2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第二册）4.2电磁场与电磁波（原卷版）

4.2电磁场与电磁波

课程标准物理素养

1.知道电磁场的概念及产物理观念：知道电磁波的概念。初步了解电磁场是物质的一种形式。

生的原理.科学思维：会从电磁场的物质性与能量传播的观点解释电磁波的发射与接收。

2.了解麦克斯韦电磁场科学探究：领会在发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法，

理论的基本观点以及在物体会赫兹实验证明电磁波存在的重大意义。

理学发展史上的意义。科学态度与责任：了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟

大贡献。领会物理实验对物理学发展的基础意义。

（一）课前研读课本，梳理基础知识：

一、电磁场

1．变化的磁场产生电场

(1)实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生．

(2)麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的产生了电场，电场促使导体中的自由电荷

做定向运动．

(3)实质：变化的产生了电场．

2．变化的电场产生磁场

麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生．

3．变化的电场和磁场总是，形成一个不可分割的统一的．

二、电磁波

1．电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成．

2．电磁波的特点

(1)电磁波在空间传播不需要．

(2)电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度，而且二者均与波的传播方向．

(3)电磁波能产生反射、、干涉、偏振和等现象．

3．电磁波具有能量

电磁场的转换就是能量与能量的转换，电磁波的发射过程是能量的过程，传播过程是能量传

播的过程．

【题型一】电磁场

对麦克斯韦电磁场理论的理解

(1)变化的磁场产生电场

①均匀变化的磁场产生恒定的电场．

②非均匀变化的磁场产生变化的电场．

③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场．

(2)变化的电场产生磁场

①均匀变化的电场产生恒定的磁场．

②非均匀变化的电场产生变化的磁场．

③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场．

【典型例题1】如图所示是一个水平放置的圆环形玻璃小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同。现将一直

径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0。与此同时，有一变化的磁场

垂直穿过圆环形玻璃小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度B的大小跟时间成正比，方向竖直向下。设小

球在运动过程中所带电荷量不变，那么（）

A．小球受到的向心力大小不变

B．小球受到的向心力大小不断增大

C．洛伦兹力对小球做了功

D．小球受到的洛伦兹力大小与时间成正比

【典型例题2】根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（）

A．均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场

B．周期性变化的电场周围空间一定产生不变化的电场

C．有电场就一定能产生磁场，有磁场也一定能产生电场

D．在变化的电场周围一定产生磁场，在变化的磁场周围一定产生电场

【对点训练1】下列有关电磁场的说法正确的是（）

A．静止的电荷可以产生磁场

B．只有在闭合电路中，变化的磁场才产生电场

C．赫兹证实了麦克斯韦电磁场理论

D．电磁场不具有物质性

【对点训练2】根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（）

A．振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场

B．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场

C．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场

D．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

【题型二】电磁波

电磁波的特点

(1)电磁波是横波，在传播方向上的任一点，E和B彼此垂直且均与传播方向垂直．如图所示．

(2)电磁波的传播不需要介质，在真空中电磁波的传播速度跟光速相同，即v真空＝c＝3.0×

108m/s.

(3)电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射、反射、折射和偏振等现象，电磁波也是传播能量的一种形式．

(4)电磁波波速c、波长λ及频率f之间的关系为c＝λf.

