电磁波的发现及应用+示范教案

第十三章 电磁感应与电磁波初步

13.4 电磁波的发现及应用

一、单选题：

1.建立完整的电磁场理论，并首先预言电磁波存在的科学家是( )

A． 法拉第

B． 奥斯特

C． 赫兹

D． 麦克斯韦

【答案】D

【解析】麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹证实了麦克斯韦预言的正确性

2.根据麦克斯韦电磁理论可知( )

A． 电场在其周围空间一定产生磁场

B． 磁场在其周围空间一定产生电场

C． 变化的电场在其周围空间一定产生磁场

D． 变化的磁场在其周围空间一定产生变化的电场

【答案】C

【解析】稳定的电场不产生磁场，稳定的磁场也不产生电场．故A、B错误．变化的电场一定产生磁场．故C正确．变化的磁场不一定产生变化的电场，若磁场均匀变化，产生稳定的电场．故D错误

3.关于磁场，下列说法正确的是( )

A． 电荷周围一定存在磁场

B． 电流周围一定存在磁场

C． 电荷在磁场中一定要受到磁场力

D． 电流在磁场中一定要受到磁场力

【答案】B

【解析】运动的电荷周围一定存在磁场，静止的电荷周围不会产生磁场，故A错误；电荷的定向移动形成电流，则电流周围一定存在磁场；故B正确；若是静止电荷在磁场中

或电荷的运动方向与磁场平行，不受到磁场力，故C错误；电流方向与磁场方向平行时，不受磁场力，故D错误

4.根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )

A． 在变化的电场周围空间内一定存在和它相联系的磁场

B． 在恒定电流周围的空间内一定存在和它相联系的磁场

C． 在变化的磁场周围空间内一定存在和它相联系的变化电场

D． 电磁场中感应电场与感应磁场相互垂直分布

【答案】D

【解析】变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波，电磁场是一种客观存在的物质，故A错误，D正确；静止的电荷周围不能激发磁场，故B错误；稳定的磁场不能产生电场，C错误

5.太阳表面温度约为6 000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热，若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段( )

- 1 - 4.电磁波的发现及应用

1.(多选)根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是( )

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3.0×108 m/s

解析根据麦克斯韦的电磁场理论,只有变化的电场周围产生磁场,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的是稳定的磁场。根据以上分析,选项B、D正确。

答案BD

2.关于电磁波传播速度表达式v=λf,下列说法正确的是 ( )

A.波长越长,传播速度越快

B.频率越高,传播速度越快

C.发射能量越大,传播速度越快

D.电磁波的传播速度与传播介质有关

解析在真空中传播时,各类电磁波的传播速度相同。在介质中传播时,传播速度与介质有关。

答案D

3.下列说法正确的是( )

A.在变化的电场周围一定产生变化的磁场

B.紫外线有显著的热效应

C.一切物体都在不停地发射红外线

D.X射线的穿透本领比γ射线更强

解析在均匀变化的电场周围一定产生稳定的磁场,故A错误;红外线有显著的热效应,故B错误;物体都能产生热辐射,热辐射的电磁波包括红外线,故C正确;X射线的穿透本领比γ射线弱,故D错误。

答案C

4.验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光,电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态。对于它们发出的光,以下判断正确的是( )

A.它们发出的都是红外线

B.它们发出的都是紫外线

C.验钞机发出的是红外线,遥控器发出的是紫外线

D.验钞机发出的是紫外线,遥控器发出的是红外线

解析紫外线有较强的荧光作用,能使荧光物质发出荧光,故验钞机发出的是紫外线;红外线能很方便地遥控家用电器,故D正确。

答案D

5.(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是( )

