附中)(多选)关于电磁波，下列说法中正确的是( )
A. 5G信号和4G信号都是电磁波，5G信号比4G信号在真空中传播得更快
B. 麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在
C. 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
D. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
配套新练案
考向1 电磁场的理解
1. (2024·安徽合肥一中)关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )
A. 变化的电场周围产生磁场
B. 稳定的磁场周围产生电场
C. 稳定的电场周围产生磁场
D. 电磁场就是电场与磁场的简单叠加
2. 如图所示，某空间中存在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，能产生电场但不能产生电磁波的是( )
A B C D
考向2 电磁波的理解
3. (2024·广州一中)关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )
A. 如果空间某区域有高频振荡电流，就能产生电磁波
B. 电磁波是纵波，不能产生偏振现象
C. 麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在
D. 均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，电场向外传播形成电磁波
4. (2024·佛山期末)某手机是全球第一款能实现双卫星通信的民用手机．卫星通信是通过电磁波的传输来实现的．下列说法中正确的是( )
A. 只有通过电路才能产生电磁波
B. 电磁波是一种没有质量的物质
C. 电磁波既可以传递信息，也能传输能量
D. 电磁波是可在真空中传播的恒定的电磁场
5. 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中，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3×108 m/s
D. 电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
6. (2024·湛江二中)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
C. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在
D. 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
7. “4G改变生活，5G改变社会”．现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘．关于电磁波，下列说法中正确的是( )
A. 赫兹首先预言了电磁波的存在
B. 5G信号比4G信号在真空中的传播速度更大
C. 划亮一根火柴，就形成了电磁波
D. 空间只要有变化的电场存在，就一定能形成电磁波
8. 2022年6月5日，中央电视台对“神舟十四号”飞船与“天和”核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站．下列关于电磁波和声波的说法中，正确的是( )
A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D. 航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
9. 某同学利用自制线圈和一个可调电容，制作一个最简单的LC调谐电路，用来收听中波的无线电广播．他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台．为了收到这个电台，下列做法可行的是( )
A. 线圈中插入铁芯
B. 减小线圈的匝数
C. 增大电容器正对面积
D. 减小电容器极板间距离
10. 有一LC振荡电路，电感为30 μH，电容可调范围为1.2～270 pF.求：
(1) 电路产生电磁波的频率范围．
(2) 最大波长与最小波长的比值．课时2 电磁场与电磁波
核心 目标 1. 进一步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想．知道电磁波的概念．初步了解电磁场是物质的一种形式．
2. 了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献．
要点梳理
要点1 电磁场
1. 根据闭合线圈在变化的磁场中会产生感应电流，麦克斯韦认为：电路里有感应电流产生，一定是变化的__磁场__产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动．而且，这个感生电场与闭合线圈是否存在没有关系．
2. 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生__磁场__．
3. 如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场．变化的电场和磁场总是相互联系的，形成了一个不可分割的统一的__电磁场__．
要点2 电磁波
1. 电磁波的产生
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__．
2. 电磁波是横波
电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度互相__垂直__，而且二者均与波的传播方向__垂直__，因此电磁波是横波．
3. 电磁波的速度等于__光速__．麦克斯韦指出了光的__电磁__本质．
麦克斯韦不仅预言了__电磁波__的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的__统一性__，建立了完整的电磁场理论．
4. 赫兹用实验证实了__电磁波__的存在．
(1) 赫兹的实验装置
(2) 实验现象
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过__火花__．
(3) 现象分析
当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生火花时，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__，使得导线环的空隙中也产生了火花．
即学即用
1. 易错辨析
(1) 变化的电场一定产生变化的磁场．( × )
(2) 电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s.( √ )
(3) 电磁波在真空和介质中传播速度相同．( × )
(4) 只要有电场和磁场，就能产生电磁波．( × )
(5) 电磁波在同种介质中只能沿直线传播．( × )
2. (2024·东莞第四高级中学)2023年1月21日，中国空间站全面建成后迎来的第一个春节．万家团圆之时，“神舟十五号”乘组航天员费俊龙、邓清明、张陆通过电磁波在太空向全国人民送上新春祝福．下列说法中正确的是( C )
A. 电磁波不能在真空中传播
B. 只要有磁场就能产生电磁波
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在
D. 变化的磁场一定产生变化的电场
解析：电磁波能在真空中传播，A错误；根据麦克斯韦理论，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，才能使电场和磁场交替产生向外传播，形成电磁波，若电场和磁场不变，则不能产生电磁波，B错误；麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，C正确；均匀变化的磁场产生稳定的电场，D错误．故选C.
