資源簡介

第5章　第3節　初識電磁波及其應用　第4節　初識光量子與量子世界
選擇題1～12題，每小題7分，共84分。
基礎對點練
題組一　電磁波的產生及其應用
1.關于電磁波，下列說法中正確的是(　　)
變化的電場一定在周圍空間產生變化的磁場
麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在
電磁波和機械波都依賴于介質才能傳播
各種頻率的電磁波在真空中以不同的速度來傳播
2.關于電磁波的應用，下列說法正確的是(　　)
電磁波在真空中的速度為c＝3.00×108m/s
在電磁波譜中，紫外線的頻率比γ射線的頻率大
只有高溫的物體才能發射紅外線
手機只能接收電磁波，不能發射電磁波
3.如圖所示的四種電場中，哪一種能產生電磁波(　　)
A B
C D
4.(多選)關于電磁波，下列說法正確的是(　　)
電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關
周期性變化的電場和磁場可以相互激發，形成電磁波
電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度方向、磁感應強度方向均垂直
利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸
題組二　光量子與量子世界
5.下列宏觀概念中，是量子化的有(　　)
物質的質量
機械能
汽車的個數
衛星繞地球運行的軌道
6.(多選)對于帶電微粒的輻射和吸收能量時的特點，以下說法正確的是(　　)
以某一個最小能量值一份一份地輻射或吸收
輻射和吸收的能量是某一最小值的整數倍
吸收的能量可以是連續的
輻射和吸收的能量是量子化的
7.(多選)關于對能量子的認識，下列說法正確的是(　　)
振動著的帶電微粒的能量只能是某一能量值ε
帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數倍
能量子與電磁波的頻率成正比
這一假說與現實世界相矛盾，因而是錯誤的
綜合提升練
8.我國高鐵技術、北斗衛星導航系統和5G通信技術，目前處于世界領先水平。高鐵將擁有基于北斗衛星導航系統、5G通信技術的空天地一體化的“超級大腦”。與4G相比，5G具有“更高網速、低時延、低功率海量連接、通信使用的電磁波頻率更高”等特點。與4G相比，5G使用的電磁波(　　)
波長更長
能量子的能量更小
能量子的能量更大
真空中傳播速度更快
9.(多選)2021年7月4日，我們在電視中看到航天員湯洪波走出離地面高約為400 km的中國空間站，標志著我國空間站航天員首次出艙活動取得圓滿成功。航天員出艙的畫面通過電磁波傳輸到地面接收站，下列關于電磁波的說法正確的是(　　)
電磁波頻率越低，其能量子的能量越小
只要空間某處的電場或磁場發生變化，就會在其周圍產生電磁波
湯洪波出艙活動的畫面從空間站傳到地面接收站最少需要約0.014 s
赫茲通過實驗捕捉到電磁波，并證實了麥克斯韋的電磁場理論
10.(多選)某光源放出波長在500～600 nm之間的各種光子，若已知該光源的發光功率為1 mW，則它每秒鐘發射的光子數可能是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)(　　)
2.0×1015 3.0×1015
2.6×1015 1.5×1015
11.某激光器能發射波長為λ的激光，發射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器t時間內發射的光子數為(　　)
λPhct
12.能引起人的眼睛視覺效應的最小能量為10－18 J，已知可見光的平均波長為0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，若要能引起人眼的感覺，進入人眼的光子數至少為(　　)
1個 3個
30個 300個
