13.4 电磁波的发现及应用-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019必修三）

高中物理 必修三 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 电磁场与电磁波 知识点一 1.电磁场的产生：如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。 2．麦克斯韦的预言 (1)电磁波的预言：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播形成电磁波。 (2)电磁波可以在真空中传播。 (3)光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波的速度等于光速。 (4)对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 3．赫兹的贡献：赫兹证实了电磁波的存在，证实了麦克斯韦的电磁场理论。 电磁波谱 知识点二 1．电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝λf。 2．电磁波在真空中的速度：c＝3×108_m/s。 3．电磁波谱的概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，形成电磁波谱。 4．电磁波谱组成： 5．电磁波谱中各种波段的特征用途比较(如下表) 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 特性 波动性强 热作用强 感光性强 化学作用荧光效应 穿透力大 穿透力最强 用途 通信广播、导航 加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导 照明、照相等 杀菌消毒、治疗皮 肤病等 检查、探测、透视、治疗 探测、治疗 电磁波的应用 知识点四 1．电磁波具有能量，电磁波是物质存在的一种形式。微波炉加热食物应用了一种电磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高。 2．以互联网为基础的信息服务都是通过电磁波来传递的。电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。 3．各种电磁波的应用 (1)无线电波中的长波、中波、短波用于广播及其他信号的传播。 (2)微波用于卫星通信、电视等信号传输。 (3)红外线用来加热理疗。 (4)可见光让我们看见这个世界，也可用于通信。 (5)紫外线可以消毒。 (6)X射线用于诊断病情。 (7)γ射线可以摧毁病变的细胞。 对麦克斯韦电磁场理论的理解 考点一 【例1】下列有关电磁场理论的说法正确的是(　C　) A．任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场 B．任何电场都要在周围空间产生磁场 C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场 D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场 [解析：根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的，故A错；同理，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错；电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电荷周围只有静电场，静止磁体周围只有稳定的磁场。只有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统一体，即电磁场，故D错。] 【练习1.1】(多选)关于电磁场理论的叙述正确的是(　ABC　) A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 [解析：变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A对；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B、C对，D错。] 【练习1.2】关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是(　A　) A．变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者互相联系，统称为电磁场 B．电磁场从发生区域由近及远地传播形成电磁波 C．电磁波是一种物质，可在真空中传播。所以，平时说真空没有实物粒子，但不等于什么都没有，还有“场”这种特殊物质 D．电磁波可在真空中传播，也可在介质中传播 [解析：根据麦克斯韦电磁场理论，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生的是稳定的磁场，故A错误。] 【练习1.3】关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是(　A　) A．电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波 B．在电场的周围总能产生磁场，在磁场的周围总能产生电场 C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播 D．电磁波传播的速度是3.0×108 m/s [解析：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，场逐渐向外传播形成电磁波，A正确；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，只要电场发生变化就可以产生磁场，只要磁场发生变化就可以产生电场，如果电场(磁场)不变化，则不能产生磁场(电场)，B错误；电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，也可在介质中传播，在真空中的传播速度才等于光速，C、D错误。] 对电磁波谱的理解 考点二 【例2.1】(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　AB　) A．在真空中各种电磁波的传播速度都相同 B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高 C．紫外线比紫光的波长长 D．在电磁波谱中，波长最长的是γ射线 [解析：各种电磁波在真空中的速度都为3×108m/s，故A正确；γ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γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，紫光是可见光，比紫外线的波长长，故C、D错误。] 【例2.2】(多选)下列说法正确的是(　AD　) A．