高中物理 第三章 電磁場(chǎng)合電磁波 3.1麥克斯韋的電磁理論練習(xí)（含解析）滬科版選修3-4

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1、3.1麥克斯韋的電磁理論 同步測(cè)控 關(guān)于電磁理論，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．在電場(chǎng)周圍一定會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng) B．任何變化的電場(chǎng)周圍空間一定會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) C．均勻變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) D．周期性變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng) 解析：選D.變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，但若電場(chǎng)不發(fā)生變化，則不能在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，所以A錯(cuò)；均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)是不變的，只有不均勻變化的電場(chǎng)才能在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，B錯(cuò)；均勻變化的電場(chǎng)只能在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，C錯(cuò)；周期性變化的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))，因此選項(xiàng)D正確． 下列關(guān)于電磁波的敘

2、述中，正確的是(　　) A．電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播 B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.00×108 m/s C．電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)將變短 D．電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象 解析：選AC.搞清電磁波的產(chǎn)生機(jī)理，以及電磁波在真空中傳播速度為光速c＝3×108 m/s，且c＝λf，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不發(fā)生變化，波長(zhǎng)、波速變化．另外電磁波仍具有波的特征．電磁波只有在真空中的傳播速度才為3.00×108 m/s，而在其他介質(zhì)中傳播速度均小于3.00×108 m/s.電磁波與其他波一樣具有干涉、衍射等波的特性．當(dāng)電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，頻率不變

3、，那么c＝λf，v＝λ′f.因?yàn)閏>v，所以λ>λ′波長(zhǎng)變短，波速變小，故選A、C. 機(jī)械波和電磁波的比較，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．它們都可以發(fā)生反射、折射、干涉、衍射現(xiàn)象 B．機(jī)械波和電磁波本質(zhì)上相同，只是頻率不同而已 C．機(jī)械波的傳播速度只取決于介質(zhì)，和頻率無(wú)關(guān)；電磁波的傳播速度不僅取決于介質(zhì)，還和頻率有關(guān) D．機(jī)械波的傳播一定要有介質(zhì)，電磁波沒(méi)有介質(zhì)也可以傳播 解析：選ACD.機(jī)械波和電磁波都具有波的特性，可以發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象．機(jī)械波傳播的是運(yùn)動(dòng)的形式——振動(dòng)．電磁波傳播的是電磁場(chǎng)，它們本質(zhì)上不同．電磁波可以在真空中傳播，在介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不同的電磁波

4、在同一介質(zhì)中傳播速度不同，機(jī)械波的波速則由介質(zhì)決定． 如圖所示，在直導(dǎo)線PQ周圍出現(xiàn)了一組閉合的電場(chǎng)線，則可判定(　　) A．Q→P的電流迅速增強(qiáng) B．Q→P的電流迅速減弱 C．P→Q的磁場(chǎng)迅速增強(qiáng) D．P→Q的磁場(chǎng)迅速減弱 解析：選D.Q→P的電流迅速增強(qiáng)(或減弱)，則產(chǎn)生的是從上自下看順時(shí)針(或逆時(shí)針)的閉合磁場(chǎng)，所以A、B錯(cuò)；P→Q的磁場(chǎng)迅速增強(qiáng)將產(chǎn)生從上向下看逆時(shí)針的電場(chǎng)，P→Q的磁場(chǎng)迅速減弱將產(chǎn)生圖示的電場(chǎng)，判定方向的方法類似于判定感應(yīng)電流或電動(dòng)勢(shì)方向的方法，所以答案為D. 課時(shí)作業(yè) 一、選擇題 在物理學(xué)史上，最先建立完整的電磁場(chǎng)理論并預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是(

5、　　) A．赫茲　　　　　　　　　　 B．愛(ài)因斯坦 C．麥克斯韋 D．法拉第 解析：選C.英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在庫(kù)侖、安培、法拉第等人對(duì)電磁學(xué)研究的基礎(chǔ)上提出了電磁場(chǎng)理論并預(yù)言了電磁波的存在． 根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在電場(chǎng)的周圍空間，一定存在著和它聯(lián)系著的磁場(chǎng) B．在變化的電場(chǎng)周圍空間，一定存在著和它聯(lián)系著的磁場(chǎng) C．恒定電流在其周圍不產(chǎn)生磁場(chǎng) D．恒定電流周圍存在著穩(wěn)定的磁場(chǎng) 解析：選BD.電場(chǎng)按其是否隨時(shí)間變化分為穩(wěn)定電場(chǎng)(靜電場(chǎng))和變化電場(chǎng)(如運(yùn)動(dòng)電荷形成的電場(chǎng))，穩(wěn)定電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)，只有變化的電場(chǎng)周圍空間才存在對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)，故B正確，A

