物理選修3-4滬科版3.2電磁波的發(fā)現(xiàn)同步練習(xí)

1、電磁波的發(fā)現(xiàn)21收音機(jī)所接收到的無(wú)線電波由真空傳入折射率為的介質(zhì)中，傳播速度變?yōu)開答案：108m/s據(jù)v得v108m/s2一列電磁波的波長(zhǎng)為30km，該波從地球傳到月球需1.3s，則在這一距離可排滿多少個(gè)波？答案：1.3104個(gè)解析：波從地球到月球的傳播速度看成光速，則地球到月球的距離svtct1.33108m.波的個(gè)數(shù)n個(gè)1.3104個(gè)3(1)空間某處有一靜止的帶正電的點(diǎn)電荷，其周圍存在磁場(chǎng)嗎？為什么？(2)如果空間某處有一恒定電流，它周圍有磁場(chǎng)嗎？如果有，是什么樣的磁場(chǎng)？(3)在你看電視時(shí)若關(guān)燈或打手機(jī)，會(huì)出現(xiàn)什么情況？為什么？答案：(1)靜止點(diǎn)電荷周圍存在靜電場(chǎng)，由于電場(chǎng)穩(wěn)定不變，因此在

2、其周圍沒(méi)有磁場(chǎng)(2)在其周圍有一恒定的磁場(chǎng)(3)會(huì)看到電視圖像晃動(dòng)，且聽到聲音中有雜音，因?yàn)樵陔娐吠〝嗪徒哟蚴謾C(jī)時(shí)會(huì)發(fā)射電磁波，電視接收到以后對(duì)圖像和聲音信號(hào)有影響4關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法中正確的是()A電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度均為3.00108m/sB在任何電場(chǎng)的周圍空間一定存在磁場(chǎng)C導(dǎo)線中通入電流后，導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)，但不存在電場(chǎng)D電磁波是一種物質(zhì)，它具有能量，可以在真空中傳播答案：D5日光燈在啟動(dòng)時(shí)，會(huì)在小范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁波嗎？有什么簡(jiǎn)單的辦法可以證明你的判斷？答案：日光燈啟動(dòng)時(shí)，電路中啟動(dòng)器動(dòng)、靜片之間可產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，所以能激發(fā)出電磁波日光燈啟動(dòng)時(shí)，收音機(jī)會(huì)發(fā)出“喀、喀”的聲音，說(shuō)

3、明這時(shí)候日光燈會(huì)激發(fā)出電磁波.6甲坐在人民大會(huì)堂臺(tái)前60 m處聽報(bào)告，乙坐在家里離電視機(jī)5 m處聽電視轉(zhuǎn)播，已知乙所在處與人民大會(huì)堂相距1 000 km，不考慮其他因素，則(空氣中聲速為340 m/s)()A甲先聽到聲音 B乙先聽到聲音 C甲、乙同時(shí)聽到 D不能確定答案：B解析：聲音傳到甲所需時(shí)間為t10.176s，傳到乙所需時(shí)間為t20.018s.7關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法中正確的是( )A在真空中，頻率越高的電磁波傳播速度越大B在真空中，電磁波的能量越大，傳播速度越大C電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)，速度變小，頻率不變D只要發(fā)射電路的電磁振蕩一停止，產(chǎn)生的電磁波立即消失答案：C8電磁感應(yīng)現(xiàn)象揭示了電和磁

4、之間的內(nèi)在聯(lián)系，根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，發(fā)明了許多電器設(shè)備下列用電器中，哪個(gè)沒(méi)有利用電磁感應(yīng)原理()A動(dòng)圈式話筒B白熾燈泡 C磁帶錄音機(jī) D日光燈鎮(zhèn)流器答案：B解析：動(dòng)圈式話筒里的音圈在永磁鐵的磁場(chǎng)里振動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁帶錄音機(jī)錄音時(shí)，聲音使話筒中產(chǎn)生隨聲音而變化的感應(yīng)電流，放音時(shí)，磁帶上變化的磁場(chǎng)使放音磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流；日光燈鎮(zhèn)流器在接通開關(guān)時(shí)，產(chǎn)生瞬時(shí)高電壓這三種都利用了電磁感應(yīng)原理，而白熾燈泡沒(méi)有用到電磁感應(yīng)原理.9按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A恒定的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)B變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)C均勻變化的電場(chǎng)周圍

5、產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻的電場(chǎng)D均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)答案：AC麥克斯韋：英國(guó)物理學(xué)家。主要貢獻(xiàn)：建立了分子運(yùn)動(dòng)速度的概率分布理論和電磁場(chǎng)理論。建立了著名的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。麥克斯韋系統(tǒng)總結(jié)看前人的研究成果，相繼發(fā)表了論物理力線和電磁場(chǎng)動(dòng)力學(xué)理論，以一組麥克斯韋方程組的電磁場(chǎng)方程，宣告完整電磁場(chǎng)理論的建立。麥克斯韋認(rèn)為：這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是變化的磁場(chǎng)在空間中產(chǎn)生了電場(chǎng)。如果在這有一個(gè)閉合電路，那么電路中的自由電荷就在這個(gè)電場(chǎng)作用下做定向運(yùn)動(dòng)，形成電流；即使變化的磁場(chǎng)中沒(méi)有電路，也同樣要在空間產(chǎn)生電場(chǎng)。赫茲是德國(guó)物理學(xué)家，1857年2月

