电磁场与电磁波(原卷版）.docx

选择性必修二学案第四章 电磁振荡与电磁波4.2 电磁场与电磁波一、新课标要求L了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质 性。2.体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义。二、科学素养要求1 .物理观念：电磁波2,科学思维：体会麦克斯韦电磁场理论，培养归纳总结、分析推理能力。3.科学探究：通过实验，体验科学探究过程。4,科学态度与责任：学习科学家的科学精神，实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。三、教材研习知识点一电磁场情境导学如图所示，磁铁相对闭合线圈向下运动时，闭合线圈中的自由电荷做定 向移动，是受到什么力的作用？这能否说明变化的磁场产生了电场？如果没 有导体，情况会怎样？提示：(1)说明电荷受到电场力的作用。(2)能说明变化的磁场产生了电场。(3)没有导体，该处仍会产生电场。知识梳理1 .麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设变化的磁场产生虫场。(2)变化的电场产生磁场。变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场EB2 .电磁场变化的电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一的电磁场。初试小题1 .判断正误。(1)在电场周围，一定存在着和它联系着的磁场。(X)(2)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。(X)(3)在电容器充、放电的过程中，电容器两极板间周期性变化的电场会产生磁场。(4)(4)变化的电场和磁场是相互联系的。(4)2 .关于电磁场理论，下列说法正确的是()A.在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B.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C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场知识点二电磁波情境导学变化的磁场和变化的电场形成不可分离的统一体电磁场，它会由近及远地向外传 播，它的传播需要介质吗？它传播的速度是多大？提示：它是通过变化的磁场与变化的电场之间的相互“感应”而传播到远处，所以电磁场 的传播不需要介质，它在真空中传播的速度等于光速。知识梳理1 .电磁波的产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。2 .电磁波的特点(1)电磁波的传播靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。(2)电磁波在真空中的传播速度等于光速如光是电磁波。(3)电磁波的电场强度E与磁感应强度B互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。(4)电磁波能发生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。(5)电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，电磁波传播过程就是能量传播过程。初试小题1 .判断正误。(1)电磁波不能在真空中传播。(X)(2)电磁波是横波。(<)(3)赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。(<)(4)电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换。(<)2 .多选梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波()A.是横波B.不能在真空中传播C.只能沿着梳子摇动的方向传播D.在空气中的传播速度约为3x108 mzs四、要点突破要点一电磁场问题探究电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，那么，这些电 磁波是怎样产生的？提示：电磁振荡电路中周期性变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变 化的电场，这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，就形成了电磁波。要点归纳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在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的 电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化 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例题1多选如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆I I形管，半径为R；有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中。要使带电粒子由静止开始沿管做圆周运动，所加磁场可能是()A.匀强磁场B.均匀增加的磁场C.均匀减少的磁场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运动【方法技巧】(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。针对训练o1 .某一固定面的磁通量随时间的变化图像如图所示，在它周围空间产生的电场中的某一点场强£应是（）A.逐渐增强B.逐渐减弱C.不变D.无法确定2 .如图所示的四种变化电场，能发射电磁波的是（）要点二电磁波问题探究感应圈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。提示：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。要点归纳1 .对电磁波的理解（1）电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播。在真空中，不同频率的电磁波传播速度是相同的（都等于光速）。（2）不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。2 .电磁波与机械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，波速与介质传播无需介质，在真空中波速等于光速如在有关，与频率无关介质中传播时，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（下节内容）是横波还是 纵波可能是横波，也可能是纵波横波干涉和衍射可以发生干涉和衍射例题2多选以下关于机械波与电磁波的说法正确的是（）A.机械波和电磁波，本质上是一致的B.机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电 磁波的频率有关C.机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象【特别提醒】机械波与电磁波都属于波，在波的特性上是相同的，但在产生机理上是不同的。针对训练1.关于电磁波，下列叙述中正确的是（）A.