考向1 电磁场的理解
1. 电磁场的产生
如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个周期性变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．
2. 对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场产生恒定的磁场 均匀变化的磁场产生恒定的电场
不均匀变化的电场产生变化的磁场 不均匀变化的磁场产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
3. 注意点
(1) 变化的磁场所产生的电场的电场线是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的．
(2) 振荡电场(即周期性变化的电场)产生同频率的振荡磁场；振荡磁场(即周期性变化的磁场)产生同频率的振荡电场．
(2024·广州第十六中学)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是( A )
A. 振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场
B. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
C. 在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场
D. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
解析：振荡电场周围一定产生同频率的振荡磁场，振荡磁场周围一定产生同频率的振荡电场，A正确；均匀变化的电场产生恒定的磁场，若非均匀变化的电场，则产生非均匀变化的磁场．同样，均匀变化的磁场产生恒定的电场，B、C、D错误．故选A.
根据麦克斯韦电磁场理论判断，如图所示的4组电场产生的磁场(或磁场产生的电场)随时间t变化的规律中，错误的是( C )
A B
C D
解析：稳定的电场不能产生磁场，A正确；均匀变化的磁场产生稳定的电场，B正确；周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，产生的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比，C错误，D正确．
考向2 电磁波的理解
1. 机械波与电磁波的比较
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无须介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发
是否横波 可以是 是
是否纵波 可以是 否
干涉现象 满足条件时均能发生干涉现象
衍射现象 满足条件时均能发生明显衍射
2. 电磁波和机械波在波动性上有相同点，都遵守v＝fλ，但本质不同，机械波不能在真空中传播，而电磁波的传播不需要介质．
2022年6月5日，中央电视台对“神舟十四号”飞船与“天和”核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站．下列关于电磁波和声波的说法中正确的是( A )
A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D. 航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
解析：电磁波是一种物质，也具有能量，A正确；电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波，只能在介质中传播，B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，C错误；航天员讲话时画面能与声音同步，那是因为画面与声音同时转化成电信号，通过电磁波传回到地面接收器再转化成画面和声音．电磁波的速度为光速，声波的传播速度约为340 m/s，D错误．故选A.
(2024·江门期末)下列关于电磁波的说法中，正确的是( D )
A. 电磁波的传播需要介质
B. 可见光不是电磁波
C. 电磁波的频率越高，其波长就越大
D. 电磁波具有能量，是一种物质
解析：电磁波的传播不需要介质，A错误；可见光是电磁波，B错误；根据λ＝，电磁波的频率越高，其波长就越小，C错误；电磁波具有能量，是一种物质，D正确．
1. 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 )
A B C D
解析：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，进而产生电磁波．故选A.
2. (2024·华南师大附中)(多选)关于电磁波，下列说法中正确的是( BC )
A. 5G信号和4G信号都是电磁波，5G信号比4G信号在真空中传播得更快
B. 麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在
C. 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
D. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
解析：任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，A错误；麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B正确；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，C正确；电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，D错误．
配套新练案
考向1 电磁场的理解
1. (2024·安徽合肥一中)关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( A )
A. 变化的电场周围产生磁场
B. 稳定的磁场周围产生电场
C. 稳定的电场周围产生磁场
D. 电磁场就是电场与磁场的简单叠加
解析：变化的电场可以产生磁场，恒定的电场不会产生磁场，A正确，C错误；变化的磁场可以产生电场，而稳定的磁场不会产生电场，B错误；根据麦克斯韦的电磁场理论，变化磁场周围不一定存在变化电场，只有非均匀变化的磁场才能一定存在变化的电场，电磁场不是电场与磁场的简单叠加，D错误．
2. 如图所示，某空间中存在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，能产生电场但不能产生电磁波的是( C )
A B C D
考向2 电磁波的理解
3. (2024·广州一中)关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( A )
A. 如果空间某区域有高频振荡电流，就能产生电磁波
B. 电磁波是纵波，不能产生偏振现象
C. 麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在
D. 均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，电场向外传播形成电磁波
解析：振荡电流能在空间产生周期性变化的电场和磁场，则能产生电磁波，A正确；电磁波是横波，能产生偏振现象，B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，C错误；均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，不能形成电磁波，D错误．故选A.
