第1节 电磁波（举一反三讲义）物理沪科版（五四学制）九年级下册

本讲义聚焦电磁波的产生与传播、波长频率波速关系等核心知识点，系统梳理从麦克斯韦预言、赫兹证实电磁波存在，到通过实验探究变化电流产生电磁波，再到电磁波无需介质传播及v=λf定量关系的知识脉络，搭建完整学习支架。 该资料以科学探究为核心，设计干电池导线收音机发声、真空罩手机信号等实验培养观察分析能力，通过类比推理理解波长频率关系渗透科学思维，结合祝融号、亚太6E卫星等实例强化科学态度与责任。思维导图梳理知识，典例变式题分层训练，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生查漏补缺巩固物理观念。

第1节 电磁波 目录 学习目标 1 思维导图 2 知识梳理 2 知识点一、电磁波的产生 2 知识点二、电磁波的传播 4 方法技巧 7 方法技巧一、 理解电磁波的产生与传播 7 方法技巧二、 理解电磁波的波长、波速和频率的关系 7 巩固训练 7 学习目标 1. 了解电磁波的产生和传播，知道电磁波的波长、频率和电磁波在真空中的传播速度。能利用电磁波的相关知识解释生活中的有关现象。 2. 在学习电磁波的过程中，体会类比推理的科学方法。 3. 经历电磁波的产生和传播的演示实验过程，培养实验观察与分析解释的能力。 4. 通过对电磁波的应用及我国在天文观测领域的成就的了解，体会物理学对人类生活和社会发展的意义。 重点：了解电磁波的产生与传播、不同频率范围电磁波的应用。 难点：电磁波的波长、频率和波速。 思维导图 知识梳理 知识点一、电磁波的产生 1. 电磁波的发现 （1）英国物理学家麦克斯韦经潜心研究，用巧妙的数学语言总结了前人的发现，建立了完整的电磁理论并预言了电磁波的存在。后来，德国物理学家赫兹通过实验发现了电磁波，证实了麦克斯韦的预言。 2. 探究电磁波是怎样产生的 【进行实验】 我们把一节干电池放在收音机旁，然后用导线的一端连接干电池负极，另一端与干电池正极快速摩擦，注意听收音机发出的声音，并记录有何变化。 【实验现象与分析】 （1）用导线连接电池正、负极。刚接通时电流从无到有，听到“喀喀”声，说明变化的电流产生电磁波。接通后电流稳定不再变化，没有声音，说明稳定的电流不产生电磁波。 （2）导线的一端摩擦电池的一极，导线中电流不断变化，听到连续不断的“喀喀”声，说明变化的电流产生电磁波。 【实验结论】不均匀变化的电流可以产生电磁波。 2. 电磁波的产生：导线中电流的迅速变化会在空间激起（产生）电磁波。广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，发出电磁波。 3. 电磁波的特点：电磁波从波源向四周传播，它可以给我们传递各种信息。 【典例1】如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中传出“喀喀”声。关于这个实验，下列说法错误的是（　　） A．这个实验对电池有损害，最好用旧电池来做 B．迅速变化的电流能够产生电磁波 C．收音机可以接收到电磁波信号 D．电磁波只能在空气中传播 【答案】D 【详解】A．用导线将电源正负极相连，会将电池短路，容易损坏电池，最好用旧电池来做，故A正确，不符合题意； B．导线和电池时断时续地接触，会产生变化的电流，变化的电流能够激起电磁波，故B正确，不符合题意； C．收音机中传出“喀喀”声，说明收音机接收到了电磁波信号，故C正确，不符合题意； D． 电磁波可以在真空中传播，不是只能在空气中传播，故D错误，符合题意。故选D。 【变式1】2021年5月15日，我国天问一号任务着陆巡视器成功着陆火星。如图是“祝融号”火星车拍摄传回地球的首批图片之一。这些图片信息传回地球主要依靠（　　） A．电磁波 B．激光 C．声波 D．