高中物理 第三章 电磁场合电磁波 3

高中物理 第三章 电磁场合电磁波 3

‎3.1麦克斯韦的电磁理论 ‎ 同步测控 关于电磁理论，以下说法正确的是(　　)‎ A．在电场周围一定会产生磁场 B．任何变化的电场周围空间一定会产生变化的磁场 C．均匀变化的电场会产生变化的磁场 D．周期性变化的电场会产生周期性变化的磁场 解析：选D.变化的电场周围一定产生磁场，但若电场不发生变化，则不能在周围空间产生磁场，所以A错；均匀变化的电场在周围空间产生磁场是不变的，只有不均匀变化的电场才能在周围空间产生变化的磁场，B错；均匀变化的电场只能在周围空间产生稳定的磁场，C错；周期性变化的电场(或磁场)在周围空间产生周期性变化的磁场(或电场)，因此选项D正确．‎ 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：选AC.搞清电磁波的产生机理，以及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3.00×‎108 m/s，而在其他介质中传播速度均小于3.00×‎108 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，那么c＝λf，v＝λ′f.因为c>v，所以λ>λ′波长变短，波速变小，故选A、C.‎ 机械波和电磁波的比较，下列说法正确的是(　　)‎ A．它们都可以发生反射、折射、干涉、衍射现象 B．机械波和电磁波本质上相同，只是频率不同而已 C．机械波的传播速度只取决于介质，和频率无关；电磁波的传播速度不仅取决于介质，还和频率有关 D．机械波的传播一定要有介质，电磁波没有介质也可以传播 解析：选ACD.机械波和电磁波都具有波的特性，可以发生反射、折射、干涉、衍射等现象．机械波传播的是运动的形式——振动．电磁波传播的是电磁场，它们本质上不同．电磁波可以在真空中传播，在介质中传播时，频率不同的电磁波在同一介质中传播速度不同，机械波的波速则由介质决定．‎ 如图所示，在直导线PQ周围出现了一组闭合的电场线，则可判定(　　)‎ A．Q→P的电流迅速增强 B．Q→P的电流迅速减弱 C．P→Q的磁场迅速增强 D．P→Q的磁场迅速减弱 解析：选D.Q→P的电流迅速增强(或减弱)，则产生的是从上自下看顺时针(或逆时针)的闭合磁场，所以A、B错；P→Q的磁场迅速增强将产生从上向下看逆时针的电场，P→Q的磁场迅速减弱将产生图示的电场，判定方向的方法类似于判定感应电流或电动势方向的方法，所以答案为D.‎ 课时作业 一、选择题 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．爱因斯坦 C．麦克斯韦 D．法拉第 解析：选C.英国物理学家麦克斯韦在库仑、安培、法拉第等人对电磁学研究的基础上提出了电磁场理论并预言了电磁波的存在．‎ 根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　)‎ A．在电场的周围空间，一定存在着和它联系着的磁场 B．在变化的电场周围空间，一定存在着和它联系着的磁场 C．恒定电流在其周围不产生磁场 D．恒定电流周围存在着稳定的磁场 解析：选BD.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正确，A错误；恒定电流周围存在稳定磁场，磁场的方向可由安培定则判断，C错误，D正确．‎ 关于变化的磁场产生的电场，下列说法正确的是(　　)‎ A．只有在垂直于磁场的平面内存在闭合回路时，才可在闭合回路中产生电场 B．不论是否存在闭合回路，只要磁场发生了变化，就会产生电场 C．变化的磁场产生的电场的电场线是不闭合的曲线 D．变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线 解析：选BD.变化的磁场产生的电场是客观存在的，与是否存在闭合回路无关．产生的电场的电场线是闭合曲线，B、D正确．‎ 下列关于电磁波的说法正确的是(　　)‎ A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B．电磁波在真空和介质中传播速度相同 C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播 解析：选A.变化的磁场就能产生电场，A正确．若只有电场和磁场，而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，C错．光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B错．D选项中没强调是“均匀”介质，若介质密度不均匀会发生折射，故D错．‎ 下列是空间电场随时间变化的图像，如图所示，能产生周期性变化的电磁场的有(　　)‎ 解析：选CD.根据麦克斯韦的电磁场理论：周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，如此下去，形成的电磁场向远处传播，所以本题四种电场变化方式中，选项C和选项D的变化电场能产生周期性变化的电磁场，所以正确选项为C、D.‎ 下列关于变化的磁场产生电场的说法中，正确的是(　　)‎ A．在变化的磁场中放一段导体，导体中的自由电荷不会定向移动 B．在变化的磁场中放一闭合电路，电路中将会产生感应电流 C．变化的磁场产生电场，这个电场的电场线是闭合的 D．变化的磁场产生电场，这个电场与静电场相同 解析：选C.根据麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场周围产生电场，电场线是闭合的，所以选项C正确，选项D错误；变化的磁场周围虽然产生了电场，如果电路平面与电场线垂直，则电路中不会产生感应电流，所以选项B错误；在电场力的作用下，导体中的自由电荷移动，选项A错误；综上所述，本题的正确选项为C.‎ 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．它们都可发生干涉、衍射现象 解析：选BCD.机械波与电磁波产生的根源不同．是由不同的运动形成的，产生的本质不同，A错误，B、C、D正确．‎ 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 解析：选AC.本题考查机械波、电磁波、相对论的有关概念．声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，波长变长，A项正确；纵波是质点的振动方向与波的传播方向一致的波，并不是两个方向相同，B项错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，D项错误．‎ 如图所示，氢原子中的电子绕核逆时针快速旋转，匀强磁场垂直于轨道平面向外，电子的运动轨道半径r不变，若使磁场均匀增加，则电子的动能(　　)‎ A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断 解析：选B.磁场均匀增强，周围空间产生的电场是稳定的，由楞次定律判断可知，周围空间产生的电场在电子轨道平面内沿顺时针方向，电子受到的电场力沿逆时针方向，使电子加速，B项正确．‎ 如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的带电量不变，那么(　　)‎ A．小球对玻璃环的压力不断增大 B．小球受到的磁场力不断增大 C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动 D．磁场力对小球一直不做功 解析：选CD.因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，对带正电的小球做功．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向．在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动．小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力N和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力．考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力N和洛伦兹力F不一定始终在增大．磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功．‎ 二、非选择题 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________图所示的磁场，能产生持续电磁波的有________图所示的磁场．‎ 解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，可以作如下判断：A图的磁场是恒定的，不能产生新的电场，更不能产生电磁波；B图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；C图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，不能产生向外扩展的电磁场，因此不能产生持续的电磁波；D图所示磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，能产生电磁波．‎ 答案：BCD 　BD 雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备，它可以向一定方向发射不连续的电磁波，当遇到障碍物时要发生反射．雷达在发射和接收电磁波时，‎ 在荧光屏上分别呈现出一个尖形波．某型号防空雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4 s．现在雷达正在跟踪一个匀速移动的目标，某时刻在雷达监视屏上显示的雷达波形如图甲所示，30 s后在同一方向上监视屏显示的雷达波形如图乙所示．已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间间隔为10－4 s，电磁波在空气中的传播速度为3×‎108 m/s，试计算被监视目标的移动速度为多少？‎ 解析：甲图时确定目标距雷达的距离：s1＝cΔt1＝×3×108×4×10－‎4 m＝6×‎104 m．乙图时确定目标距离雷达的距离：‎ s2＝cΔt2＝×3×108×3×10－‎4 m＝4.5×‎104 m.‎ 目标的飞行速度为v＝＝ m/s＝‎500 m/s.‎ 答案：‎500 m/s ‎