课时分层作业(九)
[基础达标练]
(15分钟 48分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分)
1．电磁场理论的建立，开拓了广泛的现代技术应用空间，促进了现代社会的发展．建立电磁场理论的科学家是( )
A．牛顿 B．爱迪生
C．爱因斯坦 D．麦克斯韦
D
2．(多选)下列关于电磁场理论的说法，正确的有( )
A．电场会产生磁场
B．磁场会产生电场
C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场
D．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
CD [本题是有关电磁场理论的概念题，要解决本题，关键在于理解电磁场理论的内容，尤其是“变化”两字．电磁场理论的内容：变化的电场(磁场)产生磁场(电场)，所以只有C、D选项正确．]
3．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )
A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁波
B．电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波
C．电磁波传播的速度总是3×108 m/s
D．电磁波是一种物质，因而只可以在物质中传播
B [电场和磁场相互激发并向远处传播，形成电磁波，故A错误，B正确；电磁波是一种物质，因而也可在真空中传播，且在真空中传播的速度最大，为3×108 m/s，故C、D错误．]
4．(多选)下列说法是电场和磁场的统称中正确的是( )
A．电磁场是电场和磁场的统称
B．在变化的电场周围一定存在磁场
C．在变化的磁场周围一定存在变化的电场
D．电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体
BD [根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定存在磁场，变化的磁场周围一定存在电场；非均匀变化的电场周围一定存在变化的磁场，非均匀变化的磁场周围一定存在变化的电场；电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体．所以A、C错误，B、D项正确．]
5．(多选)关于电磁波，下列说法中正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B．电磁波必须依靠介质来传播
C．电磁波在真空中传播时，频率和波长的乘积是一个恒量
D．振荡电路发射电磁波的过程也是向外辐射能量的过程
ACD [变化的电场和变化磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播，电磁场由发生区域向远处的传播就形成了电磁波．电磁波不需要介质而传播．A、C、D正确，B错误．]
6．(多选)下列说法正确的是( )
A．最早发现电和磁有密切联系的科学家是奥斯特
B．电磁感应现象是法拉第发现的
C．建立完整的电磁理论的科学家是麦克斯韦
D．最早预见到有电磁波存在的科学家是赫兹
ABC [要了解电磁发展史，熟知各物理学家的贡献．]
7．(多选)如图2-4-1所示，有一水平放置内壁光滑、绝缘的真空圆形管．有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处在竖直向上的磁场中．要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加磁场可能是( )
图2-4-1
A．匀强磁场
B．均匀增加的磁场
C．均匀减小的磁场
D．由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子绕管运动
BC [均匀增加或均匀减小的磁场都能产生恒定的电场，会使带电粒子在管中做圆周运动，B、C正确．]
8．一束持续电子流在电场力作用下做匀速直线运动，则在其周围空间( )
A．产生稳定的磁场
B．产生变化的磁场
C．所产生的磁场又可产生电场
D．产生交替变化的电磁场
A [持续电子流做匀速直线运动，形成恒定电流将产生稳定磁场，不再产生电场，A正确．]
[能力提升练]
(25分钟 50分)
一、选择题(本题共4小题，每小题7分)
1．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(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( )
BCD [A图中的上图磁场是恒定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图中的磁场是稳定的，所以B正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，C图是正确的；D图中的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，故D正确．]
2．(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场．当产生的电场的电场线如图2-4-2所示时，可能是(磁场方向未知)( )
图2-4-2
A．向上方向的磁场增强
B．向上方向的磁场减弱
C．向下方向的磁场减弱
D．向下方向的磁场增强
AC [在电磁感应现象的规律中，当一个闭合回路中由于通过它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，电流的产生是由于磁场的变化造成的．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．向上方向的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则感应电流的方向如题图中E的方向所示．选项A正确，B错误．同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如题图中E的方向，选项C正确，D错误．]
3．(多选)如图2-4-3所示，带正电的小球在垂直匀强磁场的水平光滑绝缘槽中做匀速圆周运动，当磁场的磁感应强度增大时，小球的( )
图2-4-3
A．动能增大 B．动能不变
C．周期增大 D．周期减小
AD [根据楞次定律可知，当磁场增强时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，即垂直于水平面向里；再由安培定则可知，感应电场的方向为顺时针方向，又因为小球带正电，所以小球所受电场力与v0在一条直线上，这样小球将加速，动能将增加，周期T＝，由于v增大，T变小．]
4．某电路的电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是( )