电流 【答案】A 【详解】火星车和地面的联系靠电磁波，将图片等信号调制到电磁波上，把电磁波当成载体发射回地面，所以它传递信息利用的是电磁波。故选A。 【变式2】我们生活在电磁波的海洋中，下列不属于电磁波的是（　　） A．无线电波 B．超声波 C．红外线 D．紫外线 【答案】B 【详解】无线电波属于电磁波，红外线和紫外线属于光波，光波也属于电磁波；超声波属于声波，不是电磁波，故B符合题意。故选B。 【变式3】如图所示为数学实践小组开展“利用勾股定理测量旗杆高度”的活动。旗杆影子的形成是光的 （选填“直线传播”“反射”或“折射”）现象，光在真空中的传播速度是 m/s，光是一种 （选填“电磁波”或“超声波”）。 【答案】 直线传播 3×108 电磁波 【详解】光线在同种均匀介质中沿直线传播，不能穿过不透明物体而形成的较暗区域，形成的投影就是影子。因此旗杆影子的形成是光的直线传播现象。 光是电磁波的一种，它在真空中传播速度与电磁波传播速度相同，为3×108m/s。 知识点二、电磁波的传播 1. 波长、频率、波速 （1）波长：在一列波的传播中，凸起的最高处叫做波峰；凹下的最低处叫做波谷。相邻两个波峰（或波谷）之间的距离称为波长，用λ表示。单位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。 （2）波速：电磁波也会从波源向外传播，波传播的距离与所用时间的比称为波速。可以来描述电磁波传播的快慢。单位：米/秒（m/s） 电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，这就是光速，常用字母c表示，光也是电磁波。 （3）频率 把一定时间内波向前传播的个数与所用时间的比叫做频率。用字母f表示。　 常用单位：赫兹（Hz）、千赫（kHz）、 兆赫（MHz）、吉赫（GHz）。 1kHz=103Hz 1MHz=106 Hz 1GHz=109 Hz （4）波速、波长与频率的关系 波速=波长×频率，即v= λf。不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，频率越高波长越短。 2. 探究电磁波的传播 【进行实验】如图所示，将一部手机置于一密封玻璃罩内，用另一部手机呼叫它，可以听到玻璃罩内的手机发出的铃声，同时看见手机屏幕闪烁。然后，用抽气机逐渐向外抽气会发现铃声越来越小，但玻璃罩内的手机屏幕仍然闪烁，同时呼叫它的手机也仍然是连通状态。 【实验结论】电磁波的传播不需要介质，电磁波能够在真空中传播。 【典例1】电磁波在空气中传播的速度为3×105km/s=3×108m/s，电磁波的波速c、波长λ与频率f之间的关系是c=λf。请解答下列问题： （1）电磁波的传播是不是跟声波一样需要介质？ （2）某调频立体声广播的频率是100MHz，它的波长是多少？ （3）地球的半径约是6.4106m，若电磁波绕地球赤道表面传播，在1s的时间内可绕行多少圈？（π取3.14） 【答案】（1）见解析；（2）3m；（3）7.5圈 【详解】（1）声音的传播需要介质，电磁波的传播与声波不一样，不需要介质。 （2）由c=λf得，调频广播的波长 （3）电磁波在1s内传播的路程s=3×108m，地球周长 在1s的时间内可绕行地球的圈数 【变式1】各色光在真空中的波长如图所示。在真空中，下列说法中正确的是（　　） A．色光不属于电磁波 B．波长为550nm的光的波长比黄光的波长短 C．红外线的波长在630nm至760nm之间 D．波长为430nm的光比波长为630nm的光传播速度小 【答案】B 【详解】A．可见光是电磁波的一种，所以色光属于电磁波的一种，故A错误； B．黄光的波长为570nm-600nm，大于550nm，故B正确； C．