資源簡介

4．電磁波的發現及應用
探究點一　對麥克斯韋電磁場理論的理解
1．麥克斯韋電磁場理論的兩個基本觀點：變化的磁場產生了電場；________的電場產生磁場．
B變化時的電磁感應現象
2．變化的電場和磁場總是相互聯系的，形成一個不可分割的統一的________．
【情境思考】如圖所示的實驗演示了電磁波的發射和接收，通過此實驗證實了什么問題？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【思維提升】
1．對麥克斯韋電磁場理論的理解
恒定的電場不產生磁場 恒定的磁場不產生電場
均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場 均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場
不均勻變化的電場在周圍空間產生變化的磁場 不均勻變化的磁場在周圍空間產生變化的電場
振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場 振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場
2.電磁場的產生：如果在空間某處有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間產生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產生變化的電場——變化的電場和變化的磁場是相互聯系著的，形成不可分割的統一體，這就是電磁場．
例1 (多選)關于電磁場的理論，下列說法中正確的是(　　)
A．變化的電場周圍產生的磁場一定是變化的
B．變化的電場周圍產生的磁場不一定是變化的
C．均勻變化的磁場周圍產生的電場也是均勻變化的
D．周期性變化的電場在周圍空間產生同樣頻率的周期性變化的磁場
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
練1　下列四個選項中的四種磁場變化情況，能產生如圖所示電場的是(　　)
探究點二　電磁波
1．產生：周期性變化的電場和周期性變化的磁場交替產生，由近及遠地向周圍傳播，形成________．
2．實驗驗證：1886年，________通過實驗捕捉到了電磁波，證實了麥克斯韋的電磁場理論．
　 可在真空中傳播
【情境思考】在我們身邊到處都有電磁波的影子，它的應用更是比比皆是．
下列設備中工作時所發出的波，哪些屬于電磁波？
(1)微波爐加熱食物時發出的波．
(2)電視發射塔發出的波．
(3)互聯網光纜中傳播的波．
(4)電視機遙控器發出的波．
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【思維提升】
1．電磁波的形成
只有周期性變化的電場和磁場相互激發才能形成電磁波．
2．電磁波的特點
(1)在傳播方向上，任意一點的E和B都隨時間周期性變化，E和B相互垂直，且與電磁波的傳播方向垂直.
(2)只有周期性變化的電場和磁場相互激發才能形成電磁波，恒定的電場和磁場無法形成電磁波．
(3)電磁場是一種客觀存在的物質．
(4)電磁波可以在真空中傳播，在真空中傳播速度等于光速c＝3×108 m/s.
(5)電磁場儲存電磁能，電磁波的發射過程就是輻射能量的過程．
(6)光在本質上是一種電磁波．即光是以波動形式傳播的一種電磁振動．
3．電磁波的波速
對于電磁波，用λ表示電磁波的波長，f表示頻率，c表示波速，則有c＝λf.
例2 關于電磁場和電磁波的正確說法是(　　)
A．電場和磁場總是相互聯系的，它們統稱為電磁場
B．電磁場由發生的區域向遠處傳播形成電磁波
C．電磁波傳播速度總是3×108 m/s
D．電磁波是一種物質，不能在真空中傳播
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 電磁波在真空中傳播的速度c＝3×108 m/s，有一個廣播電臺的頻率f＝90.0 MHz，這個電臺發射的電磁波的波長λ為(　　)
A．2.70 m　　B．270 m
C．3.00 m D．3.33 m
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
練2　2023年10月26日11時14分，長征二號F遙十七運載火箭托舉著神舟十七號載人飛船，在酒泉衛星發射中心點火升空，送湯洪波、唐勝杰、江新林3名航天員奔赴“天宮”．神十六、神十七兩個乘組“太空會師”，航天員能與地面工作人員保持實時聯絡，直播畫面通過電磁波傳送到地面．下列關于電磁波說法正確的是(　　)
A．電磁波傳播過程中，電場和磁場不是獨立存在的
B．電磁波在不同介質中的傳播速度大小都相同
C．電磁波不能發生衍射現象
D．太空中航天員講話時畫面與聲音同步，說明電磁波與聲波具有相同的傳播速度
練3　某電路中電場強度隨時間變化的關系圖像如圖所示，能發射電磁波的是(　　)
探究點三　電磁波譜及電磁波的應用
1．電磁波譜
(1)概念：按電磁波的________或________大小的順序把它們排列成譜，叫作電磁波譜．