6、錯(cuò)誤；恒定電流周圍存在穩(wěn)定磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向可由安培定則判斷，C錯(cuò)誤，D正確． 關(guān)于變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．只有在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)存在閉合回路時(shí)，才可在閉合回路中產(chǎn)生電場(chǎng) B．不論是否存在閉合回路，只要磁場(chǎng)發(fā)生了變化，就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng) C．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是不閉合的曲線 D．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線 解析：選BD.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)是客觀存在的，與是否存在閉合回路無(wú)關(guān)．產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線，B、D正確． 下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是(　　) A．均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng) B．電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同

7、 C．只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波 D．電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 解析：選A.變化的磁場(chǎng)就能產(chǎn)生電場(chǎng)，A正確．若只有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，而電場(chǎng)和磁場(chǎng)都穩(wěn)定或電場(chǎng)、磁場(chǎng)僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波，C錯(cuò)．光也是電磁波，在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同，可判斷B錯(cuò)．D選項(xiàng)中沒(méi)強(qiáng)調(diào)是“均勻”介質(zhì)，若介質(zhì)密度不均勻會(huì)發(fā)生折射，故D錯(cuò)． 下列是空間電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像，如圖所示，能產(chǎn)生周期性變化的電磁場(chǎng)的有(　　) 解析：選CD.根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論：周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，如此下去，形成的電磁場(chǎng)向遠(yuǎn)處傳播，所以本題四種電場(chǎng)變化方式中，選

8、項(xiàng)C和選項(xiàng)D的變化電場(chǎng)能產(chǎn)生周期性變化的電磁場(chǎng)，所以正確選項(xiàng)為C、D. 下列關(guān)于變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．在變化的磁場(chǎng)中放一段導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷不會(huì)定向移動(dòng) B．在變化的磁場(chǎng)中放一閉合電路，電路中將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 C．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的 D．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)與靜電場(chǎng)相同 解析：選C.根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)線是閉合的，所以選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；變化的磁場(chǎng)周圍雖然產(chǎn)生了電場(chǎng)，如果電路平面與電場(chǎng)線垂直，則電路中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在電場(chǎng)力的作用下，導(dǎo)體中的自由電荷移動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)

9、誤；綜上所述，本題的正確選項(xiàng)為C. 以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．機(jī)械波與電磁波，本質(zhì)上是一致的 B．機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速，不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān) C．機(jī)械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波 D．它們都可發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象 解析：選BCD.機(jī)械波與電磁波產(chǎn)生的根源不同．是由不同的運(yùn)動(dòng)形成的，產(chǎn)生的本質(zhì)不同，A錯(cuò)誤，B、C、D正確． 下列說(shuō)法正確的是(　　) A．聲波從空氣進(jìn)入水中時(shí)，其波速增大，波長(zhǎng)變長(zhǎng) B．縱波傳播過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向總是相同的 C．當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，波源自身的頻率不

10、變 D．均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 解析：選AC.本題考查機(jī)械波、電磁波、相對(duì)論的有關(guān)概念．聲波從空氣進(jìn)入水中時(shí)，頻率不變，波速變大，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，A項(xiàng)正確；縱波是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一致的波，并不是兩個(gè)方向相同，B項(xiàng)錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 如圖所示，氫原子中的電子繞核逆時(shí)針快速旋轉(zhuǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軌道平面向外，電子的運(yùn)動(dòng)軌道半徑r不變，若使磁場(chǎng)均勻增加，則電子的動(dòng)能(　　) A．不變 B．增大 C．減小 D．無(wú)法判斷 解析：選B.磁場(chǎng)均勻增強(qiáng)，周圍空間產(chǎn)生的電場(chǎng)是穩(wěn)定的，由楞次定律判斷可知，周圍空間產(chǎn)生的電場(chǎng)在電

