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(共41張PPT)
第四章　電磁振蕩與電磁波
2. 電磁場與電磁波
核心素養：
1. 初步了解電磁場是物質的一種形式.（物理觀念）
2. 會從電磁場的物質性與能量傳播的觀點解釋電磁波的發射與接收.（科學思維）
3. 領會在發現電磁波的過程中所蘊含的科學精神和科學研究方法，體會赫茲實驗證 明電磁波存在的意義.（科學態度與責任）
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研習任務一　電磁場
合作　討論
電子感應加速器是用來獲得高速電子的裝置，其基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵 的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電磁鐵線圈中通入變化的電流，真空室中 的帶電粒子就會被加速，其速率會越來越大.請思考：帶電粒子受到什么力的作用而 被加速？如果線圈中通以恒定電流會使粒子加速嗎？這個現象告訴我們什么道理？
提示：帶電粒子受到電場力作用做加速運動.線圈中通入恒定電流時，帶電粒子不會 被加速.這個現象告訴我們變化的磁場能產生電場.
教材　認知
1. 變化的磁場產生電場
　　
（2）麥克斯韋的見解：電路里能產生感應電流，是因為變化的 產生了電 場，電場促使導體中的自由電荷做定向運動.
（3）實質：變化的 產生了電場.
2. 變化的電場產生磁場
麥克斯韋假設，既然變化的磁場能產生電場，那么變化的電場也會在空間產生磁場.
感
應電流　
磁場　
磁場　
要點　歸納
　對麥克斯韋電磁場理論的理解
（1）變化的磁場產生電場
①均勻變化的磁場產生恒定的電場.
②非均勻變化的磁場產生變化的電場.
③周期性變化的磁場產生同頻率的周期性變化的電場.
（2）變化的電場產生磁場
①均勻變化的電場產生恒定的磁場.
②非均勻變化的電場產生變化的磁場.
③周期性變化的電場產生同頻率的周期性變化的磁場.
研習　經典
A. 周期性變化的電場一定產生同頻率的周期性變化的磁場
B. 變化的電場一定產生變化的磁場
C. 穩定的電場一定產生穩定的磁場
D. 均勻變化的電場一定產生均勻變化的磁場
解析：周期性變化的電場一定產生同頻率的周期性變化的磁場，A正確；均勻變化的 電場產生恒定的磁場，B錯誤；穩定的電場不會產生磁場，C錯誤；均勻變化的電場 一定產生恒定不變的磁場，D錯誤.
A
名師點評
　　這類題目考查對麥克斯韋的電磁場理論的理解，麥克斯韋的電磁場理論中提到變 化分為均勻變化和非均勻（或周期性）變化，做題時一定要注意區別，均勻變化的電 場只能產生恒定的磁場，周期性變化的電場才能產生同頻率的周期性變化的磁場.
對應　訓練
C
解析：恒定的電場不產生磁場，A正確；均勻變化的電場產生恒定的磁場，B正確； 周期性變化的磁場產生同頻率周期性變化的電場，產生的電場的電場強度與磁場的磁 感應強度的變化率成正比，對于正弦曲線，t＝0時，磁場的磁感應強度的變化率最 大，故產生的電場的電場強度最大，C錯誤，D正確.故選C.
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研習任務二　電磁波
合作　討論
如圖所示是赫茲證明電磁波存在的實驗裝置，當接在高壓感應圈上的兩金屬球 間有電火花時，導線環上兩小球間也會產生電火花，這是為什么？這個實驗證 實了什么問題？
提示：當A、B兩金屬球間產生電火花時就會產生變化的電磁場，這種變化的電磁場 傳播到導線環時，在導線環中激發出感應電動勢，使導線環上兩小球間也產生電火 花.這個實驗證實了電磁波的存在.
教材　認知
1. 電磁波的產生：變化的電場和磁場交替產生，由近及遠向周圍傳播，形成 .
2. 電磁波的特點
（1）電磁波在空間中傳播不需要 .
（2）電磁波中的電場強度與磁感應強度互相 ，而且二者均與波的傳播方 向 ，因此電磁波是 .
（3）電磁波的波長、頻率、波速的關系：v＝ ，在真空中，電磁波的速度c ＝ .
（4）電磁波能產生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現象.
電磁波
介質　
垂直　
垂直　
橫波　
λf　
3×108 m/s　
電場　
磁場　
輻射
要點　歸納
電磁波與機械波的比較
項目 機械波 電磁波
研究對象 力學現象 電磁現象
周期性 位移隨時間和空間做周期性變化 電場強度E和磁感應強度B隨時間 和空間做周期性變化
傳播情況 傳播需要介質，波速與介質有關， 與頻率無關 傳播無需介質，在真空中波速等 于光速c，在介質中傳播時，波 速與介質和頻率都有關
項目 機械波 電磁波
產生機理 由質點（波源）的振動產生 由電磁振蕩激發（下節內容）
是橫波
還是縱波 可能是橫波，也可能是縱波 橫波
干涉和衍射 可以發生干涉和衍射
研習　經典
A. 頻率越高，傳播速度越大
B. 電磁波的能量越強，傳播速度越大
C. 波長越長，傳播速度越大
D. 頻率、波長、強弱都不影響電磁波的傳播速度
解析：電磁波在介質中傳播的速度與頻率和傳播的介質有關，在真空中傳播的速度與 頻率無關，都等于光速.故A、B、C錯誤，D正確.