大于红光的波长为红外线，所以红外线波长大于760nm，故C错误； D．电磁波在同种介质的传播速度相同，故D错误。 故选B。 【变式2】4月26日，“机”聚齐鲁，智启未来，山东省机器人大会在我市会展中心举办，给广大市民带来一场震撼的视觉体验，酷炫的无人机进行遥控是利用 （选填“超声波”或“电磁波”）来实现的，此波在空气中传播时频率为2.4×109Hz，则其波长为 m。（c＝3×108m/s） 【答案】 电磁波 0.125 【详解】电磁波能够传递信息且传播速度约等于光速，无人机进行遥控是利用电磁波来实现的。 由c=λf得，此波的波长为 【变式3】如图所示，探究电磁波的产生和传播特性。 （1）如图甲，在验证电磁波的存在的实验中，实验成功的关键是要用导线 （选填“直接”或“时断时续”）接触电池两端，才能听到收音机发出的“咔咔”声； （2）如图乙将手机放在真空罩中，用抽气机抽去罩中的空气，打电话呼叫罩内的手机，发现手机能收到呼叫信号，说明 ； （3）如图丙，将手机放到金属盆中，扣上金属网罩，打电话呼叫盆中的手机，不能收到呼叫信号；再将手机放在纸盒中，打电话呼叫，手机能收到呼叫信号，说明 。 【答案】 时断时续 电磁波能在真空中能传播 金属容器能屏蔽电磁波 【详解】（1）实验中，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与正极接触，使它们时断时续地接触，电路中有时断时续的电流出现，迅速变化的电流产生了电磁波，产生的电磁波被收音机接收到，听到“咔咔”的声音，说明电磁波的存在。 （2）用抽气机抽去罩中的空气，打电话呼叫罩内的手机，手机也能收到呼叫信号，因为电磁波能在真空中能传播。 （3）因为电磁波遇到金属会被反射。将手机放在金属容器中，打电话呼叫容器中的手机，这时手机不能收到呼叫信号；而在纸盒内的手机能收到呼叫信号，说明金属容器能屏蔽电磁波。 方法技巧 一、理解电磁波的产生与传播 1. 产生：电流的迅速变化会在空间内激起（产生）电磁|波；通过收音机发出的声音或电视机产生的 “雪花”，我们可以得知电磁波的存在。 2. 传播：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。 3. 电磁波在真空中的传播速度与光速相等。 二、理解电磁波的波长、波速和频率的关系 1. 电磁波在真空中的波速一定，根据v= λf可知，波长与频率成反比。 2. 任何频率的电磁波都能在真空中传播，且传播速度等于光速。 巩固训练 1．如图所示，将导线一端与电池负极连接，用另一端与电池正极快速断续接触，可以听到收音机发出“咯、咯”声，表明收音机接收到了（　　） A．热量 B．声波 C．光能 D．电磁波 【答案】D 【详解】将导线的一端与电池负极相连，再用导线的另一端与电池的正极快速断续接触，这时导线中就会有变化的电流，故周围就会产生电磁波，产生的电磁波被收音机接收，故能听到收音机发出“咯、咯”声，即ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 2．下列关于电磁波的说法不正确的是（　　） A．电磁波不能在真空中传播 B．光波属于电磁波 C．微波炉是利用电磁波来加热食品的 D．无线电广播信号是靠电磁波传播的 【答案】A 【详解】A．光波、电磁波可在真空中传播，但超声波不能在真空中传播，故A不正确，符合题意； B．电磁波是一个大家族，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、无线电波、微波等，光波属于电磁波，故B正确，不符合题意； C．微波属于电磁波，微波炉是利用电磁波来加热食品的，故C正确，不符合题意； D．无线电广播、卫星电视、移动电话都是靠电磁波传递信息的，故D正确，不符合题意。 故选A。 3．