4.电磁波的发现及应用（高效培优讲义）物理人教版2019必修第三册

4.电磁波的发现及应用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 电磁场 1 题型2 电磁波 4 题型3 电磁波谱　电磁波的能量　电磁波通信 6 【能力培优练】 9 【链接高考】 16 【重难题型讲解】 题型1 电磁场 1、麦克思维电磁场理论 （1）变化的磁场产生电场。（2）变化的电场产生磁场。 2、变化的磁场产生电场 （1）在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流；这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。 （2）即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场。 3、变化的电场产生磁场：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。 4、电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体。 5、麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 ★特别提醒 1、麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在的，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 2、麦克斯韦电磁场理论的要点 （1）恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。 （2）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，同样，均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。 （3）周期性变化的磁场在周围空间产生同周期变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同周期变化的磁场。 【探究归纳】电磁场是电场与磁场相互关联的统一体，麦克斯韦理论揭示：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，二者交替激发形成电磁波，真空中以光速传播。它是客观存在的物质，体现了电磁现象的统一性，是电磁学的核心概念。 【典例1-1】某电路中电场随时间变化的图像有如图所示几种情况，能激发电磁波的电场是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．电场不随时间变化，不会产生磁场，故A错误； BC．电场都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波，故BC错误； D．电场随时间作周期性的变化，能在周围空间产生周期性变化的磁场，而这变化磁场又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波，故D正确。 故选D。 【典例1-2】（多选）下列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 【答案】ABC 【详解】A．只要变化的磁场周围就存在电场，与是否有闭合电路无关，故A正确； B．根据麦克斯韦电磁场理论，可知周期性变化的磁场，会产生同频率变化的电场，故B正确； C．变化的电场和变化的磁场相互联系着，形成一个统一体，即电磁场，故C正确； D．只有变化的电场才能形成磁场，若电场是恒定的，不会产生磁场，故D错误。 故选ABC。 跟踪训练1根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 C．稳定的电流不产生磁场 D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场 【答案】D 【详解】AB．变化的电场一定产生磁场，但均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，AB错误； C．稳定的电流可以产生稳定的磁场，C错误； D．周期性变化的电场一定产生同频率的交变磁场，这样才能产生电磁波，D正确。 故选D。 跟踪训练2（多选）下列说法正确的是（  ） A．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B．单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关 C．多普勒效应是指由于波源或观察者的运动而出现的观测频率与波源频率不同的现象 D．火车过桥要减速，是为使驱动力频率远离桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁 【答案】BCD 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故A错误； B．根据单摆周期公式，单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关，故B正确； C．多普勒效应是指由于波源或观察者的运动而出现的观测频率与波源频率不同的现象，故C正确； D．火车过桥要减速，是为使驱动力频率远离桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁，故D正确。 故选BCD。 题型2 电磁波 1、电磁波的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 （1）麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速，由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。 （2）周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 ★特别提醒 1、变化的电场和磁场由进及远地向周围传播，形成了电磁波。 2、电磁振荡产生电磁波时，即使电磁振荡停止了，已经发出的电磁波是不会消失的。会继续传播下去。 2、电磁波的特点 （1）在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。 （2）只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波，恒定的电场和磁场无法形成电磁波。 （3）电磁场是一种客观存在的物质。 （4）电磁波可以在真空中传播，在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s。 （5）电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。 （6）光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动。 ★特别提醒 1、电磁波在空间的传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c。 2、电磁波的电场强度E与磁感应强度B相互垂直。 3、电磁波是一种横波。 