红外线易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域 B．医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的 C．阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中红外线的作用 D．电取暖器利用了红外线的热作用 [解析：红外线衍射明显，选项A正确；γ射线穿透能力最强，选项B错误；阳光晒黑皮肤是紫外线的作用，选项C错误；红外线有显著的热作用，选项D正确。] 【练习2.1】(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(　CD　) A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体 B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞 D．紫外线和X射线都使感光底片感光 [解析：X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞，C正确；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确。] 【练习2.2】关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是 (　B　) A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 [解析：声波、电磁波都能传递能量和信息，A错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B正确；可见光属于电磁波，“B超”中的超声波是声波，波速不同，C错误；红外线波长较X射线波长长，D错误。] 【练习2.3】(多选)关于紫外线的作用和特性，下列说法正确的是(　BD　) A．一切物体都在不停地辐射紫外线 B．紫外线能杀菌消毒是因为紫外线具有较高的能量，可以穿透细胞膜 C．紫外线具有较强的穿透能力，可以穿透人的皮肤、破坏内脏器官 D．紫外线具有荧光作用 [解析：一切物体都在不停地辐射红外线，A错误；紫外线具有较高的能量，能破坏细胞核中的物质，可以用来杀菌消毒，B正确；紫外线穿透能力不强，不会穿透人的皮肤破坏内脏器官，C错误；紫外线具有荧光效应，可用于设计防伪，D正确。] 课后巩固 1．【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)变化的电场可以产生磁场。 (√) (2)电磁波的传播需要介质。 (×) (3)赫兹用实验证实了电磁波的存在。 (√) (4)紫外线可以用来灭菌消毒。 (√) 2．【难度2】关于电磁场理论，下列说法正确的是(　D　) A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场 C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 [解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围才能产生磁场，A错；而非均匀变化的电场产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，B、C错；周期性变化的电场一定产生同周期变化的磁场，D正确。] 3．【难度2】关于电磁波，下列说法正确的是 (　D　) A．所有电磁波的频率相同 B．电磁波只能在真空中传播 C．电磁波在任何介质中的传播速度相同 D．电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s [解析：电磁波的频率不一定相同，就是无线电电磁波也有很多频道和频率，选项A错；电磁波既能在真空中传播，也能在介质中传播，选项B错；不同频率的电磁波在不同的介质中的传播速度都不相同，选项C错；电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，选项D对。] 4．【难度3】某闭合电路的电流或电压随时间变化的规律如图所示，能发射电磁波的是(　C　) A　　　　 B　　　　 C　　　　 D [解析：非均匀变化的电场产生变化的磁场，非均匀变化的磁场再产生变化的电场，从而形成电磁场，电磁场由近及远地传播，形成电磁波，故要求电流或电压是变化的，但不能是均匀变化的，C正确。] 5．【难度2.5】(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　ACD　) A．电视遥控器利用的是红外线 B．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒 C．利用紫外线的荧光效应可设计防伪措施 D．γ射线波长比X射线波长短 [解析：由于红外线波长较长，容易发生衍射，所以电视遥控器利用了红外线，A正确；紫外线有显著的化学作用，可利用紫外线消毒，所以医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，B错误；在紫外线的照射下，许多物质会发出荧光，根据这个特点可以设计防伪措施，C正确；γ射线波长比X射线波长短，D正确。] 6．【难度3】手机A的号码为18888880001，手机B的号码为18888880002，手机A拨打手机B时，手机B发出响声并且来电显示A的号码为18888880001。若将手机A置于一透明真空罩中，再用手机B拨打手机A，则(　C　) A．发出响声，并显示B的号码18888880002 B．发出响声，但不显示B的号码 C．不发出响声，但显示B的号码18888880002 D．即不发出响声，也不显示号码 [解析：手机之间通信靠电磁波，可以在真空中传播，但是在真空中声波不能传播，故不发出响声，但显示B的号码18888880002，C正确。] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$高中物理 必修三 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 电磁场与电磁波 知识点一 1.电磁场的产生：如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。 2．麦克斯韦的预言 (1)电磁波的预言：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播形成电磁波。 (2)电磁波可以在真空中传播。 (3)光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波的速度等于光速。 (4)对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 3．赫兹的贡献：赫兹证实了电磁波的存在，证实了麦克斯韦的电磁场理论。 电磁波谱 知识点二 1．电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝λf。 2．电磁波在真空中的速度：c＝3×108_m/s。 3．