如图所示，将手机置于玻璃罩内，拨通手机的同时不断抽出玻璃罩内的空气，下列说法正确的是（　　） A．声音的频率变小，变成次声波 B．玻璃钟罩能屏蔽电磁波 C．声音的响度和能量逐步变小 D．电磁波不能在真空中传播 【答案】C 【详解】A．音调与频率有关，实验的过程中，声音的频率不变，故A错误； B．玻璃钟罩不能屏蔽电磁波，实验过程中声音变小，但是手机仍然是拨通的，故B错误； C．声音的传播需要介质，铃声逐渐变弱，声音的响度和能量逐步变小，故C正确； D．电磁波可以在真空中传播，故D错误。 故选C。 4. 在2024年世界移动通信大会上，华为发布了5.5G智能核心网解决方案，宣布2024年为5.5G商用元年，就这项通讯技术，下列说法正确的是（　　） A．电磁波的频率越高，传播的速度就越大 B．5.5G无线电通讯是依靠电磁波传递信息的 C．电磁波不能在真空中传播 D．只有电磁波可以传递信息 【答案】B 【详解】A．电磁波的传播速度与介质的种类有关，电磁波在不同介质中的传播速度一般不同，与频率无关，故A错误； B．电磁波可传递信息，也能在真空中传播，5.5G无线电通讯依靠电磁波传递信息的，故B正确； C．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故C错误； D．电磁波、声波等都可以传递信息，故D错误。 故选B。 5．2023年1月23日，亚太6E卫星与独立推进舱分离成功。发射成功10天后，亚太6E 这颗国产全电推进同步轨道通信卫星正式开启了电推变轨的旅程，该通信卫星在向地面传递信息时主要依靠（　　） A．电磁波 B．光导纤维 C．超声波 D．次声波 【答案】A 【详解】太空是真空，真空不能传声，通信卫星是通过电磁波传递信息的，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。 6．如图是一台收音机的屏板，将指针（图中白色块）向右调节后，下列说法正确的是（     ） A．所接收的电磁波频率变小 B．所接收的电磁波波长变短 C．所接收的电磁波波速变大 D．收音机发出声音的频率变大 【答案】B 【详解】收音机屏板上的单位是 MHz，是频率的单位。当指针向右调节时，所接收的电磁波频率变大。根据公式c=λf，电磁波速一定，频率与波长成反比例关系。所以频率变大时，波长会变小。电磁波在空气中的传播速度约等于在真空中的传播速度，是定值，不会因指针调节而改变。而收音机发出声音的频率取决于所接收的电磁波信号以及收音机内部的电路等设置，仅指针向右调节，不能确定收音机发出声音的频率会变大。故B正确，ACD错误。故选B。 7．“你好”宇宙级新年祝福来了！“烟火向星辰，愿望皆成真。”除夕夜里举国欢庆，神舟十九号航天员乘组在太空送来了新年祝福，让我们一起期待2025年中国载人航天事业再创佳绩！关于太空送新年祝福的声音，下列说法正确的是（　　） A．航天员的声音是以超声波的形式直接传回地球 B．航天员们可以在舱内轻松交流，说明声音可以在真空中传播 C．航天员宋令东声音的响度是由他声带振动频率决定的 D．可以根据声音的音色来区分蔡旭哲和王浩泽两位航天员 【答案】D 【详解】A．航天员的声音是以电磁波的形式传回地球的，而不是超声波。因为太空是真空环境，声音无法直接在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播，所以航天员通过无线通讯装置将声音信号转换为电磁波信号传送到地面指挥系统。故A错误； B．航天员们能在舱内轻松交流，是因为太空舱内有空气，声音可以通过空气传播，这并不能说明声音可以在真空中传播。事实上，声音的传播需要介质，真空不能传声。故B错误； C．航天员宋令东声音的响度是由他声带振动的幅度决定的，而频率决定的是声音的音调。故C错误； D．