电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波和机械波一样依赖于介质传播D.随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息2.电磁波与机械波相比较，下列说法不正确的是（）A.电磁波传播不需要介质，机械波传播需在介质中B.电磁波与机械波的波动频率都由波源确定C.电磁波、机械波都能发生衍射和干涉现象D.电磁波、机械波都包括横波和纵波【达标训练】1 .多选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.周期性变化的电场和周期性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2 .多选根据麦克斯韦电磁场理论，以下叙述中正确的是（）A.教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场B.打点计时器工作时周围必有磁场和电场C.恒定的电场产生恒定的磁场，恒定的磁场激发恒定的电场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3 .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4 .多选下列关于电磁波的说法中，正确的是（ ）A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0x108 m/sC.电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短D.只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波5 .多选应用麦克斯韦电磁场理论判断下列表示电场产生磁场（或磁场产生电场）的关系 图像中（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 （）ABCD6.2014年3月8日，“马航”一架飞往北京的飞机与地面失去联系。人们根据赤道上同步卫星 接收到的该飞机飞行时发出的“握手”电磁波信号频率的变化，利用电磁波的多普勒效应，确 定了该飞机是在向南航线而非向北航线上失踪、并最终在南印度洋坠毁的。若该飞机发出的 “握手”电磁波信号频率为f。,且飞机黑匣子能够在飞机坠毁后发出37.5 MHz的电磁波信号, 则以下说法正确的是A.飞机由北向正南方向飞向赤道的过程中，同步卫星接收到的“握手”电磁波频率小于 foB.飞机由北向正南方向飞向赤道的过程中，同步卫星接收到的“握手”电磁波频率大于 foC.黑匣子发出的电磁波信号在由海水传到空气中时，频率将变大D.黑匣子发出的电磁渡信号在由海水传到空气中时，波长将变长7. （2021北京顺义区二模）一般雷达发出的电磁波频率多在200MHz-1000MHz的范围内,下列说法正确的是C.波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播D.若测出雷达从发射电磁波到接收反射回来的电磁波的时间，就可以确定障碍物的体积WiFiHotspotFree Access.无线上网上8 .随着网络技术的发展，WiFi无线网络（标识如图所示）成为了一种 时尚。WiFi实质是一种短程无线传输技术，能够在一定范围内支持互联网 接入的无线电信号。下列关于WiFi的说法，正确的是（）A. WiFi信号实质是一种电磁波B. WiFi信号不可能在真空中传输C. WiFi信号限于短程传输，是因为其波长太短D. WiFi信号限于短程传输，是因为在传输过程中存在能量损失9 （2022湖北新高考协作体高二质检）5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特 征之一为具有超高速的数据传输速率。信号一般采用X1096x109Hz频段的无线电波，而第 四代移动通信技术的频段范围是X109xi（）9hz,则下列说法正确的是（）A. 5G信号的波长比4G信号的波长更短B 5G信号与4G信号相遇能发生干涉现象C.在真空中5G信号比4G信号传播的更快D.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10. （2022天津河西区二模）为了体现高考的公平公正，很多地方高考时在考场上使用手机信 号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由信道的低端频率向高端扫描。该扫描速度 可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，使手机 不能与基站建立联接，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络、无信号、无服务系 统等现象。根据你学过的知识可以判断（）A.手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的B.手机信号必须在介质中才能传播C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的11. （2022南京金陵中学4月模拟）麦克斯在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁 场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设:变化的电场就像导线中 的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例:圆形平行 板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直 导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的 电流，则下列说法中正确的是（）A.电容器正在放电B.两平行板间的电场强度E在增大C.该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场D.两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值12. （2022广东省广州市重点高中质检）汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC 自适应巡航控制，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去。 汽车使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过 因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷 达发射的无线电波的频率为/；接收到的回波的频率为则A.当.斤时，表明前车与无人车速度相同B.当万时，表明前车处于静止状态C.当/时，表明前车在加速行驶D.当/V,时，表明前车在减速行驶13. （2022浙江嘉兴模拟）预碰撞安全预警系统（PCS）是智能技术在汽车安全性上的重要 应用。如图所示，后车PCS系统配备的微波雷达发射毫米级电磁波（毫米波），并利用传感器和电子控制单元对前车反射的毫米波进行收集与运算，当系统判断有可能发生碰撞时会发 出蜂鸣并显示警示信号，则A.毫米波的频率比可见光高B.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象C.后车发射的毫米波频率高于前车反射后接收到的频率D.前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流