(2)各種電磁波按波長由大到小排列順序為________、紅外線、________、________、X射線、γ射線．
(3)各種電磁波的特性
①無線電波：用于________、衛星通信、________等的信號傳輸．
②紅外線：用于________等．
③可見光：照亮自然界，也可用于________．
④紫外線：用于滅菌________．
⑤X射線和γ射線：用于診斷病情、摧毀________．
2．電磁波的能量
(1)光是一種電磁波，光具有能量．
(2)電磁波具有________，電磁波是一種物質．
3．電磁波的應用
(1)波長越短穿透能力越強．
(2)不同頻率的電磁波，在同一種介質中傳播時，頻率越大，速度越?。?br/>(3)用途不同：①無線電波用于通信和廣播；②紅外線用于加熱和遙感技術；③可見光用于照亮自然界和通信；④紫外線用于殺菌消毒；⑤X射線應用于醫學上的X光照相；⑥γ射線用于檢查金屬部件的缺陷，摧毀病變的細胞．
題型1　電磁波譜
例4 根據電磁波譜選出下列各組電磁波，其中頻率互相交錯重疊，且波長順序由短到長排列的是(　　)
A．微波、紅外線、紫外線
B．γ射線、X射線、紫外線
C．紫外線、可見光、紅外線
D．紫外線、X射線、γ射線
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
題型2　電磁波的應用
例5 (多選)電磁波廣泛應用在現代醫療中．下列屬于電磁波應用的醫用器械有(　　)
A．殺菌用的紫外燈
B．拍胸片的X光機
C．治療咽喉炎的超聲波霧化器
D．檢查血流情況的“彩超”機
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
練4　(多選)關于電磁波的應用，下列說法正確的是(　　)
A．紅外線、X射線、γ射線中紅外線的波長最短
B．銀行的驗鈔機和家用電器的遙控器發出的光都是紫外線
C．微波主要用于廣播及其他信號的傳播
D．X射線片可以用于診斷病情，γ射線可以摧毀病變的細胞
練5　使用藍牙耳機接聽手機來電，其信號傳輸的示意圖如圖所示．已知可見光的頻率范圍是4.2×1014～7.8×1014Hz，則藍牙通信的電磁波(　　)
A．是藍光
B．波長比手機通信的電磁波短
C．在真空中的傳播速度大小為340 m/s
D．在真空中的傳播速度比可見光傳播的速度小
1.(多選)各種電磁波在日常生活和生產中已經被大量應用了．關于電磁波的應用，下列說法中正確的有(　　)
A．控制電視、空調的遙控器使用的是紅外線
B．銀行和商店用來鑒別大額鈔票真偽的驗鈔機使用的是X射線
C．手機通話使用的無線電波
D．機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀使用的是紫外線
2．對于下列教材中所列的實驗和生活用品，說法正確的是(　　)
A．圖甲中，兩根通電方向相反的長直導線相互排斥，是通過電場實現的
B．圖乙中，若在ab的兩端接上大小和方向發生周期性變化的電流，則接在cd端的電流表會有偏轉
C．圖丙中，微波爐來加熱食物，微波是一種電磁波，微波具有可連續變化的能量
D．奧斯特利用圖丁實驗裝置發現了電磁感應現象
3．1864年，英國科學家麥克斯韋在前人研究電磁現象的基礎上，建立了完整的電磁場理論．下列說法正確的是(　　)
A．電磁波是一種物質
B．電磁波可以傳遞信息，但不能傳遞能量
C．遙控器發出的紅外線波長和醫院CT中的X射線波長相同
D．變化的電場產生磁場，變化的磁場不能產生電場
4．5G網絡使用通信頻率3.0 GHz以上的超高頻段和極高頻段，4G網絡使用通信頻率在0.3 GHz～3.0 GHz間的特高頻段．下列說法正確的是(　　)
A．在同一介質中，5G信號比4G信號波長更長
B．在同一介質中，5G信號比4G信號衍射本領更弱
C．在同一介質中，5G信號比4G信號的傳播速度更大
D．在同一介質中，5G信號與4G信號會發生干涉
5．電焊作業時，會產生對人體有害的電焊弧光，輻射出大量頻率為1.0×1015Hz的電磁波．根據如圖所示的電磁波譜，判斷它屬于哪種電磁波(　　)
A．微波　　　　　　　B．紅外線
C．紫外線 D．X射線
4．電磁波的發現及應用
導學　掌握必備知識　強化關鍵能力
探究點一
1．變化
2．電磁場
情境思考
提示：證實了麥克斯韋電磁場理論．
[例1]　解析：根據麥克斯韋電磁場理論，變化的電場周圍產生磁場，但產生的磁場不一定是變化的，如均勻變化的電場周圍產生穩定的磁場，A錯誤，B正確；均勻變化的磁場周圍產生穩定的電場，C錯誤；周期性變化的電場在周圍空間產生同樣頻率的周期性變化的磁場，D正確．
答案：BD
練1　解析：由圖可知，產生的電場為穩定的電場，由麥克斯韋電磁場理論可知，均勻變化的磁場才能產生穩定的電場，B正確．
答案：B
探究點二
1．電磁波
2．赫茲
情境思考
提示：均屬于電磁波．
[例2]　解析：變化的電場和變化的磁場是相互聯系的不可分割的統一整體，統稱為電磁場，選項A錯誤；電磁場由發生的區域向遠處傳播形成電磁波，選項B正確；電磁波在真空中的傳播速度總是3×108 m/s，在其他介質中的傳播速度小于3×108 m/s，選項C錯誤；電磁波是一種以波的形式存在的物質，可以不需要介質在真空中傳播，選項D錯誤．
答案：B
[例3]　解析：根據c＝λf可得，λ＝ m≈3.33 m.