不同人的声音音色不同，可以根据声音的音色来区分蔡旭哲和王浩泽两位航天员，故D正确。 故选D。 8．如图所示是电磁波家族，已知射线在真空中的传播速度约为，则蓝光在真空中的传播速度约为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】蓝光是可见光，属于电磁波，与X射线的频率不同，不同频率的电磁波在同种介质中的传播速度是相同的，所以，蓝光在真空中的传播速度约为3×108m/s，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 9．华为折叠屏手机以其独特的设计和先进的技术在市场上占据了重要地位，如图是一款华为折叠屏5G手机，下列说法正确的是（　　） A．5G网络信息载体是超声波 B．5G网络下载速度和传播速度都比4G网络快 C．5G网络的频率比4G网络更高 D．折叠屏的柔性发光二极管主要由超导体材料制成的 【答案】C 【详解】ABC．5G网络信息载体是电磁波，5G网络下载速度比4G网络快，传播速度和4G网络一样，大小等于光速，波速一定时，波长与频率成反比，5G电磁波的波长比4G更短，5G网络的频率比4G网络更高，故AB错误，C正确； D．半导体具有单向导电性，常用于制作二极管，因此折叠屏的柔性发光二极管主要由半导体材料制成的，故D错误。 故选C。 10．紫外线按波长大小可分为多个子波段如图，其中EUV段可用于制造芯片，则EUV（    ） A．不是电磁波 B．波长大于紫光 C．波长可能为 D．传播速度比无线电波大 【答案】C 【详解】AD．紫外线和无线电波都是电磁波，EUV段属于紫外线，所以EUV是电磁波，传播速度与无线电波相同，故AD不符合题意； BC．由图可知，EUV的波长在10∼120nm，则EUV波长可能为110nm，紫光的波长在400∼430nm，所以EUV波长小于紫光，故B不符合题意，C符合题意。 故选C。 11．移动通信主要是利用微波传递信号的，某微波频率为2×109Hz，下列说法正确的是（　　） A．该微波的周期为5×10﹣10s B．不同频率的微波，波长均相同 C．微波在真空中传播速度为340m/s D．微波不存在电磁污染 【答案】A 【详解】A．该微波的周期为 故A正确； B．不同频率的微波，波长不相同，波速相同，故B错误； C．微波在真空中传播速度为3×108m/s，故C错误； D．微波也存在电磁污染，故D错误。 故选A。 12．电磁波在真空中的传播速度为 。如图所示是部分电磁波谱，在如图的五种电磁波中，频率最高的电磁波是 。 【答案】 3×108 γ射线 【详解】电磁波在真空中的传播速度和光速相同，都为3×108m/s。 根据公式c=λf，电磁波的传播速度不变，波长越短，传播频率越高，由图可知，γ射线波长最短，故其频率最高。 13．地面卫星控制中心向“嫦娥二号”发送指令时，是利用 传递指令信号的（选填“电磁波”或“声波”）；家用电视遥控器是靠 实现对电视机的控制的（选填“紫外线”、“红外线”或“可见光”）。已知一列电磁波的频率为6×105Hz，则该电磁波在真空中波长为 m。 （提示：λ＝） 【答案】 电磁波 红外线 500 【详解】由于嫦娥二号处于太空中，有一段距离是真空，故控制嫦娥二号的指令是通过电磁波传递过去的。 由于红外线的穿透力较强，故遥控器是靠红外线控制电视机的。 已知电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，f=6×105Hz，根据电磁波的速度及波速、频率、波长的关系，由v=λf知道，电磁波在真空中波长为 14．如图所示是某电磁波的振动图像，该电磁波的波长为 m。 【答案】240 【详解】由图像知，该电磁波振动的周期为，频率 波长 15．今年春运，多地高铁站迎来一位“特殊”的“警力”——5G巡逻机器人，如图所示。