新教材2025版高中物理第四章電磁振蕩與電磁波2.電磁場(chǎng)與電磁波學(xué)生用書(shū)新人教版選擇性必修第二冊(cè)

2.電磁場(chǎng)與電磁波【素養(yǎng)目標(biāo)】1.了解發(fā)覺(jué)電磁波的歷史背景，了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的主要觀點(diǎn)．(物理觀念)2．知道電磁波的概念，通過(guò)電磁波體會(huì)電磁場(chǎng)的物質(zhì)性．(物理觀念)3．體驗(yàn)赫茲證明電磁波存在的試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)方法，領(lǐng)悟試驗(yàn)對(duì)物理學(xué)發(fā)展的意義．(科學(xué)探究)必備學(xué)問(wèn)·自主學(xué)習(xí)——突出基礎(chǔ)性素養(yǎng)夯基一、電磁場(chǎng)1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本觀點(diǎn)：________的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，________的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)．2．變更的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不行分割的統(tǒng)一的電磁場(chǎng)．電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替激發(fā)二、電磁波1．變更的電場(chǎng)和變更的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向四周傳播，形成________．電磁場(chǎng)傳播出去2．1886年________通過(guò)試驗(yàn)證明了麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論．3．麥克斯韋預(yù)言：電磁波在真空中的傳播速度等于________．4．赫茲在一系列的試驗(yàn)中視察到電磁波的________、________、________、________和________現(xiàn)象．走進(jìn)科學(xué)如圖所示是我國(guó)500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)，它可以接收來(lái)自宇宙深處的電磁波．頻率越高的電磁波，波長(zhǎng)越長(zhǎng)還是越短？關(guān)鍵實(shí)力·合作探究——突出綜合性素養(yǎng)形成探究一電磁場(chǎng)【核心歸納】1.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)勻稱變更的電場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)勻稱變更的磁場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不勻稱變更的電場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生變更的磁場(chǎng)不勻稱變更的磁場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生變更的電場(chǎng)振蕩(周期性變更的)電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)振蕩(周期性變更的)磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)2．對(duì)電磁場(chǎng)的理解(1)電磁場(chǎng)的產(chǎn)生：振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)，振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)，周期性變更的電場(chǎng)、磁場(chǎng)相互激發(fā)，形成的電磁場(chǎng)一環(huán)套一環(huán)，如圖所示．(2)電磁場(chǎng)并非簡(jiǎn)潔地將電場(chǎng)、磁場(chǎng)相加，而是相互聯(lián)系、不行分割的統(tǒng)一整體．在電磁場(chǎng)示意圖中，電場(chǎng)E矢量和磁場(chǎng)B矢量，在空間相互激發(fā)時(shí)，相互垂直，以光速c在真空中傳播．【應(yīng)用體驗(yàn)】例1關(guān)于麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，以下說(shuō)法中正確的是()A．電場(chǎng)四周肯定產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)四周肯定產(chǎn)生電場(chǎng)B．穩(wěn)定的電場(chǎng)四周產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，穩(wěn)定的磁場(chǎng)四周產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)C．勻稱變更的電場(chǎng)四周產(chǎn)生勻稱變更的磁場(chǎng)，勻稱變更的磁場(chǎng)四周產(chǎn)生勻稱變更的電場(chǎng)D．周期性變更的電場(chǎng)四周產(chǎn)生周期性變更的磁場(chǎng)，周期性變更的磁場(chǎng)四周產(chǎn)生周期性變更的電場(chǎng)[試解]【針對(duì)訓(xùn)練】1.下列四種電場(chǎng)中，哪一種能產(chǎn)生電磁波()2.(多選)某空間出現(xiàn)了如圖所示的一組閉合的電場(chǎng)線，這可能是()A．沿AB方向磁場(chǎng)在快速減弱B．沿AB方向磁場(chǎng)在快速增加C．沿BA方向磁場(chǎng)在快速增加D．沿BA方向磁場(chǎng)在快速減弱探究二電磁波【情境探究】如圖所示，某同學(xué)正在回答神舟十號(hào)航天員王亞平的問(wèn)題，請(qǐng)問(wèn)她們的通話是通過(guò)機(jī)械波進(jìn)行的還是通過(guò)電磁波進(jìn)行的，為什么？【核心歸納】1.對(duì)電磁波的理解(1)電磁波的傳播不須要介質(zhì)，可在真空中傳播．在真空中，不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)．(2)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越?。?．