答案：D
練2　解析：電磁波傳播過程中，電場和磁場是相互關聯，相互聯系的，不是獨立存在的，故A正確；電磁波在不同的介質中的傳播速度不同，故B錯誤；電磁波具有波的特性，可以發生衍射現象，故C錯誤；太空中航天員講話時畫面與聲音都是通過電磁波傳播到地面的，所以畫面和聲音同步，但不能說明電磁波與聲波具有相同的傳播速度，故D錯誤．
答案：A
練3　解析：由麥克斯韋電磁場理論可知，當空間出現恒定的電場時(如題圖A)，由于它不激發磁場，故無電磁波產生；當出現均勻變化的電場時(如題圖B、C)，會激發出磁場，但磁場恒定，不會在較遠處激發出電場，故也不會產生電磁波；只有周期性變化的電場(如題圖D)，才會激發出周期性變化的磁場，它又激發出周期性變化的電場……如此交替的產生磁場和電場，便會形成電磁波．故D正確．
答案：D
探究點三
1．(1)波長　頻率　(2)無線電波　可見光　紫外線　
(3)①廣播　電視　②加熱理療?、弁ㄐ拧、芟尽?br/>⑤病變的細胞
2．(2)能量
[例4]　解析：紅外線與紫外線在電磁波譜中不相鄰，更不會頻率重疊，A錯誤；紫外線、可見光、紅外線雖相鄰，但它們三者間有明確的界線，頻率也不相重疊，C錯誤；在電磁波譜中紫外線、X射線、γ射線有重疊，γ射線波長最短，紫外線波長最長，B正確，D錯誤．
答案：B
[例5]　解析：紫外線和X光從本質上是電磁波，A、B正確；治療咽喉炎的超聲波霧化器和檢查血流情況的“彩超”機用的都是超聲波，超聲波屬于機械波，C、D錯誤．
答案：AB
練4　解析：紅外線、X射線、γ射線中紅外線的頻率最小，波長最長，選項A錯誤；銀行的驗鈔機發出的光是紫外線，家用電器的遙控器發出的是紅外線，選項B錯誤；微波不但能加熱物體，而且能傳播信息，故可以用于通信、廣播及其他信號傳輸，故C正確；X射線有很強的穿透能力，常用于醫學上透視人體，γ射線有極強的穿透能力和很高的能量，可以摧毀病變的細胞，故D正確．
答案：CD
練5　解析：由題意可得，藍牙通信的電磁波頻率小于可見光頻率，故不可能是藍光，故A錯誤；由圖可知，藍牙通信的電磁波比手機通信的電磁波頻率大，由c＝λf可知，頻率越大，波長越短，故藍牙通信的電磁波波長比手機通信的電磁波短，故B正確；在真空中電磁波的傳播速度大小均為c＝3×108 m/s，故C、D錯誤．
答案：B
導練　落實創新應用　提升學科素養
1．解析：控制電視、空調的遙控器使用的是紅外線，故A正確；銀行和商店用來鑒別大額鈔票真偽的驗鈔機使用的是紫外線，不是X射線，故B錯誤；手機通話使用的無線電波，故C正確；機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀使用的是X射線，不是紫外線，故D錯誤．
答案：AC
2．解析：圖甲中，通電直導線周圍產生磁場，則兩根通電方向相反的長直導線相互排斥，是通過磁場實現的，選項A錯誤；圖乙中，若在ab的兩端接上交流電源，則穿過線圈的磁場不斷變化，磁通量不斷變化，cd線圈中產生感應電流，接在cd端的表頭示數不為0，選項B正確；圖丙中，微波爐來加熱食物，微波是一種電磁波，微波的能量是不連續的，量子化的，選項C錯誤；奧斯特利用圖丁實驗裝置發現了電流的磁效應，選項D錯誤．
答案：B
3．解析：電磁波是一種物質，故A正確；電磁波既可以傳遞信息，也可以傳播能量，故B錯誤；紅外線的波長大于X射線的波長，故C錯誤；變化的電場產生磁場，變化的磁場產生電場，故D錯誤．
答案：A
4．解析：在同一介質中，5G信號頻率高，則比4G信號波長短，選項A錯誤；在同一介質中，5G信號波長較短，則比4G信號衍射本領更弱，選項B正確；在同一介質中，頻率大的信號速度小，選項C錯誤；在同一介質中，5G信號與4G信號頻率不同，不會發生干涉，選項D錯誤．
答案：B
5．解析：依題意，根據波長與頻率之間的關系c＝λf，可得λ＝ m＝3×10-7 m，對照電磁波譜中各種電磁波的波長數量級可知，電焊弧光輻射出的是紫外線，C正確．
