电磁场与电磁波（4大题型）解析版-2024-2025学年高二物理（人教版选择性必修第二册）

电磁场与电磁波（4大题型）

知识点1电磁场

对麦克斯韦电磁场理论的理解题型1麦克斯韦电磁场理论

电磁场与电磁场题型2电磁场的产生及特点

电磁波题型3电磁波的产生及特点

电磁波的产生题型4电磁波与机械波的比较

知识点2电磁波）电磁波的特点

赫兹实验

方法技巧：1、机械波和电磁波的比较

...........Tm2、电场与磁场的变化关系

知识点1电磁场

1、变化的磁场产生电场

（1）现象：在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。

（2）分析：麦克斯韦认为，电路里能产生电流，是因为变化的磁场产生了电场，电路中的自由电荷在电场

的作用下做定向运动，产生感应电流。

变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场

2、变化的电场产生磁场

（1）现象：当电荷从静止到运动时，电场就发生变化，即空间各点的电场强度将随时间变化。运动的电荷

在空间要产生磁场。

（2）假设：麦克斯韦假设，变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。

例如，在电容器充、放电的过程中，不仅导体中的电流产生磁场，而且在电容器两极板间周期性变化的电

场也产生磁场。

3、对麦克斯韦电磁场理论的理解

（1）变化的磁场产生电场一一涡旋电场

①恒定的磁场不产生电场。

②均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场。

③不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场。

④周期性变化的磁场产生同频率变化的电场。

（2）变化的电场产生磁场一一涡旋磁场

①恒定的电场不产生磁场。

②均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。

③不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场。

④周期性变化的电场产生同频率变化的磁场。

4、电磁场

变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，这就是电磁场。

知识点2电磁波

1、电磁波的产生

（1）预言电磁波的存在

根据上述两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间某区域中有周期性变化的电场，就会在周围引起

变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场，这样变化的电场和磁场由

近及远地向周围传播，形成了电磁波。

（2）预言光是电磁波

麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速c,由此，麦克斯韦预言了光是电磁波。

（3）电磁波的定义

变化的电场和变化的磁场交替产生而形成的电磁场由近及远地传播形成了电磁波。

2、电磁波的特点

（1）电磁波的传播不需要任何介质，在真空中也能传播，电磁波在真空中的传播速度等于光速，即

c=3xl08m/s。

（2）电磁波是横波，它的电场强度E与磁感应强度B互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。下图表

示做正弦变化的电场或磁场所引起的电磁波在某一时刻的图像。

（3）电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象电磁波与物质相互作用时，能发生反射、吸收、折射

等现象，电磁波也是传播能量的一种形式。

（4）电磁波的频率为电磁振荡的频率，由波源决定，与介质无关。

3、赫兹实验

（1）实验装置

（2）实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。

（3）现象分析：当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种

变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使

得导线环的两小球间也产生了火花。

（4）赫兹的其他成果：赫兹通过一系列的实验观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。

通过测量证明了电磁波在真空中的速度等于光速c,证明了电磁波与光的统一性，证实了麦克斯韦的电磁场

理论。

1、机械波和电磁波的比较

机械波电磁波

类型研究力学现象研究电磁现象

本质不是物质，是机械振动在介质中的传播是物质，是电磁振荡的传播

传播机理质点间相互作用电场和磁场交替感应

传播需要介质，波速与介质有关，与频传播无需介质，在真空中波速总等于光速C,

不传播情况

率无关在介质中传播时，波速与介质及频率都有关

同

周期性变化电场强度E和磁感应强度B随时间和空间周期

点位移随时间和空间周期性变化

的物理量性变化

产生机理由（波源）质点的振动产生由电磁振荡（周期性变化的电流、磁场）激发

波的种类既有横波也有纵波横波

横波机械能电磁能

相①都具有波的一切特性，例如干涉、衍射、反射、折射等性质。

同②它们的波速、波长与频率的关系都是V=4人

点③都携带能量并传播能量。

2、电场与磁场的变化关系

稳

均

不

激

发

定

一

匀

*~再

变

变

的

非均

激

化

化

匀

变

磁

的

发

非

化

的

电

场

稳

量

激

激

变

均匀

不

均

磁

场

场

定

化

再

r一

变

理

化

匀

的

的

♦激

非

匀

均

电

变

磁

L发

变

场

化

化

场

」

，

（1）不同频率的电磁波在同一种介质中传播的速度是不同的，频率越高，速度越小。

（2）波速与频率的关系为v=2/,在真空中丫=°,/与产生电磁波的振荡电路频率相同。

题型1麦克斯韦电磁场理论

1.（22-23高二下•天津西青•期末）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

【答案】D

【解析】根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，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。