【典型例题3】19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，精辟地揭示了电场与磁

场之间的联系，预言了电磁波的存在。在闭合金属线圈中通入以下不同的电流，能产生电磁波的是（）

A．B．

C．D．

【典型例题4】麦克斯韦电磁场理论对应的两个模型：甲是变化的磁场产生电场，乙是变化的电场产生磁场，

下列说法正确的是（）

A．对甲图，变化的磁场只能在其周围的闭合线圈中产生电场

B．对乙图，只有带电平行板间的变化电场才能在板间产生磁场

C．甲、乙两图一定能产生持续的电磁波

D．电磁波是横波，而且是一种真实存在的物质

【对点训练3】太赫兹通信作为实现6G（第六代通信技术）愿景的关键技术，已得到全球通信业认可，2023

年4月，我国成功完成了太赫兹轨道角动量的实时无线传输通信实验，实现重大技术突破，为6G通信技术

的发展提供了重要保障和支撑，该实验通信频率为1.1×105MHz，远远超出5G（第五代通信技术）信号频率，

关于该实验信号与5G信号下列说法正确的是（）

A．该实验信号和5G信号都属于电磁波，且都可能是纵波

B．该实验信号和5G信号都一定具有偏振现象

C．该实验信号相比5G信号光子能量更小

D．该实验信号相比5G信号在真空中的传播速度更小

【对点训练4】体外冲击波治疗具有非侵入性、患者易于接受、对人体组织损伤少、治疗成功率高等优点，

目前在临床医疗上得到广泛的应用。一种冲击波治疗仪的充电和瞬时放电电路如图甲所示。交流电经调压、

整流后向电容器C充电储能。当触发器S导通时，电容器经置于水中的冲击波源W瞬时放电，高压强电场

的巨大能量瞬间释放使水迅速汽化、膨胀而形成冲击波。如图乙所示，冲击波向四周传播，碰到反射体光

滑的内表面而反射，波源发出的冲击波经反射后在F点聚焦，形成压力强大的冲击波焦区，当人体深处的

病变处于该焦区时，就会得到治疗的作用。冲击波治疗对放电时间要求不超过1μs，电容器C的电容一般在

0.3~1.0μF之间，充电电压大约10kV。下列说法正确的是（）

A．治疗仪产生的冲击波是电磁波

B．电容器放电电流不能达到104A数量级

C．若仅减小电路中电阻R的阻值，可减小电容器的充电时间

D．若仅增大电容器C的电容，放电时间仍符合冲击波的要求

【基础强化】

1．首先用实验证实电磁波存在、验证麦克斯韦电磁场理论正确的科学家是（）

A．法拉第B．麦克斯韦C．赫兹D．奥斯特

2．关于电磁场，下列说法正确的是（）

A．变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场

B．电磁波从真空进入水中，传播速度、频率、波长都会发生变化

C．红光的频率低于紫光的频率，在真空中红光的传播速度大于紫光的传播速度

D．电磁波本质是振动在介质中的传播

3．下列关于电磁场和电磁波的理解正确的是（）

A．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场

B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场

C．周期性变化的电场和周期性变化的磁场互相激发，形成电磁波

D．电磁波不能在真空中传播

4．2023年10月26日11时14分，长征二号F遥十七运载火箭托举着神舟十七号载人飞船，送3名航天员

奔赴“天宫”。神十六、神十七两个乘组“太空会师”，直播画面通过电磁波传送到地面。下列关于电磁波说法

正确的是（）

A．电磁波可以在真空中传播

B．麦克斯韦首次通过实验验证了电磁波的存在

C．电磁波传播过程中，电场和磁场都是均匀变化的

D．太空中航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度

5．下列有关四幅图的说法正确的是（）

A．图甲中振荡电路正在放电

B．图乙中的发电机线圈若变为等面积的圆形，则电动势会增加

C．图丙中的双线绕法可减小绕线的漏磁现象，从而减小磁场能的损失

D．图丁中变化的磁场产生电场是一个普遍规律，与闭合电路是否存在无关

6．用麦克斯韦电磁场理论判断如图所示的四组电场产生的磁场（或磁场产生的电场）随时间t的变化规律，

其中错误的是（）

A．B．

C．D．

【素养提升】

7．关于科学家的贡献，下列说法中正确的是（）

A．奥斯特发现了感应电流产生的条件

B．赫兹提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在

C．泊松亮斑的发现，有力的证实了光具有波的特性

D．布朗观察悬浮在液体中的花粉颗粒在不停地做无规则运动，表明了液体分子在不停地做无规则运动

8．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的

B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3108m/s

C．电磁波由真空进入介质传播时，波长变短

D．电磁波不能产生干涉现象

9．关于电磁波，下列说法中正确的是（）

A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场

B．电磁波既可以传递信息，又可以传递能量

C．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，法拉第最先用实验证实了电磁波的存在

D．各种频率的电磁波在真空中的传播速率都相同

10．第五代移动通信技术简称5G，5G网络的主要优势在于数据传输速率快，比4G网络快100倍，可以满

足高清视频，虚拟现实等大数据量传输，所以越来越多的人选择使用5G手机。5G手机传递信息是通过电

磁波来实现的。下列有关电磁波的说法正确的是（）

A．1886年，科学家麦克斯韦首先通过实验捕捉到了电磁波

B．电磁波和超声波、次声波一样，都可以在真空中传播

C．物体中存在着不停运动的带电微粒，带电微粒的振动会产生变化的电磁场，从而一切物体都在辐射

电磁波

D．电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播

11．关于电磁波，下列说法正确的是（）

A．电磁波的传播不