上海市龙柏高中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 配套作业（含解析）

3.1麦克斯韦的电磁场理论
1．在物理学史上，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（ ）
A．赫兹 B．麦克斯韦 C．法拉第 D．爱因斯坦
2．关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
B．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C．均匀变化的磁场能够在空间形成电磁波
D．赫兹证明了电磁波的存在
3．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列说法中错误的是
A．1820年，奥斯特发现了电流的磁效应
B．库伦发现了电磁感应现象
C．安培提出了分子电流假说
D．麦克斯韦最终建立了经典电磁场理论
4．下列说法中正确的是（　　）
A．磁场不能产生电场 B．电磁波的能量可能是连续的
C．法拉第发现了电流的磁效应 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在
5．首次用实验方法证明电磁波的存在，这位物理学家是（　　）
A．赫兹 B．法拉第 C．奥斯特 D．麦克斯韦
6．真空中所有电磁波都有相同的：
A．频率 B．波长 C．波速 D．能量
7．从理论上预言光是一种电磁波的物理学家是（ ）．
A．爱因斯坦 B．麦克斯韦 C．安培 D．卢瑟福
8．2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。中国将成为全球第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家。在量子世界中，一个物体可以同时处在多个位置，一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上；所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。正是由于这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才构成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中，由于量子的不可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发现察觉并规避。通过阅读以上材料可知
A．电磁波是量子化的
B．电磁波具有波粒二象性
C．可以准确测定微观粒子的位置
D．微观粒子相互独立互不干扰
9．关于机械波电磁波的下列说法中正确的是 ( )
A．机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定
B．简谐机械波传播时单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列波的频率
C．用光导纤维束传播图象信息利用了光的全反射
D．在真空中传播的两列电磁波，频率大的波长短
10．关于电磁波，下列说法正确的是 。
A．振动物体的平衡位置是加速度最大的位置
B．振动物体的平衡位置是回复力为零的位置
C．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直
D．振源的振动速度和波的传播速度是一样的
E.沿波的传播方向上，离波源越远的质点振动越滞后
11．下列说法正确的是
A．根据麦克斯韦电磁场理论可知非均匀变化的电磁场可互相转换
B．如果电流与时间满足关系式，(k为常数)则该电流的平均值与有效值恰好相等
C．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”实验中，实验所测得的结论中，实际电压比与匝数比一定满足
D．远距离输电时，为了减小输电线上的损耗，除了提高电压，我们也可以想办法适当减小输电线的电阻值
12．___________预言电磁波的存在，而___________证实了电磁波的存在。
13．英国物理学家麦克斯韦认为：变化的磁场________（填“能”或“不能”）产生电场．已知电磁波在空气中的传播速度近似等于m/s，某广播电台的“经济、生活”节目的频率是1.03×108HZ，该电磁波在空气中的波长为______m．
14．磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况，如图所示，其中能产生电场的有__________图示的磁场，能产生持续电磁波的有____________图示的磁场。
A． B．C．D．
15．如图所示，赫兹实验所用的感应圈是一种利用电磁感应产生数千伏高电压的实验装置，当电火花在感应圈两个金属球间跳动时，旁边导线环两个小球间也有电火花跳动，请你解释这种现象。

参考答案
1．B
【解析】在物理学史上，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，故选B.
2．D
【解析】
AC．只有周期性变化的电场或磁场才能产生电磁波，若是恒定的电场和磁场不会产生电磁波；若是电场、磁场均匀变化，也不会能产生电磁波，故A、C错误；
B．电磁波在真空中以光速传播，而电磁波在介质中的传播速度小于其在真空中的传播速度，故B错误；
D．赫兹证明了电磁波的存在，故D正确；
故选D。
3．B
【解析】
A．1820年，奥斯特发现了电流的磁效应，选项A正确，不符合题意；
B．法拉第发现了电磁感应现象，选项B错误，符合题意；
C．安培提出了分子电流假说，选项C正确，不符合题意；
D．麦克斯韦最终建立了经典电磁场理论，选项D正确，不符合题意。
4．D
【解析】
A.变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，故A错误；
B.普朗克提出，电磁波的能量是不连续的，故B错误；
C.奥斯特发现了电流的磁效应，故C错误；
D.电磁波是由麦克斯韦预言，而赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D正确；
5．A
【详解】
1864年，英国青年物理学家麦克斯韦在研究了当时所发现的电磁现象的基础上建立了麦克斯韦电磁理论，并预言了电磁波的存在；1888年德国青年物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在.
A．描述与分析相符，故A正确.
B．描述与分析不符，故B错误.
C．描述与分析不符，故C错误.
D．描述与分析不符，故D错误.
6．C
【解析】
试题分析：真空中所有电磁波都有相同的波速，但频率不同，波长不同，光子能量不同，故选C
考点：考查电磁波
点评：本题难度较小，所有电磁波在振动中的速度都是光速c
7．B
【解析】
从理论上预言光是一种电磁波的物理学家是麦克斯韦，选项B正确，ACD错误。
故选B。
8．AB
【解析】
AB．电磁波是一份份的能量，所以电磁波是量子化的，同时也具有波粒二象性。故AB符合题意。
C．微观粒子与光子都具有不确定性，不能准确测定微观粒子的位置。故C不符合题意。
D．由题可知，两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。故D不符合题意。
故选AB。
9．BCD
【解析】
A．机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关；电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，故A错误；
B．简谐机械波传播时单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列波的频率，选项B正确；
C．用光导纤维束传播图象信息利用了光的全反射，选项C正确；
D．在真空中传播的两列电磁波，波速相同，根据可知，频率大的波长短，选项D正确。
10．BCE
【解析】
A．振动物体经过平衡位置时，加速度最小。故A错误。
B．物体经过平衡位置时，回复力为零。故B正确。
C．电磁波的传播方向与振动方向相互垂直，变化的电场与变化磁场处处相互垂直。故C正确。
D．振源的振动速度和波的传播速度是两回事，没有关联。故D错误。
E．沿波的传播方向上，离波源越远的质点振动越滞后。故E正确。
11．ACD
【解析】
A.根据麦克斯韦电磁场理论可知非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故选项A符合题意；
B.有效值定义是让交流与恒定电流在相同时间内通过相同电阻要求产生的热量相同出发的，与平均值的定义有所不同，故当电流满足，(为常数)时，平均值与有效值不相等，故选项B不符合题意；
C.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”实验中，则有：
由于：
解得：
实验所测得的结论中，实际电压比与匝数比一定满足，故选项C符合题意；
D.远距离输电时，输电线上的损耗的功率：
损
为了减小输电线上的损耗，除了提高电压，我们也可以想办法适当减小输电线的电阻值，故选项D符合题意。
12．麦克斯韦 赫兹
【解析】
[1]麦克斯韦预言了电磁波的存在。
[2] 赫兹证实了电磁波的存在。
13．能 2.9
【解析】
[1]麦克斯韦电磁场理论认为，变化的磁场能产生电场。
[2]由，代入已知数据，解得：
；
14．BCD BD
【解析】
[1]．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场．故BCD都可以产生电场．
[2]．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故只有BD可以产生电磁波．
15．见解析
【解析】
当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花。