上海市北虹高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：3.1麦克斯韦的电磁场理论 课时作业（含解析）

3.1麦克斯韦的电磁场理论
1．关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
B．超声波属于电磁波
C．光属于电磁波
D．电磁波不能在真空中传播
2．电磁场理论的两大支柱是( )
A．变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场
B．变化的磁场产生变化电场；变化的电场产生变化磁场
C．变化的磁场产生磁场；变化的电场产生电场
D．变化的磁场产生变化磁场；变化的电场产生变化电场
3．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是
A．法拉第通过实验研究，总结出了电磁感应的规律，制造了世界上第一台手摇发电机
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．奥斯特发现了电磁感应的规律，并总结出了右手定则
D．麦克斯韦预言且用实验证实了电磁波的存在
4．有关电磁波和声波，下列说法错误的是(　　)
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大
C．电磁波是横波，声波也是横波
D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长
5．下列有关科学家的贡献说法正确的是（ ）
A．.法拉第发现了电流周围存在着磁场
B．奥斯特揭开了磁生电的序幕
C．.麦克斯韦提出了电磁场理论
D．楞次在实验室里检验了电磁波的存在
6．关于对机械波和电磁波的认识，以下说法正确的是　　
A．机械波和电磁波的传播都需要介质
B．机械波和电磁波在同一种介质中传播的速度是相同的
C．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都具有波的特性
D．机械波可能是横波也可能是纵波，而电磁波都是横波
7．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是 (　　)
A．电场周围一定产生磁场
B．磁场周围也一定产生电场
C．均匀变化的磁场产生恒定的电场
D．均匀变化的电场产生恒定的磁场
8．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
9．下列关于机械波和电磁波的说法正确的是(　　)
A．机械波和电磁波必须依赖介质传播 B．机械波和电磁波均可以发生衍射现象
C．机械波和电磁波都能发生干涉现象 D．电磁波无法携带信息传播
10．关于机械波与电磁波，下列说法正确的是_________．
A．电磁波传递信号可以实现无线通信，但不能通过电缆、光缆传输
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大
D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
E.机械波不但能传递能量，而且能传递信息
11．关于电磁波，下列说法中正确的是（　　）
A．法拉第第一次通过实验验证了电磁波的存在
B．赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在
C．不同频率的电磁波在水中传播速度不相等
D．电磁波不可以在真空中传播
12．在LC振荡电路中，如已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L．为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值．现将测得的六组数据标示在以C为横坐标，以T2为纵坐标的坐标纸上，即图中用“×”表示的点，如图所示．

(1)T、L、C的关系为____________________________．
(2)根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线______________．
13．下列说法正确的是（ ）
A．声波从空气进入水中时,其波速增大,波长变长
B．纵波传播过程中各质点的运动方向与波的传播方向总是相同的
C．当波源与观察者相向运动时,波源自身的频率不变
D．均匀变化的磁场产生变化的电场,均匀变化的电场产生变化的磁场
E.只有频率相同的两列波才可能发生干涉现象
14．下列说法中正确的是（ ）
A．电磁波是横波
B．机械波的频率越高，传播速度越大
C．简谐横波在一个周期内传播的距离等于波长
D．做简谐振动的弹簧振子，半个周期内弹簧弹力做的功一定为零
E.在波的干涉现象中，相邻的两个振动最强点之间的距离等于半个波长
15．历史上，科学家______(选填“麦 克斯韦”或“赫兹"）首先证实了电磁波的存在。江苏交通广播电台的广播频率为.该电磁波在真空中的波长为_____
参考答案
1．C
【解析】
电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，选项A错误；超声波不属于电磁波，选项B错误；光属于电磁波，选项C正确；电磁波能在真空中传播，选项D错误；故选C.