故选D。

2.（多选）根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（）

A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关

B.周期性变化的电场产生周期性变化的磁场

C.不均匀变化的电场或磁场才可能产生电磁波

D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场

【答案】ABC

【解析】A.根据麦克斯韦理论可知，变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关，故A正

确；

B.根据麦克斯韦电磁场理论周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，故B正确；

C.根据麦克斯韦电磁场理论不均匀变化的电场或磁场才可能产生电磁波，故C正确；

D.稳定的电场不能激发磁场，稳定的磁场不能激发电场，故D错误。

故选ABCo

3.（23-24高二下•吉林长春・月考）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/的变化规律，其中错误的是（）

【解析】A.恒定的电场不产生磁场，故A正确，不符题意;

B.均匀变化的电场产生恒定的磁场，故B正确，不符题意;

CD.周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，产生的电场的电场强度与磁场的磁感应强度的变化

率成正比，对于正弦曲线，f=0时，磁场的磁感应强度的变化率最大，故产生的电场的电场强度最大，选

项C错误，符合题意；D正确，不符题意。

故选C。

4.（23-24高二下・江西吉安・期末）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（）

甲变化的磁场产生电场乙变化的电场产生磁场

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

【答案】D

【解析】AB.变化的磁场能够在周围的空间产生电场，变化的电场能够在周围的空间产生磁场，不需要闭

合线圈，不是只有带电平行板间的变化电场才能在板间产生磁场且这种现象可以在真空中发生，故AB错误;

C.若甲乙两图的磁场均匀变化，就不会产生稳定不变的电场，稳定不变的电场不会产生磁场，就不会持续

产生电磁波，故C项错误；

D.电磁波是横波，而且是一种真实存在的物质，故D项正确。

故选D。

5.麦克斯韦电磁场理论

•小增大）

（1）变化的磁场产生电场

①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生_________o这个现

象的实质是变化的磁场在空间产生了。

②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生______O

（2）变化的电场产生磁场

变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生______，即的电场产生磁场。

【答案】感应电流电场电场磁场变化

【解析】（1）在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产

生感应电流；这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。

[4]即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场；

（2）[5][6]变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。

题型2电磁场的产生及特点

6.（多选）关于电磁场，下列说法正确的是（）

A.在一个磁铁旁放一带电体，则两者周围空间就形成了电磁场

B.电磁场中的电场和磁场是不可分割的一个统一体

C.电磁场既不同于静电场，也不同于静磁场

D.电磁场中电场的变化频率和磁场的变化频率是相同的

【答案】BCD

【解析】ABC.电磁场是变化的电场和变化的磁场形成的不可分割的统一体，既不同于静电场，也不同于

静磁场，更不是静电场和静磁场的简单复合，故A错误，BC正确；

D.由麦克斯韦的电磁理论可知，周期性变化的电场在其周围空间产生同频率周期性变化的磁场，周期性变

化的磁场在其周围空间产生同频率周期性变化的电场，因此电磁场中电场的变化频率和磁场的变化频率是

相同的，故D正确。

故选BCD。

7.（23-24高二下•湖南长沙•期中）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

【答案】C

【解析】A.静止的电荷不可以产生磁场，故A错误；

B.不需要在闭合电路中，只要空间有变化的磁场，就能产生电场，故B错误;

C.赫兹证实了麦克斯韦电磁场理论，故C正确；

D.电磁场具有物质性，故D错误。

故选C。

8.下图所示的四种磁场中，能产生恒定的感生电场的是（）

【答案】C

【解析】A.由电磁场理论，结合图像，可知选项A中磁场不变，则不会产生电场，故A错误；

B.选项B中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误；

C.选项C中磁场随着时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C正确；

D.选项D中磁场随着时间非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D错误。

故选C。

9.下列是一些磁场的磁感应强度8随时间变化的图像，其中能在磁场周围产生稳定电场的是（）

【答案】B

【解析】根据麦克斯韦理论可知，只有随时间均匀变化的磁场，在其周围才能产生稳定的电场，由图像可

知，只有B项符合。

故选B。

题型3电磁波的产生及特点

10.（23-24高二下•西藏拉萨•期末）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

【答案】C

【解析】由物理史实可知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赫兹，故

选C。

11.（24-25高二上・广西南宁•期末）（多选）“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于

电磁波，下列说法正确的是（）

A.麦克斯韦从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在

B.电磁波的传播不需要介质

C.电磁波看不见，不具有能量

D.不同电磁波在真空中传播速度大小相同

【答案】BD

【解析】A.麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；

B.电磁波的传播不需要介质，故B正确；

C.电磁波看不见，但具有能量，故C错误；

D.不同电磁波在真空中传播速度大小相同，均等于光速，故D正确。

故选BD„

12.（23-24高二上•河南驻马店•期末）“中国天眼”（FAST）位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电

