第4章 第4节 电磁波谱-【重难点手册】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

重滩手细高中物理选择性必修第二册划 第4节 电磁波谱 重点和难点 课标要求 1.知道电磁波请以及各组成部分。 重点：无线电波、红外线、可见光、紫外线 2.知道无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y射线的 X射线，Y射线的主要作用. 主要作用 难点：电磁波谱以及各组成部分 3.知道电磁波具有能量，是一种物质。 」01必备知识梳理◆ 母础梳理 知识点1无线电波 波长大于1mm(频率小于300GHz)的电磁波是无线电波， 无线电波广泛应用于通信和广播及其他信号传输.广播电台和电 视台都有发射无线电波的设备，许多自然过程也会辐射无线电波. 例1(2024·广东肇庆一中高二期末)（多选）下列关于无线 电波的叙述中，正确的是(). A.无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波 B.无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0×103m/s C.无线电波不能产生干涉和衍射现象 D.无线电波由真空进入介质传播时，波长变短 解析无线电波中长波波长有几十千米，微波中的毫米波只 有儿毫米，A项正确：无线电波在介质中的传播速度小于在真空 中的传播速度，B项错误；无线电波也能产生干涉和衍射现象， C项错误：无线电波由真空进入介质传播时，由于传播速度减小， 由入=号可知波长变短，D项正确。 答案AD 知识点2红外线 红外线的波长比红光的波长还长，不是可见光，不能引起人 口拓视野7 的视觉感应.红外线的波长范围很宽，它的波长比无线电波短，比 红外线的其他特性及应用 可见光长.对于红外线应注意以下几点： 1.红外线最显著的特点 1.红外线的发现：英国物理学家赫歇尔于1800年首先发现 是热作用强，物体的温度越 了红外线。 高，辐射红外线的本领越强。 200 第四章 电滋振荡与电磁波组 2.红外线的产生：一切物体（不管大小，也不管是否有生命）， 2.红外线加热.这种加热 凡是由分子、原子等微粒构成的物体都在不停地辐射红外线。 方式的优点是能使物体内部 3.红外线的特性：最显著的是热作用. 发热，加热效率高，效果好 4.红外线的应用 3.衍射现象比可见光明 (1)红外线加热（红外线炉、红外烤箱、红外干燥器）.这种加 显，能在云雾、烟尘中传播得 更远 热方法的优点是能使物体内部发热，加热效率高，效果好 (2)红外摄影（远距离摄影、高空摄影、卫星地面摄影）.这种 摄影不受白天和黑夜的限制. (3)红外成像（夜视仪）.可以在漆黑的夜间看见目标 (4)红外遥感.可以在飞机或卫星上勘测地热，寻找水源，监 测森林火情，估计农作物的长势和收成，预报台风、寒潮等， 例②(2024·江苏常州一中模拟)下列关于电磁波的说法中 不正确的是(). A.微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应 B.常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电 视机 C.天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波进行天 体物理研究 D.遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线 来探测被测物体的特征 解析食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升 高，内能增加，故A错误；常用的电视机遥控器通过发出红外线脉 冲信号来遥控电视机，故B正确：天文学家用射电望远镜接收天 体射的无线电波进行天体物理研究，故C正确：遥感技术中利 用红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征， 故D正确 答案A 知识点3可见光 1.能够引起人的视觉的光只在一个很窄的波段内，通常叫作 可见光，波长范围约为400~760m(不同人所能感受的光的波长 范围有差异，因此各种资料所载的可见光波长范围不完全一致). 不同颜色的光是波长（频率）范围不同的电磁波，如下表所示 颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 真空中的波长 760- 630 600- 570 500 450 430 入hm 630 600 570 500 450 430 400 201 重雕手细高中物理选择性必修第二册) 续表 3.9 4.8 5.0 频率/10Hz) 5.3 6.0 6.7≈ 7.0 4.8 5.0 5.3 6.0 6.7 7.0 7.5 2.可见光的应用：摄影、照明、植物进行光合作用 例B(2024·吉林延边一中高二期末)（多选）关于真空中波 长为0.6m的红光，下列说法中正确的是(). A.其在真空中传播速度为3.0×10°m/s B.其频率是5×104Hz C.在真空中传播10m的距离需要的时间是1.0×105s D.