电磁波谱的概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，形成电磁波谱。 4．电磁波谱组成： 5．电磁波谱中各种波段的特征用途比较(如下表) 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 特性 波动性强 热作用强 感光性强 化学作用荧光效应 穿透力大 穿透力最强 用途 通信广播、导航 加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导 照明、照相等 杀菌消毒、治疗皮 肤病等 检查、探测、透视、治疗 探测、治疗 电磁波的应用 知识点四 1．电磁波具有能量，电磁波是物质存在的一种形式。微波炉加热食物应用了一种电磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高。 2．以互联网为基础的信息服务都是通过电磁波来传递的。电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。 3．各种电磁波的应用 (1)无线电波中的长波、中波、短波用于广播及其他信号的传播。 (2)微波用于卫星通信、电视等信号传输。 (3)红外线用来加热理疗。 (4)可见光让我们看见这个世界，也可用于通信。 (5)紫外线可以消毒。 (6)X射线用于诊断病情。 (7)γ射线可以摧毁病变的细胞。 对麦克斯韦电磁场理论的理解 考点一 【例1】下列有关电磁场理论的说法正确的是(　 　) A．任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场 B．任何电场都要在周围空间产生磁场 C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场 D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场 【练习1.1】(多选)关于电磁场理论的叙述正确的是(　 　) A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 【练习1.2】关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是(　 　) A．变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者互相联系，统称为电磁场 B．电磁场从发生区域由近及远地传播形成电磁波 C．电磁波是一种物质，可在真空中传播。所以，平时说真空没有实物粒子，但不等于什么都没有，还有“场”这种特殊物质 D．电磁波可在真空中传播，也可在介质中传播 【练习1.3】关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是(　 　) A．电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波 B．在电场的周围总能产生磁场，在磁场的周围总能产生电场 C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播 D．电磁波传播的速度是3.0×108 m/s 对电磁波谱的理解 考点二 【例2.1】(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　 　) A．在真空中各种电磁波的传播速度都相同 B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高 C．紫外线比紫光的波长长 D．在电磁波谱中，波长最长的是γ射线 【例2.2】(多选)下列说法正确的是(　 　) A．红外线易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域 B．医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的 C．阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中红外线的作用 D．电取暖器利用了红外线的热作用 【练习2.1】(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(　 　) A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体 B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞 D．紫外线和X射线都使感光底片感光 【练习2.2】关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是 (　 　) A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 【练习2.3】(多选)关于紫外线的作用和特性，下列说法正确的是(　 　) A．一切物体都在不停地辐射紫外线 B．紫外线能杀菌消毒是因为紫外线具有较高的能量，可以穿透细胞膜 C．紫外线具有较强的穿透能力，可以穿透人的皮肤、破坏内脏器官 D．紫外线具有荧光作用 课后巩固 1．【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)变化的电场可以产生磁场。 ( ) (2)电磁波的传播需要介质。 ( ) (3)赫兹用实验证实了电磁波的存在。 ( ) (4)紫外线可以用来灭菌消毒。 ( ) 2．【难度2】关于电磁场理论，下列说法正确的是(　 　) A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场 C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 3．【难度2】关于电磁波，下列说法正确的是 (　 　) A．所有电磁波的频率相同 B．电磁波只能在真空中传播 C．电磁波在任何介质中的传播速度相同 D．电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s 4．【难度3】某闭合电路的电流或电压随时间变化的规律如图所示，能发射电磁波的是(　 　) A　　　　 B　　　　 C　　　　 D 5．【难度2.5】(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　 　) A．电视遥控器利用的是红外线 B．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒 C．利用紫外线的荧光效应可设计防伪措施 D．γ射线波长比X射线波长短 6．【难度3】手机A的号码为18888880001，手机B的号码为18888880002，手机A拨打手机B时，手机B发出响声并且来电显示A的号码为18888880001。若将手机A置于一透明真空罩中，再用手机B拨打手机A，则(　 　) A．发出响声，并显示B的号码18888880002 B．发出响声，但不显示B的号码 C．不发出响声，但显示B的号码18888880002 D．即不发出响声，也不显示号码 1 学科网（北京）股份有限公司 $$