答案：C
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4．電磁波的發現及應用
核 心 素 養 學 習 目 標
物理觀念 (1)知道麥克斯韋電磁場理論的主要內容．
(2)了解電磁波本身是一種特殊物質，電磁波能傳遞能量和信息．
科學思維 體驗赫茲證明麥克斯韋預言電磁波存在的實驗過程及實驗方法，會分析電場與磁場相互轉化的規律．
科學探究 探究電磁波在科技、經濟、社會發展中的作用．
科學態度與責任 (1)領會物理理論和實驗的相互配合對科學發展的巨大作用．
(2)體會電磁技術應用對人類生活和社會發展帶來的影響．
探究點一　對麥克斯韋電磁場理論的理解
1．麥克斯韋電磁場理論的兩個基本觀點：變化的磁場產生了電場；_____的電場產生磁場．
B變化時的電磁感應現象
2．變化的電場和磁場總是相互聯系的，形成一個不可分割的統一的________．
變化
電磁場
【情境思考】如圖所示的實驗演示了電磁波的發射和接收，通過此實驗證實了什么問題？
提示：證實了麥克斯韋電磁場理論．
【思維提升】
1．對麥克斯韋電磁場理論的理解
恒定的電場不產生磁場 恒定的磁場不產生電場
均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場 均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場
不均勻變化的電場在周圍空間產生變化的磁場 不均勻變化的磁場在周圍空間產生變化的電場
振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場 振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場
2.電磁場的產生：如果在空間某處有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間產生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產生變化的電場——變化的電場和變化的磁場是相互聯系著的，形成不可分割的統一體，這就是電磁場．
例1 (多選)關于電磁場的理論，下列說法中正確的是(　　)
A．變化的電場周圍產生的磁場一定是變化的
B．變化的電場周圍產生的磁場不一定是變化的
C．均勻變化的磁場周圍產生的電場也是均勻變化的
D．周期性變化的電場在周圍空間產生同樣頻率的周期性變化的磁場
答案：BD
解析：根據麥克斯韋電磁場理論，變化的電場周圍產生磁場，但產生的磁場不一定是變化的，如均勻變化的電場周圍產生穩定的磁場，A錯誤，B正確；均勻變化的磁場周圍產生穩定的電場，C錯誤；周期性變化的電場在周圍空間產生同樣頻率的周期性變化的磁場，D正確．
練1　下列四個選項中的四種磁場變化情況，能產生如圖所示電場的是(　　)
答案：B
解析：由圖可知，產生的電場為穩定的電場，由麥克斯韋電磁場理論可知，均勻變化的磁場才能產生穩定的電場，B正確．
探究點二　電磁波
1．產生：周期性變化的電場和周期性變化的磁場交替產生，由近及遠地向周圍傳播，形成________．
2．實驗驗證：1886年，________通過實驗捕捉到了電磁波，證實了麥克斯韋的電磁場理論．
　 可在真空中傳播
電磁波
赫茲
【情境思考】在我們身邊到處都有電磁波的影子，它的應用更是比比皆是．
下列設備中工作時所發出的波，哪些屬于電磁波？
(1)微波爐加熱食物時發出的波．
(2)電視發射塔發出的波．
(3)互聯網光纜中傳播的波．
(4)電視機遙控器發出的波．
提示：均屬于電磁波．
【思維提升】
1．電磁波的形成
只有周期性變化的電場和磁場相互激發才能形成電磁波．
2．電磁波的特點
(1)在傳播方向上，任意一點的E和B都隨時間周期性變化，E和B相互垂直，且與電磁波的傳播方向垂直.
