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1電磁波的產(chǎn)生知識內(nèi)容電磁波的產(chǎn)生考試要求必考加試a課時要求1.知道麥克斯韋電磁場理論,了解麥克斯韋對電磁學(xué)發(fā)展做出的巨大貢獻.2.知道電磁波的傳播不需要介質(zhì),電磁波是橫波,傳播速度等于光速,光是一種電磁波.3.知道赫茲用實驗證實了電磁波的存在以及赫茲對電磁學(xué)的發(fā)展做出的巨大貢獻.4.認識電磁波的物質(zhì)性,知道電磁波的產(chǎn)生.5.了解電磁波和機械波的區(qū)別.一、麥克斯韋電磁場理論導(dǎo)學(xué)探究(1)電子感應(yīng)加速器就是用來獲得高速電子的裝置,其基本原理如圖1所示,上、下為電磁鐵的兩個磁極,磁極之間有一個環(huán)形真空室,電磁鐵線圈中通入變化的電流,真空室中的帶電粒子就會被加速,其速率會越來越大請思考:帶電粒子受到什么力的作用而被加速?如果線圈中通以恒定電流會使粒子加速嗎?這個現(xiàn)象告訴我們什么道理?圖1(2)用導(dǎo)線將手搖發(fā)電機與平行板電容器兩極相連,平行板電容器兩極板間的距離為4 cm左右,在下極板邊緣放上幾個帶絕緣底座的可轉(zhuǎn)動小磁針,當搖動發(fā)電機給電容器充電或電容器放電時,小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動,充電結(jié)束或放電結(jié)束后,小磁針靜止不動請思考:小磁針受到什么力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動?這個現(xiàn)象告訴我們什么道理?答案(1)電荷受到電場力作用做加速運動線圈中通入恒定電流時,粒子不會被加速變化的磁場能產(chǎn)生電場(2)小磁針受到磁場力的作用而轉(zhuǎn)動變化的電場產(chǎn)生磁場知識梳理麥克斯韋電磁場理論的基本觀點1麥克斯韋電磁場理論的兩個基本觀點:(1)如圖2甲、乙所示,變化的磁場產(chǎn)生電場,若在變化的磁場中放一個閉合電路,電路里就會產(chǎn)生感應(yīng)電流圖2(2)變化的電場也會在空間產(chǎn)生磁場2均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場,振蕩變化的磁場產(chǎn)生變化的電場;均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場,振蕩變化的電場產(chǎn)生變化的磁場3周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場,周期性變化的電場又會產(chǎn)生周期性變化的磁場,因此變化的磁場和變化的電場會交替產(chǎn)生,形成不可分離的統(tǒng)一體,即電磁場即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)在電場周圍一定存在著和它聯(lián)系著的磁場()(2)在磁場周圍一定存在著和它聯(lián)系著的電場()(3)在變化的磁場周圍可能會產(chǎn)生恒定的電場()二、電磁波導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示是赫茲證明電磁波存在的實驗裝置,當接在高壓感應(yīng)圈上的兩金屬球間有電火花時,導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會產(chǎn)生電火花,這是為什么?這個實驗證實了什么問題?圖3答案當a、b兩金屬球間產(chǎn)生電火花時就會產(chǎn)生變化的電磁場,這種變化的電磁場傳播到導(dǎo)線環(huán)時,它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢,使導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會產(chǎn)生電火花這個實驗證實了電磁波的存在知識梳理電磁波的產(chǎn)生及傳播特點1電磁波的產(chǎn)生:變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生,由近及遠地向周圍傳播,形成電磁波赫茲用實驗證明了電磁場理論的正確性2電磁波在真空中傳播時,它的電場強度與磁感應(yīng)強度互相垂直,而且二者均與波的傳播方向垂直,因此電磁波是橫波3電磁波的傳播不需要介質(zhì),可以在真空中傳播其在真空中的傳播速度等于光速4電磁波具有波的共性,能發(fā)生干涉、衍射、折射和反射,并且能傳遞能量即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)電磁波在真空中的傳播速度等于光速c.