13.(16分)科學技術是一把雙刃劍。電磁波的應用也是這樣。它在使人類的生活發生日新月異變化的同時也存在副作用——電磁污染。頻率超過0.1 MHz的電磁波的強度足夠大時就會對人體構成威脅。按照有關規定，人體所受到的電磁輻射強度(即單位時間內垂直通過單位面積的電磁波的能量)不得超過某一規定值Ie。已知某無線通信設備發射電磁波的功率為P，設該通信設備向四面八方均勻地發射電磁波，且電磁波在傳播過程中無能量損失。由數學知識可知，球面的面積S＝4πr2(式中r為球半徑)，球半徑與球面總是垂直的。根據上述資料，可估算出人體到該通信設備發射電磁波處的安全距離至少應為多少時，人體所受的電磁輻射強度才不會超過規定值？
第3節　初識電磁波及其應用
第4節　初識光量子與量子世界
1.B　[根據麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的電場一定在周圍空間產生恒定磁場，選項A錯誤；麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在，B正確；電磁波可以在真空中傳播，C錯誤；各種頻率的電磁波在真空中傳播的速度相同，等于光速，D錯誤。]
2.A　[電磁波在真空中的速度為c＝3.00×108m/s，故A正確；電磁波譜中，紫外線的頻率比γ射線的頻率小，故B錯誤；一切物體均發射紅外線，故C錯誤；手機既接收電磁波，又發射電磁波，故D錯誤。]
3.B　[根據麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場產生磁場，故B、C、D都可以產生磁場，周期性變化的電場產生周期性變化的磁場，從而產生電磁波，故只有B可以產生電磁波，故B正確，A、C、D錯誤。]
4.ABC　[電磁波在真空中的傳播速度均相同，與電磁波的頻率無關，故A正確；周期性變化的電場和磁場可以相互激發，由近及遠的傳播形成電磁波，故B正確；電磁波在每一處的電場方向和磁場方向總是相互垂直的，且與波的傳播方向垂直，故C正確；利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信，電磁波也能通過電纜、光纜傳輸，故D錯誤。]
5.C　[汽車的個數的數值只能取正整數，不能取分數或小數，因而是不連續的，是量子化的；其他三個物理量的數值都可以取小數或分數，因而是連續的，非量子化的，故C正確，A、B、D錯誤。]
6.ABD　[帶電微粒輻射和吸收能量時是以最小能量值——能量子ε的整數倍一份一份地輻射或吸收的，是不連續的，故A、B、D正確，C錯誤。]
7.BC　[由普朗克能量子假說可知帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數倍，A錯誤，B正確；由最小能量值ε＝hν知，C正確；能量子假說反映的是微觀世界的特征，不同于宏觀世界，并不是與現實世界相矛盾，故D錯誤。]
8.C　[由題知，與4G相比，5G具有“通信使用的電磁波頻率更高”的特點，已知電磁波的波長與頻率的關系為λ＝，由此可知頻率越高、波長越短，則與4G相比，5G使用的電磁波波長更短，A錯誤；已知能量子的能量為ε＝hν，則與4G相比，5G使用的電磁波能量子的能量更大，B錯誤，C正確；真空中電磁波的傳播速度與光速相等，均為c＝3×108 m/s，D錯誤。]
9.AD　[電磁波的能量子的能量為ε＝hν，則電磁波頻率越低，其能量子的能量越小，故A正確；根據麥克斯韋的電磁場理論可知，非均勻變化的磁場或電場，其周圍產生電磁波，故B錯誤；電磁波在真空中或空氣中傳播的速度v＝3.0×108m/s，空間站到地球表面的距離s＝4×105m，電磁波從空間站傳播到地面的時間為t＝＝s＝0.001 3 s，故C錯誤；麥克斯韋建立了電磁場理論并預言了電磁波的存在，赫茲通過實驗捕捉到電磁波，從而證明了電磁波的存在，故D正確。]
10.BC　[每秒內該光源發光的能量E光源＝Pt＝1×10－3 J，而波長為λ的光子的能量為ε＝hν＝，則每秒鐘發射的光子數為n＝＝，代入數值得2.5×1015≤n≤3.0×1015，故B、C正確。]
11.A　[每個光子的能量ε＝hν＝，t時間內發光的總能量為Pt，則n＝＝，故A正確。]
12.B　[每個光子的能量為ε＝h，能引起人的眼睛視覺效應的最小能量E為10－18 J，若要能引起人眼的感覺，進入人眼的光子數至少為n＝＝＝個＝3個，故B正確。]
13.