(2)只有周期性變化的電場和磁場相互激發才能形成電磁波，恒定的電場和磁場無法形成電磁波．
(3)電磁場是一種客觀存在的物質．
(4)電磁波可以在真空中傳播，在真空中傳播速度等于光速c＝3×108 m/s.
(5)電磁場儲存電磁能，電磁波的發射過程就是輻射能量的過程．
(6)光在本質上是一種電磁波．即光是以波動形式傳播的一種電磁振動．
3．電磁波的波速
對于電磁波，用λ表示電磁波的波長，f表示頻率，c表示波速，則有c＝λf.
例2 關于電磁場和電磁波的正確說法是(　　)
A．電場和磁場總是相互聯系的，它們統稱為電磁場
B．電磁場由發生的區域向遠處傳播形成電磁波
C．電磁波傳播速度總是3×108 m/s
D．電磁波是一種物質，不能在真空中傳播
答案：B
解析：變化的電場和變化的磁場是相互聯系的不可分割的統一整體，統稱為電磁場，選項A錯誤；電磁場由發生的區域向遠處傳播形成電磁波，選項B正確；電磁波在真空中的傳播速度總是3×108 m/s，在其他介質中的傳播速度小于3×108 m/s，選項C錯誤；電磁波是一種以波的形式存在的物質，可以不需要介質在真空中傳播，選項D錯誤．
例3 電磁波在真空中傳播的速度c＝3×108 m/s，有一個廣播電臺的頻率f＝90.0 MHz，這個電臺發射的電磁波的波長λ為(　　)
A．2.70 m　　B．270 m C．3.00 m D．3.33 m
答案：D

練2　2023年10月26日11時14分，長征二號F遙十七運載火箭托舉著神舟十七號載人飛船，在酒泉衛星發射中心點火升空，送湯洪波、唐勝杰、江新林3名航天員奔赴“天宮”．神十六、神十七兩個乘組“太空會師”，航天員能與地面工作人員保持實時聯絡，直播畫面通過電磁波傳送到地面．下列關于電磁波說法正確的是(　　)
A．電磁波傳播過程中，電場和磁場不是獨立存在的
B．電磁波在不同介質中的傳播速度大小都相同
C．電磁波不能發生衍射現象
D．太空中航天員講話時畫面與聲音同步，說明電磁波與聲波具有相同的傳播速度
答案：A
解析：電磁波傳播過程中，電場和磁場是相互關聯，相互聯系的，不是獨立存在的，故A正確；電磁波在不同的介質中的傳播速度不同，故B錯誤；電磁波具有波的特性，可以發生衍射現象，故C錯誤；太空中航天員講話時畫面與聲音都是通過電磁波傳播到地面的，所以畫面和聲音同步，但不能說明電磁波與聲波具有相同的傳播速度，故D錯誤．
練3　某電路中電場強度隨時間變化的關系圖像如圖所示，能發射電磁波的是(　　)
答案：D
解析：由麥克斯韋電磁場理論可知，當空間出現恒定的電場時(如題圖A)，由于它不激發磁場，故無電磁波產生；當出現均勻變化的電場時(如題圖B、C)，會激發出磁場，但磁場恒定，不會在較遠處激發出電場，故也不會產生電磁波；只有周期性變化的電場(如題圖D)，才會激發出周期性變化的磁場，它又激發出周期性變化的電場……如此交替的產生磁場和電場，便會形成電磁波．故D正確．
探究點三　電磁波譜及電磁波的應用
1．電磁波譜
(1)概念：按電磁波的____或_____大小的順序把它們排列成譜，叫作電磁波譜．
(2)各種電磁波按波長由大到小排列順序為________、紅外線、________、________、X射線、γ射線．
波長
頻率
無線電波
可見光
紫外線
(3)各種電磁波的特性
①無線電波：用于________、衛星通信、________等的信號傳輸．
②紅外線：用于________等．
③可見光：照亮自然界，也可用于________．
④紫外線：用于滅菌________．
⑤X射線和γ射線：用于診斷病情、摧毀________．
廣播
電視
加熱理療
通信
消毒
病變的細胞
2．電磁波的能量
(1)光是一種電磁波，光具有能量．
(2)電磁波具有________，電磁波是一種物質．
能量
3．電磁波的應用
(1)波長越短穿透能力越強．
(2)不同頻率的電磁波，在同一種介質中傳播時，頻率越大，速度越?。?br/>(3)用途不同：①無線電波用于通信和廣播；②紅外線用于加熱和遙感技術；③可見光用于照亮自然界和通信；④紫外線用于殺菌消毒；⑤X射線應用于醫學上的X光照相；⑥γ射線用于檢查金屬部件的缺陷，摧毀病變的細胞．
題型1　電磁波譜
例4 根據電磁波譜選出下列各組電磁波，其中頻率互相交錯重疊，且波長順序由短到長排列的是(　　)