在10m的距离中（真空）约有1.7×102个波长 解析各种电磁波在真空中的传播速度都等于光速，故A项 正确；由题意知A=0.6m=0.6×106m,根据公式c=入f得， f一=5×10H,B项正确：传播10m所需的时间1=号 3.3×108s:C项错误，10m中的波长个教为1=爱≈1,7×10个 D项正确 答泰ABD 知识点4紫外线 紫外线也是不可见光，其波长比紫光还短，波长范围为5~ 370nm. 1.紫外线的发现：德国物理学家里特于1801年首先发现了 紫外线。 2.紫外线的产生：高温物体发出的光中可能含有紫外线。 3.紫外线的作用 (1)促进人体钙的吸收，但不能过多照射 (2)能杀死多种细菌，具有消毒功能。 4.紫外线的应用 (1)紫外照相.可辨认出细微差别，如可以清晰地分辨出留在 纸上的指纹， (2)照明和诱杀害虫的日光灯、黑光灯. (3)医院里病房和手术室的消毒. (4)治疗皮肤病、软骨病. 5.紫外线的显著特征是化学作用. 例1(2024·浙江杭州二中高二期中)（多选）关于电磁波的 作用，下列说法中正确的是() A.用红外线热像仪检测发热病人，利用了物体在不同温度下 发射的红外线的频率和强度不同 202 第四章 电磁振荡与电磁波么 B.刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨 率高 C.红外遥感技术利用了红外线的显著热效应 D.验钞机之所以利用紫外线验钞是因为紫外线具有荧光效应 解析物体的温度越高，它辐射的红外线越强，波长越短，红 外线热像仪利用物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度 不同检测发热病人，故A正确：因为紫外线波长短，用紫外线拍摄 指纹照片，分辨率高，B正确；红外线的波长较长，衍射现象明显， 容易穿透云雾、烟尘，因此被广泛应用于红外遥感和红外高空摄 影，故C错误：紫外线具有荧光效应，可使钞票上的荧光物质发 光，D正确 [答案ABD 知识点5X射线和Y射线 L.X射线 巴拓视野 X射线也叫伦琴射线，其波长比紫外线还短 L.从无线电波到y射线都 (1)X射线的发现：它是1895年德国物理学家伦琴在研究阴 是电磁波，本质相同，遵循共同 极射线时发现的.伦琴因发现X射线而获得了1901年颁发的首 的规律，但因波长（或频率）不 届诺贝尔奖， 同又表现出不同的特点 2.电磁波谱中的各部分 (2)X射线的产生：高速电子流射到任何固体上都能产生这 没有严格的分界线，无线电波 种射线.人们从这种射线的衍射现象得知它是一种波长很短的电 的微波部分和红外线的一部 磁波 分重叠，紫外线和X射线的一 (3)X射线的特点：有较强的穿透能力 部分重叠，Y射线和X射线的 (4)X射线的应用：用于透视人体、检查金属部件的质量等， 一部分重叠 2.Y射线 (1)比X射线的波长更短的电磁波是Y射线。 (2)Y射线具有很高的能量： (3)Y射线的穿透能力很强 (4)Y射线经常用于医治某些癌症和探测金属部件内部的缺 陷等 例5(2024·湖北武汉三中高二期末)（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穿透作用，过量的X射线辐 射会引起生物体的病变 B.Y射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高 C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 203 重雅点手细高中物理选择性必修第二册) D.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是Y射线 解析X射线对生命物质有较强的穿透作用，过量的X射线 辐射会引起生物体的病变，故A正确：Y射线是波长最短的电磁 波，它比X射线的频率还要高，故B正确；在电磁波谱中从无线电 波到Y射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，越容易 发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射 现象，无线电波最容易发生衍射现象，故CD错误 答案AB 02关建能力提升。 题型1对电磁波谱的认识 D错误 例①(2024·湖北武汉四中高二期末)电 答案C 磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率 题型2电磁波的应用 大小的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱， 例☑(2024·安徽淮北一中高二月考)红 如图所示.下列说法正确的是( 外线是一种光波，在生产、生活中有着广泛应用. 九接电驶 关于红外线的应用，下列说法正确的是( 改长m00 10101 1010 10 A.利用红外线遥感可以监视森林火情 长波中液短陵 T外战联外战 X射线y射绒 A.移动电话使用可见光进行WFi联网 B.利用红外线可以灭菌消毒 C.利用红外线可进行人体透视检查 B.冷物体的红外辐射比热物体的红外辐 D.工业上可利用红外线进行金属探伤 射强 解析红外线的波长较长，利用红外线遥 C.紫外线具有的能量足以破坏细胞核中 感可以监视森林火情，选项A正确：红外线主 的物质 要是热作用，利用紫外线可以灭菌消毒，选项B D.X射线的频率比Y射线的频率高 错误；进行人体透视检查是利用X射线，不是 解析移动电话经常使用Wi联网，也 红外线，选项C错误：工业上进行金属探伤的 会用蓝牙传输数据，两种方式均是利用电磁波 是Y射线，选项D错误. 