解析　設人到發射電磁波處的距離為r，以發射電磁波處為球心、以r為半徑作一球面，若球面上電磁波的輻射強度為Ie
則4πr2Ie＝P，所以r＝
即人離波源的距離至少為才不會超過規定值。第3節　初識電磁波及其應用
第4節　初識光量子與量子世界
學習目標　1.了解麥克斯韋電磁場理論的兩個基本觀點。2.知道電磁場在空間傳播形成電磁波。了解電磁波的特性。3.了解愛因斯坦光的量子論基本觀點。4.了解普朗克的量子理論。
知識點一　電磁波的產生及其應用
演示實驗：裝置如圖所示，當穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產生感應電動勢，有感應電流使燈泡發光。
分析上面的線圈不存在時線圈所在處的空間還有電場嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.電磁波的產生
（1）英國物理學家麥克斯韋提出：變化的　　　　在周圍空間激發出一種電場，變化的　　　　也能夠產生磁場。
（2）周期性變化的　　　　周圍會產生周期性變化的電場，周期性變化的　　　　周圍也會產生周期性變化的磁場。變化的電場和變化的磁場相互聯系在一起，就會在空間形成一個統一的，不可分割的　　　　。
（3）在空間交替變化的電磁場傳播出去就形成了　　　　?！　　　⊥ㄟ^實驗證實了電磁波的存在。
（4）電磁波特點：①橫波；②傳播速度與光速相同。
2.電磁波的應用
（1）無線電波：無線電波用于通訊和廣播。如手機、衛星通訊等。
（2）紅外線：紅外線是一種光波，它的波長比無線電波短，比可見光長。所有物體都發射紅外線。主要用于加熱、遙測等。
（3）紫外線：人眼看不到的比紫光波長更短的電磁波。主要應用：日光燈、殺菌消毒、治療皮膚病等。
（4）X射線和γ射線：波長比紫外線更短的電磁波就是X射線和γ射線。主要應用：探測、治療等。
（5）雷達的原理及特點
①利用電磁波遇到障礙物發生反射的特性。
②一般由天線系統、發射裝置、接收裝置、輸出裝置（顯示器）、電源、用于控制雷達工作和處理信號的計算機以及防干擾設備等構成。
3.電磁污染及防護
（1）電磁污染又稱　　　　污染或　　　　　　污染。
（2）電磁輻射的防護。從物理學的角度看，可以從　　　　　　、　　　　　　　　及受輻射的人這三個方面進行防護。
【思考】 變化的磁場一定能產生電磁波嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 現代生活中人類與電磁波結下了不解之緣，關于電磁波下列陳述中符合事實的是（　?。?br/>A.麥克斯韋首先用實驗證實了電磁波的存在
B.在真空中電磁波的傳播速度小于真空中的光速
C.空間有變化的電場（或磁場）存在，不一定能形成電磁波
D.把手機放在抽成真空的玻璃盒中，撥打該手機號碼，手機由于接收不到電磁波信號而無法接通
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓練1 雷達是用來對目標進行定位的現代化定位系統，海豚也具有完善的聲吶系統，它能在黑暗中準確而快速地捕捉食物，避開敵害，遠遠優于現代化的無線電系統。海豚的定位、雷達的定位分別利用了自身發射的 （　?。?br/>A.電磁波　次聲波 B.紅外線　光線
C.次聲波　紅外線 D.超聲波　電磁波
知識點二　初識光量子與量子世界
1.光的量子化
（1）光的微粒學說和光的波動學說。光的微粒學說可以解釋　　　　　　、　　　　　　等；光的波動學說可解釋光的　　　　、　　　　、　　　　等現象。
（2）愛因斯坦在解釋光電效應時提出了光量子假說，認為光的發射、傳播和接收都是以一份份　　　　的形式進行的。后來光量子被正式命名為　　　　。
（3）光既具有波動特性，又具有粒子特性，即具有　　　　　　。
2.初識量子世界：量子假說認為，物質輻射（或吸收）的能量E只能是某一最小能量單位的　　　　，即E＝nε（n＝1，2，3，…）。一份能量就是一個　　　　，　　　　的能量ε與頻率ν成正比，即　　　　，ν是電磁波的頻率，h是一個常量，稱為普朗克常量，其值為h＝6.626 176×10－34 J·s。
3.能量的量子化
一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，那么該物理量是量子化的，并把這個最小的基本單位稱為量子。