()(2)電磁波的電場強度和磁感應(yīng)強度相互垂直,且二者與波的傳播方向垂直()(3)電磁波是橫波()(4)電磁波中,電場強度e和磁感應(yīng)強度b隨時間和空間做周期性的變化()一、麥克斯韋電磁場理論1恒定的磁場不會產(chǎn)生電場;同樣,恒定的電場也不會產(chǎn)生磁場2均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場;同樣,均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場3振蕩變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的電場;同樣,振蕩變化的電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩變化的磁場例1根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,下列說法中正確的是()a恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場,恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場b變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場周圍產(chǎn)生變化的電場c均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場,均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場d均勻變化的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場,均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場答案d解析麥克斯韋的電磁場理論的核心內(nèi)容是:變化的電場周圍產(chǎn)生磁場;變化的磁場周圍產(chǎn)生電場對此理論全面正確的理解為:不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場;變化的電場周圍可以產(chǎn)生變化的磁場,也可以產(chǎn)生不變化的磁場;均勻變化的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與以上類似,故正確答案為d.針對訓(xùn)練(多選)應(yīng)用麥克斯韋的電磁場理論判斷下列表示電場產(chǎn)生磁場(或磁場產(chǎn)生電場)的關(guān)系圖象中(每個選項中的上圖是表示變化的場,下圖是表示變化的場產(chǎn)生的另外的場),正確的是()答案bc解析a圖中的上圖磁場是穩(wěn)定的,由麥克斯韋的電磁場理論可知周圍空間不會產(chǎn)生電場,a圖中的下圖是錯誤的b圖中的上圖是均勻變化的電場,應(yīng)該產(chǎn)生恒定的磁場,下圖的磁場是恒定的,所以b圖正確c圖中的上圖是振蕩的磁場,它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場,且相位相差,c圖是正確的d圖的上圖是振蕩的電場,在其周圍空間產(chǎn)生振蕩的磁場,但是下圖中的圖象與上圖相比較,相位相差,故不正確,所以只有b、c兩圖正確二、電磁波電磁波與機械波的比較機械波電磁波研究對象力學(xué)現(xiàn)象電磁現(xiàn)象周期性位移隨時間和空間做周期性變化電場強度e和磁感應(yīng)強度b隨時間和空間做周期性變化傳播情況傳播需要介質(zhì),波速與介質(zhì)有關(guān),與頻率無關(guān)傳播無需介質(zhì),在真空中波速等于光速c,在介質(zhì)中傳播時,波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)產(chǎn)生機理由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生由電磁振蕩激發(fā)(下節(jié)內(nèi)容)是橫波還是縱波可能是橫波,也可能是縱波 橫波干涉和衍射可以發(fā)生干涉和衍射例2(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述中,正確的是()a電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播b電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3108 m/sc電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時,波長將變短d電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象答案ac解析電磁波只有在真空中的傳播速度才為3108 m/s,在其他介質(zhì)中的傳播速度均小于3108 m/s.電磁波與其他波一樣具有干涉、衍射等波的特性當電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時,頻率不變,因為cv,所以,波長變短,波速變小,故選a、c.1下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()a電磁波只能在真空中傳播b電場隨時間變化時一定產(chǎn)生電磁波c做變速運動的電荷會在空間產(chǎn)生電磁波d麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在答案c解析電磁波在介質(zhì)中也能傳播,比如光是一種電磁波,在水和玻璃等介質(zhì)中也能傳播,故a錯誤均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場,不能再產(chǎn)生電場,因而不能產(chǎn)生電磁波,故b錯誤做變速運動的電荷會在空間產(chǎn)生變化的電磁場,形成電磁波,故c正確,麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,是赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