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4.2 电磁场与电磁波
基础知识导学
一、麦克斯韦电磁场理论
1.理论内容
变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场。根据这个理论，周期性变化的电场和磁场相互联系，交替产生，形成一个不可分割的统一体，即电磁场。
2.深度理解
（1）变化的磁场产生的电场叫感应电场；变化的电场产生的磁场叫感应磁场。
（2）感应电场与感应磁场的场线都是闭合的曲线，而且相互正交、套连。
（3）感应电场的方向可由楞次定律判定，方向与磁场垂直的闭合回路产生的感应电流的方向可由安培定则判定，将场源的方向作为场源电流的方向再进行判定。
二、电磁波
1.概念
变化的电场和磁场并不局限于空间某个区域，而是由近及远地向周围空间传播去。电磁场这样由近及远地传播，就形成了电磁波。
2.特点
（1）电磁波是横波，电场方向、磁场方向与波的传播方向互相垂直。
（2）传播不需要介质，真空传播速度最大，。
（3）可以脱离“波源”独立存在。
（4）同一电磁波在不同介质中传播时频率不变，波速、波长改变。
（5）不同频率的电磁波在同一介质中传播时波速与频率有关：频率越高，波速越小。
（6）电磁波具有波的共性，满足的关系。能发生反射、折射、干涉、衍射、偏振、多普勒效应等现象。
3.电磁波与机械波的比较
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性变化的物理量（举例） 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系
产生 由质点（波源）的振动产生 由周期性变化的电流（电磁振荡）激发
干涉 可以发生 可以发生
衍射 可以发生 可以发生
横波 可以是 是
纵波 可以是 不是
重难扩展问题
1.电磁波特点
（1）电磁波是横波，电场方向、磁场方向与波的传播方向互相_________。
（2）传播不需要介质，_________传播速度最大，。
（3）可以脱离“_________”独立存在。
（4）同一电磁波在不同介质中传播时频率_________，波速、波长改变。
（5）不同频率的电磁波在同一介质中传播时波速与频率有关：频率越高，波速越_________。
（6）电磁波具有波的共性，满足_________的关系。能发生反射、折射、干涉、衍射、偏振、多普勒效应等现象。
2.电磁波是个很大的家族，按波长由长到短包括_________、_________、可见光、紫外线、_________、_________，不同的电磁波有不同的产生机理、不同的特性和作用。
基础小题试练
1.电子测温枪通过非接触的方式感应人体的体温，它所利用的电磁波是( )
A.X射线 B.红外线 C.紫外线 D.γ射线
2.有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.电磁波在真空中也能传播 B.电磁波能传播信息，不能传播能量
C.X射线的波长比红外线的波长更长 D.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
3.如图所示，特定电磁波谱治疗仪能够产生特定能量的电磁波，在医学上具有很好的治疗效果。关于电磁波，下列说法正确的是( )
A.电磁波是一种有能量但没有运动质量的物质
B.用纸板包住治疗仪可以屏蔽其发射的电磁波
C.电磁波可以发生反射、折射、干涉等现象
D.电磁波在所有介质中的传播速度都等于真空中的光速
4.“中国天眼”位于贵州的大山深处，它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。关于电磁波下列说法正确的是( )
A.机场安检是利用γ射线穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品
B.机械波在介质中的波速与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关
C.麦克斯韦电磁理论告诉我们，变化的电场一定产生变化的磁场
D.所有物体都发射红外线，因此可利用红外线设计防伪措施
5.根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是( )
A.变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是变化的
B.变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是稳定的
C.周期性变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）不一定是周期性变化的
D.周期性变化的电场（或磁场）一定可以产生电磁波
6.现在人们的生活越来越与电磁波密不可分。例如，我国自主建立的北斗卫星导航系统，所使用的电磁波频率约为1561 MHz，家用WiFi所使用的电磁波频率约为5725 MHz。下列说法错误的是( )
A.可见光也是电磁波
B.紫外线比无线电波的波长短
C.微波炉加热食物，利用了电流通过电阻产生热量的原理
D.γ射线是频率很高的电磁波
答案以及解析
1.答案：B
解析：电子测温枪通过非接触的方式感应人体的体温，它所利用的电磁波是红外线。
故选B。
2.答案：A
解析：A.电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播，故A项正确；
B.电磁波不仅能传播信息，也可以传播能量，故B项错误；
C.由电磁波谱可知，红外线的波长比X射线的波长，故C项错误；
D.赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D项错误。
故选A。
3.答案：C
解析：A.电磁波是一种有能量也有运动质量的物质，故A错误；
B.电磁波能穿透纸板，故用纸板包住治疗仪不能屏蔽其发射的电磁波，故B错误；
C.电磁波属于波，可以发生反射、折射、干涉等现象，故C正确；
D.电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，在其他介质中的传播速度小于真空中的光速，故D错误。
故选C。
4.答案：B
解析：A.机场安检是利用X射线穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品，故A错误；
B.机械波在介质中的波速由介质决定，与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关，故B正确；
C.麦克斯韦电磁理论告诉我们，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故C错误；
D.所有物体都发射红外线，可利用紫外线的荧光效应设计防伪措施，故D错误。
故选B。
5.答案：D
解析：AB.非均匀变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是变化的，而均匀变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）才是恒定的，故AB错误；
CD.周期性变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是周期性变化的，一定可以产生电磁波，故C错误，D正确。
故选D。
6.答案：C
解析：可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，故A正确；
紫外线比无线电波的波长短，故B正确；
微波炉加热食物，是利用微波加热，不是电流的热效应，故C错误；
γ射线是频率很高的电磁波，故D正确；
本题选择错误的，故选C。

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