望远镜，它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（）

A.麦克斯韦认为变化的电场能激发出变化的磁场，但没有介质不能产生电磁波

B.麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波

C.电磁波从真空进入水中时，频率改变，波速不变

D.电磁波从真空进入水中时，频率不变，波速改变

【答案】D

【解析】AB.麦克斯韦认为周期性变化的电场在周围能够引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远

的空间引起新的变化的电场和磁场，这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波，电磁

波的传播不需要介质，而均匀变化的电场只能激发恒定的磁场，不能产生电磁波，故AB错误；

CD.电磁波在不同介质中传播速度不同，频率不会改变，故C错误，D正确。

故选D。

13.（24-25高二上•河北保定•期末）下列关于电磁波的叙述中，正确的是（）

A.电磁波的频率都相同

B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3xl（）8m/s

C.麦克斯韦证实了电磁波的存在

D.电磁波具有波的一切特征

【答案】D

【解析】A.不同的电磁波，波长不同，频率不同，故A错误；

B.电磁波只有在真空中传播时，其速度才为3xl08m/s,故B错误；

C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误；

D.因为电磁波也是一种波，故电磁波具有波的一切特征，故D正确。

故选D。

14.2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北

京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的

是（）

A.电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不会发生变化

B.电磁波跟声波一样，只能在介质中传播

C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在

D.航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度

【答案】A

【解析】A.电磁波在传播过程中，频率始终不变，A正确;

B.电磁波的传播不依赖介质，声波是机械波，只能在介质中传播，B错误；

C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，C错误；

D.航天员讲话时画面能与声音同步，是因为画面与声音均转化为电磁波信号传输到地面，电磁波的速度为

光速，声波在空气中的传播速度为340m/s,两者差距很大，D错误。

故选A。

15.（多选）根据麦克斯韦的电磁场理论可知，下列能在空间产生电磁波的是（）

【答案】BD

【解析】A.选项A所示的磁场是恒定的，不能产生电场，故不能产生电磁波，故A错误;

B.选项B所示的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，变化的电场和变化的磁场交替产生,

因此可以产生持续的电磁波，故B正确；

C.选项C所示的电场是均匀变化的，能产生恒定的磁场，而恒定的磁场不能产生电场，不能产生向外扩展

的电磁场，因此不能产生持续的电磁波，故c错误；

D.选项D所示的电场是周期性变化的，能产生周期性变化的磁场，变化的电场和变化的磁场交替产生，

能产生持续的电磁波，故D正确。

故选BDo

16.（23-24高二下•广东潮州•期末）（多选）如图所示，在磁感应强度8随时间f变化的以下四种磁场中,

下列判断正确的是（）

A.甲图能产生电场，不能产生电磁波B.乙图能产生电场，不能产生电磁波

C.丙图能产生电场，也能产生电磁波D.丁图能产生电场，不能产生电磁波

【答案】AC

【解析】A.甲是均匀变化的磁场，可以产生稳定的电场，但不能产生电磁波，故A正确;

B.乙是稳定的磁场，不可以产生电场，不能产生电磁波，故B错误；

C.丙是周期性变化的磁场，能产生周期性变化的电场，也能产生电磁波，故C正确；

D.丁是周期性变化的磁场，能产生周期性变化的电场，也能产生电磁波，故D错误。

故选ACo

17.（23-24高二下•上海杨浦•期中）如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，能产

生电场的是，能产生电磁波是.

【解析】[1]⑵根据麦克斯韦的电磁场理论，恒定磁场周围不会产生的电场，不能产生电磁波；根据麦克斯

韦的电磁场理论，不均匀变化的磁场周围产生不均匀变化的电场；不均匀变化的电场产生不均匀变化的磁

场，能产生电磁波；均匀变化的磁场产生恒定的电场，故能产生电场的是乙、丙、丁；能产生电磁波是乙

和丁。

题型4电磁波与机械波的比较

18.（23-24高二上•山东聊城•期末）下列关于电磁波和声波以及机械波的说法正确的是（）

A.电磁波是一种物质，也具有能量

B.电磁波跟声波一样，不能在真空中传播

C.高频机械波和低频机械波相遇能发生干涉现象

D.只有障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，波才能发生衍射

【答案】A

【解析】A.电磁波是一种物质，也具有能量，故A正确；

B.电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波只能在介质中传播，故B错误；

C.两列频率相同的机械能相遇才能产生干涉，则高频机械波和低频机械波相遇不能发生干涉现象，选项C

错误；

D.波在任何情况下都能发