【探究归纳】电磁波是电磁场交替激发形成的横波（电场、磁场均垂直于传播方向），由麦克斯韦预言、赫兹证实，真空中以光速（3×10⁸m/s）传播，无需介质，包含无线电波、光等，是信息传递和能量传播的重要载体，体现电磁现象的统一性。 【典例2-1】关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（    ） A．变化的磁场产生电场 B．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C．电磁波依赖于介质才能传播 D．光不是电磁波 【答案】A 【详解】A．变化的磁场产生磁场，故A正确； B．各种频率的电磁波在真空中的速度相同，大小为，故B错误； C．电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。故C错误； D．光是一种电磁波，故D错误。 故选A。 【典例2-2】（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直 C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 【答案】AB 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度即为光速，与电磁波的频率无关，故A正确； B．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直，即电磁波是横波，故B正确； C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，且电磁波能通过电缆、光缆传输，故C错误； D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波不会消失，会继续传播，故D错误。 故选AB。 跟踪训练1关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播 B．电磁波可以传递信息，也可以传播能量 C．遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大 D．各种频率的电磁波在真空中传播的速度不同 【答案】B 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，故A错误； B．电磁波可以传递信息，也可以传播能量，故B正确； C．根据电磁波谱可知，遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率小，故C错误； D．各种频率的电磁波在真空中传播的速度都等于真空中的光速c，故D错误。 故选B。 跟踪训练2（多选）下列说法中正确的是（   ） A．机械波和电磁波都能在真空中传播 B．铁路，民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测 C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 D．两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的 【答案】CD 【详解】机械波的传播需要介质，A错；红外线热效应显著，而穿透本领较弱，不能用来安检，铁路、民航等安检口使用x射线线对行李内物品进行检测．故B错误．根据相对论的基本原理得知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．故C正确．两列波发生干涉时，振动加强区域与减弱区域是相互间隔，是稳定不变的．故D正确． 题型3 电磁波谱　电磁波的能量　电磁波通信 1、电磁波谱 （1）概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。 （2）电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf。 （3）电磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s。 （4）各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 （5）各种电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等的信号传输。 ②红外线：用来加热理疗等。 ③可见光：照亮自然界，也可用于通信。 ④紫外线：用于消毒。 ⑤X射线：用于诊断病情。 ⑥γ射线：可以摧毁病变的细胞。 电磁波谱分析及电磁波的应用 电磁波谱 频率/Hz 真空中波长/m 特性 应用 递变规律 无线 电波 ＜3×1011 ＞10-3 波动性强， 易发生衍射 无线电 技术 红外线 1011～1015 10-3～10-7 热效应 红外遥感 可见光 1015 10-7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015～1017 10-7～10-9 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 1016～1019 10-8～10-11 贯穿本领强 检查、医用透视 γ射线 ＞1019 ＜10-11 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 2、电磁波的能量 (1)光是一种电磁波，光具有能量。 (2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 3、电磁波通信 (1)传播途径 电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以实现无线传播。 有线传播利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息，如台式电脑、电话等，具体的媒介有：光纤、电缆、电话线、网线等。 无线传播仅利用电磁波而不通过线缆传递信息，如收音机、手机、GPS、无线鼠标等。 (2)传输特点 电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。 【探究归纳】电磁波谱是按频率（波长）排列的电磁波序列（含无线电波、光等），电磁波具有能量（与频率相关，可传递能量），电磁波通信利用其携带信息实现无线通信（如手机、卫星通信），三者体现电磁波的特性与应用。 【典例3-1】以下关于预防电磁辐射的做法，不正确的是（　　） A．移动电话应尽量避免长时间使用 B．注意人体与家用电器保持一定的距离 C．高压线、变电站、电台、电视台旁边兴建住宅区 D．不要把家用电器摆放得过于集中 【答案】C 【详解】A．移动电话在使用时有电磁辐射，避免长时间使用可预防辐射，故A正确； B．家用电器在工作时具有一定的电磁辐射，人体与其保持一定的距离，可预防辐射，故B正确； C．高压线、变电站、电台、电视台旁边具有较强的电磁辐射，不适宜修建住宅区，故C错误； D．不要把家用电器摆放得过于集中，避免摆放处的电磁辐射太强，故D正确。 本题要求选择错误的，故选C。 【典例3-2】（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线 B．无线电波的波长小于γ射线的波长 C．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D D．医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断 【答案】CD 【详解】A．