A．微波、紅外線、紫外線
B．γ射線、X射線、紫外線
C．紫外線、可見光、紅外線
D．紫外線、X射線、γ射線
答案：B
解析：紅外線與紫外線在電磁波譜中不相鄰，更不會頻率重疊，A錯誤；紫外線、可見光、紅外線雖相鄰，但它們三者間有明確的界線，頻率也不相重疊，C錯誤；在電磁波譜中紫外線、X射線、γ射線有重疊，γ射線波長最短，紫外線波長最長，B正確，D錯誤．
題型2　電磁波的應用
例5 (多選)電磁波廣泛應用在現代醫療中．下列屬于電磁波應用的醫用器械有(　　)
A．殺菌用的紫外燈
B．拍胸片的X光機
C．治療咽喉炎的超聲波霧化器
D．檢查血流情況的“彩超”機
答案：AB
解析：紫外線和X光從本質上是電磁波，A、B正確；治療咽喉炎的超聲波霧化器和檢查血流情況的“彩超”機用的都是超聲波，超聲波屬于機械波，C、D錯誤．
練4　(多選)關于電磁波的應用，下列說法正確的是(　　)
A．紅外線、X射線、γ射線中紅外線的波長最短
B．銀行的驗鈔機和家用電器的遙控器發出的光都是紫外線
C．微波主要用于廣播及其他信號的傳播
D．X射線片可以用于診斷病情，γ射線可以摧毀病變的細胞
答案：CD
解析：紅外線、X射線、γ射線中紅外線的頻率最小，波長最長，選項A錯誤；銀行的驗鈔機發出的光是紫外線，家用電器的遙控器發出的是紅外線，選項B錯誤；微波不但能加熱物體，而且能傳播信息，故可以用于通信、廣播及其他信號傳輸，故C正確；X射線有很強的穿透能力，常用于醫學上透視人體，γ射線有極強的穿透能力和很高的能量，可以摧毀病變的細胞，故D正確．
練5　使用藍牙耳機接聽手機來電，其信號傳輸的示意圖如圖所示．已知可見光的頻率范圍是4.2×1014～7.8×1014Hz，則藍牙通信的電磁波(　　)
A．是藍光
B．波長比手機通信的電磁波短
C．在真空中的傳播速度大小為340 m/s
D．在真空中的傳播速度比可見光傳播的速度小
答案：B
解析：由題意可得，藍牙通信的電磁波頻率小于可見光頻率，故不可能是藍光，故A錯誤；由圖可知，藍牙通信的電磁波比手機通信的電磁波頻率大，由c＝λf可知，頻率越大，波長越短，故藍牙通信的電磁波波長比手機通信的電磁波短，故B正確；在真空中電磁波的傳播速度大小均為c＝3×108 m/s，故C、D錯誤．
1.(多選)各種電磁波在日常生活和生產中已經被大量應用了．關于電磁波的應用，下列說法中正確的有(　　)
A．控制電視、空調的遙控器使用的是紅外線
B．銀行和商店用來鑒別大額鈔票真偽的驗鈔機使用的是X射線
C．手機通話使用的無線電波
D．機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀使用的是紫外線
答案：AC
解析：控制電視、空調的遙控器使用的是紅外線，故A正確；銀行和商店用來鑒別大額鈔票真偽的驗鈔機使用的是紫外線，不是X射線，故B錯誤；手機通話使用的無線電波，故C正確；機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀使用的是X射線，不是紫外線，故D錯誤．
2．對于下列教材中所列的實驗和生活用品，
說法正確的是(　　)
A．圖甲中，兩根通電方向相反的長直導線相互排斥，是通過電場實現的
B．圖乙中，若在ab的兩端接上大小和方向發生周期性變化的電流，則接在cd端的電流表會有偏轉
C．圖丙中，微波爐來加熱食物，微波是一種電磁波，微波具有可連續變化的能量
D．奧斯特利用圖丁實驗裝置發現了電磁感應現象
答案：B
解析：圖甲中，通電直導線周圍產生磁場，則兩根通電方向相反的長直導線相互排斥，是通過磁場實現的，選項A錯誤；圖乙中，若在ab的兩端接上交流電源，則穿過線圈的磁場不斷變化，磁通量不斷變化，cd線圈中產生感應電流，接在cd端的表頭示數不為0，選項B正確；圖丙中，微波爐來加熱食物，微波是一種電磁波，微波的能量是不連續的，量子化的，選項C錯誤；奧斯特利用圖丁實驗裝置發現了電流的磁效應，選項D錯誤．
3．1864年，英國科學家麥克斯韋在前人研究電磁現象的基礎上，建立了完整的電磁場理論．下列說法正確的是(　　)
A．電磁波是一種物質
B．電磁波可以傳遞信息，但不能傳遞能量
C．遙控器發出的紅外線波長和醫院CT中的X射線波長相同
D．變化的電場產生磁場，變化的磁場不能產生電場