D [图A中电场不随时间变化，不产生磁场；图B和图C中电场都随时间做均匀变化，只产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这种磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成不可分割的统一体，电磁场由近及远地传播，形成电磁波．]
二、非选择题(本题共2小题，共22分)
5．(10分)磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况如选项图所示，其中能产生电场的有________图所示的磁场，能产生持续电磁波的有________图所示的磁场．
[解析] 根据麦克斯韦的电磁场理论，可以作出如下判断：甲图的磁场是恒定的，不能产生新的电场，更不能产生电磁波；乙图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；丙图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，不能产生向外扩展的电磁场，因此不能产生持续的电磁波；丁图中的磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，能产生电磁波．
[答案] 乙丙丁，乙丁
6．(12分)如图2-4-4所示是著名物理学家费曼设计的一个实验，在一块绝缘板中部安装一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球．将整个装置悬挂起来．接通电源瞬间，整个圆盘将转动一下，你知道这是为什么吗？
图2-4-4
[解析] 接通电源瞬间，线圈中产生变化的电流，从而产生变化的磁场，根据麦克斯韦电磁场理论，该变化的磁场在空间产生电场，带负电的小球在电场中因受电场力而带动圆盘转动一下．
[答案] 见解析
物理·选修1－1(粤教版)
第四节 麦克斯韦电磁场理论
?达标训练
1．根据麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是( )
A．磁场周围一定产生电场，电场周围一定产生磁场
B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C．周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场
D．磁场和电场共同存在的空间一定是电磁场
答案：C
2．关于电磁场和电磁波的正确说法是( )
A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁波
B．电磁场由发生的区域向远处传播形成电磁波
C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
D．电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同种性质的波
解析：电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波．
答案：B
3．电磁场理论预言了电磁波的存在．建立电磁场理论的科学家是( )
A．法拉第 B．麦克斯韦
C．奥斯特 D．安培
解析：最先建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦．
答案：B
4．1888年，用实验证实电磁波的存在，使人们认识物质存在的另一种形式，这位物理学家是( )
A．赫兹 B．奥斯特
C．麦克斯韦 D．法拉第
答案：A
5．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )
A．电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波
B．在电场的周围总能产生磁场，在磁场的周围总能产生电场
C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播
D．电磁波传播的速度总是3.0×108 m/s
解析：根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场(或磁场)产生磁场(或电场)，变化的电磁场由发生区域向远处传播就形成电磁波，电磁波在真空中传播速度最大，选A.
答案：A
6．关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．所有电磁波的频率相同
B．电磁波只能在真空中传播
C．电磁波在任何介质中的传播速度相同
D．电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s
解析：电磁波有各种各样的频率，可以在不同的介质中传播，但在真空中传播速度最大， c＝3×108 m/s.
答案：D
7．以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的是( )
A．频率越大，传播的速度越大
B．频率不同，传播的速度相同
C．频率越大，其波长越大
D．频率不同，传播速度也不同
答案：B
8．火星探测器从火星向地球发回成功着陆的信号，发回的信号属于( )
A．电磁波 B．声波
C．超声波 D．次声波
解析：火星上只有电磁波才能快速到达地球，声波会衰减而到达不了，而且声波传播速度太慢．
答案：A
读者看到上面这一组方程一定想知道它是干什么用的，这些奇形怪状的符号足够让整个物理学界大吃一惊了，因为它概括了整个电磁学的一切现象！难怪当初玻尔兹曼在提到这些方程时引用了歌德的话：“写出这些符号的是上帝吗？”
其实这正是麦克斯韦(生于1831年11月13日)在1864年建立的一组描述电磁场理论的一组方程式(最初，麦克斯韦写成八个方程式，人们把那八个方程式加以概括，合并后剩下这四个)，它揭示了一切电磁现象，是电磁学研究的基础，每一位从事电磁研究的人都必须熟记这一组方程式．我们改写一下，还可以看到它所具有的完美对称性：
变化的电场?变化的磁场 (5)
变化的磁场?变化的电场 (6)
电场?激发电场的电荷 (7)
磁场?激发磁场的磁荷 (8)
这里我们已看到了电生磁、磁生电的过程：方程(5)告诉人们，变化的电场可以产生变化的磁场；方程(6)又告诉人们，变化的磁场又能在周围空间激发变化的电场．它反映了电场与磁场之间的相互转换过程，所以电流能产生磁效应，而变化的电场又能感应出电流(电磁感应)来，这正是麦克斯韦理论的必然结果．方程(7)和方程(8)，分别是电荷激发电场与磁荷激发磁场的机制．不过到目前为止，人们还没有在自然界中发现单磁荷的存在，所以方程(8)右边只能取零，这可以说是整个优美对称性中的破缺．科学家们正在自然界中寻找单磁荷——磁单极子，据说已取得了一定的进展．另外，根据这组方程，麦克斯韦还得出，变化的电磁场在空间中要形成电磁波，光就是一种电磁波，电磁波在真空中是以光速传播的.1888年，物理学家赫兹终于用实验证明电磁波的存在，从而证明麦克斯韦电磁场理论的正确性．