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红光，不是红外线，红外线是看不到的，A错误； B．无线电波的波长大于γ射线的波长，B错误； C．紫外线能促进体内维生素D的合成，C正确； D．X射线穿透能力较强，医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断，D正确。 故选CD。 跟踪训练1电磁波包含了X射线、红外线、紫外线、无线电波等，按频率由低到高的排列顺序是（　　） A．无线电波、红外线、紫外线、X射线 B．红外线、无线电波、X射线、紫外线 C．X 射线、红外线、紫外线、无线电波 D．紫外线、无线电波、X射线、红外线 【答案】A 【详解】电磁波按波长从长到短为：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线（X射线），γ射线（伽马射线），波长越长频率越小，所以按频率从低到高排列是无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线（X射线），γ射线（伽马射线）。 故选A。 跟踪训练2（多选）2022冬奥会开幕进入倒计时，北京也将成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市，奥运直播当然就成为人们关注的焦点！北京冬奥会山地转播中心位于北京2022年冬奥会张家口赛区的核心区，包括转播中心本体建筑和电视演播室两大部分。山地转播中心面积约1.2万平米，内设四个转播技术分隔区；电视演播室建筑面积约8000平方米，分上、中、下三层，设有10个电视演播间。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度是 B．电磁波不能传播能量 C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线均属于电磁波 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在 【答案】ACD 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度是，选项A正确； B．电磁波能传播能量，选项B错误； C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线均属于电磁波，选项C正确； D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，选项D正确。 故选ACD。 【能力培优练】 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．光是一种电磁波 B．光需要介质才能传播 C．声波只能在空气中传播 D．在空气中传播的声波是横波 【答案】A 【详解】AB．光属于电磁波，其传播不需要介质，可以在真空中传播，故A正确，B错误； C．声波的传播需要介质，可以在空气、液体和固体中传播，故C错误； D．在空气中传播的声波是纵波，故D错误。 故选A。 2．在物理学发展的历程中，许多科学家的科学研究为物理学的建立做出了巨大贡献。下列叙述中不正确的是（    ） A．英国物理学家法拉第于1846年指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，并称之为法拉第电磁感应定律 B．牛顿发现了万有引力定律，并进行了“月-地检验”，将万有引力定律推广至自然界所有物体之间 C．美国物理学家密立根最早测定了元电荷e的数值 D．赫兹测出了电磁波在真空中的速度，证实了麦克斯韦电磁场理论 【答案】A 【详解】A．韦伯和纽曼提出了法拉第电磁感应定律，故A错误； B．牛顿发现了万有引力定律，并进行了“月-地检验”，将万有引力定律推广至自然界所有物体之间，故B正确； C．美国物理学家密立根通过油滴实验最早测定了元电荷e的数值，故C正确； D．赫兹测出了电磁波在真空中的速度，证实了麦克斯韦电磁场理论，故D正确； 本题选择错误选项，故选A。 3．在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示实验中与发现光电效应现象有关的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A. 杨氏双缝干涉实验与光电效应现象无关，故A错误； B. 光电效应实验，故B正确； C. 该实验室赫兹证明光是电磁波所做的，与光电效应无关，故C错误； D. 粒子散射实验，是研究原子内部结构的，与光电效应无关，故D错误。 故选B。 4．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。下列说法正确的是（　　） A．X射线的波长比红外线的波长更长 B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 C．医院里经常利用红外线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗 D．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场会产生均匀变化的电场 【答案】B 【详解】A．由电磁波谱可知，红外线的波长比X射线的波长，A错误； B．电磁波在真空中传播时的速度为光速，与电磁波的频率无关，B正确； C．医院里经常利用射线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗，C错误； D．麦克斯韦认为周期性变化的电场在周围能够引起周期性变化的磁场，而均匀变化的电场只能激发恒定的磁场，D错误。 故选B。 5．2018年珠海航展，我国首台量子雷达亮相（如图），量子雷达发射经典态的电磁波，可以捕捉到普通雷达无法探测到的目标。下列说法正确的是（　　）    A．量子就是电子 B．频率越高的电磁波能量越小 C．电磁波在真空中的传播速度与其频率有关 D．空间某处电场或磁场发生正弦规律变化就会在其周围产生电磁波 【答案】D 【详解】A．量子不是电子，电子是实物粒子，故A错误； B．根据，频率越高的电磁波能量越大，故B错误； C．电磁波在真空中的传播速度与其频率无关，为光速，故C错误； D．根据麦克斯韦理论可知，空间某处电场或磁场发生正弦规律变化就会在其周围产生电磁波，故D正确。 故选D。 6．对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是（　　） A．甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的 B．乙图中，若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流，则接在cd端的电流表会有偏转 C．丙图中，微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，微波具有可连续变化的能量 D．奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象 【答案】B 【详解】A．甲图中，通电直导线周围产生磁场，则两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过磁场实现的，选项A错误； B．乙图中，若在ab的两端接上交流电源，则穿过线圈的磁场不断变化，磁通量不断变化，cd线圈中产生感应电流，接在cd端的表头示数不为0，选项B正确； C．