答案：A
解析：電磁波是一種物質，故A正確；電磁波既可以傳遞信息，也可以傳播能量，故B錯誤；紅外線的波長大于X射線的波長，故C錯誤；變化的電場產生磁場，變化的磁場產生電場，故D錯誤．
4．5G網絡使用通信頻率3.0 GHz以上的超高頻段和極高頻段，4G網絡使用通信頻率在0.3 GHz～3.0 GHz間的特高頻段．下列說法正確的是(　　)
A．在同一介質中，5G信號比4G信號波長更長
B．在同一介質中，5G信號比4G信號衍射本領更弱
C．在同一介質中，5G信號比4G信號的傳播速度更大
D．在同一介質中，5G信號與4G信號會發生干涉
答案：B
解析：在同一介質中，5G信號頻率高，則比4G信號波長短，選項A錯誤；在同一介質中，5G信號波長較短，則比4G信號衍射本領更弱，選項B正確；在同一介質中，頻率大的信號速度小，選項C錯誤；在同一介質中，5G信號與4G信號頻率不同，不會發生干涉，選項D錯誤．
5．電焊作業時，會產生對人體有害的電焊弧光，輻射出大量頻率為1.0×1015Hz的電磁波．根據如圖所示的電磁波譜，判斷它屬于哪種電磁波(　　)
A．微波　　B．紅外線 C．紫外線 D．X射線
答案：C
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
答案：D
解析：海豚能發射超聲波，它是一種頻率高于2×104 Hz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．
2．(多選)下列有關電磁波的特性和應用，說法正確的是(　　)
A．紅外線和X射線都有很強的穿透本領，常用于醫學上透視人體
B．過強的紫外線照射有利于人的皮膚健康
C．電磁波中頻率最大的為γ射線
D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光
答案：CD
解析：X射線有很高的穿透本領，醫學上常用于透視人體，紅外線不能，A錯誤；過強的紫外線照射對人的皮膚有害，B錯誤；電磁波中γ射線波長最短，其頻率最大，C正確；紫外線和X射線都可以使感光底片感光，D正確．
3．關于電磁波，下列說法不正確的是(　　)
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
答案：D
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，不符合題意；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，不符合題意；電磁波是橫波，每一處的電場強度和磁場強度總是相互垂直的，且與波的傳播方向垂直，故C正確，不符合題意；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，符合題意．
4．關于電磁波的傳播速度表達式c＝λf，下列理解正確的是(　　)
A．電磁波在真空中的傳播速度隨波長增大而增大
B．電磁波在真空中的傳播速度隨頻率增大而增大
C．當電磁波的頻率減小時，它在真空中的波長不變
D．當電磁波的頻率減小時，它在真空中的波長增大
答案：D
5．在電磁波譜中，下列說法正確的是(　　)
A．各種電磁波有明顯的頻率和波長區域界限
B．γ射線的頻率一定大于X射線的頻率
C．X射線的波長一定大于可見光的波長
D．可見光的波長一定比無線電波的波長短
答案：D
解析：X射線和γ射線、X射線和紫外線有一部分頻率重疊，界限不明顯，A、B錯誤；可見光的波長一定比X射線的波長長，比無線電波的波長短，C錯誤，D正確．
6．(多選)下列說法中正確的是(　　)
A．北斗導航系統是利用電磁波進行定位和導航的
B．微波爐能快速加熱食物是利用紅外線具有顯著的熱效應
C．常用的電視機遙控器通過發出紫外線脈沖信號來遙控電視機
D．遙感技術中利用了紅外線探測器接收物體發出的紅外線來探測被測物體的特征
答案：AD
解析：北斗導航系統是利用電磁波工作的，A正確；微波爐能快速加熱食物是因為食物中的水分子在微波的作用下熱運動加劇，溫度升高，內能增加，不是利用紅外線具有顯著的熱效應，B錯誤；常用的電視機遙控器通過發出紅外線脈沖信號來遙控電視機，C錯誤；遙感技術中利用紅外線探測器接收物體發出的紅外線來探測被測物體的特征，D正確．