例2 神光“Ⅱ”裝置是我國規模最大的高功率固體激光系統，利用它可獲得能量為2 400 J、頻率ν＝8.57×1014Hz的紫外激光。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則該紫外激光所含光子數為多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓練2 （多選）下列說法正確的是（　?。?br/>A.微觀粒子的能量變化是跳躍式的
B.能量子的能量與電磁波的頻率成正比
C.紅光的能量子的能量比綠光大
D.電磁波頻率越高，其能量子的能量越小
隨堂對點自測
1.（麥克斯韋電磁理論）根據麥克斯韋電磁理論，以下說法正確的是（　　）
A.變化的電場一定產生變化的磁場
B.均勻變化的電場一定產生均勻變化的磁場
C.穩定的電流不產生磁場
D.周期性變化的電場一定產生同頻率變化的磁場
2.（電磁波的應用）為了體現高考的公平、公正，高考時很多地方在考場使用手機信號屏蔽器，該屏蔽器在工作過程中以一定的速度由低端頻率向高端頻率掃描，該掃描速度可以在手機接收信號中形成亂碼干擾，手機不能檢測出從基站發出的正常數據，使手機不能與基站建立連接，達到屏蔽手機信號的目的，手機表現為搜索網絡、無信號、無服務系統等現象。由以上信息可知 （　?。?br/>A.由于手機信號屏蔽器的作用，考場內沒有電磁波了
B.電磁波必須在介質中才能傳播
C.手機信號屏蔽器工作時基站發出的電磁波不能傳播到考場內
D.手機信號屏蔽器是通過發射電磁波干擾手機工作來達到目的的
3.（能量量子化）關于能量量子化，下列說法正確的是（　?。?br/>A.量子化假說最早是由愛因斯坦提出來的
B.微觀粒子的能量是不連續的，只能是某一最小能量值的整數倍
C.電磁波的頻率越低，其能量子的能量越大
D.能量量子化假說與宏觀世界中對能量的認識相矛盾，因而它一定是錯誤的觀點
第3節　初識電磁波及其應用
第4節　初識光量子與量子世界
知識點一
導學
提示　有。麥克斯韋認為線圈只不過是用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場同樣在周圍空間產生電場，這是一種客觀存在的現象，跟閉合電路是否存在無關。
知識梳理
1.(1)磁場　電場　(2)磁場　電場　電磁場　(3)電磁波　赫茲　3.(1)電磁波　射頻輻射　(2)電磁波源　電磁波的傳播途徑
[思考]
提示　不一定。均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場，恒定的電場則不能產生磁場，故無法產生電磁波。
例1 C　[麥克斯韋首先預言電磁波，而赫茲用實驗證實了電磁波的存在，A錯誤；在真空中電磁波的傳播速度等于真空中的光速，B錯誤；只有周期性變化的電場才能形成電磁波，均勻變化的電場只能產生恒定的磁場，將不能再產生電磁波，C正確；電磁波在真空中也能傳播，把手機放在抽成真空的玻璃盒中，手機能接收到電磁波的信號，D錯誤。]
訓練1 D　[海豚能發射超聲波，它是一種頻率高于2×104Hz的聲波，它的波長非常短，因而能定向發射，而且在水中傳播時因能量損失小，要比無線電波和廣播傳播得遠。海豚就是靠自身發出的超聲波的回聲，在混濁的水里準確確定遠處被捕食者的位置而猛沖過去吞食的，同理也能避開敵害。雷達是一個電磁波的發射和接收系統，因而是靠發射電磁波來定位的。故D正確。]
知識點二
1.(1)光的反射　光的顏色　干涉　衍射　偏振　(2)光子　光子　(3)波粒二象性　2.整數倍　能量子　能量子　ε＝hν
例2 4.22×1021(個)
解析　紫外激光的頻率已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根據紫外激光發射的總能量為2 400 J，即可求得紫外激光所含光子數。紫外激光能量子的值為ε0＝hν＝6.63×10－34×8.57×1014 J＝5.681 91×10－19 J
則該紫外激光所含光子數
n＝＝＝4.22×1021個。
訓練2 AB　[由于微觀粒子能量是量子化的，微觀粒子的能量變化是跳躍式的，故A正確；由能量子的能量ε＝hν可知，能量子的能量與電磁波的頻率成正比，故B正確；紅光的頻率比綠光小，由ε＝hν可知，紅光的能量子的能量比綠光小，故C錯誤；電磁波頻率越高，能量子的能量越大，故D錯誤。]