4. (2024·佛山期末)某手机是全球第一款能实现双卫星通信的民用手机．卫星通信是通过电磁波的传输来实现的．下列说法中正确的是( C )
A. 只有通过电路才能产生电磁波
B. 电磁波是一种没有质量的物质
C. 电磁波既可以传递信息，也能传输能量
D. 电磁波是可在真空中传播的恒定的电磁场
解析：电磁波可以通过无线的方式传播，也可以通过有线的方式传播，A错误；电磁波是一种物质，没有静止质量，但具有运动质量，B错误；电磁波既可以传递信息，也能传输能量，C正确；电磁波是由非变化的电场和磁场交替产生形成的电磁场的传播形成的，则电磁场不是恒定的，D错误．
5. 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中，正确的是( B )
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3×108 m/s
D. 电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
解析：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；电磁波可以在真空中传播，在真空中传播的速度是3×108 m/s，一般在不同的介质中传播的速度不同，C错误，B正确；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．
6. (2024·湛江二中)下列关于磁场、电场及电磁波的说法中正确的是( B )
A. 均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的电场
B. 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
C. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在
D. 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
解析：均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，A错误；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，B正确；电磁波最早由麦克斯韦预测，由赫兹通过实验证实，C错误；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，D错误．故选B.
7. “4G改变生活，5G改变社会”．现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘．关于电磁波，下列说法中正确的是( C )
A. 赫兹首先预言了电磁波的存在
B. 5G信号比4G信号在真空中的传播速度更大
C. 划亮一根火柴，就形成了电磁波
D. 空间只要有变化的电场存在，就一定能形成电磁波
解析：预言了电磁波的存在的科学家是麦克斯韦，A错误；5G信号和4G信号在真空中的传播速度一样大，都等于光速，B错误；划亮一根火柴，产生热和光，光是电磁波，C正确；变化的电场不一定能产生磁场，只有交变的电场和交变的磁场在空间相互激发，才能在空间产生电磁波，D错误．
8. 2022年6月5日，中央电视台对“神舟十四号”飞船与“天和”核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站．下列关于电磁波和声波的说法中，正确的是( A )
A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D. 航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
解析：电磁波是一种物质，也具有能量，A正确；电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波，只能在介质中传播，B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，C错误；航天员讲话时画面能与声音同步，那是因为画面与声音同时转化成电信号，通过电磁波传回到地面接收器再转化成画面和声音，电磁波在真空中的速度为光速，声波在空气中的传播速度约为340 m/s，D错误．
9. 某同学利用自制线圈和一个可调电容，制作一个最简单的LC调谐电路，用来收听中波的无线电广播．他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台．为了收到这个电台，下列做法可行的是( B )
A. 线圈中插入铁芯
B. 减小线圈的匝数
C. 增大电容器正对面积
D. 减小电容器极板间距离
解析：根据f＝，为了收到这个电台，需要增大振荡频率，线圈中插入铁芯，线圈自感系数L变大，振荡频率f减小，故A错误；减小线圈的匝数，线圈自感系数L变小，振荡频率f增大，故B正确；根据C＝，增大电容器正对面积或减小电容器极板间距离，电容C均增大，则振荡频率f减小，故C、D错误．
10. 有一LC振荡电路，电感为30 μH，电容可调范围为1.2～270 pF.求：
(1) 电路产生电磁波的频率范围．
答案：×108～×109 Hz
解析：因为f＝
fmax＝＝×109 Hz
fmin＝＝×108 Hz
因此电磁波的频率范围是 ×108～×109 Hz
(2) 最大波长与最小波长的比值．
答案：15
解析：由电磁波传播速度的表达式可得 λ＝
所以 ＝＝15(共42张PPT)
第四章
课时2 电磁场与电磁波
电磁振荡与电磁波
核心 目标 1. 进一步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想．知道电磁波的概念．初步了解电磁场是物质的一种形式．
2. 了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献．
必备知识 记忆理解
电磁场
要点
1
1. 根据闭合线圈在变化的磁场中会产生感应电流，麦克斯韦认为：电路里有感应电流产生，一定是变化的________产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动．而且，这个感生电场与闭合线圈是否存在没有关系．
磁场
2. 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生________．
3. 如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场．变化的电场和磁场总是相互联系的，形成了一个不可分割的统一的__________．
磁场
电磁场
电磁波
要点
2
1. 电磁波的产生
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__________.
