1、第 3 章 电磁场与电磁波 章末总结 一、麦克斯韦的电磁场理论 1两个基本论点 (1)变化的磁场产生电场，可从以下三个方面理解： 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的磁场产生恒定的电场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 (2)变化的电场产生磁场，也可从以下三个方面理解： 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的电场产生恒定的磁场 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 2感应电场方向的判定 变化的磁场产生的感应电场的方向，与存在闭合回路时产生的感应电流的方向是相同的 例 1 关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是( ) A稳定的电场产生稳定的磁场 B均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，
2、均匀变化的磁场产生均匀变化的电场 C变化的电场产生的磁场一定是变化的 D振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的 解析 麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若 磁场(电场) 的变化是均匀的，产生的电场(磁场) 是稳定的，若磁场( 电场)的变化是振荡的， 产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确答案为 D 项 答案 D 二、LC 回路的电磁振荡规律 1两个过程 电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充、放电过程，如图 1 所示 图 1 (1)充电 当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程电路中的电流减小 (2)放电 当电容器的电荷量减小时为放电过程，这
3、个过程电路中的电流增加 注意：在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大值) 2两类物理量 一类是与电场有关的物理量，一类是与磁场有关的物理量 (1)电流 i，它决定了磁场能的大小振荡电流 i 在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁 感应强度 B、磁通量 和磁场能 E 磁 具有与之相同的变化规律 (2)电荷量 q，它决定了电场能的大小电容器两极板间的电压 U、电场强 E、电场能 E 电 、 线圈的自感电动势 E 具有与之相同的变化规律 注意：电流 i 和电荷量 q 的变化不同步，规律如图 1 所示 例 2 如图 2 所示的电路中，电容器的电容为 C，电感线圈的自感为 L，线圈
4、的电阻忽略 不计，原来开关 S 闭合，现从开关 S 断开的瞬间开始计时，下列说法正确的是( ) 图 2 At0 时刻，电容器的左板带负电，右板带正电 Bt 时刻，线圈 L 的感应电动势最大 2LC Ct 时刻，通过线圈 L 的电流最大，方向向左LC Dt 时刻，电容器 C 两极板间电压最大 32 LC 解析 没断开开关前，线圈与 R 串联，由于线圈的电阻不计，所以线圈两端的电压为零， 电容器两极板上电荷量为零此时通过线圈的电流自右向左；当断开开关时，开始给电容 器充电，电流逐渐减小，经过 个周期(t 时刻)，充电电流减小到最小，此时电容器 14 2LC 上电荷量最多(左板带正电，右板带负电 )
5、，线圈 L 的感应电动势最大故选项 A 错，B 正 确随后电容器放电，再经过 T(即 t 时刻)放电完毕，电流达到最大，从左向右通 14 LC 过线圈，故选项 C 错误随后再充电，经过 T(即 t 时刻) ，充电完毕，此时电容 14 32 LC 器上电荷量最多，两极板间电压最大，故选项 D 正确 答案 BD 三、电磁波的传播特点及应用 1电磁波谱 无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X 射线)、 射线等合起来，便构成了范围 非常广阔的电磁波谱 2各种不同的电磁波既有共性，又有个性 (1)共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都满足公式 vf，它 们在真空中的传播速度都
6、是 c3.010 8 m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间的区 别并没有绝对的意义 (2)个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性波长越长越容易产生干涉、 衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难正是这些不同的特性决定了它们不同的 用途 例 3 下列有关电磁波的说法中正确的是( ) A电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波 B电磁波谱中最难发生衍射的是 射线 C频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播 D雷达用的是微波，因为微波传播的直线性好 解析 波长越长，越容易发生衍射现象，在电磁波中，无线电波波长最长， 射线的波长 最短，故选项 A 错误，B 正确；波长越短，频率越大的电磁波