6、22日出生于漢堡。在求學(xué)時(shí)代，他就被光學(xué)和力學(xué)實(shí)驗(yàn)所吸引。1878年轉(zhuǎn)入柏林大學(xué)，1879年在物理競(jìng)賽中成績(jī)出眾，獲金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?，第二年獲博士學(xué)位，當(dāng)了亥姆霍茲的助手。1885年任卡爾斯魯高等工業(yè)學(xué)院物理學(xué)教授，1889年接替克勞修斯任波恩大學(xué)理論物理學(xué)教授，同年當(dāng)選為柏林科學(xué)院通訊院士。赫茲在物理學(xué)上最主要的貢獻(xiàn)是用實(shí)驗(yàn)成功地證明了電磁波的存在，并且完善了麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論。麥克斯韋在電磁場(chǎng)理論方面的工作深受法拉第的影響.他信服法拉第的思想，決心為法拉第的場(chǎng)的概念提供數(shù)學(xué)方法的基礎(chǔ)。尤其是他在倫敦皇家學(xué)院任教期間，有機(jī)會(huì)拜訪了法拉第以后，更加強(qiáng)了他的這種信念.年輕的麥克斯韋以他卓越的數(shù)學(xué)才能和

7、嚴(yán)密的邏輯推理，對(duì)法拉第的直觀形象的電磁場(chǎng)理論加以高度概括，并總結(jié)了當(dāng)時(shí)電磁學(xué)的研究成果，建立了電磁場(chǎng)方程，確立了電磁場(chǎng)理論。麥克斯韋（James Clark Mexwell，18311879）是英國(guó)的理論物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1831年6月13日生于英國(guó)愛(ài)丁堡。他的父親是一個(gè)科學(xué)家，他從小就受到科學(xué)的熏陶，15歲時(shí)向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)遞交數(shù)學(xué)論文，發(fā)表在愛(ài)丁堡皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)上，第一次顯露出他出眾的才華。1847年，考入愛(ài)丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理學(xué)。1850年轉(zhuǎn)入劍橋大學(xué)，1854年畢業(yè)后留校工作，18561865年，他先后在阿丁見(jiàn)大學(xué)和倫敦皇家學(xué)院任教。1871年，麥克斯韋任劍橋物理實(shí)驗(yàn)室主任，1874年

8、，他主持建立的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室竣工，任該實(shí)驗(yàn)室首任主任。1879年11月5日，麥克斯韋在劍橋逝世。之后，赫茲又設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用一塊鋅板反射電磁波，并利用入射波和反射波疊加后產(chǎn)生的駐波波長(zhǎng)和發(fā)生器振蕩頻率計(jì)算出電磁波的波速。最后的計(jì)算結(jié)果與麥克斯韋預(yù)料的完全相同等于光速。赫茲還通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)電磁波是橫波，具有光波的一切特征：能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉和有偏振性，從而全面驗(yàn)證了光的電磁理論的正確性。1890年以后，赫茲整理了麥克斯韋的理論，進(jìn)一步完善了麥克斯韋方程組，使其更加優(yōu)美、對(duì)稱，成為麥克斯韋方程組的現(xiàn)代形式。赫茲還首先發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)后來(lái)成為愛(ài)因斯坦建立光量子理論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。188

9、8年10月，赫茲在卡爾斯魯高等工業(yè)學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)室用放電線圈做火花放電實(shí)驗(yàn)，偶然發(fā)現(xiàn)和放電線圈靠得很近的另一個(gè)開口的絕緣線圈中有電火花跳過(guò)。這引起了他的注意，立即想起以前亥姆霍茲曾提出讓他研究驗(yàn)證麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的問(wèn)題。他設(shè)計(jì)了一個(gè)裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).他在感應(yīng)圈C的兩個(gè)電極上各接一根30 cm長(zhǎng)的銅棒A、B，每根銅棒一頭各接一個(gè)黃銅小球，另一頭接邊長(zhǎng)為40 cm的正方形黃銅板，讓兩個(gè)黃銅小球相對(duì)著，組成發(fā)生器。當(dāng)通電時(shí)，發(fā)生器的銅球間產(chǎn)生高頻振蕩火花。另外，他用一段導(dǎo)線彎成環(huán)狀，兩端各接一個(gè)銅球作為檢波器（如上圖），檢波器距離電磁波發(fā)生器10 m. 發(fā)生器的兩個(gè)銅球間產(chǎn)生電火花時(shí)，他在檢波器的兩個(gè)

