2018版高中物理第3章电磁振荡与电磁波第2节电磁场与电磁波教师用书粤教版选修3_4.doc

第二节 电磁场与电磁波 ‎1．(3分)如图3－2－1所示的LC振荡电路，此时线圈中电流是减小的，则(　　)‎ 图3－2－1‎ A．此时电容器两极板的电压是增大的 B．此时电流的方向由线圈的下端流向上端 C．此时线圈L中的自感电动势是减小的 D．此时电容器所带电荷量是减小的 ‎【解析】　因线圈中电流是减小的，所以电容器处于充电过程，两端电压增大，A对，C、D错；线圈相当于电源，电流由负极流向正极，B对．‎ ‎【答案】　AB ‎2．(3分)理想的LC振荡回路中电流i随时间t的变化关系如图3－2－2所示，则下列说法正确的是(　　)‎ 图3－2－2‎ A．t1时刻，电容器的带电量最大 B．t2时刻，电路中的磁场能量最小 C．从t2时刻到t3时刻电路中的电场能不断增大 D．从t3时刻到t4时刻，电容器的带电量不断增大 ‎【解析】　t1时刻，电容器放电完毕，两极板带电荷量为零，A错；t2时刻充电完毕，电场能最大，磁场能最小，B对；t2－t3，电容器放电过程，电场能减小，磁场能增大C错；t3－t4电容器处于充电过程，两极板带电荷量不断增大，D对．‎ ‎【答案】　BD ‎3．(4分)要使LC振荡电路的周期增大一倍，可采用的办法是(　　)‎ A．自感系数L和电容C都增大一倍 B．自感系数L和电容C都减小一半 C．自感系数L增大一倍，而电容C减小一半 D．自感系数L减小一半，而电容C增大一倍 ‎【解析】　由电磁振荡周期公式T＝2π 得，要使LC 7‎ ‎/7‎ 振荡电路的周期增大一倍，只有自感系数L和电容C都增大一倍可满足要求，故选项A正确。‎ ‎【答案】　A 课 标 ‎ 导 思 ‎1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义.‎ ‎2.了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性.‎ ‎ 学生P34‎ 一、麦克斯韦电磁场理论的基本思想 ‎1．变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象；‎ ‎2．变化的电场周围产生磁场是一种普遍存在的现象．‎ 总之，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场．‎ 二、电磁波的产生及其特点 ‎1．产生 变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向远处传播，就形成电磁波．‎ ‎2．传播特点 ‎(1)电磁波中电场和磁场相互垂直，电磁波在与两者均垂直的方向传播．因此，电磁波是横波．‎ ‎(2)两个相邻波峰(或波谷)之间的距离等于电磁波的波长．电磁波在空间以一定的速度传播，经过一个周期的时间，传播一个波长的距离，即其波长λ、频率f(或周期T)和波速v之间遵从波动的一般关系：v＝＝λf.‎ ‎(3)电磁波的频率即为电磁振荡的频率，它由波源决定，与介质无关．电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，即c＝3×108_m/s.‎ ‎(4)电磁波与机械波一样，也能产生反射、折射、干涉和衍射等现象，也是传播能量的一种形式．‎ ‎(5)电磁波传播不需要借助于任何介质，在真空中也能传播．‎ 三、电磁场的物质性 7‎ ‎/7‎ ‎1．电磁场具有能量；‎ ‎2．电磁场具有与其他物质相互作用的属性；‎ ‎3．电磁场具有运动质量．‎ 四、麦克斯韦电磁场理论的意义 麦克斯韦的电磁场理论，实现了从经典物理学向现代物理学的重大转折．‎ ‎ 学生P35‎ 一、对麦克斯韦电磁场理论的理解 ‎1．恒定的电场不产生磁场，恒定的磁场也不会产生电场；‎ ‎2．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；‎ ‎3．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．‎ ‎【特别提醒】　①在变化的磁场中产生的电场叫感应电场，它的电场线是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的；②感应电场源于变化的磁场，而静电场源于电荷；③静电场和静磁场可以单独存在，但没有静止的电磁场.‎ 二、对电磁场的理解 ‎1．电磁场的产生 如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场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新的周期性变化的电场……变化的电场和磁场相互联系，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场．‎ ‎2．电磁场与静电场、静磁场的比较 也可以在某空间混合存在，但由静电场和静磁场混合的空间不属于电磁场．电磁场是电场、磁场相互激发，相互耦连形成的统一体．‎ ‎【特别提醒】　(1)变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关.‎ (2)在变化的磁场中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.‎ 三、探究电磁波与机械波的异同点 ‎1．电磁波与机械波的相同点 ‎(1)电磁波与机械波一样，能发生反射、折射、衍射、干涉、驻波等现象．‎ ‎(2)电磁波与机械波一样，是传播能量的一种形式，能传递信息．‎ 7‎ ‎/7‎ ‎(3)电磁波的波长、频率、波速关系与机械波一样满足v＝λf，T＝，且传播过程中频率不变，波速由介质决定．‎ ‎2．电磁波与机械波的不同点 ‎(1)产生的机理不同：电磁波是电磁运动产生的，是变化的电磁场在空间的传播；机械波是机械运动产生的，是振动这一运动形式在介质中的传播．‎ ‎(2)电磁波传播不需要介质，机械波必须有介质才能传播．‎ 电磁场本身是一种物质，电磁波是物质传播的形式，是靠电和磁的相互“感应”而传播的，可以脱离电荷而独立存在，故它的传播不需要介质，真空中也能传播．‎ ‎(3)电磁波是横波，电场方向和磁场方向互相垂直且都与波的传播方向垂直；机械波有横波也有纵波．‎ ‎(4)电磁波波速比机械波波速大得多，任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度．