7．磁場的磁感應強度B隨時間t變化的四種情況如圖所示，其中能產生電場的磁場和能產生持續電磁波的磁場分別為(　　)
A．②③④、③④
B．①③④、③④
C．②③④、②④
D．①③④、②④
答案：C
解析：根據麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場產生電場，故②③④都可以產生電場；周期性變化的磁場產生周期性變化的電場，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②④可以產生電磁波．
8．在物理學發展過程中，觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用．下列敘述符合史實的是(　　)
A．奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應，揭示了電和磁存在聯系
B．法拉第在實驗中觀察到，在通有恒定電流的靜止導線附近的固定導線圈中會出現感應電流
C．麥克斯韋從場的角度總結電與磁的聯系，證實了電磁波的存在
D．法拉第用實驗證實了電磁波的存在，并測出電磁波與光的傳播速度相同
答案：A
解析：奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應，揭示了電和磁存在聯系，選項A正確；法拉第在實驗中觀察到，在通有變化電流的靜止導線附近的固定導線圈中會出現感應電流，選項B錯誤；麥克斯韋從場的角度總結電與磁的聯系，預言了電磁波的存在，赫茲用實驗證實了電磁波的存在，選項C錯誤；赫茲用實驗證實了電磁波的存在，并測出電磁波與光的傳播速度相同，選項D錯誤．
9．(12分)微波爐的工作應用了一種電磁波——微波(微波的頻率為2.45×109 Hz)．食物中的水分子在微波的作用下加劇了熱運動，內能增加，溫度升高，食物增加的能量是微波給它的．下表是某微波爐的部分技術參數，問：
(1)該微波爐內磁控管產生的微波波長是多少？
(2)該微波爐在使用微波擋工作時的額定電流是多少？
(3)如果做一道菜，使用微波擋需要正常工作30 min，則做這道菜需消耗多少電能？

10.如圖所示，共享單車打通了公共交通的“最后一公里”，方便了居民出行．共享單車上的定位技術，可以給單車精準定位．單車在被騎行過程中車內電池自行充電，滿足定位和自動開鎖等過程中的用電．用戶僅需用手機上的客戶端軟件(APP)掃描二維碼，即可自動開鎖，騎行時手機APP上能實時顯示單車的位置，騎行到指定的停車區域時才可以順利還車；還車關鎖后APP就顯示計時、計價、里程等信息．
根據以上信息，下列說法正確的是(　　)
A．單車是利用電磁感應原理實現充電的
B．單車和手機之間是利用聲波傳遞信息的
C．單車某個時刻的位置是主要借助用戶手機確定的
D．由手機APP上的顯示信息，可求出騎行的平均速度
答案：A
解析：單車在被騎行過程中車內電池自行充電，是通過安裝在輪軸處的發電機實現的，所以單車是利用電磁感應原理實現充電的，故A正確；單車和手機之間是利用電磁波傳遞信息的，故B錯誤；由題意可知單車某個時刻的位置主要是借助單車上的定位系統確定的，故C錯誤；由手機APP上的顯示信息，可知時間和里程(即路程)，而無法得知位移，所以只能求出騎行的平均速率，不能求出平均速度，故D錯誤．
11．(8分)頻率為5×1014 Hz的紅光，從10 m外的交通信號燈傳到你的眼睛，大約需要多長時間？在這個距離中有多少個波長？
12．(8分)雷達是一種利用電磁波來測定物體位置和速度的設備，它可以向一定方向發射電磁波脈沖，當電磁波遇到障礙物時會發生反射．雷達在發射和接收到反射回來的電磁波脈沖時，在監視屏上將對應呈現出一個尖形波．某防空雷達發現一架飛機正沿飛機與雷達的連線朝雷達勻速飛來．某時刻在雷達監視屏上顯示的波形如圖甲所示，經過201 s后雷達向飛機發射和接收到的波形如圖乙所示，已知雷達監視屏上相鄰刻度線間表示的時間間隔為1×10－4s，電磁波的速度為3×108m/s，則該飛機的飛行速度大小約為多少？

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