在,故d錯誤2有關(guān)電磁波和聲波,下列說法錯誤的是()a電磁波的傳播不需要介質(zhì),聲波的傳播需要介質(zhì)b由空氣進入水中傳播時,電磁波的傳播速度變小,聲波的傳播速度變大c電磁波是橫波,聲波也是橫波d由空氣進入水中傳播時,電磁波的波長變短,聲波的波長變長答案c解析電磁波本身就是一種物質(zhì),它的傳播不需要介質(zhì),而聲波的傳播需要介質(zhì),選項a正確;電磁波由空氣進入水中時,傳播速度變小,但聲波在水中的傳播速度比其在空氣中的大,選項b正確;電磁波的傳播方向與e、b兩個振動矢量的方向都垂直,是橫波,而聲波是縱波,選項c錯誤;電磁波由空氣進入水中傳播時,波速變小,波長變短,而聲波由空氣進入水中傳播時,波速變大,波長變長,選項d正確選擇題1(多選)關(guān)于電磁場理論,下列說法中正確的是()a變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的b變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的c均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的d周期性變化的電場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的周期性變化的磁場答案bd2下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()a周期性變化的電場或磁場能夠產(chǎn)生電磁波b電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同c只要有電場和磁場,就能產(chǎn)生電磁波d電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播答案a解析周期性變化的電場或磁場能夠產(chǎn)生周期性變化的磁場或電場,故選項a正確;電磁波在介質(zhì)中的傳播速度v,故選項b錯誤;只有周期性變化的電場和磁場才能產(chǎn)生電磁波,故選項c錯誤;電磁波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播,故選項d錯誤3如圖1所示是空間磁感應(yīng)強度b的變化圖象,在它周圍空間產(chǎn)生的電場中的某一點場強e應(yīng)()圖1a逐漸增強 b逐漸減弱c不變 d無法確定答案c解析由題圖可知,磁場均勻增強,根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場,故e不變,選項c對4(多選)關(guān)于電磁場和電磁波,下列說法正確的是()a只要空間某個區(qū)域有變化的電場或磁場,就能產(chǎn)生電磁波b電磁波的傳播需要介質(zhì)c變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的,構(gòu)成一個不可分離的統(tǒng)一體,即電磁場d電磁波中電場和磁場的方向處處相互垂直答案cd5關(guān)于電磁場和電磁波的認識正確的是()a任何電場在它周圍空間都會產(chǎn)生磁場b電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播c電磁波是橫波d電磁波是縱波答案c解析只有變化的電場在它周圍才能產(chǎn)生磁場,a錯電磁波的傳播不需要介質(zhì),b錯電磁波是橫波,c正確,d錯誤6(多選)電磁波與機械波相比較,下列說法正確的是()a電磁波的傳播不需要介質(zhì),機械波的傳播需要介質(zhì)b電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度都相同,機械波的傳播速度大小取決于介質(zhì)c機械波有橫波、縱波,而電磁波只有橫波d機械波和電磁波都具有波的一切特性答案acd7某電路中電場強度隨時間變化的關(guān)系圖象如圖所示,能發(fā)射電磁波的是()答案d解析由麥克斯韋電磁場理論知,當空間出現(xiàn)恒定的電場時(如a圖),由于它不激發(fā)磁場,故無電磁波產(chǎn)生;當出現(xiàn)均勻變化的電場時(如b圖、c圖),會激發(fā)出磁場,但磁場恒定,不會在較遠處激發(fā)出電場,故也不會產(chǎn)生電磁波;只有周期性變化的電場(如d圖),才會激發(fā)出周期性變化的磁場,它又激發(fā)出周期性變化的電場如此交替的產(chǎn)生磁場和電場,便會形成電磁波,故d正確8(多選)根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論,以下敘述中正確的是()a教室中點亮的日光燈周圍空間必有磁場和電場b工作中的打點計時器必產(chǎn)生磁場和電場c恒定的電場產(chǎn)生恒定的磁場,恒定的磁場產(chǎn)生恒定的電場d電磁波在傳播過程中,電場方向、磁場方向和傳播方向三者互相垂直答案abd解析教室中點亮的日光燈、工作中的打點計時器用的都是振蕩電流,在其周圍產(chǎn)生振蕩磁場和電場,故選項a、b正確;恒定的電場不會產(chǎn)生磁場,恒定的磁場也不會產(chǎn)生電場,故選項c錯誤;電磁波是橫波,電場方向、磁場方向和傳播方向相互垂直,故選項d正確9聲吶(水聲測位儀)向水中發(fā)出的超聲波遇到障礙物(如魚群、潛水艇、礁石等)后被反射,測出從
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