隨堂對點自測
1.D　[變化的電場一定產生磁場，但均勻變化的電場只能產生恒定的磁場，A、B錯誤；穩定的電流可以產生穩定的磁場，C錯誤；周期性變化的電場一定產生同頻率變化的磁場，這樣才能產生電磁波，D正確。]
2.D　[電磁波在空間的存在，不會因手機信號屏蔽器而消失，故A錯誤；電磁波可以在真空中傳播，B錯誤；由題意知手機信號屏蔽器工作過程中以一定的速度由低端頻率向高端頻率掃描，干擾由基站發出的電磁波信號，使手機不能正常工作，故C錯誤，D正確。]
3.B　[量子化假說最早是由普朗克提出的，故A錯誤；微觀粒子的能量是不連續的，只能是某一最小能量值的整數倍，故B正確；根據ε＝hν可知，電磁波的頻率越低，其能量子的能量越小，故C錯誤；能量量子化假說與宏觀世界中對能量的認識相矛盾，而它的觀點是正確的，故D錯誤。](共39張PPT)
第3節　初識電磁波及其應用
第5章　初識電磁場與電磁波
第4節　初識光量子與量子世界
1.了解麥克斯韋電磁場理論的兩個基本觀點。
2.知道電磁場在空間傳播形成電磁波。了解電磁波的特性。3.了解愛因斯坦光的量子論基本觀點。
4.了解普朗克的量子理論。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　初識光量子與量子世界
知識點一　電磁波的產生及其應用
知識點一　電磁波的產生及其應用
演示實驗：裝置如圖所示，當穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產生感應電動勢，有感應電流使燈泡發光。
分析上面的線圈不存在時線圈所在處的空間還有電場嗎？
提示　有。麥克斯韋認為線圈只不過是用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場同樣在周圍空間產生電場，這是一種客觀存在的現象，跟閉合電路是否存在無關。
1.電磁波的產生
(1)英國物理學家麥克斯韋提出：變化的______在周圍空間激發出一種電場，變化的______也能夠產生磁場。
(2)周期性變化的______周圍會產生周期性變化的電場，周期性變化的______周圍也會產生周期性變化的磁場。變化的電場和變化的磁場相互聯系在一起，就會在空間形成一個統一的，不可分割的________。
(3)在空間交替變化的電磁場傳播出去就形成了________。______通過實驗證實了電磁波的存在。
(4)電磁波特點：①橫波；②傳播速度與光速相同。
磁場
電場
磁場
電場
電磁場
電磁波
赫茲
2.電磁波的應用
(1)無線電波：無線電波用于通訊和廣播。如手機、衛星通訊等。
(2)紅外線：紅外線是一種光波，它的波長比無線電波短，比可見光長。所有物體都發射紅外線。主要用于加熱、遙測等。
(3)紫外線：人眼看不到的比紫光波長更短的電磁波。主要應用：日光燈、殺菌消毒、治療皮膚病等。
(4)X射線和γ射線：波長比紫外線更短的電磁波就是X射線和γ射線。主要應用：探測、治療等。
(5)雷達的原理及特點
①利用電磁波遇到障礙物發生反射的特性。
②一般由天線系統、發射裝置、接收裝置、輸出裝置(顯示器)、電源、用于控制雷達工作和處理信號的計算機以及防干擾設備等構成。
3.電磁污染及防護
(1)電磁污染又稱________污染或__________污染。
(2)電磁輻射的防護。從物理學的角度看，可以從__________、__________________及受輻射的人這三個方面進行防護。
電磁波
射頻輻射
電磁波源
電磁波的傳播途徑
【思考】 變化的磁場一定能產生電磁波嗎？
提示　不一定。均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場，恒定的電場則不能產生磁場，故無法產生電磁波。
C
例1 現代生活中人類與電磁波結下了不解之緣，關于電磁波下列陳述中符合事實的是(　　)
A.麥克斯韋首先用實驗證實了電磁波的存在
B.在真空中電磁波的傳播速度小于真空中的光速
C.空間有變化的電場(或磁場)存在，不一定能形成電磁波
D.把手機放在抽成真空的玻璃盒中，撥打該手機號碼，手機由于接收不到電磁波信號而無法接通
