高二物理电磁场知识精讲

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高二物理电磁场

[本讲主要内容]

电磁场

麦克斯韦电磁场理论

[知识掌握]

[知识点精析]

麦克斯韦电磁场理论

闭合电路和在变化的磁场中——有感应电流

变化的磁场周围空间产生了电场

静止的电荷周围空间有静电场

电荷活动起来电场就发生变化，周围空间产生磁场

两板极间变化电场也会产生磁场 word 2 / 6

麦克斯韦：英国物理学家〔1831－1879〕，总结了人类对电磁规律的研究成果，在前人〔库仑、安培、奥斯特、法拉第和亨利〕的基础上，加上自己创造的努力，最终总结出了麦克斯韦电磁场方程组，建立了完整的电磁场理论。

麦克斯韦理论：

1. 变化的磁场周围产生电场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场。

2. 变化的电场周围产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场。

3. 变化的电场和磁场总是相互联系的，形成不可分离的统一场。

[解题方法指导]

关于电磁场的题都是对麦克斯韦电磁场理论理解的题，没有综合题。

例1. 下面说法正确的选项是

A. 恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场

B. 恒定电场能够在周围空间产生稳定的磁场

C. 均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场

D. 均匀变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远的电磁波

解：恒定电流形成均匀变化的电场，在周围空间产生稳定磁场，A√。

稳定电场不发生变化，所以不能产生磁场，B×。

均匀变化的电场周围能产生磁场且是稳定磁场，C√。

均匀变化电场只能产生稳定磁场，稳定磁场不能产生电场，均匀变化磁场只能产生稳定电场，稳定电场不能产生磁场，∴不能向外传播，D×。

例2. 一带正电的离子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，当磁场的磁感应强度均匀增大时，此离子的：［ ］

A. 动能不变 B. 动能增大 C. 动能减小 D. 动能为零

解：磁场的磁感应强度均匀增加，所围垂直磁场方向产生稳定电场，对离子要做功，所以动能增加。

例3. 在空间某处存在一变化的磁场，那么以下表达正确的选项是［ ］

A. 在变化的磁场周围一定能产生变化的电场

B. 在磁场中放一闭合线圈，线圈里一定会产生感应电流

C. 在磁场中放一闭合线圈，线圈里不一定会产生感应电流

D. 变化的磁场周围产生电场，跟闭合线圈是否存在无关

解：假设是均匀变化的磁场，产生稳定的电场，不能产生变化的电场，A×。 word

3 / 6 假设线圈平面与磁场平行，线圈里不能产生感应电流，B×，C√。

变化的磁场产生电场，与有无线圈无关，D√。

例4. 关于电磁场的产生以下表达正确的选项是［ ］

A. 静止的电荷周围一定有磁场

B. 运动的电荷周围一定有磁场

C. 电容器充放电时，导体中的电流能够产生磁场

D. 电荷在导体中振动会产生电场和磁场

解：静止的电荷，电场不变，∴不能产生磁场，A×。

运动的电荷形成的电场发生变化，所以能产生磁场，B√。

电容器充放电时，电容器两极间电场发生变化，导体中有电流，所以会产生磁场，C√。

正电荷在导体中振动，周围还有热运动电子，不能形成电场，也就不能形成磁场，D×。

例5. 关于电磁场理论，以下说法正确的选项是［ ］

A. 变化的电场周围产生的磁场一定是变化的

B. 均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的

C. 变化的电场周围产生的磁场一定是稳定的

D. 振荡的电场周围产生的磁场也是振荡的

解：均匀变化的电场产生稳定的磁场，A×。

均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，B×。

非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，C×。

振荡的电场是按正弦规律变化的，所产生的磁场也是按正弦规律变化的，也是振荡的磁场，D√。

[考点突破]

[考点指要]

电磁场和电磁波是紧密联系的，所以高考题也是联系在一起考查的。

[典型例题分析]