電磁波與機(jī)械波的比較—機(jī)械波電磁波探討對(duì)象力學(xué)現(xiàn)象電磁現(xiàn)象周期性位移隨時(shí)間和空間做周期性變更電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變更傳播狀況傳播須要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān)傳播無(wú)需介質(zhì)，在真空中波速等于光速c，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)產(chǎn)朝氣理由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生由電磁振蕩激發(fā)(下節(jié)內(nèi)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(fā)生干涉和衍射【應(yīng)用體驗(yàn)】題型1對(duì)電磁波的相識(shí)例2(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述中正確的是()A．電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播形成的B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0×108m/sC．電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)中，波長(zhǎng)將變短D．電磁波也能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象[試解]題型2電磁波與機(jī)械波的比較例3下列關(guān)于機(jī)械波和電磁波的說(shuō)法正確的是()A．電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉、衍射和多普勒效應(yīng)現(xiàn)象B．波源停止振動(dòng)，機(jī)械波馬上停止傳播C．機(jī)械波和電磁波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)傳播時(shí)，波速保持不變D．機(jī)械波和電磁波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)保持不變[試解]【針對(duì)訓(xùn)練】3.[2024·陜西寶雞高二質(zhì)檢]關(guān)于電磁波下列說(shuō)法正確的是()A．電磁波可以發(fā)生干涉現(xiàn)象B．電磁波無(wú)法攜帶信息C．電磁波的傳播必需依靠介質(zhì)D．電磁波無(wú)法發(fā)生衍射現(xiàn)象4．(多選)某同學(xué)對(duì)機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中正確的是()A．機(jī)械波的頻率、波長(zhǎng)和波速三者滿意的關(guān)系，對(duì)電磁波也適用B．機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C．機(jī)械波的傳播依靠于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D．機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波隨堂演練·達(dá)標(biāo)自測(cè)——突出創(chuàng)新性素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1．[2024·四川成都期中]下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是()A．做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的電荷可以在四周的空間產(chǎn)生電磁波B．電磁波不具有能量C．麥克斯韋第一次通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在D．只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波2．(多選)依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，以下敘述中正確的是()A．教室中亮著的日光燈四周空間必有磁場(chǎng)和電場(chǎng)B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)四周必有磁場(chǎng)和電場(chǎng)C．恒定的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)激發(fā)恒定的電場(chǎng)D．電磁波在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向和傳播方向三者相互垂直3．關(guān)于電磁波和機(jī)械波，下列敘述中正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度遠(yuǎn)小于真空中的光速B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象C．電磁波和機(jī)械波一樣依靠于介質(zhì)傳播D．隨著科技的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)利用機(jī)械波從太空向地球傳遞信息4．抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情的戰(zhàn)斗中，中國(guó)移動(dòng)攜手“學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)”推出了武漢實(shí)景24小時(shí)直播，通過(guò)5G超高清技術(shù)向廣闊用戶進(jìn)行九路信號(hào)同時(shí)直播武漢城市實(shí)況，全方位呈現(xiàn)鏡頭之下的武漢風(fēng)光，共同期盼武漢“復(fù)蘇”.5G是“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”的簡(jiǎn)稱，其最顯著的特征之一是具有超高速的數(shù)據(jù)傳輸速率.5G信號(hào)一般采納3.3×109Hz～6×109Hz頻段的無(wú)線電波，而現(xiàn)在運(yùn)用的第四代移動(dòng)通信技術(shù)4G的頻段范圍是1.88×109Hz～2.64×109Hz，則()A．5G信號(hào)比4G信號(hào)所用的無(wú)線電波在真空中傳播得更快B．5G信號(hào)是橫波，4G信號(hào)是縱波C．空間中的5G信號(hào)和4G信號(hào)會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．5G信號(hào)相比于4G信號(hào)更不簡(jiǎn)潔繞過(guò)障礙物，所以5G通信須要搭建更密集的基站5．(多選)應(yīng)用麥克斯韋電磁場(chǎng)理論推斷下列表示電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)(或磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng))的關(guān)系圖像中(每個(gè)選項(xiàng)中的上圖是表示變更的場(chǎng)，下圖是表示變更的場(chǎng)產(chǎn)生的另外的場(chǎng))正確的是()2．電磁場(chǎng)與電磁波必備學(xué)問(wèn)·自主學(xué)習(xí)一、1．變更變更二、1．電磁波2．赫茲3．光速c4．