解析　麥克斯韋首先預言電磁波，而赫茲用實驗證實了電磁波的存在，A錯誤；在真空中電磁波的傳播速度等于真空中的光速，B錯誤；只有周期性變化的電場才能形成電磁波，均勻變化的電場只能產生恒定的磁場，將不能再產生電磁波，C正確；電磁波在真空中也能傳播，把手機放在抽成真空的玻璃盒中，手機能接收到電磁波的信號，D錯誤。
D
訓練1 雷達是用來對目標進行定位的現代化定位系統，海豚也具有完善的聲吶系統，它能在黑暗中準確而快速地捕捉食物，避開敵害，遠遠優于現代化的無線電系統。海豚的定位、雷達的定位分別利用了自身發射的 (　　)
A.電磁波　次聲波 B.紅外線　光線
C.次聲波　紅外線 D.超聲波　電磁波
解析　海豚能發射超聲波，它是一種頻率高于2×104Hz的聲波，它的波長非常短，因而能定向發射，而且在水中傳播時因能量損失小，要比無線電波和廣播傳播得遠。海豚就是靠自身發出的超聲波的回聲，在混濁的水里準確確定遠處被捕食者的位置而猛沖過去吞食的，同理也能避開敵害。雷達是一個電磁波的發射和接收系統，因而是靠發射電磁波來定位的。故D正確。
知識點二　初識光量子與量子世界
1.光的量子化
(1)光的微粒學說和光的波動學說。光的微粒學說可以解釋__________、__________等；光的波動學說可解釋光的______、______、______等現象。
(2)愛因斯坦在解釋光電效應時提出了光量子假說，認為光的發射、傳播和接收都是以一份份______的形式進行的。后來光量子被正式命名為______。
(3)光既具有波動特性，又具有粒子特性，即具有____________。
光的反射
光的顏色
干涉
衍射
偏振
光子
光子
波粒二象性
2.初識量子世界：量子假說認為，物質輻射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量單位的________，即E＝nε(n＝1，2，3，…)。一份能量就是一個________，________的能量ε與頻率ν成正比，即__________，ν是電磁波的頻率，h是一個常量，稱為普朗克常量，其值為h＝6.626 176×10－34 J·s。
整數倍
能量子
能量子
ε＝hν
3.能量的量子化
一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，那么該物理量是量子化的，并把這個最小的基本單位稱為量子。
例2 神光“Ⅱ”裝置是我國規模最大的高功率固體激光系統，利用它可獲得能量為2 400 J、頻率ν＝8.57×1014Hz的紫外激光。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則該紫外激光所含光子數為多少？
答案　4.22×1021(個)
解析　紫外激光的頻率已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根據紫外激光發射的總能量為2 400 J，即可求得紫外激光所含光子數。紫外激光能量子的值為ε0＝hν＝6.63×10－34×8.57×1014 J＝5.681 91×10－19 J
AB
訓練2 (多選)下列說法正確的是(　　)
A.微觀粒子的能量變化是跳躍式的
B.能量子的能量與電磁波的頻率成正比
C.紅光的能量子的能量比綠光大
D.電磁波頻率越高，其能量子的能量越小
解析　由于微觀粒子能量是量子化的，微觀粒子的能量變化是跳躍式的，故A正確；由能量子的能量ε＝hν可知，能量子的能量與電磁波的頻率成正比，故B正確；紅光的頻率比綠光小，由ε＝hν可知，紅光的能量子的能量比綠光小，故C錯誤；電磁波頻率越高，能量子的能量越大，故D錯誤。
隨堂對點自測
2
D
1.(麥克斯韋電磁理論)根據麥克斯韋電磁理論，以下說法正確的是(　　)
A.變化的電場一定產生變化的磁場
B.均勻變化的電場一定產生均勻變化的磁場
C.穩定的電流不產生磁場
D.周期性變化的電場一定產生同頻率變化的磁場
解析　變化的電場一定產生磁場，但均勻變化的電場只能產生恒定的磁場，A、B錯誤；穩定的電流可以產生穩定的磁場，C錯誤；周期性變化的電場一定產生同頻率變化的磁場，這樣才能產生電磁波，D正確。
D
