2019-2020学年人教版高中物理选修1-1《4.1电磁波的发现》学案（含答案）

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1、第1讲电磁波的发现目标定位1.理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场.2.了解电磁场在空间传播形成电磁波.3.了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献体会两位科学家研究物理问题的方法一、伟大的预言1变化的磁场产生电场(1)在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场(2)即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场2变化的电场产生磁场变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场3麦克斯韦

2、不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一想一想麦克斯韦从什么现象认识到变化的磁场能产生电场？关于“变化的电场能够产生磁场”的观点，他是在什么情况下提出的？答案麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场有对称之美他认为：既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么变化的电场也能够在空间产生磁场二、电磁波1电磁波的产生：如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化电场和磁场于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波

3、2特点(1)电磁波可以在真空中传播(2)电磁波的传播速度等于光速(3)光在本质上是一种电磁波(4)光是以波动形式传播的一种电磁振动想一想空间存在如图411所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？图411答案如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故不会产生电磁波三、赫兹的电火花1赫兹首先捕捉到电磁波，在以后的一系列实验中，证明了电磁波与光具有相同的性质他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c.2赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论3赫兹被誉为无线电通信的先驱后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹想

4、一想是赫兹预言了电磁波的存在，并用实验证实其存在的吗？答案不是麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在一、对麦克斯韦电磁场理论的理解1变化的磁场产生电场如图412所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关导体环的作用只是用来显示电流的存在图412注意在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的2变化的电场产生磁场根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场(如图413所示)图4133小结(1)变化的磁场在周围空间产生电场，

5、变化的电场也在周围空间产生磁场(2)均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场(3)振荡的磁场产生同频率振荡的电场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场例1关于电磁场理论的叙述正确的是()A变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关B周期性变化的磁场产生同频率变化的电场C变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场D电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场答案AB解析变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C、D错针对训练1如图414所示是某一固定面的磁通量的

6、变化图象，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是()图414A逐渐增强 B逐渐减弱C不变 D无法确定答案C解析由图象可知，磁场在均匀变化，故在磁场周围产生的电场是稳定不变的二、对电磁波的理解1电磁波的形成变化的电场和磁场交替产生，形成电磁场，电磁场由近及远传播，形成电磁波2电磁波的特点(1)电磁波是横波电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播(2)电磁波的传播不需要介质在真空中传播速度等于光速c3.00108 m/s.(3)电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程(4)电磁波具有波的一切特性，能够发生反射、折射、干涉、衍射等现象例2下列关于电磁波的叙述中，正

7、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3108 m/sC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解析电磁波只有在真空中的传播速度才为3108 m/s，在其他介质中的传播速度均小于3108 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cv，所以，波长变短，波速变小，故选A、C.针对训练2电饭煲的工作原理主要是利用电流的_(填“热效应”或“磁效应”)电磁波_(填“能”或“不能”)在真空中传播答案热效应能对麦克斯韦电磁场理论的理解1关于电磁场理论，下列说法中正确的是()A

8、在电场的周围空间一定产生磁场B任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场D振荡电场在周围空间产生变化的磁场答案D解析由麦克斯韦电磁场基本理论知：不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场，产生的磁场性质是由电场的变化情况决定的，均匀变化的电场产生稳定的磁场，不均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场，反之亦然，故选项D正确2在空间某处存在一个变化的磁场，则下列说法正确的是()A在变化的磁场周围一定能产生变化的电场B在磁场中放一个闭合线圈，线圈里一定有感应电流C在磁场中放一个闭合线圈，线圈里不一定有感应电流D变化的磁场周围产生电

9、场，跟闭合线圈的存在与否无关答案CD解析均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，A错；在磁场中放置一个闭合线圈，如果穿过线圈的磁通量没有变化，则不会产生感应电动势，也就不会有感应电流，B错，C对；变化的磁场周围一定产生电场，与是否存在线圈无关，D对对电磁波的理解3关于电磁波，下列叙述中正确的是()A电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速B电磁波可以发生衍射现象C只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波D电磁波和机械波一样依赖于介质传播答案B解析电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，故A错误；电磁波属于波的一种，能够发生衍射现象等波特有的现象，故B正确；只有交变的电场和磁场才能产生电磁波，故C错误；电磁波能在真空中传播，而机械波依赖于介质传播，故D错误4对于声波和电磁波的比较，下面说法中正确的是()A它们都能发生反射现象B声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的C光是一种电磁波，B超利用的是超声波D它们都能在真空中传播答案ABC解析声波和电磁波都属于波，所以它们都具有波的共性，能发生反射现象，故选项A正确；但它们产生的机理不同，声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故选项B正确；光是一种电磁波，B超利用的是超声波，故选项C正确；电磁波既能在介质中传播又能在真空中传播，而声波只能在介质中传播，故选项D错误