反射折射干涉偏振衍射走進(jìn)科學(xué)提示：頻率越高的電磁波，波長(zhǎng)越短．關(guān)鍵實(shí)力·合作探究探究一應(yīng)用體驗(yàn)[例1]解析：穩(wěn)定的電場(chǎng)不能產(chǎn)生磁場(chǎng)，穩(wěn)定的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電場(chǎng)，A、B錯(cuò)誤；勻稱變更的電場(chǎng)四周產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，勻稱變更的磁場(chǎng)四周產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，C錯(cuò)誤；依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知，周期性變更的電場(chǎng)四周產(chǎn)生周期性變更的磁場(chǎng)，周期性變更的磁場(chǎng)四周產(chǎn)生周期性變更的電場(chǎng)，D正確．答案：D針對(duì)訓(xùn)練1．解析：依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場(chǎng)時(shí)(如A圖)，由于它不能激發(fā)磁場(chǎng)，故無(wú)電磁波產(chǎn)生；當(dāng)出現(xiàn)勻稱變更的電場(chǎng)時(shí)(如B圖、C圖)，會(huì)激發(fā)出恒定的磁場(chǎng)．磁場(chǎng)恒定不會(huì)再激發(fā)出電場(chǎng)，故也不會(huì)產(chǎn)生電磁波；只有周期性變更的電場(chǎng)(如D圖)，才會(huì)激發(fā)出周期性變更的磁場(chǎng)，而周期性變更的磁場(chǎng)又激發(fā)出周期性變更的電場(chǎng)……如此不斷激發(fā)，便會(huì)產(chǎn)生電磁波，D正確，A、B、C錯(cuò)誤．答案：D2．解析：依據(jù)電磁感應(yīng)，閉合電路中的磁通量變更使閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律推斷．依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，是因?yàn)殚]合電路中自由運(yùn)動(dòng)的電荷受到了電場(chǎng)力的作用，而變更的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，與是否存在閉合電路沒(méi)有關(guān)系，故空間內(nèi)磁場(chǎng)變更產(chǎn)生的電場(chǎng)方向，仍舊可用楞次定律推斷，四指環(huán)繞方向即為感應(yīng)電場(chǎng)的方向，由此可知A、C正確．答案：AC探究二情境探究提示：電磁波．因?yàn)闄C(jī)械波的傳播離不開(kāi)介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播．應(yīng)用體驗(yàn)[例2]解析：周期性變更的電場(chǎng)、磁場(chǎng)相互激發(fā)并向外傳播，形成電磁波，A正確．電磁波只有在真空中傳播時(shí)速度才為3×108m/s，在介質(zhì)中傳播時(shí)，速度均小于3×108m/s，B錯(cuò)誤．依據(jù)λ＝vf可知，電磁波從真空進(jìn)入介質(zhì)中，頻率不變，波速減小，所以波長(zhǎng)λ答案：ACD[例3]解析：干涉、衍射和多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象，電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉、衍射和多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，A正確；假如機(jī)械波波源停止振動(dòng)，在介質(zhì)中傳播的機(jī)械波仍接著傳播，B錯(cuò)誤；機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)傳播時(shí)，波速發(fā)生變更，頻率由波源確定，所以頻率不變，依據(jù)v＝λf可知，波長(zhǎng)變更，C、D錯(cuò)誤．答案：A針對(duì)訓(xùn)練3．解析：一切波都能發(fā)生干涉和衍射，故A正確，D錯(cuò)誤；電磁波能夠攜帶信息，故B錯(cuò)誤；電磁波的傳播不須要介質(zhì)，故C錯(cuò)誤．答案：A4．解析：機(jī)械波和電磁波有相同之處，也有本質(zhì)區(qū)分，但v＝λf都適用，A正確；機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，B正確；機(jī)械波的傳播依靠于介質(zhì)，電磁波可以在真空中傳播，C正確；機(jī)械波有橫波和縱波，而電磁波是橫波，D錯(cuò)誤．答案：ABC隨堂演練·達(dá)標(biāo)自測(cè)1．解析：依據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可知，做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生變更的電磁場(chǎng)，變更的電磁場(chǎng)在空間傳播，形成電磁波，故A正確；電磁波能夠傳播能量，說(shuō)明電磁波具有能量，故B錯(cuò)誤；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲第一次用試驗(yàn)證明了電磁波的存在，故C錯(cuò)誤；只有周期性變更的電場(chǎng)和磁場(chǎng)才能產(chǎn)生電磁波，勻稱變更的也不能產(chǎn)生，故D錯(cuò)誤．答案：A2．解析：日光燈、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都通有溝通電，溝通電四周存在周期性變更的磁場(chǎng)，周期性變更的磁場(chǎng)會(huì)激發(fā)電場(chǎng)，A、B正確；恒定的電場(chǎng)不激發(fā)磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)不激發(fā)電場(chǎng)，C錯(cuò)誤；依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知，電場(chǎng)方向，磁場(chǎng)方向和傳播方向三者相互垂直，D正確．答案：ABD3．解析：電磁波在真空中的傳播速度等于真空中的光速，故A錯(cuò)誤；電磁波屬于波的一種，能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象等波特有的現(xiàn)象，故B正確；電磁波能在真空中傳播，而機(jī)械波依靠于介質(zhì)傳播，不能在真空中傳播，故C、D錯(cuò)誤．答案：B4．解析：任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故5G信號(hào)與4G信號(hào)所用的無(wú)線電波在真空中的傳播速度相同，故A錯(cuò)誤；5G信號(hào)與4G信號(hào)都是電磁波，為橫波，故B錯(cuò)誤；5G信號(hào)和4G信號(hào)的頻率不