2.(電磁波的應用)為了體現高考的公平、公正，高考時很多地方在考場使用手機信號屏蔽器，該屏蔽器在工作過程中以一定的速度由低端頻率向高端頻率掃描，該掃描速度可以在手機接收信號中形成亂碼干擾，手機不能檢測出從基站發出的正常數據，使手機不能與基站建立連接，達到屏蔽手機信號的目的，手機表現為搜索網絡、無信號、無服務系統等現象。由以上信息可知 (　　)
A.由于手機信號屏蔽器的作用，考場內沒有電磁波了
B.電磁波必須在介質中才能傳播
C.手機信號屏蔽器工作時基站發出的電磁波不能傳播到考場內
D.手機信號屏蔽器是通過發射電磁波干擾手機工作來達到目的的
解析　電磁波在空間的存在，不會因手機信號屏蔽器而消失，故A錯誤；電磁波可以在真空中傳播，B錯誤；由題意知手機信號屏蔽器工作過程中以一定的速度由低端頻率向高端頻率掃描，干擾由基站發出的電磁波信號，使手機不能正常工作，故C錯誤，D正確。
B
3.(能量量子化)關于能量量子化，下列說法正確的是(　　)
A.量子化假說最早是由愛因斯坦提出來的
B.微觀粒子的能量是不連續的，只能是某一最小能量值的整數倍
C.電磁波的頻率越低，其能量子的能量越大
D.能量量子化假說與宏觀世界中對能量的認識相矛盾，因而它一定是錯誤的觀點
解析　量子化假說最早是由普朗克提出的，故A錯誤；微觀粒子的能量是不連續的，只能是某一最小能量值的整數倍，故B正確；根據ε＝hν可知，電磁波的頻率越低，其能量子的能量越小，故C錯誤；能量量子化假說與宏觀世界中對能量的認識相矛盾，而它的觀點是正確的，故D錯誤。
課后鞏固訓練
3
B
題組一　電磁波的產生及其應用
1.關于電磁波，下列說法中正確的是(　　)
A.變化的電場一定在周圍空間產生變化的磁場
B.麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在
C.電磁波和機械波都依賴于介質才能傳播
D.各種頻率的電磁波在真空中以不同的速度來傳播
基礎對點練
解析　根據麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的電場一定在周圍空間產生恒定磁場，選項A錯誤；麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在，B正確；電磁波可以在真空中傳播，C錯誤；各種頻率的電磁波在真空中傳播的速度相同，等于光速，D錯誤。
A
2.關于電磁波的應用，下列說法正確的是(　　)
A.電磁波在真空中的速度為c＝3.00×108m/s
B.在電磁波譜中，紫外線的頻率比γ射線的頻率大
C.只有高溫的物體才能發射紅外線
D.手機只能接收電磁波，不能發射電磁波
解析　電磁波在真空中的速度為c＝3.00×108m/s，故A正確；電磁波譜中，紫外線的頻率比γ射線的頻率小，故B錯誤；一切物體均發射紅外線，故C錯誤；手機既接收電磁波，又發射電磁波，故D錯誤。
B
3.如圖所示的四種電場中，哪一種能產生電磁波(　　)
解析　根據麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場產生磁場，故B、C、D都可以產生磁場，周期性變化的電場產生周期性變化的磁場，從而產生電磁波，故只有B可以產生電磁波，故B正確，A、C、D錯誤。
ABC
4.(多選)關于電磁波，下列說法正確的是(　 　)
A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關
B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發，形成電磁波
C.電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度方向、磁感應強度方向均垂直
D.利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸
解析　電磁波在真空中的傳播速度均相同，與電磁波的頻率無關，故A正確；周期性變化的電場和磁場可以相互激發，由近及遠的傳播形成電磁波，故B正確；電磁波在每一處的電場方向和磁場方向總是相互垂直的，且與波的傳播方向垂直，故C正確；利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信，電磁波也能通過電纜、光纜傳輸，故D錯誤。
C