即c＝3.0×‎108 m/s，电磁波传播虽然不需要介质，但在其他介质中的速度都比在真空中的小．‎ 一、麦克斯韦电磁理论的理解 ‎　根据麦克斯韦电磁场理论，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 ‎【导析】　根据对麦克斯韦电磁场理论的理解进行判断．‎ ‎【解析】　根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场．‎ ‎【答案】　D 在理解麦克斯韦的电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场，静磁场也不产生电场．还要注意根据电场(或磁场)的变化情况来确定所产生的是什么样的磁场(或电场). ‎ ‎1．如图所示的四种电场中，哪一种能产生电磁波(　　)‎ 7‎ ‎/7‎ ‎【解析】　根据麦克斯韦的电磁场理论可知，图A中是一恒定的电场，不会在周围空间产生磁场，图B和C中，描述的都是均匀变化的电场，产生的磁场都是恒定的，所以不会产生电磁波，只有图D中的周期性变化的电场才会在周围空间产生周期性变化的磁场，形成电磁波，故答案为D.‎ ‎【答案】　D 二、对电磁波的理解 ‎　以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是 A．机械波与电磁波，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 ‎【导析】　正确区分电磁波和机械波产生原理、形成条件以及传播特点等．‎ ‎【解析】　机械波由机械振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和本身频率共同决定，机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，故选项B、C、D正确．‎ ‎【答案】　BCD ‎①机械波与电磁波的产生原理不同；②机械波有横波也有纵波，而电磁波是横波；③机械波的传播速度仅由介质决定，而介质中的电磁波的传播速度由介质和频率决定. ‎ ‎2．电磁波与声波比较(　　)‎ A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质 B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大 C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大 D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关 ‎【解析】‎ 7‎ ‎/7‎ ‎　本题可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析．选项A、B均与事实相符，所以A、B正确．根据λ＝，电磁波波速变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以选项C正确．电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小．所以选项D错误．‎ ‎【答案】　ABC ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场 B．稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场 C．均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场 D．均匀变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁波 ‎【解析】　电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场)稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故B错，C对；恒定电流周围存在稳定磁场，A对．电磁波的形成必须有周期性变化的电磁场互相激发，D项错．‎ ‎【答案】　AC ‎2．下列关于电磁波的叙述中，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3.00×‎108 m/s C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短 D．电磁波不能产生干涉、衍射现象 ‎【解析】　该题考查电磁波的产生及特点．电磁波在真空中传播速度为光速c＝3×‎108 m/s，且c＝λf，从一种介质进入另一种介质，频率不发生变化，波长、波速变化．另外电磁波仍具有波的特征．‎ 电磁波只有在真空中的传播速度才为3×‎108 m/s，在其他介质中传播速度均小于3×‎108 m/s.电磁波与其他波一样具有干涉、衍射等波的特性．当电磁波由真空进入介质传播时，频率不变，因为c>v，所以λ>λ′，波长变短，波速变小，故选A、C.‎ ‎【答案】　AC ‎3．关于电磁波的特点，下列说法正确的是(　　)‎ A．电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者垂直方向上传播 B．电磁波是横波 C．电磁波传播不需要介质，而是电场和磁场之间的相互感应 D．电磁波不具有干涉和衍射现象 7‎ ‎/7‎ ‎【解析】　电磁波是横波，其E、B、v三者互相垂直．电磁波也是一种波，它具有波的特性，因此A、B、C正确，D错．‎ ‎【答案】　ABC ‎4．如图3－2－3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，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加磁场可能是(　　)‎ 图3－2－3‎ A．匀强磁场　　　　 B．均匀增强的磁场 C．均匀减弱的磁场 D．不论加什么磁场都不行 ‎【解析】　根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场在周围空间产生电场，其电场线是圆形闭合曲线，在电场力的驱动下能使带电粒子做圆周运动，其向心力由管壁弹力提供，均匀增强和均匀减弱的磁场都是变化的磁场，都能产生电场使带电粒子做圆周运动．故正确答案为BC.‎ ‎【答案】　BC 7‎ ‎/7‎