2. 电磁波是横波
电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度互相________，而且二者均与波的传播方向________，因此电磁波是横波．
3. 电磁波的速度等于________．麦克斯韦指出了光的________本质．
麦克斯韦不仅预言了__________的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的__________，建立了完整的电磁场理论．
电磁波
垂直
垂直
光速
电磁
电磁波
统一性
4. 赫兹用实验证实了__________的存在．
(1) 赫兹的实验装置
(2) 实验现象
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过________．
(3) 现象分析
当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生火花时，空间出现了迅速变化的__________，这种变化的电磁场以__________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______________，使得导线环的空隙中也产生了火花.
电磁波
火花
电磁场
电磁波
感应电动势
1. 易错辨析
(1) 变化的电场一定产生变化的磁场． ( )
(2) 电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s. ( )
(3) 电磁波在真空和介质中传播速度相同． ( )
(4) 只要有电场和磁场，就能产生电磁波． ( )
(5) 电磁波在同种介质中只能沿直线传播． ( )
×
√
×
×
×
2. (2024·东莞第四高级中学)2023年1月21日，中国空间站全面建成后迎来的第一个春节．万家团圆之时，“神舟十五号”乘组航天员费俊龙、邓清明、张陆通过电磁波在太空向全国人民送上新春祝福．下列说法中正确的是 ( )
A. 电磁波不能在真空中传播
B. 只要有磁场就能产生电磁波
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在
D. 变化的磁场一定产生变化的电场
C
解析：电磁波能在真空中传播，A错误；根据麦克斯韦理论，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，才能使电场和磁场交替产生向外传播，形成电磁波，若电场和磁场不变，则不能产生电磁波，B错误；麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，C正确；均匀变化的磁场产生稳定的电场，D错误．故选C.
把握考向 各个击破
电磁场的理解
考向
1
1. 电磁场的产生
如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个周期性变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．
2. 对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场产生恒定的磁场 均匀变化的磁场产生恒定的电场
不均匀变化的电场产生变化的磁场 不均匀变化的磁场产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
3. 注意点
(1) 变化的磁场所产生的电场的电场线是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的．
(2) 振荡电场(即周期性变化的电场)产生同频率的振荡磁场；振荡磁场(即周期性变化的磁场)产生同频率的振荡电场．
(2024·广州第十六中学)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是 ( )
A. 振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场
B. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
C. 在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场
D. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
1
A
解析：振荡电场周围一定产生同频率的振荡磁场，振荡磁场周围一定产生同频率的振荡电场，A正确；均匀变化的电场产生恒定的磁场，若非均匀变化的电场，则产生非均匀变化的磁场．同样，均匀变化的磁场产生恒定的电场，B、C、D错误．故选A.
根据麦克斯韦电磁场理论判断，如图所示的4组电场产生的磁场(或磁场产生的电场)随时间t变化的规律中，错误的是 ( )
2
C
解析：稳定的电场不能产生磁场，A正确；均匀变化的磁场产生稳定的电场，B正确；周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，产生的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比，C错误，D正确．
电磁波的理解
考向
2
1. 机械波与电磁波的比较
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无须介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发
2. 电磁波和机械波在波动性上有相同点，都遵守v＝fλ，但本质不同，机械波不能在真空中传播，而电磁波的传播不需要介质．
机械波 电磁波
是否横波 可以是 是
是否纵波 可以是 否
干涉现象 满足条件时均能发生干涉现象 衍射现象 满足条件时均能发生明显衍射 2022年6月5日，中央电视台对“神舟十四号”飞船与“天和”核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站．下列关于电磁波和声波的说法中正确的是 ( )
A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到
了电磁波
D. 航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波
具有相同的传播速度
3
A
解析：电磁波是一种物质，也具有能量，A正确；电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波，只能在介质中传播，B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，C错误；航天员讲话时画面能与声音同步，那是因为画面与声音同时转化成电信号，通过电磁波传回到地面接收器再转化成画面和声音．电磁波的速度为光速，声波的传播速度约为340 m/s，D错误．故选A.
(2024·江门期末)下列关于电磁波的说法中，正确的是 ( )
A. 电磁波的传播需要介质
B. 可见光不是电磁波
C. 电磁波的频率越高，其波长就越大
D. 电磁波具有能量，是一种物质
4
D
随堂内化 即时巩固
1. 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
解析：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，进而产生电磁波．故选A.