7、，其衍射现象越不明显，传 播的直线性越好，遇到障碍物反射性越好，故 C、D 正确 答案 BCD 四、电磁波和机械波的比较 电磁波和机械波都是波，但又各有自己的特点，如能正确比较电磁波和机械波的异同，就 能全面、透彻理解这两个知识点 1电磁波和机械波的共同点 (1)二者都能产生干涉和衍射； (2)介质决定二者的传播速度； (3)二者在不同介质中传播时频率不变 2电磁波和机械波的区别 (1)二者本质不同 电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播 (2)传播机理不同 电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用 (3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质 (4)
8、电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地 震波 例 4 声呐向水中发射的超声波遇到障碍物后被反射，测出从发出超声波到接收到反射波 的时间及方向，即可测算出障碍物的方位；雷达则向空中发射电磁波，遇到障碍物后被反 射，同样根据发射电磁波到接收到反射波的时间及方向，即可测算出障碍物的方位超声 波和电磁波相比较，下列说法中正确的是( ) A超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量 B超声波与电磁波都既可以在真空中传播，又可以在介质中传播 C在空气中传播的速度与在其他介质中传播的速度相比，均在空气中传播时具有较大的 传播速度 D超声波与电磁波相遇时可能会发生干涉 解析
9、超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量、信息，故选项 A 正确；声呐发出的超 声波是机械波，需要传播介质，不可以在真空中传播，故选项 B 错误；机械波在空气中传 播时速度较小，在其他介质中传播时速度大，而电磁波恰相反，故选项 C 错误；超声波和 电磁波不是同一类波，不可能发生干涉，故选项 D 错误 答案 A 1下列关于电磁场的说法正确的是( ) A只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波 B匀速运动的电子束周围一定存在电磁场，即能产生电磁场 C周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体， 即电磁场 D历史上，电磁场的理论在先，实践证
10、明在后 答案 CD 2关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( ) A电磁波是纵波 B静止的电荷放在变化的磁场中不会受到力的作用 C当电磁波在空间中传播时，电磁能也随着一起传播 D电磁波的传播速度与介质无关 答案 C 解析 电磁波是变化的电场和磁场交替出现产生的电场、磁场的传播方向相互垂直，因 此电磁波是横波，故选项 A 错；变化的磁场产生电场，电场对电荷有力的作用，故选项 B 错；电磁波传播过程中，遇到导体能产生感应电流，说明电磁波在传播过程中也传播能量， 故 C 正确；电磁波传播的速度与介质有关，在不同介质中传播的速度不同，故选项 D 错 3关于机械波与电磁波，说法正确的是( ) A二者都
11、传递能量 B二者传播都需要介质 C二者都既有横波又有纵波 D二者都是振动或电磁振荡，振动停止，波立即消失 答案 A 解析 机械波与电磁波都具有波的一般性质，如传递能量，但由于两类波本质不同，又有 各自的特性如电磁波的传播不需要介质，且电磁波只有横波，可判定 B、C 选项错误； 振动或电磁振荡停止，两类波继续传播，D 选项错 4关于电磁波谱中各波段的特性及应用的特性，下列说法正确的是( ) A红外遥感是利用了红外线波长较长的特点 B一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高，辐射越强 C验钞机检验钞票真伪利用了紫外线的荧光作用 DX 射线可深入人的骨骼，杀死病变细胞 答案 ABC 解析 在人体内杀死
12、病变细胞是利用了 射线的放射作用 5如图 3 所示的 LC 振荡回路，当开关 S 转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是 ( ) 图 3 A振荡电流达到最大值时，电容器上的带电荷量为零 B振荡电流达到最大值时，磁场能最大 C振荡电流为零时，电场能为零 D振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半 答案 ABD 解析 由 LC 电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上电 荷量为零，A 对回路中电流最大时，线圈中磁场最强，磁场能最大，B 对振荡电流为 零时，充电结束，极板上电荷量最大、电场能最大，C 错电流相邻两次为零的时间间隔 恰好等于半个周期，D 对 6如图 4 所示，it 图像表示 LC 振荡回路的电流随时间变化的图像，在 t0 时刻，回路 中电容器的 M 板带正电，在某段时间里，回路的磁场能在减小，而 M 板仍带正电，则这 段时间是图中( ) 图 4 AOa 段 Bab 段 Cbc 段 Dcd 段 答案 D 解析 某段时间里，回路的磁场能在减小，说明回路中的电流正在减小，正在给电容 器充电，而此时 M 带正电，那么一定是给 M 极板充电，电流方向为顺时针由题意知 t0 时，电容器开始放电，且 M 极板带正电，结合 it 图像可知，电流以逆时针方向为正 方向，因此这段时间内，电流为负，且正在减小，符合条件的只有图像中的 cd 段，故只有 D 正确