題組二　光量子與量子世界
5.下列宏觀概念中，是量子化的有(　　)
A.物質的質量 B.機械能
C.汽車的個數 D.衛星繞地球運行的軌道
解析　汽車的個數的數值只能取正整數，不能取分數或小數，因而是不連續的，是量子化的；其他三個物理量的數值都可以取小數或分數，因而是連續的，非量子化的，故C正確，A、B、D錯誤。
ABD
6.(多選)對于帶電微粒的輻射和吸收能量時的特點，以下說法正確的是(　 　)
A.以某一個最小能量值一份一份地輻射或吸收
B.輻射和吸收的能量是某一最小值的整數倍
C.吸收的能量可以是連續的
D.輻射和吸收的能量是量子化的
解析　帶電微粒輻射和吸收能量時是以最小能量值——能量子ε的整數倍一份一份地輻射或吸收的，是不連續的，故A、B、D正確，C錯誤。
BC
7.(多選)關于對能量子的認識，下列說法正確的是(　　)
A.振動著的帶電微粒的能量只能是某一能量值ε
B.帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數倍
C.能量子與電磁波的頻率成正比
D.這一假說與現實世界相矛盾，因而是錯誤的
解析　由普朗克能量子假說可知帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數倍，A錯誤，B正確；由最小能量值ε＝hν知，C正確；能量子假說反映的是微觀世界的特征，不同于宏觀世界，并不是與現實世界相矛盾，故D錯誤。
C
8.我國高鐵技術、北斗衛星導航系統和5G通信技術，目前處于世界領先水平。高鐵將擁有基于北斗衛星導航系統、5G通信技術的空天地一體化的“超級大腦”。與4G相比，5G具有“更高網速、低時延、低功率海量連接、通信使用的電磁波頻率更高”等特點。與4G相比，5G使用的電磁波(　　)
A.波長更長 B.能量子的能量更小
C.能量子的能量更大 D.真空中傳播速度更快
綜合提升練
AD
9.(多選)2021年7月4日，我們在電視中看到航天員湯洪波走出離地面高約為400 km的中國空間站，標志著我國空間站航天員首次出艙活動取得圓滿成功。航天員出艙的畫面通過電磁波傳輸到地面接收站，下列關于電磁波的說法正確的是(　　)
A.電磁波頻率越低，其能量子的能量越小
B.只要空間某處的電場或磁場發生變化，就會在其周圍產生電磁波
C.湯洪波出艙活動的畫面從空間站傳到地面接收站最少需要約0.014 s
D.赫茲通過實驗捕捉到電磁波，并證實了麥克斯韋的電磁場理論
BC
10.(多選)某光源放出波長在500～600 nm之間的各種光子，若已知該光源的發光功率為1 mW，則它每秒鐘發射的光子數可能是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)(　　)
A.2.0×1015 B.3.0×1015
C.2.6×1015 D.1.5×1015
A
11.某激光器能發射波長為λ的激光，發射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器t時間內發射的光子數為(　　)
B
12.能引起人的眼睛視覺效應的最小能量為10－18 J，已知可見光的平均波長為0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，若要能引起人眼的感覺，進入人眼的光子數至少為(　　)
A.1個 B.3個
C.30個 D.300個
13.科學技術是一把雙刃劍。電磁波的應用也是這樣。它在使人類的生活發生日新月異變化的同時也存在副作用——電磁污染。頻率超過0.1 MHz的電磁波的強度足夠大時就會對人體構成威脅。按照有關規定，人體所受到的電磁輻射強度(即單位時間內垂直通過單位面積的電磁波的能量)不得超過某一規定值Ie。已知某無線通信設備發射電磁波的功率為P，設該通信設備向四面八方均勻地發射電磁波，且電磁波在傳播過程中無能量損失。由數學知識可知，球面的面積S＝4πr2(式中r為球半徑)，球半徑與球面總是垂直的。根據上述資料，可估算出人體到該通信設備發射電磁波處的安全距離至少應為多少時，人體所受的電磁輻射強度才不會超過規定值？
解析　設人到發射電磁波處的距離為r，以發射電磁波處為球心、以r為半徑作一球面，若球面上電磁波的輻射強度為Ie

展開更多......

收起↑