丙图中，微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，微波的能量是不连续的，量子化的，选项C错误； D．奥斯特利用丁图实验装置发现了电流的磁效应，选项D错误。 故选B。 7．我国的高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。今年9月份华为发布的新型手机更是能够轻松实现卫星电话通讯，此功能甚至强于美国马斯克的庞大“星链”。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波频率更高，具有“更高网速、低延时、低功率海量连接”等特点。根据上述信息可知与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波（　　） A．波长更长 B．能量子的能量更小 C．能量子的能量更大 D．传播速度更快 【答案】C 【详解】A．因5G使用的电磁波频率更高，根据波长与频率的关系 5G信号的频率高，波长更短，故A错误； BC．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据公式 E=hν 可知，5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故B错误C正确； D．电磁波在真空中的传播速度等于光的传播速度，都是相同的，故D错误。 故选C。 8．随着社会快速发展，无线通信技术不断升级，5G网络正在加速赋能千行百业实现数字化生产。产生5G无线电波的振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　）    A．电路中的电场能正在增大 B．线圈中磁场的方向向下 C．图示时刻，电容器两极板带的电荷量正在减少 D．无线电波的频率越大，在真空中传播的速度越大 【答案】A 【详解】AC．图示时刻，电容器正在充电，电容器两极板带的电荷量正在增加，电路中的电场能正在增大，选项A正确，C错误； B．根据安培定则可知，线圈中磁场的方向向上，选项B错误； D．无线电波属于电磁波，而所有的电磁波在真空中传播的速度都相等，选项D错误。 故选A。 9．有四种磁场，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）    A．这四种磁场都能产生电场 B．除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电场 C．只有图丙中的磁场可以产生电磁波 D．除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电磁波 【答案】B 【详解】AB．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故乙、丙、丁都可以产生电场，A错误，B正确； CD．均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故丙、丁可以产生电磁波。CD错误。 故选B。 二、多选题 10．第五代移动通信技术（简称5G）是目前普遍使用的蜂窝移动通信技术，5G的性能是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A．5G和4G使用的电磁波都是横波 B．5G使用的电磁波在真空中的传播速度比4G快 C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象 D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长 【答案】AC 【详解】A．4G和5G信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A正确； B．任何频率的电磁波在真空中传播的速度都一样，都等于光速，故B错误； C．干涉和衍射现象是波特有的现象，所以5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，故C正确； D．由于5G的电磁波频率更高，根据公式 可得在真空中5G使用的电磁波波长比4G的短，故D错误。 故选AC。 11．各种电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了。关于电磁波的应用，下列说法中正确的有（　　） A．控制电视、空调的遥控器使用的是红外线 B．银行和商店用来鉴别大额钞票真伪的验钞机使用的是X射线 C．手机通话使用的无线电波 D．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪使用的是紫外线 【答案】AC 【详解】A．控制电视、空调的遥控器使用的是红外线，故A正确； B．银行和商店用来鉴别大额钞票真伪的验钞机使用的是紫外线，不是X射线，故B错误； C．手机通话使用的无线电波，故C正确； D．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪使用的是X射线，不是紫外线，故D错误。 故选AC。 12．在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．红外线、X射线、射线中红外线的波长最短 B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线 C．微波主要用于广播及其他信号的传播 D．X射线片可以用于诊断病情，射线可以摧毁病变的细胞 【答案】CD 【详解】A．红外线、X射线、射线中红外线的频率最小，波长最长，选项A错误； B．银行的验钞机发出的光是紫外线，家用电器的遥控器发出的是红外线，选项B错误； C．微波不但能加热物体，而且能传播信息，故可以用于通信、广播及其他信号传输，故C正确； D．X射线有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，γ射线，有极强的穿透能力和很高的能量，可以摧毁病变的细胞，故D正确。 故选CD。 13．关于电磁波下列说法正确的是（　　） A．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 B．电磁波可以在真空中传播，而水波和声波的传播离不开介质 C．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 D．遥控器发出的红外线波长与医院“CT”中的射线波长相同 【答案】ABC 【详解】A．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，从而形成电磁波，故A正确； B．电磁波可以在真空中传播，而水波和声波的传播离不开介质，故B正确； C．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，故C正确； D．遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的射线波长长，故D错误。 故选ABC。 三、填空题 14．真空中波长为30m的无线电波，它的频率是 Hz；测得某导体的电阻是10Ω，导体中的电流是0.2A，则60s内通过导体的电量是 C，电流产生的热量是 J。 【答案】 107 12 24 【详解】[1]真空中波长为30m的无线电波，它的频率是 [2][3]测得某导体的电阻是10Ω，导体中的电流是0.2A，则60s内通过导体的电量是 q=It=12C 电流产生的热量是 Q=I2Rt=24J 15．