新教材2025版高中物理第四章电磁振荡与电磁波2.电磁场与电磁波学生用书新人教版选择性必修第二册

2.电磁场与电磁波【素养目标】1.了解发觉电磁波的历史背景，了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点．(物理观念)2．知道电磁波的概念，通过电磁波体会电磁场的物质性．(物理观念)3．体验赫兹证明电磁波存在的试验过程及试验方法，领悟试验对物理学发展的意义．(科学探究)必备学问·自主学习——突出基础性素养夯基一、电磁场1．麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点：________的磁场产生电场，________的电场产生磁场．2．变更的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不行分割的统一的电磁场．电场和磁场交替激发二、电磁波1．变更的电场和变更的磁场交替产生，由近及远地向四周传播，形成________．电磁场传播出去2．1886年________通过试验证明了麦克斯韦的电磁场理论．3．麦克斯韦预言：电磁波在真空中的传播速度等于________．4．赫兹在一系列的试验中视察到电磁波的________、________、________、________和________现象．走进科学如图所示是我国500m口径球面射电望远镜(FAST)，它可以接收来自宇宙深处的电磁波．频率越高的电磁波，波长越长还是越短？关键实力·合作探究——突出综合性素养形成探究一电磁场【核心归纳】1.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匀称变更的电场在四周空间产生恒定的磁场匀称变更的磁场在四周空间产生恒定的电场不匀称变更的电场在四周空间产生变更的磁场不匀称变更的磁场在四周空间产生变更的电场振荡(周期性变更的)电场产生同频率的振荡磁场振荡(周期性变更的)磁场产生同频率的振荡电场2．对电磁场的理解(1)电磁场的产生：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，周期性变更的电场、磁场相互激发，形成的电磁场一环套一环，如图所示．(2)电磁场并非简洁地将电场、磁场相加，而是相互联系、不行分割的统一整体．在电磁场示意图中，电场E矢量和磁场B矢量，在空间相互激发时，相互垂直，以光速c在真空中传播．【应用体验】例1关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是()A．电场四周肯定产生磁场，磁场四周肯定产生电场B．稳定的电场四周产生稳定的磁场，稳定的磁场四周产生稳定的电场C．匀称变更的电场四周产生匀称变更的磁场，匀称变更的磁场四周产生匀称变更的电场D．周期性变更的电场四周产生周期性变更的磁场，周期性变更的磁场四周产生周期性变更的电场[试解]【针对训练】1.下列四种电场中，哪一种能产生电磁波()2.(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是()A．沿AB方向磁场在快速减弱B．沿AB方向磁场在快速增加C．沿BA方向磁场在快速增加D．沿BA方向磁场在快速减弱探究二电磁波【情境探究】如图所示，某同学正在回答神舟十号航天员王亚平的问题，请问她们的通话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的，为什么？【核心归纳】1.对电磁波的理解(1)电磁波的传播不须要介质，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—机械波电磁波探讨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更电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变更传播状况传播须要介质，波速与介质有关，与频率无关传播无需介质，在真空中波速等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关产朝气理由质点(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【应用体验】题型1对电磁波的相识例2(多选)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传播形成的B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108m/sC．电磁波由真空进入介质中，波长将变短D．电磁波也能产生干涉、衍射现象[试解]题型2电磁波与机械波的比较例3下列关于机械波和电磁波的说法正确的是()A．电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象B．波源停止振动，机械波马上停止传播C．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波速保持不变D．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波长保持不变[试解]【针对训练】3.[2024·陕西宝鸡高二质检]关于电磁波下列说法正确的是()A．电磁波可以发生干涉现象B．电磁波无法携带信息C．电磁波的传播必需依靠介质D．电磁波无法发生衍射现象4．(多选)某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是()A．机械波的频率、波长和波速三者满意的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C．机械波的传播依靠于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波随堂演练·达标自测——突出创新性素养达标1．[2024·四川成都期中]下列关于电磁波的说法正确的是()A．做简谐运动的电荷可以在四周的空间产生电磁波B．电磁波不具有能量C．麦克斯韦第一次通过试验验证了电磁波的存在D．只要有电场和磁场，就能产生电磁波2．