2．A
【解析】
麦克斯韦建立了电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场；并预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实电磁波存在，故选项A正确，BCD错误．
点睛：麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实电磁波存在．
3．A
【解析】
1831年，法拉第发现了电磁感应现象，制造了世界上第一台手摇发电机．故A正确．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故BD错误．法拉第发现了磁生电现象，英国物理学家约翰·安布罗斯·弗莱明总结出了右手定则，故C错误．故选A．
【点睛】法拉第发现了电磁感应现象，制造了世界上第一台手摇发电机．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在；法拉第发现了磁生电现象．
4．C
【解析】
、电磁波表示是一种物质，其传播不需要介质；机械振动在介质中的传播是机械波，机械波的传播离不开介质，故A正确；真空中电磁波传播最快，故由空气进入水中传播时，电磁波的速度变小；声波在固体中传播最快，气体中传播最慢，故由空气进入水中传播时，声波的传播速度变大；故B正确；电磁波是横波，声波是纵波，故C错误；真空中电磁波传播最快，故由空气进入水中传播时，电磁波的速度变小；声波在固体中传播最快，气体中传播最慢，故由空气进入水中传播时，声波的传播速度变大；根据波速与波长关系公式，由空气进入水中传播时，电磁波的波长变小，声波的波长变大，故D正确；本题选错误的，故选C．
【点睛】解答本题需掌握：1、电磁波可以在真空中传播，2、声音不能在真空中传播．3、电磁波的波速和光速相同，但声速比光速小的多．
5．C
【解析】
奥斯特发现了电流周围存在磁场，A错误；法拉第发现了电磁感应现象，解开了磁生电的序幕，B错误；麦克斯韦提出了电磁场理论，C正确；赫兹验证了电磁波的存在，D错误．
6．CD
【解析】
机械波传播时需要介质，而电磁波的传播不需要介质，A错误；机械波和电磁波在同一种介质中传播的速度是不相同的，B错误；机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都具有波的特性，C正确；机械波可能是横波也可能是纵波，而电磁波都是横波，D正确．
7．CD
【解析】
A、根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，如果电场不变化，不会产生磁场，同理，磁场不变化，不会产生电场，故AB错误；
C、均匀变化的磁场周围一定产生恒定的电场，均匀变化的电场一定产生恒定的磁场，故CD正确．
点睛：麦克斯韦的电磁场理论是变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，其中的变化有均匀变化与周期性变化之分，在学习过程中注意区分．
8．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．
9．BC
【解析】
电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质，故A错误；机械波和电磁波都可以发生干涉和衍射现象，故BC正确；机械波和电磁波都能传递信息和能量，故D错误．所以BC正确，AD错误．
10．BDE
【解析】
A．光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，A错误；
B．衍射是一切波都具有的现象，电磁波是横波，只要是横波就能发生偏振现象，B正确；
C．简谐机械波的传播速度决定于介质与振动的频率无关，C错误；
D．对同一介质紫外线比红外线的折射率大，故紫外线比红外线在水中的传播速度小，D正确；
E．机械波能传递能量、信息等，E正确．
故选BDE.
11．BC
【解析】麦克斯韦第一次预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在．故A错误，B正确；电磁波在真空中传播速度相同，但在水中不同频率的电磁波传播的速度是不同的．故C正确；电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播．也能在介质中传播；故D错误；故选BC.
12．(1)T＝2π(2)如图所示
【解析】
本题主要考查两点：一是考查学生能否根据正确的作图规则画出T2C图像(图像应尽量通过或靠近比较多的数据点，不通过图像的数据点应尽量较均匀地分布在图线的两侧)；二是考查学生的数形结合能力．学生需将LC回路的固有周期公式T＝2π变换成T2＝4π2LC，从而认识到T2C图线为一过坐标原点的直线(在本题中，横、纵坐标的起点不为零，图线在纵轴上有一正截距值)，图像的斜率为4π2L，L＝，只有正确作出图线，并得到L＝，才可以计算出L的测量平均值为0.035 1 H～0.038 9 H范围的某一数值．
13．ACE
【解析】
声波由空气进入水中时波速v变大，频率f不变，由公式v=λf得知，波长λ变大，故A正确；纵波传播过程中各质点的运动方向与波的传播方向总是垂直的，故B错误；当波源与观察者相向运动时，波源自身的频率不变，观察者听到的频率变化，故C正确；均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故D错误；只有频率相同的两列波才可能发生干涉现象，故E正确．所以ACE正确，BD错误．
14．ACD
【解析】
A. 电磁波伴随的电场方向，磁场方向，传播方向三者互相垂直，因此电磁波是横波，故A正确；
B.机械波的传播速度是由介质决定的，与频率无关；故B错误；
C.根据，可知在波的传播方向上，波在一个周期内向前传播的距离等于一个波长，故C正确；
D.经过半个周期，做简谐振动的弹簧振子位移与之前的位移关系是大小相等、方向相反；速度也有同样的规律，故动能不变，根据动能定理，弹力做的功为零，故D正确，
E.在波的干涉现象中，相邻的两个振动最强点之间的距离等于波长的整数倍，故E错误。
故选ACD。
15． 赫兹 3.0
【解析】德国物理学家赫兹用实验成功证实了电磁波的存在；由可得： .