来传输信息的，均利用了电磁波中的微波，故 答案A A错误；根据辐射的特点可知，所有物体都发 例③(2024·安徽合肥一中高二期末)我 射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外 们的生活已经离不开电磁波，如北斗导航系统 辐射强，故B错误：紫外线频率较高，所以具有 使用频率为1200~1600MHz(1MHz 较高的能量，可破坏细胞中的物质，通常用于 10Hz)的电磁波，手机工作时使用频率为800~ 杀菌，故C正确；在电磁波谱中，常见电磁波有 1900MHz的电磁波，家用5GWi-Fi使用频率 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y 约为5725MHz的电磁波，地铁行李安检时使 射线，它们的波长依次变短，频率依次变高，故用频率为108Hz的电磁波.下列关于这四种 204 第四章电磁振荡与电磁波么9 电磁波的说法正确的是(). 介绍的几种电磁波中频率较高，波长较短，所 A.家用5GWi-Fi电磁波的衍射现象最明显 以其衍射现象较不明显，故A错误：根据E B.北斗导航系统使用的电磁波的能量最强 y可知，频率越高，则能量越强，所以地铁行李 C.地铁行李安检时使用的电磁波是利用 安检时使用的电磁波在题中介绍的几种电磁 其穿透本领 波中能量最强，故B错误：地铁行李安检时使 D.手机工作时使用的电磁波是纵波且不 用的电磁波是利用其穿透本领，故C正确：手 能产生偏振现象 机工作时使用的电磁波均为横波，能产生偏振 解析电磁波波长越长，频率越低，衍射现 现象，故D错误。 象越明显，家用5GWii使用的电磁波在题中 答案C 03学业质量测评。 基础过关练 测试时间：10分钟 是( 1.(2024·湖北宜昌夷陵中学高二月考)预碰 撞安全系统(PCS)是智能技术在汽车安全性 上的重要应用.如图所示，后车PCS系统配 备的微波雷达发射毫米级电磁波（毫米波）， 并利用传感器和电子控制单元对前车反射 的毫米波进行收集与运算，当系统判断有可 能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号， 则( A.手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波 B.CT利用紫外线检查多种疾病 C.B超中的超声波属于电磁波 D.遥控器发出的红外线有很高的穿透本领 3.(2024·福建南平一中高二期未)红外线热 A.毫米波的频率比可见光高 像仪可以监测人的体温，当被测者从仪器前 B.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象 走过时，便可知道被测者的体温是多少.关 C.后车发射的毫米波频率高于被前车反射 于红外线热像仪测体温的原理，下列说法正 后接收到的频率 确的是()。 D.前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产 A.人的体温会影响周围空气温度，仪器通过 生极其微弱的感应电流 测量空气温度便可知道人的体温 2.(2024·湖南长沙一中高二期末)下列情景 B.仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与 中关于电磁波特性和应用的描述，正确的 被测者的体温有关 205 国避手册高中物理选择性必修第二册) C.被测者会辐射红外线，所辐射红外线的强 B.高温物体和低温物体都能辐射红外线 度以及按波长的分布情况与温度有关，温 C.手机通话使用的微波，波长比可见光的波 度高时辐射强，且较短波长的辐射强度大 长短 D.被测者会辐射红外线，所辐射红外线的强 D.在肺炎诊斯中，要用Y射线扫描肺部，是 度以及按波长的分布情况与温度有关，温 因为在电磁波中Y射线的穿透能力最强 度高时辐射强，且较长波长的辐射强度大 3.(2024·陕西汉中二中高二期末)如图所示， 4.红外线夜视仪是利用了( ). 神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶 A.红外线波长较长，容易绕过障碍物的特点 光富在中国空间站为广大青少年带来了一 B.红外线热效应强的特点 场精彩的太空科普课.已知神舟十三号空间 C.一切物体都在不停地辐射红外线的特点 实验室轨道半径为6740km,地球半径为 D.红外线是不可见光的特点 6400km,则航天员讲课的实时画面从神舟 B综合提能练 测试时间：15分钟 十三号空间实验室发至地面接收站需要的 1.(2024·山东青岛一中高二期末)我国已初 时间最少为( 步建成了全球最大规模的5G移动网络，5G 网络使用的通信频率在3.0GHz以上的超 高频段和极高频段，4G网络使用的通信频 率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段，5G 网络比4G网络拥有更大的带宽和更快的传 A.1.13×10-3s B.2.47×10-2s 输速率.下列说法正确的是( C.2.13×10-2s D.1.13×102s A.5G信号比4G信号的波长更长 4.