A.X射线对生命物质有较强的作用,过量的X射线辐射会引起生物体的病变

电磁波的发现及应用【教学目标】1．了解电磁波的产生与传播。2．知道光是一种电磁波，以及电磁波在真空中的传播速度。3．知道波长与频率、波速的关系。4．认识电磁波谱。5．了解电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。【教学重难点】电磁波的产生与传播，理解磁场与电场之间的关联。【教学过程】一、新课导入教师：古人都渴望顺风耳千里眼，而现今故事已经成为现实，人与人之间的交流也是越来越便捷。（展示图片）大家看到的画面是“神舟六号”发射场面。“神舟六号”上天后，人们是怎样知道它到达预定的地点呢？学生回答：无线电波。教师：无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，可以说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”就是现代文明的神经中枢，或者叫现代化的代名词。那么，电磁波是什么？它是怎样产生的？它有什么性质？怎样利用它传递信号？今天我们就来认识一下电磁波。二、新课教学（一）麦克斯韦电磁场理论教师首先向学生介绍麦克斯韦的生平简介，激发学生的好奇心和求知欲。麦克斯韦（James Clark Maxwell，1831~1879）是英国的理论物理学家、数学家。1831年6月13日生于英国爱丁堡。他的父亲是一个科学家，他从小就受到科学的熏陶，15岁时向英国皇家学会递交数学论文，发表在《爱丁堡皇家学会学报》上，第一次显露出他出众的才华。1847年，考入爱丁堡大学学习数学和物理学。1850年转入剑桥大学，1854年毕业后留校工作。1871年，麦克斯韦任剑桥物理实验室主任，1874年，他主持建立的卡文迪许实验室竣工，任该实验室首任主任。1879年11月5日，麦克斯韦在剑桥逝世。麦克斯韦在电磁场理论方面的工作深受法拉第的影响。他信服法拉第的思想，决心为法拉第的场的概念提供数学方法的基础。尤其是他在伦敦皇家学院任教期间，有机会拜访了法拉第以后，更加强了他的这种信念。年轻的麦克斯韦以他卓越的数学才能和严密的逻辑推理，对法拉第的直观形象的电磁场理论加以高度概括，并总结了当时电磁学的研究成果，建立了电磁场方程，确立了电磁场理论。教师：我们现在粗略地介绍一下麦克斯韦的电磁场理论。1．变化的磁场产生电场演示实验装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。提问：小灯泡为什么能发光？学生回答：由于交变电流产生的磁场在不断变化，所以穿过线圈的磁通量不断变化，在线圈中产生感应电动势，形成感应电流，小灯泡发光。提问：电路（线圈）中的电荷为什么能够定向移动呢？学生回答：受电场力。教师总结：上述实验表明，变化的磁场在线圈里形成电场。提问：若线圈断开，线圈中有电流、电场吗？学生回答：有电场，无电流。提问：若线圈被拿走，它原来所处的空间有电场吗？学生对此问题可能难以回答，但这时提出变化的磁场能在其空间产生电场已是水到渠成的时候。教师：由上面的电磁感应现象，我们可以很自然的提出一个假设：变化的磁场产生电场。麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关（如图甲、乙所示）。

1 第4节 电磁波的发现及应用

核心素养 物理观念 科学思维 科学探究

1.知道麦克斯韦电磁场理论，理解麦克斯韦电磁理论的两个要点。

2.了解电磁波的形成。掌握波长、频率和波速的关系。

3.了解电磁波的特点，知道电磁场的物质性。

4.知道电磁波与机械波的区别。 1.了解电磁波的发现对人类文明的影响，体会科学家研究物理问题的思维方法。

2.了解麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的意义。

3.了解麦克斯韦和赫兹在物理学发展中的贡献。

4.通过实例认识电磁波谱，了解电磁波的组成，知道它们各自的特点及重要应用。 1.探究电磁波产生的条件。

2.电磁波的特性及应用。

知识点一 电磁场及电磁波

[观图助学]

电磁波在日常生活中的应用越来越多，思考电磁波是怎样形成的？

1.麦克斯韦的电磁场理论

(1)变化的磁场产生电场

麦克斯韦认为，磁场随时间变化快，产生的电场强；磁场随时间的变化不均匀时，产生变化的电场；稳定的磁场周围不产生电场。

(2)变化的电场产生磁场

麦克斯韦认为，若电场随时间变化快，则产生的磁场强；若电场随时间的变化不均匀，则会产生变化的磁场。稳定的电场周围不产生磁场。

2.电磁场

如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场在它周围空间产生周期性变化 2 的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场…变化的电场和磁场相互联系，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。

3.电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。麦克斯韦预言电磁波的速度等于光速。

[思考判断]

(1)在电场周围，一定存在着和它联系着的磁场。(×)

(2)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。(×)

(3)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场。(×)

(4)麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在。(×)

知识点二 电磁波谱、电磁波的能量及电磁波通信