高中物理选择性必修-第2册-第4章-2电磁场与电磁波.doc

第四章　2　电磁场与电磁波

A组·基础达标
1．(多选)(2020年荆门月考)下列说法正确的是(　　)
A．光由一种介质进入另一种介质时频率不变
B．机械波在介质中传播的速度与波的频率有关
C．电磁波和机械波都需要通过介质传播
D．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波
【答案】AD
【解析】光由一种介质进入另一种介质时频率不变，故A正确；机械波在介质中传播的速度与波的频率无关，故B错误；电磁波不需要通过介质传播，故C错误；根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波，故D正确．
2．(多选)(2021年南通检测)关于电磁场的理论，下列说法中正确的是(　　)
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D．振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场
【答案】BD
【解析】麦克斯韦电磁场理论指出，如果场的变化是均匀的，产生新的场是稳定的，如果场的变化是不均匀的，产生新的场也是变化的，振荡电场按正弦(或余弦)规律变化，由它感应产生的磁场也按正弦(或余弦)规律变化，故B、D正确．
3．电磁波由真空进入介质中时，其波速变为原来的一半，则波长变为原来的(　　)
A．一半 B．两倍
C．不变 D．无法判断
【答案】A
【解析】电磁波在不同介质中传播时，频率不变．由v＝λf知v减半，则λ减半，故A正确．
4．(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是(　　)
A．教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场
B．工作时打点计时器周围必有磁场和电场
C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场
D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直
【答案】ABD
【解析】教室中开亮的日光灯、工作时打点计时器用的都是振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故D正确．
5．下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
A．电磁波必须依赖介质传播
B．电磁波可以发生衍射现象
C．电磁波不会发生偏振现象
D．电磁波无法携带信息传播
【答案】B
【解析】电磁波具有波的共性，可以发生衍射现象，故B正确．电磁波是横波，能发生偏振现象，故C错误．电磁波能携带信息传播，且传播不依赖介质，在真空中也可以传播，故A、D错误．
6.(多选)如图所示的是一水平放置的绝缘环形管，管内壁光滑，现将一直径略小于管内径的带负电的小球以某种方式置于管内，并使小球以初速度v0在管内开始运动，与此同时，有一变化的磁场竖直向下穿过管所包围的空间，磁感应强度随时间成正比增大，设小球在运动过程中带电荷量不变，则(　　)

A．小球受到的电场力大小不变
B．小球受到的电场力大小增加
C．磁场力对小球不做功
D．小球受到的磁场力不断增加
【答案】ACD
【解析】变化的磁场周围产生电场，由于磁场均匀变化，故在电荷所在空间形成稳定的电场，电场线环绕方向(俯视)为逆时针，故A正确；小球所受电场力方向与初速度方向同向，不断加速，由F洛＝qvB知，所受洛伦兹力增加，洛伦兹力始终不做功，C、D正确．
7．(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是(　　)
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短
D．电磁波不能产生干涉、衍射现象
【答案】AC
【解析】电磁波在真空中传播速度为光速c＝3×108 m/s，且c＝λf，从一种介质进入另一种介质，频率不发生变化，波长、波速变化．另外，电磁波仍具有波的特性．电磁波只有在真空中的传播速度才为3×108 m/s，在其他介质中传播速度均小于3×108 m/s.电磁波与其他波一样具有干涉、衍射等波的特性．当电磁波由真空进入介质传播时，频率不变，因为c>v，所以λ>λ′，波长变短，波速变小，故A、C正确．
8．(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是(　　)
A．机械波与电磁波，本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关
C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D．它们都可发生干涉、衍射现象
【答案】BCD
【解析】机械波是机械振动在介质中的传播产生的，而电磁波是电磁振荡产生的，产生的本质不同，A错误．不同频率的机械波在同一介质中传播速度是相同的，在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不同，B正确．机械波有横波和纵波之分，而电磁波只有横波这一种形式，C正确．机械波和电磁波虽然本质不同，但有波的共同特征，都能发生干涉、衍射现象，D正确．综上所述，正确答案为BCD.
9．某电路中电场随时间变化的图像如图所示，能发射电磁波的电场是(　　)

A　　　　　B　　　 　　C　　　　　D
【答案】D
【解析】图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和C中电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做周期性变化，能在周围空间产生周期性变化的磁场，D正确．

B组·能力提升
10．(多选)(2021年华中师大附中月考)关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是(　　)
A．机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动
B．弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅
C．有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去
D．电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、可见光、红外线、γ射线
【答案】AC
【解析】机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动， A正确；弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时，在四分之一个周期里运动的路程才等于一个振幅， B错误；有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去，这是根据多普勒效应， C正确；波长越大的衍射能力越强，则电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、红外线、可见光、γ射线， D错误．
11．雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，某防空雷达发现一架飞机正在以水平速度朝雷达正上方匀速飞来，已知该电磁波速度为3×108 m/s，某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t＝173 s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示，已知雷达屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10－4 s，则该飞机的飞行速度大小约为多大？

解：已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10－4 s，从甲图中可以看出两次时间间隔为4个刻度线，即t＝4×10－4 s，
利用公式可得刚开始相距s1＝0.5vt＝0.5×3×108 m/s×4×10－4 s＝6×104 m，
同理173 s后相距s2＝0.5vt′＝0.5×3×108 m/s×2×10－4 s＝3×104 m.
结合几何关系，故移动的距离为
Δs＝＝ m≈5.2×104 m，
移动速度v＝＝ m/s≈300 m/s.
12．在电视节目中，我们经常看到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果有两个手持卫星电话的人通过同步卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话？(已知地球的质量为6.0×1024 kg，地球半径为6.4×106 m，引力常量为6.67×10－11 N·m2·kg－2，计算结果保留两位有效数字)
解：主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的．
设同步卫星高度为h，由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力得
＝m(R＋h)，
h＝－R＝3.59×107 m.
则一方讲话另一方听到所需的最少时间是
t＝＝0.24 s.