D
名師點評
　　解決這類問題，一定要了解電磁波傳播的規律，并與機械波加以區分.電磁波的 傳播不需要介質，在真空中傳播的速度等于光速.
對應　訓練
A. 電磁波的傳播不需要介質，聲波的傳播需要介質
B. 由空氣進入水中傳播時，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大
C. 電磁波是橫波，聲波也是橫波
D. 由空氣進入水中傳播時，電磁波的波長變短，聲波的波長變長
解析：電磁波本身就是一種物質，它的傳播不需要介質，而聲波的傳播需要介質，故 選項A正確；電磁波由空氣進入水中時，傳播速度變小，而聲波在水中的傳播速度比 其在空氣中大，故選項B正確；電磁波的傳播方向與電場、磁場的方向都垂直，是橫 波，而聲波是縱波，故選項C錯誤；電磁波由空氣進入水中傳播時，波速變小，波長 變短，而聲波由空氣進入水中傳播時，波速變大，波長變長，故選項D正確.本題選 錯誤的，故選C.
C
知識　構建
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課后提素養 深刻剖析 提升能力
基礎　題組
1. 判斷正誤.
×
×
×
×
×
A. 均勻變化的電場產生均勻變化的磁場
B. 只要空間某個區域有振蕩的電場或磁場，就能產生電磁波
C. 麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在
D. 電磁波的傳播一定需要介質
解析：均勻變化的電場只能產生恒定的磁場，A項錯誤；振蕩的電場和振蕩的磁場總 是交替產生，且能由發生的區域向周圍空間傳播，產生電磁波，B項正確；麥克斯韋 預言了電磁波的存在，赫茲用實驗證實了電磁波的存在，C項錯誤；電磁波的傳播不 需要介質，D項錯誤.
B
A. 光需要介質才能傳播
B. 在空氣中傳播的聲波是橫波
C. 電磁波在真空中以光速c傳播
D. 機械波的傳播不需要介質
解析：光可以在真空中傳播，A錯誤；在空氣中傳播的聲波是縱波，B錯誤；電磁波 在真空中以光速c傳播，C正確；機械波的傳播需要介質，D錯誤.
C
中檔　題組
A. 電磁波和機械波的傳播都需要借助于介質
B. 電磁波在任何介質中傳播的速度都相同，而機械波的波速大小與介質密切相關
C. 電磁波和機械波都能產生干涉和衍射現象
D. 機械波和電磁波都可以是橫波，也可以是縱波
解析：電磁波傳播不需要介質，故A錯誤.電磁波在真空中的傳播速度最快，在不同 的介質中傳播的速度不同，機械波的波速與介質有關，故B錯誤.干涉、衍射是波所 特有的現象，電磁波和機械波都能產生干涉和衍射現象，故C正確.電磁波是橫波， 電磁波與電場和磁場的方向相互垂直，故D錯誤.
C
A. 方向向上的磁場在增強
B. 方向向上的磁場在減弱
C. 方向向下的磁場減弱
D. 方向向下的磁場增強
解析：方向向上的磁場增強時，感應電流的磁場阻礙原磁場的增強而方向向下，根據 安培定則，感應電流方向如題圖中E的方向所示，A正確，B錯誤；同理，當磁場反向 即向下的磁場減弱時，也會得到如題圖中E的方向，C正確，D錯誤.
AC
A. 在海水中，無線電波無法傳播，所以要借助激光
傳輸信號
B. 無線電波、激光都是橫波
C. 信號傳輸到電視臺實現直播的過程中無時間延遲
D. 麥克斯韋通過實驗證實了電磁波的存在，帶來了
通信技術的快速發展
B
解析：無線電波可以在海水中傳播，但在傳播過程中能量損耗大，所以要借助激光傳 輸信號，A錯誤；無線電波和激光都是電磁波，電磁波是橫波，B正確；信號傳輸是 經通信衛星傳到電視臺實現直播的，信號都有一定的傳輸速率，所以傳輸中有時間延 遲，C錯誤；麥克斯韋預言電磁波的存在，而赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，D 錯誤.
第*頁
課時作業（十四）
[基礎訓練]
A. 法拉第預言了電磁波的存在，并揭示了電、磁、光現象在本質上的統一性
B. 均勻變化的磁場一定產生恒定的電場
C. 均勻變化的電場產生均勻變化的磁場
D. 赫茲通過一系列實驗，證明了麥克斯韋關于光的電磁理論
解析：麥克斯韋預言了電磁波的存在，并揭示了電、磁、光現象在本質上的統一性， 選項A錯誤；根據麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的磁場一定產生恒定的電場，均勻 變化的電場產生穩定的磁場，選項B正確，C錯誤；赫茲通過一系列實驗，證明了麥 克斯韋關于光的電磁理論，選項D正確.