例1. 〔2005·某某·8〕关于电磁场和电磁波，以下说法正确的选项是〔 〕

A. 电磁波是横波

B. 电磁波的传播需要介质

C. 电磁波能产生干涉和衍射现象

D. 电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直

解：电场、磁场相互激发向外传播形成电磁波无需任何介质，传播过程中，电场、磁场互相垂直且都垂直于传播方向，所以是横波。

∴A√，B×，C√，D√。

例2. 为使发射的电磁波的波长增为原来的两倍，可以将振荡电路的电容：

A. 变为原来的两倍； B. 变为原来的一半；

C. 变为原来的4倍；D. 变为原来的1/4

答案：C

例3. 有一振荡电路，线圈的自感系数LH8，电容器的电容CpF200，求此电路在word 4 / 6 真空中产生电磁波的波长。

答案：24π

例4. 在理想的LC回路中，电容器充电后向线圈放电发生电磁振荡时形成振荡电流，假设将电容器两板间距离增大，其它条件不变，那么振荡过程中：

A. 电容器两板间的最大电压变大；

B. 振荡电流的最大值变大；

C. 振荡电流的频率变大；

D. 电容器所带电量最大值变大。

答案：ABC

[综合测试]

1. 应用麦克斯韦的电磁场理论判断如下图的电场产生磁场〔或磁场产生电场〕的关系，图象中〔每个选项中的上图是表示变化的场，以下图是表示变化的场产生的另外的场〕，正确的选项是〔 〕

2. 如下图，一个质子和一个α粒子垂直于磁场线从同一点射入一个匀强磁场，假设它们在磁场中的运动轨迹是重合的，那么它们在磁场的运动过程中〔 〕

A. 磁场对它们的冲量为零

B. 磁场对它们的冲量相等

C. 磁场对质子的冲量是对α粒子冲量的2倍

D. 磁场对α粒子的冲量是对质子冲量的2倍

3. 根据麦克斯韦的电磁场理论，以下说法正确的选项是〔 〕

A. 电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场

B. 变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场

C. 变化的电场周围一定产生变化的磁场

D. 电磁波在真空中的传播速度为s/m100.38

4. 以下电场能产生变化的磁场的是〔 〕

A. )V(10E B. )V)(1t4sin(5E

C. )V)(2t3(E D. )V)(t2t4(E2 word 5 / 6 5. 如下图，有一水平放置、内壁光滑的绝缘真空圆形管，半径为R，有带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上磁场中，要使粒子能绕管做圆周运动，所加的磁场可能是〔 〕

A. 匀强磁场

B. 均匀增加的磁场

C. 均匀减小的磁场

D. 由于洛伦兹力不做功，不管加什么样的磁场都不能使带电粒子绕管运动

6. 如下图，在直线PQ周围空间出现了一电场，电场线为闭合的圆，方向为俯视顺时针方向，那么以下说法正确的选项是〔 〕

A. 可能有方向从P→Q的正在增强的磁场

B. 可能有方向从P→Q的正在减弱的磁场

C. 可能有方向从Q→P的正在增强的磁场

D.

可能有方向从Q→P的正在减弱的磁场

[参考答案]

1. BC

分析：A中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A错误；B中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，以下图的磁场是稳定的，所以B正确；C中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差2，C正确；D中的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是以下图中的图象与上图相比较，相位相差π，故不正确。所以只有B、C两图正确。

2. D

点拨：动量变化量0ppvm初末，A错误；mv21qBm2qvBtFI。由word

6 / 6 qBmvR得由于半径相同，q不同，mv不同，那么I不同，B错误；Haq2q，HaI2I，C错误，D正确。

3. BD

点拨：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场周围才能产生磁场，变化的磁场周围产生电场，但变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均匀变化的电场产生稳定的磁场，故B、D正确。

4. BD

点拨：E=10V的电场是稳定的，V)2t3(E是随时间变化的一次函数，tE是定值，说是均匀变化的，应产生稳定的磁场，A、C错误；V)t2t4(E)1t4sin(5E2和分别随时间做正弦和二次函数变化，tE不是定值，它们产生变化的磁场，故B、D正确。

5. BC

点拨：此题考查麦克斯韦电磁场理论与静电场和磁场知识的联系，磁场对静止的电荷不产生力的作用，但当磁场变化时可产生电场，产生的电场对静止的带电粒子产生电场力的作用。带电粒子在电场力作用下可以产生加速度，而使粒子能沿管做圆周运动，故B、C正确。

6. BC

点拨：根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场周围产生电场。图示的电场线方向可以等效为感应电流的方向，根据楞次定律即可确定原磁场的方向及变化情况。