2024-2025学年高二物理同步学与练（ 人教版2019选择性必修第二册）4.2电磁场与电磁波（解析版）.docx

4.2电磁场与电磁波

学习目标

学习目标

课程标准

物理素养

1.知道电磁场的概念及产生的原理.

2.了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点以及在物理学发展史上的意义。

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。

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。

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，体会赫兹实验证明电磁波存在的重大意义。

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。

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思维导图

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知识梳理

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，电路里就会产生感应电流．

(2)麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动．

(3)实质：变化的磁场产生了电场．

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磁场．

3．变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分割的统一的电磁场．

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，形成电磁波．

2．电磁波的特点

(1)电磁波在空间传播不需要介质．

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

(3)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象．

3．电磁波具有能量

电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换，电磁波的发射过程是辐射能量的过程，传播过程是能量传播的过程．

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题型精讲

【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

【答案】B

【解析】AB．根据麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间线性增大时将产生稳定的感应电场，根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同，因小球带正电，故电场力对小球做正功，小球的速度逐渐增大，向心力的大小

随之增大，故A错误，B正确；

C．洛伦兹力对小球不做功，故C错误;

D．带电小球所受的洛伦兹力为

因为速率随时间逐渐增大，且磁感应强度B的大小跟时间成正比，所以小球受到的洛伦兹力大小与时间不成正比，故D错误.

故选B。

【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

【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，选项D正确ABC错误。

故选D。

【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

【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。

【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

【答案】A

【解析】A．振荡电场周围一定产生同频率的振荡磁场，振荡磁场周围一定产生同频率的振荡电场。故A正确；

BCD．均匀变化的电场产生恒定的磁场，若非均匀变化的电场，则