2. (2024·华南师大附中)(多选)关于电磁波，下列说法中正确的是 ( )
A. 5G信号和4G信号都是电磁波，5G信号比4G信号在真空中传播得更快
B. 麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在
C. 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
D. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
BC
解析：任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，A错误；麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B正确；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，C正确；电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，D错误．
配套新练案
考向1 电磁场的理解
1. (2024·安徽合肥一中)关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是 ( )
A. 变化的电场周围产生磁场 B. 稳定的磁场周围产生电场
C. 稳定的电场周围产生磁场 D. 电磁场就是电场与磁场的简单叠加
A
解析：变化的电场可以产生磁场，恒定的电场不会产生磁场，A正确，C错误；变化的磁场可以产生电场，而稳定的磁场不会产生电场，B错误；根据麦克斯韦的电磁场理论，变化磁场周围不一定存在变化电场，只有非均匀变化的磁场才能一定存在变化的电场，电磁场不是电场与磁场的简单叠加，D错误．
2. 如图所示，某空间中存在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，能产生电场但不能产生电磁波的是 ( )
C
考向2 电磁波的理解
3. (2024·广州一中)关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是 ( )
A. 如果空间某区域有高频振荡电流，就能产生电磁波
B. 电磁波是纵波，不能产生偏振现象
C. 麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在
D. 均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，电场向外传播形成电磁波
A
解析：振荡电流能在空间产生周期性变化的电场和磁场，则能产生电磁波，A正确；电磁波是横波，能产生偏振现象，B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，C错误；均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，不能形成电磁波，D错误．故选A.
4. (2024·佛山期末)某手机是全球第一款能实现双卫星通信的民用手机．卫星通信是通过电磁波的传输来实现的．下列说法中正确的是 ( )
A. 只有通过电路才能产生电磁波
B. 电磁波是一种没有质量的物质
C. 电磁波既可以传递信息，也能传输能量
D. 电磁波是可在真空中传播的恒定的电磁场
C
解析：电磁波可以通过无线的方式传播，也可以通过有线的方式传播，A错误；电磁波是一种物质，没有静止质量，但具有运动质量，B错误；电磁波既可以传递信息，也能传输能量，C正确；电磁波是由非变化的电场和磁场交替产生形成的电磁场的传播形成的，则电磁场不是恒定的，D错误．
5. 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中，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3×108 m/s
D. 电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B
解析：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；电磁波可以在真空中传播，在真空中传播的速度是3×108 m/s，一般在不同的介质中传播的速度不同，C错误，B正确；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．
6. (2024·湛江二中)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
C. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在
D. 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
B
解析：均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，A错误；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，B正确；电磁波最早由麦克斯韦预测，由赫兹通过实验证实，C错误；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，D错误．故选B.
7. “4G改变生活，5G改变社会”．现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘．关于电磁波，下列说法中正确的是 ( )
A. 赫兹首先预言了电磁波的存在
B. 5G信号比4G信号在真空中的传播速度更大
C. 划亮一根火柴，就形成了电磁波
D. 空间只要有变化的电场存在，就一定能形成电磁波
C
解析：预言了电磁波的存在的科学家是麦克斯韦，A错误；5G信号和4G信号在真空中的传播速度一样大，都等于光速，B错误；划亮一根火柴，产生热和光，光是电磁波，C正确；变化的电场不一定能产生磁场，只有交变的电场和交变的磁场在空间相互激发，才能在空间产生电磁波，D错误．
8. 2022年6月5日，中央电视台对“神舟十四号”飞船与“天和”核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站．下列关于电磁波和声波的说法中，正确的是 ( )
A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到
了电磁波
D. 航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波
具有相同的传播速度
A
解析：电磁波是一种物质，也具有能量，A正确；电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波，只能在介质中传播，B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，C错误；航天员讲话时画面能与声音同步，那是因为画面与声音同时转化成电信号，通过电磁波传回到地面接收器再转化成画面和声音，电磁波在真空中的速度为光速，声波在空气中的传播速度约为340 m/s，D错误．
9. 某同学利用自制线圈和一个可调电容，制作一个最简单的LC调谐电路，用来收听中波的无线电广播．他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台．为了收到这个电台，下列做法可行的是 ( )
A. 线圈中插入铁芯
B. 减小线圈的匝数
C. 增大电容器正对面积
D. 减小电容器极板间距离
B
10. 有一LC振荡电路，电感为30 μH，电容可调范围为1.2～270 pF.求：
(1) 电路产生电磁波的频率范围．
(2) 最大波长与最小波长的比值．
答案：15
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