11、子軌道平面內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较?，電子受到的電?chǎng)力沿逆時(shí)針?lè)较?，使電子加速，B項(xiàng)正確． 如圖所示，在內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于環(huán)口徑的帶正電的小球，正以速率v0沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)．若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比例增加的變化磁場(chǎng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的帶電量不變，那么(　　) A．小球?qū)ΣＡЛh(huán)的壓力不斷增大 B．小球受到的磁場(chǎng)力不斷增大 C．小球先沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰷p速運(yùn)動(dòng)，過(guò)一段時(shí)間后，沿順時(shí)針?lè)较蜃黾铀龠\(yùn)動(dòng) D．磁場(chǎng)力對(duì)小球一直不做功 解析：選CD.因?yàn)椴ＡA環(huán)所在處有均勻變化的磁場(chǎng)，在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦電場(chǎng)，對(duì)帶正電的小球做功．由楞次定律，判斷電

12、場(chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍陔妶?chǎng)力作用下，小球先沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰷p速運(yùn)動(dòng)，后沿順時(shí)針?lè)较蜃黾铀龠\(yùn)動(dòng)．小球在水平面內(nèi)沿軌跡半徑方向受兩個(gè)力作用：環(huán)的彈力N和磁場(chǎng)的洛倫茲力F＝Bqv，而且兩個(gè)力的矢量和時(shí)刻等于小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．考慮到小球速度大小的變化和方向的變化以及磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化，彈力N和洛倫茲力F不一定始終在增大．磁場(chǎng)力始終與圓周運(yùn)動(dòng)的線速度方向垂直，所以磁場(chǎng)力對(duì)小球不做功． 二、非選擇題 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的四種情況，如圖所示，其中能產(chǎn)生電場(chǎng)的有________圖所示的磁場(chǎng)，能產(chǎn)生持續(xù)電磁波的有________圖所示的磁場(chǎng)． 解析：根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，可以作

13、如下判斷：A圖的磁場(chǎng)是恒定的，不能產(chǎn)生新的電場(chǎng)，更不能產(chǎn)生電磁波；B圖中的磁場(chǎng)是周期性變化的，可以產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，因而可以產(chǎn)生持續(xù)的電磁波；C圖中的磁場(chǎng)是均勻變化的，能產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，而恒定的電場(chǎng)不能再產(chǎn)生磁場(chǎng)，不能產(chǎn)生向外擴(kuò)展的電磁場(chǎng)，因此不能產(chǎn)生持續(xù)的電磁波；D圖所示磁場(chǎng)是周期性變化的，能產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，能產(chǎn)生電磁波． 答案：BCD 　BD 雷達(dá)是利用電磁波來(lái)測(cè)定物體的位置和速度的設(shè)備，它可以向一定方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波，當(dāng)遇到障礙物時(shí)要發(fā)生反射．雷達(dá)在發(fā)射和接收電磁波時(shí)，在熒光屏上分別呈現(xiàn)出一個(gè)尖形波．某型號(hào)防空雷達(dá)發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時(shí)間間隔為5×10－4 s．現(xiàn)在雷達(dá)正在跟蹤一個(gè)勻速移動(dòng)的目標(biāo)，某時(shí)刻在雷達(dá)監(jiān)視屏上顯示的雷達(dá)波形如圖甲所示，30 s后在同一方向上監(jiān)視屏顯示的雷達(dá)波形如圖乙所示．已知雷達(dá)監(jiān)視屏上相鄰刻線間表示的時(shí)間間隔為10－4 s，電磁波在空氣中的傳播速度為3×108 m/s，試計(jì)算被監(jiān)視目標(biāo)的移動(dòng)速度為多少？ 解析：甲圖時(shí)確定目標(biāo)距雷達(dá)的距離：s1＝cΔt1＝×3×108×4×10－4 m＝6×104 m．乙圖時(shí)確定目標(biāo)距離雷達(dá)的距離： s2＝cΔt2＝×3×108×3×10－4 m＝4.5×104 m. 目標(biāo)的飛行速度為v＝＝ m/s＝500 m/s. 答案：500 m/s