(多选)依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四周空间必有磁场和电场B．打点计时器工作时四周必有磁场和电场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相互垂直3．关于电磁波和机械波，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靠于介质传播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4．抗击新型冠状病毒肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广阔用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位呈现镜头之下的武汉风光，共同期盼武汉“复苏”.5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率.5G信号一般采纳3.3×109Hz～6×109Hz频段的无线电波，而现在运用的第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109Hz～2.64×109Hz，则()A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快B．5G信号是横波，4G信号是纵波C．空间中的5G信号和4G信号会产生干涉现象D．5G信号相比于4G信号更不简洁绕过障碍物，所以5G通信须要搭建更密集的基站5．(多选)应用麦克斯韦电磁场理论推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更的场，下图是表示变更的场产生的另外的场)正确的是()2．电磁场与电磁波必备学问·自主学习一、1．变更变更二、1．电磁波2．赫兹3．光速c4．反射折射干涉偏振衍射走进科学提示：频率越高的电磁波，波长越短．关键实力·合作探究探究一应用体验[例1]解析：稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，A、B错误；匀称变更的电场四周产生稳定的磁场，匀称变更的磁场四周产生稳定的电场，C错误；依据麦克斯韦电磁场理论可知，周期性变更的电场四周产生周期性变更的磁场，周期性变更的磁场四周产生周期性变更的电场，D正确．答案：D针对训练1．解析：依据麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于它不能激发磁场，故无电磁波产生；当出现匀称变更的电场时(如B图、C图)，会激发出恒定的磁场．磁场恒定不会再激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变更的电场(如D图)，才会激发出周期性变更的磁场，而周期性变更的磁场又激发出周期性变更的电场……如此不断激发，便会产生电磁波，D正确，A、B、C错误．答案：D2．解析：依据电磁感应，闭合电路中的磁通量变更使闭合电路中产生感应电流，该电流可用楞次定律推断．依据麦克斯韦电磁场理论，闭合电路中产生感应电流，是因为闭合电路中自由运动的电荷受到了电场力的作用，而变更的磁场产生电场，与是否存在闭合电路没有关系，故空间内磁场变更产生的电场方向，仍旧可用楞次定律推断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知A、C正确．答案：AC探究二情境探究提示：电磁波．因为机械波的传播离不开介质，而电磁波可以在真空中传播．应用体验[例2]解析：周期性变更的电场、磁场相互激发并向外传播，形成电磁波，A正确．电磁波只有在真空中传播时速度才为3×108m/s，在介质中传播时，速度均小于3×108m/s，B错误．依据λ＝vf可知，电磁波从真空进入介质中，频率不变，波速减小，所以波长λ答案：ACD[例3]解析：干涉、衍射和多普勒效应是波特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象，A正确；假如机械波波源停止振动，在介质中传播的机械波仍接着传播，B错误；机械波从一种介质进入另一种介质传播时，波速发生变更，频率由波源确定，所以频率不变，依据v＝λf可知，波长变更，C、D错误．答案：A针对训练3．解析：一切波都能发生干涉和衍射，故A正确，D错误；电磁波能够携带信息，故B错误；电磁波的传播不须要介质，故C错误．答案：A4．解析：机械波和电磁波有相同之处，也有本质区分，但v＝λf都适用，A正确；机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，B正确；机械波的传播依靠于介质，电磁波可以在真空中传播，C正确；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D错误．答案：ABC随堂演练·达标自测1．解析：依据麦克斯韦的电磁场理论可知，做简谐运动的电荷会在空间产生变更的电磁场，变更的电磁场在空间传播，形成电磁波，故A正确；电磁波能够传播能量，说明电磁波具有能量，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用试验证明了电磁波的存在，故C错误；只有周期性变更的电场和磁场才能产生电磁波，匀称变更的也不能产生，故D错误．答案：A2．解析：日光灯、打点计时器都通有沟通电，沟通电四周存在周期性变更的磁场，周期性变更的磁场会激发电场，A、B正确；恒定的电场不激发磁场，恒定的磁场不激发电场，C错误；依据麦克斯韦电磁场理论可知，电场方向，磁场方向和传播方向三者相互垂直，D正确．答案：ABD3．解析：电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，故A错误；电磁波属于波的一种，能够发生衍射现象等波特有的现象，故B正确；电磁波能在真空中传播，而机械波依靠于介质传播，不能在真空中传播，故C、D错误．答案：B4．解析：任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号与4G信号所用的无线电波在真空中的传播速度相同，故A错误；5G信号与4G信号都是电磁波，为横波，故B错误；5G信号和4G信号的频率不