电磁感应现象的发现直接导致了 的设计成功。使大规模生产电能成为可能，人类社会得以蒸汽时代进入到电气时代。1887年，物理学家 用实验方法首次获得电磁波，证实了麦克斯韦关于电磁波的这一预言，人类从此进入无线电时代。 【答案】 发电机 赫兹 【详解】[1]电磁感应现象的发现直接导致了发电机的设计成功。使大规模生产电能成为可能，人类社会得以蒸汽时代进入到电气时代。 [2]1887年，物理学家赫兹用实验方法首次获得电磁波，证实了麦克斯韦关于电磁波的这一预言，人类从此进入无线电时代。 【链接高考】 一．（2024·天津·模拟预测）太赫兹通信作为实现6G（第六代通信技术）愿景的关键技术，已得到全球通信业认可，2023年4月，我国成功完成了太赫兹轨道角动量的实时无线传输通信实验，实现重大技术突破，为6G通信技术的发展提供了重要保障和支撑，该实验通信频率为1.1×105MHz，远远超出5G（第五代通信技术）信号频率，关于该实验信号与5G信号下列说法正确的是（　　） A．该实验信号和5G信号都属于电磁波，且都可能是纵波 B．该实验信号和5G信号都一定具有偏振现象 C．该实验信号相比5G信号光子能量更小 D．该实验信号相比5G信号在真空中的传播速度更小 【答案】B 【详解】AB．该实验信号和5G信号都是电磁波。由于电磁波是横波，都具有偏振现象，故A错误，B正确； C．该实验通信频率为1.1×105MHz，远远超出5G（第五代通信技术）信号频率，根据 可知，该实验信号相比5G信号光子能量更大，故C错误； D．所有电磁波在真空的传播速度都为光速，故D错误。 故选B。 二．（2024·辽宁朝阳·二模）如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（　　） A．秒在国际单位制中是个导出单位 B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内 C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低 D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小 【答案】C 【详解】A．秒在国际单位中是基本单位，故A错误； BC．铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的频率约为，根据 可得其波长约为 = 波长大于可见光波长，频率低于可见光的频率，故B错误，C正确； D．电磁波在真空中传播速度等于光速，故D错误。 故选C。 三、（2024·上海黄浦·一模）从“飞天梦圆”到“圆梦天宫” 2023年10月15日是神舟五号飞天二十周年，二十年前杨利伟代表13亿中国人踏上了逐梦太空的征途。从此，中国人开启了从“飞天梦圆”到“圆梦天宫”。 3．神舟五号载人飞船在加速升空过程中，杨利伟处于 状态（选填“超重”或“失重”）。在返回舱进入大气层后减速下落的过程中， 能转化 能。 4．天宫课堂中，王亚平利用太空的微重力环境建立起很大尺寸的“液桥”。“液桥”表面层的水分子间距 内部的水分子间距（选填“大于”、“等于”或“小于”），水的表面张力使其表面有 的趋势。 5．天宫二号搭载的宽波段成像仪具有可见近红外（波长范围0.520.86微米）、短波红外（波长范围1.602.43微米）及热红外（波长范围8.1311.65微米）三个谱段。与可见近红外相比，热红外（　　） A．频率更低 B．相同条件下，双缝干涉图样中相邻明纹中心间距更宽 C．更容易发生衍射现象 D．在空气中传播速度更快 【答案】3． 超重 机械 内 4． 大于 收缩 5．ABC 【解析】3．[1]神舟五号载人飞船在加速升空过程中，加速度向上，则杨利伟处于超重状态。 [2][3]在返回舱进入大气层后减速下落的过程中，机械能转化内能。 4．[1][2]“液桥”表面层的水分子间距大于内部的水分子间距，水的表面张力使其表面有收缩的趋势。 5．A．热红外的波长更大，则频率更低，选项A正确； B．根据 可知，相同条件下，因热红外的波长更大，则双缝干涉图样中相邻明纹中心间距更宽，选项B正确； C．因热红外的波长更大，则更容易发生衍射现象，选项C正确； D．电磁波在空气中传播速度都相同，选项D错误。 故选ABC。 四、（2024·上海奉贤·二模）上海光源是一台同步辐射光源，其内部加速到接近光速的电子在磁场中偏转时会沿轨道切线发出波长连续的电磁波，包含远红外到X射线波段，被广泛用于各种前沿科学研究。 6．上海光源产生的电磁波中，可用于人体透视检查的是（　　） A．X射线 B．紫外线 C．可见光 D．远红外线 7．利用上海光源发射的激光，设计实验测定某半圆柱形玻璃砖的折射率，如图所示。O点为圆心，用一束红色激光从C点对准圆心O射入玻璃砖，保持入射光方向和O点位置不变，让玻璃砖绕O点顺时针缓慢旋转，当转过39°角时，折射光线消失。则 （1）玻璃对红色激光的折射率n= （保留3位有效数字）； （2）若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度 39°。 A．大于     B．等于     C．小于 8．上海光源的核心之一是加速电子的回旋加速器，如图所示，两个D形金属盒分别和某高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面向下，电子源置于盒的圆心附近。已知电子的初速度不计，质量为m，电荷量大小为e，最大回旋半径为R，普朗克常量为h。则 （1）所加交流电源的频率为 。 A．          B．         C．          D． （2）用高速电子辐射产生的波长为 λ 的X射线照射在金属锌片上，会产生光电效应，已知金属锌的逸出功为W，光速为c，则打出光电子的最大初动能为 ； （3）当加速器中电子的动能为Ek时，其物质波的波长为 ； （4）电子加速后获得的最大速度vm= ； （5）（计算）已知两D形盒间加速电场的电势差大小恒为U，盒间窄缝的距离为d，其电场均匀，求电子在电场中加速所用的总时间t 。 【答案】6．A 7． 1.59 C 8． B 【解析】6．[1] 可用于人体透视检查的射线必需具有穿透性较强的特点，即光子能量比较大，频率比较高，X射线穿透性比较强，能使底片感光，紫外线荧光效应较强，穿透性比较弱，可见光、红外线的频率比较低，穿透能力很弱，因此可用于人体透视检查的射线为X射线，A正确，BCD错误。 7．[1][2]由题意可知临界角为 由折射定律得 解得 n=1.59 绿光的频率大于红光的频率，所以绿光的折射率大于红光的折射率，那么绿光发生全反射的临界角小于红光的临界角，因此若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度小于 8．（1）[1]交流电源的频率等于粒子做圆周运动的频率，即 B正确，ACD错误。 （2）[2]由爱因斯坦光电效应方程得 则打出光电子的最大初动能为 （3）[3] 物质波的波长关系式为 动量与动能的关系为 解得 （4）[4] D型盒最大回旋半径为R，则电子做圆周运动的最大半径为R，则 电子加速后获得的最大速度 （5）[5] 电子在电场中加速度大小不变，尽管电子在电场中往返运动，但可以看做电子做初速度为零的匀加速运动，所以电子在电场中运动的时间为 解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.