10、銅球間隙也看到了電火花。赫茲用這樣簡(jiǎn)單的儀器成功地證明了電磁波的存在。赫茲的實(shí)驗(yàn)報(bào)告轟動(dòng)了科學(xué)界。赫茲因骨癌于1894年元旦過(guò)早地逝世，年僅37歲.他的導(dǎo)師亥姆霍茲贊揚(yáng)他“才華橫溢、性格堅(jiān)毅，用自己短暫的一生解決了一個(gè)世紀(jì)以來(lái)許多科學(xué)家所沒(méi)有解決的一系列重要的問(wèn)題”。赫茲的實(shí)驗(yàn)為無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展開辟了新的道路，他被譽(yù)為無(wú)線電通訊的先軀。后人為了紀(jì)念他，用他的名字命名頻率的單位。1.真空中所有的電磁波都具有相同的( ) 答案:CA.頻率 B.波長(zhǎng) C.波速D.能量2.關(guān)于電磁波的特點(diǎn),下列說(shuō)法中不正確的是( )A.電磁波中電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相垂直,電磁波沿二者垂直的方向傳播B.電磁波是橫波C.電磁波傳

11、播不需要介質(zhì),而是電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的相互感應(yīng)D.電磁波不具有干涉和衍射現(xiàn)象答案:D關(guān)于電磁理論,下列說(shuō)法正確的是( )A.在電場(chǎng)的周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)B.在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D.周期性變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)解析：根據(jù)麥克斯韋電磁理論,只有變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生磁場(chǎng),均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),周期性變化的電場(chǎng)周圍才能產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)。答案:D對(duì)于電磁波和機(jī)械波,下列說(shuō)法正確的是( )A.電磁波和聲波都是縱波B.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí),電磁波的傳播速度變小,聲波的傳播速度變

12、大C.電磁波是橫波,機(jī)械波可以是縱波D.機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定,而電磁波在介質(zhì)中的傳播速度,不僅與介質(zhì)有關(guān),而且與電磁波的頻率有關(guān)解析：電磁波是橫波,而機(jī)械波中有些波可以是縱波,機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定,而電磁波在介質(zhì)中的傳播速度不僅與介質(zhì)有關(guān),還與電磁波的頻率有關(guān). 答案:BCD關(guān)于電磁波和機(jī)械波,下列說(shuō)法正確的是()A.電磁波是由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播,機(jī)械波是振源的振動(dòng)向遠(yuǎn)處傳播B.電磁波的傳播不需要介質(zhì),機(jī)械波傳播需要介質(zhì)C.機(jī)械波和電磁波本質(zhì)是一致的D.它們都能發(fā)生反射折射干涉和衍射現(xiàn)象解析：機(jī)械波是由振動(dòng)產(chǎn)生,傳播需要介質(zhì),電磁波是由周期性變化的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))產(chǎn)生,傳播不要介質(zhì),

13、電磁波和機(jī)械波的本質(zhì)是不同的,但它們都有波的特性。答案:ABD(2)赫茲觀察到:當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過(guò)時(shí),導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)小球間也跳過(guò)火花.據(jù)此實(shí)驗(yàn),赫茲在人類歷史上首先捕捉到了電磁波.(3)在以后的實(shí)驗(yàn)中,赫茲觀察到了電磁波的反射折射干涉偏振和衍射,并通過(guò)測(cè)量證明電磁波在真空中速度為c.這樣赫茲證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論.(4)赫茲的實(shí)驗(yàn)為無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展開拓了道路,后人為紀(jì)念他,把頻率的單位定為赫茲. 三赫茲實(shí)驗(yàn)麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,但他沒(méi)有看到科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)電磁波理論的證明.把天才的預(yù)言變成世人公認(rèn)的真理,是德國(guó)的科學(xué)家赫茲的功勞.(1)赫茲實(shí)驗(yàn)裝置電磁波是橫波,在傳播方向上任一點(diǎn)的E

14、和B隨時(shí)間做正弦規(guī)律變化,E和B彼此垂直且與傳播方向垂直.電磁波的傳播不需要介質(zhì),在真空中的電磁波的傳播速度跟光速相同,即c=3.00108 m/s.電磁波具有波的共性,能產(chǎn)生干涉衍射等現(xiàn)象,電磁波與物質(zhì)相互作用時(shí),能發(fā)生反射吸收折射等現(xiàn)象.電磁波在真空中的傳播速度滿足波速公式c=f.同一種電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí),頻率不變(頻率由波源決定),波速波長(zhǎng)發(fā)生改變.在介質(zhì)中傳播速度都比真空中小.不同頻率的電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時(shí),傳播速度不同,頻率越高波速越小,頻率越低波速越大.如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場(chǎng),那么這個(gè)周期性變化的電場(chǎng)就在它的周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng);這個(gè)周期性變化的磁場(chǎng)又在它的周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng).變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)都是相互聯(lián)系著的,形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體,這就