BD
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BC
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9
解析：A圖中的上圖磁場是穩定的，由麥克斯韋電磁場理論可知，其周圍空間不會產 生電場，故A錯誤；B圖中的上圖是均勻變化的電場，應該產生穩定的磁場，下圖的 磁場是穩定的，故B正確；C圖中的上圖是周期性變化的磁場，它能產生同頻率周期 性變化的電場，當磁感應強度的變化率最大時，感應電場最強，故C正確；D圖的上 圖是周期性變化的電場，在其周圍空間產生周期性變化的磁場，當電場強度的變化率 最大時，感應磁場應最強，故D錯誤.
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A. 是橫波
B. 不能在火星表面傳播
C. 只能沿著梳子搖動的方向傳播
D. 在空氣中的傳播速度約為3×108 m/s
解析：電磁波傳播方向與電磁場方向垂直，是橫波，A項正確；電磁波傳播不需要介 質，可以在火星表面傳播，B項錯誤；電磁波可以朝任意方向傳播，C項錯誤；電磁 波在空氣中的傳播速度接近光速，約為3×108 m/s，D項正確.
AD
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A. 電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關
B. 周期性變化的電場和磁場可以相互激發，形成電磁波
C. 電磁波在傳播過程中可以發生干涉、衍射，但不能發生反射和折射
D. 電磁波的傳播需要介質
解析：電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關，選項A錯誤；周期性變化的 電場和磁場可以相互激發，形成電磁波，選項B正確；電磁波在傳播過程中可以發生 干涉、衍射，也可以發生反射和折射，選項C錯誤；電磁波可以在真空中傳播，不需 要介質，選項D錯誤.
B
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9
A. 變化的電場和變化的磁場交替產生形成電磁波
B. 電磁波既可以是橫波也可以是縱波
C. 在外太空的真空環境下電磁波無法傳播
D. 電磁波在不同介質中傳播時的速度大小不變
解析：根據麥克斯韋建立的電磁場理論可知，變化的電場和變化的磁場交替產生形成 電磁波，故A正確；電磁波一定是橫波，故B錯誤；電磁波可以在真空中傳播，故C錯 誤；電磁波在不同的介質中傳播的速度不同，故D錯誤.
A
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A. 電磁波和機械波都能產生干涉、衍射和多普勒效應現象
B. 波源停止振動，機械波立即停止傳播，電磁波能繼續傳播
C. 機械波和電磁波由一種介質進入另一種介質傳播時，波速保持不變
D. 機械波和電磁波由一種介質進入另一種介質傳播時，波長保持不變
解析：干涉、衍射和多普勒效應現象是波的特有現象，電磁波和機械波都能產生干 涉、衍射和多普勒效應現象，故A正確；如果機械波波源停止振動，在介質中傳播的 機械波仍將繼續傳播，故B錯誤；機械波和電磁波從一種介質進入另一種介質傳播 時，波速發生變化，但頻率不變，根據v＝λf 可知，波長改變，故C、D錯誤.
A
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[能力提升]
A. 5G信號比4G信號所用的無線電波在真空中傳播得更快
B. 5G信號是橫波，4G信號是縱波
C. 空間中的5G信號和4G信號會產生干涉現象
D. 5G信號相比于4G信號更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
D
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解析：任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故5G信號與4G信號所用的無線電 波在真空中的傳播速度相同，A錯誤；5G信號與4G信號都是電磁波，為橫波，B錯 誤；5G信號和4G信號的頻率不一樣，不能發生干涉現象，C錯誤；5G信號的頻率更 高，則波長更小，故5G信號更不容易發生明顯的衍射現象，因此5G信號相比于4G信 號更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，D正確.
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A. 小球對玻璃環的壓力不斷增大
B. 小球受到的磁場力不斷增大
C. 小球先沿逆時針方向做加速運動，過一段時間后，沿順時針方 向做減速運動
D. 磁場力對小球一直不做功
D
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解析：因為玻璃圓環處于均勻變化的磁場中，在周圍產生穩定的渦旋電場，對帶正電 的小球做功.由楞次定律，判斷電場方向為順時針方向，在電場力作用下，小球先沿 逆時針方向做減速運動，后沿順時針方向做加速運動，故C錯誤；小球在水平面內沿 軌跡半徑方向受兩個力作用：環的彈力FN和磁場的洛倫茲力F洛，而且兩個力的矢量 和時刻等于小球做圓周運動的向心力，考慮到小球速度大小的變化和方向的變化以及 磁場強弱的變化，彈力FN和洛倫茲力F洛不一定始終在增大，故A、B錯誤；磁場力始 終與圓周運動的線速度方向垂直，所以磁場力對小球不做功，故D正確.故選D.
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BD
解析：根據麥克斯韋的電磁場理論，恒定的磁場不能產生電場，更不能產生電磁波， 故A錯誤；根據麥克斯韋的電磁場理論，周期性變化的磁場可以產生周期性變化的電 場，周期性變化的電場又可以產生周期性變化的磁場，因而可以產生持續的電磁波， 故B、D正確；均勻變化的磁場產生恒定的電場，而恒定的電場不能再產生磁場，因 此不能產生持續的電磁波，故C錯誤.
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