电磁波的发现及应用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 电磁场 1 题型2 电磁波 3 题型3 电磁波谱　电磁波的能量　电磁波通信 4 【能力培优练】 6 【链接高考】 10 【重难题型讲解】 题型1 电磁场 1、麦克思维电磁场理论 （1）变化的磁场产生电场。（2）变化的电场产生磁场。 2、变化的磁场产生电场 （1）在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流；这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。 （2）即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场。 3、变化的电场产生磁场：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。 4、电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体。 5、麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 ★特别提醒 1、麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在的，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 2、麦克斯韦电磁场理论的要点 （1）恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。 （2）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，同样，均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。 （3）周期性变化的磁场在周围空间产生同周期变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同周期变化的磁场。 【探究归纳】电磁场是电场与磁场相互关联的统一体，麦克斯韦理论揭示：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，二者交替激发形成电磁波，真空中以光速传播。它是客观存在的物质，体现了电磁现象的统一性，是电磁学的核心概念。 【典例1-1】某电路中电场随时间变化的图像有如图所示几种情况，能激发电磁波的电场是（　　） A．B．C．D． 【典例1-2】（多选）下列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 跟踪训练1根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 C．稳定的电流不产生磁场 D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场 跟踪训练2（多选）下列说法正确的是（  ） A．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B．单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关 C．多普勒效应是指由于波源或观察者的运动而出现的观测频率与波源频率不同的现象 D．火车过桥要减速，是为使驱动力频率远离桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁 题型2 电磁波 1、电磁波的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 （1）麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速，由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。 （2）周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 ★特别提醒 1、变化的电场和磁场由进及远地向周围传播，形成了电磁波。 2、电磁振荡产生电磁波时，即使电磁振荡停止了，已经发出的电磁波是不会消失的。会继续传播下去。 2、电磁波的特点 （1）在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。 （2）只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波，恒定的电场和磁场无法形成电磁波。 （3）电磁场是一种客观存在的物质。 （4）电磁波可以在真空中传播，在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s。 （5）电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。 （6）光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动。 ★特别提醒 1、电磁波在空间的传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c。 2、电磁波的电场强度E与磁感应强度B相互垂直。 3、电磁波是一种横波。 【探究归纳】电磁波是电磁场交替激发形成的横波（电场、磁场均垂直于传播方向），由麦克斯韦预言、赫兹证实，真空中以光速（3×10⁸m/s）传播，无需介质，包含无线电波、光等，是信息传递和能量传播的重要载体，体现电磁现象的统一性。 【典例2-1】关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（    ） A．变化的磁场产生电场 B．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C．电磁波依赖于介质才能传播 D．光不是电磁波 【典例2-2】（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直 C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 跟踪训练1关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播 B．电磁波可以传递信息，也可以传播能量 C．遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大 D．各种频率的电磁波在真空中传播的速度不同 跟踪训练2（多选）下列说法中正确的是（   ） A．机械波和电磁波都能在真空中传播 B．铁路，民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测 C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 D．两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的 题型3 电磁波谱　电磁波的能量　电磁波通信 1、电磁波谱 （1）概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。 （2）电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf。 （3）电磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s。 （4）各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 （5）各种电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等的信号传输。 ②红外线：用来加热理疗等。 ③可见光：照亮自然界，也可用于通信。 ④紫外线：用于消毒。 ⑤X射线：用于诊断病情。 ⑥γ射线：可以摧毁病变的细胞。 电磁波谱分析及电磁波的应用 电磁波谱 频率/Hz 真空中波长/m 特性 应用 递变规律 无线 电波 ＜3×1011 ＞10-3 波动性强， 易发生衍射 无线电 技术 红外线 1011～1015 10-3～10-7 热效应 红外遥感 可见光 1015 10-7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015～1017 10-7～10-9 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 1016～1019 10-8～10-11 贯穿本领强 检查、医用透视 γ射线 ＞1019 ＜10-11 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 2、电磁波的能量 (1)光是一种电磁波，光具有能量。 (2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 3、电磁波通信 (1)传播途径 电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以实现无线传播。 有线传播利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息，如台式电脑、电话等，具体的媒介有：光纤、电缆、电话线、网线等。 无线传播仅利用电磁波而不通过线缆传递信息，如收音机、手机、GPS、无线鼠标等。 (2)传输特点 电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。 【探究归纳】电磁波谱是按频率（波长）排列的电磁波序列（含无线电波、光等），电磁波具有能量（与频率相关，可传递能量），电磁波通信利用其携带信息实现无线通信（如手机、卫星通信），三者体现电磁波的特性与应用。 【典例3-1】以下关于预防电磁辐射的做法，不正确的是（　　） A．移动电话应尽量避免长时间使用 B．注意人体与家用电器保持一定的距离 C．高压线、变电站、电台、电视台旁边兴建住宅区 D．不要把家用电器摆放得过于集中 【典例3-2】（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线 B．无线电波的波长小于γ射线的波长 C．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D D．医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断 跟踪训练1电磁波包含了X射线、红外线、紫外线、无线电波等，按频率由低到高的排列顺序是（　　） A．无线电波、红外线、紫外线、X射线 B．红外线、无线电波、X射线、紫外线 C．X 射线、红外线、紫外线、无线电波 D．紫外线、无线电波、X射线、红外线 跟踪训练2（多选）2022冬奥会开幕进入倒计时，北京也将成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市，奥运直播当然就成为人们关注的焦点！北京冬奥会山地转播中心位于北京2022年冬奥会张家口赛区的核心区，包括转播中心本体建筑和电视演播室两大部分。山地转播中心面积约1.2万平米，内设四个转播技术分隔区；电视演播室建筑面积约8000平方米，分上、中、下三层，设有10个电视演播间。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度是 B．电磁波不能传播能量 C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线均属于电磁波 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在 【能力培优练】 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．光是一种电磁波 B．光需要介质才能传播 C．声波只能在空气中传播 D．在空气中传播的声波是横波 2．在物理学发展的历程中，许多科学家的科学研究为物理学的建立做出了巨大贡献。下列叙述中不正确的是（    ） A．英国物理学家法拉第于1846年指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，并称之为法拉第电磁感应定律 B．牛顿发现了万有引力定律，并进行了“月-地检验”，将万有引力定律推广至自然界所有物体之间 C．美国物理学家密立根最早测定了元电荷e的数值 D．赫兹测出了电磁波在真空中的速度，证实了麦克斯韦电磁场理论 3．在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示实验中与发现光电效应现象有关的是（    ） A． B． C． D． 4．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。下列说法正确的是（　　） A．X射线的波长比红外线的波长更长 B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 C．医院里经常利用红外线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗 D．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场会产生均匀变化的电场 5．2018年珠海航展，我国首台量子雷达亮相（如图），量子雷达发射经典态的电磁波，可以捕捉到普通雷达无法探测到的目标。下列说法正确的是（　　）    A．量子就是电子 B．频率越高的电磁波能量越小 C．电磁波在真空中的传播速度与其频率有关 D．空间某处电场或磁场发生正弦规律变化就会在其周围产生电磁波 6．对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是（　　） A．甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的 B．乙图中，若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流，则接在cd端的电流表会有偏转 C．丙图中，微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，微波具有可连续变化的能量 D．奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象 7．我国的高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。今年9月份华为发布的新型手机更是能够轻松实现卫星电话通讯，此功能甚至强于美国马斯克的庞大“星链”。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波频率更高，具有“更高网速、低延时、低功率海量连接”等特点。根据上述信息可知与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波（　　） A．