(2024·河北沧州二中高二期末)现代生活 B.5G信号是纵波，4G信号是横波 中人类与电磁波结下了不解之缘，你认为下 C.5G信号传播不需要介质，4G信号传播需 列陈述中符合事实的是( 要介质 A.麦克斯韦从理论上预言了电磁波，并通过 D.相同时间内5G信号比4G信号传递的信 实验证实了电磁波的存在 息量更大 B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号 2.(2024·江苏扬州江都中学高二期未)电磁 来遥控电视机 波在日常生活和生产中已经被大量应用，下 C.空间有变化的电场（或磁场）存在，一定能 列说法正确的是( 形成电磁波 A.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出 D.将手机放在真空玻璃盒中，拨打该手机号 的光都是紫外线 码，手机会响铃（或振动）】 206参考答采与解析么线 减小时，频率∫增大，故CD正确. 4.C【解析】红外线的频率小，波长长，容易绕过障碍物， 3.BCD【解析】线阖自感对电流的阻碍作用，是把电流 这一特点常用于红外线遥控，故A错误：红外线具有热 的能量转化为磁场能，不会造成振荡能量的损失，振辐 效应强的特点，这一特点常用于红外线加热器、热谱 不会域小：电路中电阻对电流的阻碍作用使部分电能 仪，故B错误：红外线夜视仪是利用一切物体都在不停 转化为内能，从而造成振荡能量的损失，使振幅减小： 地向外辐射红外线的特点，故C正确：红外线和紫外线 线圈铁芯上涡流产生的电热，也是由振荡能量转化来 都是不可见光，但红外线夜视仪不是利用这一特点制 的，也会引起振荡能量的损失，使振幅减小：向周围空 作的，故D错误 间辐射电磁波，使振荡能量以电磁波的形式散发出去， B综合提能练 引起振荡能量的损失，使振幅减小，故BCD正确， 1.D【解析】5G信号比4G信号的频率更大，则波长更 4.C【解析】LC电路的电容器在充电时，电流减小，故A 短，A错误：电磁波是横波，即5G信号和4G信号都是 错误：增大LC电路中电容器两极板间距离，电容器的 横波，B措误：电磁波传播不需要介质，即5G信号和 电容会变小，根据T=2π√LC可知，1，C电路的振荡周 4G信号传播都不需要介质，C错误：相同时向内5G信 期将减小，故B错误：LC电路中，电容器充电时，电流 号比4G信号传递的信息量更大，D正确。 减小得越来越快，线圈中的自感电动势增大，故C正 2.B【解析】银行的验钞机发出的光是紫外线，家用电器 确：电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术 的遥控器发出的光是红外线，故A错误：高温物体和低 叫调制，故D错误。 温物体都能辐射红外线，故B正确：手机通话使用的微 第4节电磁波谱 波，波长比可见光的波长长，故C错误：在肺炎诊断中 A基础过关练 要用X射线束扫描部，故D错误 1.D【解析】从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可 3.A【解析】光的传播速度为3×10m/s,需要的时间最 见光低，故A错误：毫米波的波长远小于车的大小，所 少为1=工-6740,6400)X10s=1.13×1028 3×10 以遇到前车时不会发生明显衍射现象，故B错误：被前 4.D【解析】麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹通过 车反射后的电磁波，相当于接收者在靠近波源导致频 实验证实了电磁波的存在，A错误：常用的遥控器通过 率变大，故C错误：系统判断有可能发生碰撞时会发出 发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B错误：若是均匀 蜂鸣并显示警示信号，说明前车的金属尾板遇到毫米 变化的磁场，产生恒定的电场，则不能形成电磁波：同 波时一定会产生极其微弱的感应电流，故D正确。 样均匀变化的电场，产生恒定的磁场，不能形成电磁 2.A【解析】手机通话时涉及的波既有电磁波又有声 波，C错误：电磁被可以在真空中传播，将手机放在真 波，A正确：CT利用X射线束对身体部位进行扫描，检 空玻璃盒中，拨打该手机号码，手机能接收到信号，D 查多种疾病，B错误：B超中的超声波属于声波，C错 正确。 误：遥控器发出的红外线，频率比可见光低，波长长，穿 透本领较弱，D错误 单元学能测评 3.C【解析】根据热辐射的实验规律可知，人的体温升 1.B【解析】生活中用微波炉来加热食物，说明电蕊波具 高，人体辐射的红外线的频率和强度就会增加，通过监 有能量，故A正确：电磁波在真空中或空气中传播的速 测被测者辐射的红外线的频率和强度，就可以知道人 度=3.0×10m/s,空间站到地球表面的距离s=4× 的体温了，故AB错误：被测者会辐射红外线，辐射强 度以及按波长的分布情况与温度有关，随着温度的升 10m,电磁波从空间站传播到地面的时间1=。≈ 高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，因此热 0.0013s,故B错误：根据物理学史可知，赫兹通过实 辐射中较短波长的成分越来越多，故C正确，D错误 验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无 31