波长更长 B．能量子的能量更小 C．能量子的能量更大 D．传播速度更快 8．随着社会快速发展，无线通信技术不断升级，5G网络正在加速赋能千行百业实现数字化生产。产生5G无线电波的振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　）    A．电路中的电场能正在增大 B．线圈中磁场的方向向下 C．图示时刻，电容器两极板带的电荷量正在减少 D．无线电波的频率越大，在真空中传播的速度越大 9．有四种磁场，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）    A．这四种磁场都能产生电场 B．除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电场 C．只有图丙中的磁场可以产生电磁波 D．除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电磁波 二、多选题 10．第五代移动通信技术（简称5G）是目前普遍使用的蜂窝移动通信技术，5G的性能是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A．5G和4G使用的电磁波都是横波 B．5G使用的电磁波在真空中的传播速度比4G快 C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象 D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长 11．各种电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了。关于电磁波的应用，下列说法中正确的有（　　） A．控制电视、空调的遥控器使用的是红外线 B．银行和商店用来鉴别大额钞票真伪的验钞机使用的是X射线 C．手机通话使用的无线电波 D．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪使用的是紫外线 12．在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．红外线、X射线、射线中红外线的波长最短 B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线 C．微波主要用于广播及其他信号的传播 D．X射线片可以用于诊断病情，射线可以摧毁病变的细胞 13．关于电磁波下列说法正确的是（　　） A．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 B．电磁波可以在真空中传播，而水波和声波的传播离不开介质 C．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 D．遥控器发出的红外线波长与医院“CT”中的射线波长相同 三、填空题 14．真空中波长为30m的无线电波，它的频率是 Hz；测得某导体的电阻是10Ω，导体中的电流是0.2A，则60s内通过导体的电量是 C，电流产生的热量是 J。 15．电磁感应现象的发现直接导致了 的设计成功。使大规模生产电能成为可能，人类社会得以蒸汽时代进入到电气时代。1887年，物理学家 用实验方法首次获得电磁波，证实了麦克斯韦关于电磁波的这一预言，人类从此进入无线电时代。 【链接高考】 一．（2024·天津·模拟预测）太赫兹通信作为实现6G（第六代通信技术）愿景的关键技术，已得到全球通信业认可，2023年4月，我国成功完成了太赫兹轨道角动量的实时无线传输通信实验，实现重大技术突破，为6G通信技术的发展提供了重要保障和支撑，该实验通信频率为1.1×105MHz，远远超出5G（第五代通信技术）信号频率，关于该实验信号与5G信号下列说法正确的是（　　） A．该实验信号和5G信号都属于电磁波，且都可能是纵波 B．该实验信号和5G信号都一定具有偏振现象 C．该实验信号相比5G信号光子能量更小 D．该实验信号相比5G信号在真空中的传播速度更小 二．（2024·辽宁朝阳·二模）如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（　　） A．秒在国际单位制中是个导出单位 B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内 C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低 D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小 三、（2024·上海黄浦·一模）从“飞天梦圆”到“圆梦天宫” 2023年10月15日是神舟五号飞天二十周年，二十年前杨利伟代表13亿中国人踏上了逐梦太空的征途。从此，中国人开启了从“飞天梦圆”到“圆梦天宫”。 3．神舟五号载人飞船在加速升空过程中，杨利伟处于 状态（选填“超重”或“失重”）。在返回舱进入大气层后减速下落的过程中， 能转化 能。 4．天宫课堂中，王亚平利用太空的微重力环境建立起很大尺寸的“液桥”。“液桥”表面层的水分子间距 内部的水分子间距（选填“大于”、“等于”或“小于”），水的表面张力使其表面有 的趋势。 5．天宫二号搭载的宽波段成像仪具有可见近红外（波长范围0.520.86微米）、短波红外（波长范围1.602.43微米）及热红外（波长范围8.1311.65微米）三个谱段。与可见近红外相比，热红外（　　） A．频率更低 B．相同条件下，双缝干涉图样中相邻明纹中心间距更宽 C．更容易发生衍射现象 D．在空气中传播速度更快 四、（2024·上海奉贤·二模）上海光源是一台同步辐射光源，其内部加速到接近光速的电子在磁场中偏转时会沿轨道切线发出波长连续的电磁波，包含远红外到X射线波段，被广泛用于各种前沿科学研究。 6．上海光源产生的电磁波中，可用于人体透视检查的是（　　） A．X射线 B．紫外线 C．可见光 D．远红外线 7．利用上海光源发射的激光，设计实验测定某半圆柱形玻璃砖的折射率，如图所示。O点为圆心，用一束红色激光从C点对准圆心O射入玻璃砖，保持入射光方向和O点位置不变，让玻璃砖绕O点顺时针缓慢旋转，当转过39°角时，折射光线消失。则 （1）玻璃对红色激光的折射率n= （保留3位有效数字）； （2）若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度 39°。 A．大于     B．等于     C．小于 8．上海光源的核心之一是加速电子的回旋加速器，如图所示，两个D形金属盒分别和某高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面向下，电子源置于盒的圆心附近。已知电子的初速度不计，质量为m，电荷量大小为e，最大回旋半径为R，普朗克常量为h。则 （1）所加交流电源的频率为 。 A．          B．         C．          D． （2）用高速电子辐射产生的波长为 λ 的X射线照射在金属锌片上，会产生光电效应，已知金属锌的逸出功为W，光速为c，则打出光电子的最大初动能为 ； （3）当加速器中电子的动能为Ek时，其物质波的波长为 ； （4）电子加速后获得的最大速度vm= ； （5）（计算）已知两D形盒间加速电场的电势差大小恒为U，盒间窄缝的距离为d，其电场均匀，求电子在电场中加速所用的总时间t 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$