该机器人采用了低速无人驾驶技术、全息感知技术、AI技术和5G通信技术，能实现24小时360度无死角实时监控，画面可实时通过 波传回监控中心，此波的传播速度是 m/s。    【答案】 电磁 3×108 【详解】广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。 电磁波在真空中的传播速度和光速相等，都是3×108m/s。 16．玉兔二号月球车在月球背面以鹊桥卫星为中继站通过 波向地球不断地传回月球表面信息，它传播的速度是 。 【答案】 电磁波 3×108m/s 【详解】玉兔二号月球车在月球背面以鹊桥卫星为中继站通过电磁波向地球不断地传回月球表面信息，它传播的速度是3×108m/s。 17．图（a）（b）所示是家用微波炉及其铭牌。小徐对微波加热食物的原理感到好奇，查阅资料后得知：（a）水分子会发生振动，振动的固有频率为 2450MHz（1 MHz=106赫兹），若受到频率相同或相近的波激发，水分子的热运动会加剧；（b）微波的振动频率为 300MHz ~300000 MHz，可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但遇到金属就会发生反射。 （1）该微波炉正常工作0.1小时，耗电 度； （2）结合所学知识及上述信息，简述微波加热食物的原理： ； （3）若要加热牛奶到60℃左右，应将牛奶倒入 中，再放入微波炉加热； A．耐高温的玻璃杯      B．耐高温的不锈钢杯 C．耐热温度 50℃ 的一次性纸杯 【答案】 0.08 见解析 A 【详解】（1）由图（b）知道，该微波炉的额定功率是800W，由P=W/t知道，该微波炉正常工作0.1小时，消耗电能W=Pt=0.8kW×0.1h= 0.08kW⋅h=0.08度 （2）根据题意知道，微波炉加热食物的原理是：食物中含有水分子，微波炉的微波频率与水分子固有频率相同，水分子受到频率相同微波激发，水分子热运动加剧，内能增加，温度升高。 （3）根据题意知道“微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但遇到金属就会发生反射”，所以，要加热牛奶时，需要把牛奶倒入耐高温的玻璃杯中，再放入微波炉加热，故A符合题意。故选A。 18. （1）如图甲所示，路由器是一种支持有线和无线连接的网络设备，通过后排接口可以同时连接多台电脑，各接口之间是 （选填“串联”或“并联”）的； （2）我们生活在电磁波的海洋中，当需要防止电磁波干扰时，通常用金属壳将电磁波与需加以屏蔽的区域隔开，避免电磁波进入，这种做法就是电磁屏蔽。中国科技馆有一个金属小屋，侧面的大窗上镶嵌着一块电磁屏蔽玻璃，如图乙所示。请你自选器材设计一个实验，检验这块电磁屏蔽玻璃是否能够屏蔽电磁波。写出实验步骤和判断方法。 实验步骤： ； 判断方法： 。 【答案】 并联 见解析 见解析 【详解】（1）同一台路由器为多台电脑提供网络服务，一台电脑不工作，其它电脑不受影响，即各接口之间所连接电脑互不影响，所以，各接口之间是并联的。 （2）实验步骤： ①准备两个功能正常的手机，一个置于金属小屋内部，一个置于金属小屋外部，打开金属小屋侧面的电磁屏蔽玻璃的窗户，用金属小屋外部的手机拨打金属小屋内部的手机，观察是否能拨通； ②关闭金属小屋侧面的电磁屏蔽玻璃的窗户，再次用金属小屋外部的手机拨打金属小屋内部的手机，观察是否能拨通。 判断方法：如果两次都能拨通电话，则说明电磁屏蔽玻璃没有屏蔽电磁波的作用，如果第一次能拨通电话，而第二次不能拨通电话，则说明电磁屏蔽玻璃能够屏蔽电磁波。 19. 人类探索宇宙的步伐从末停止，有望在夏季从休眠状态苏醒的祝融号是中国第一辆火星车，如图是祝融号传送回地球的第一张照片，这些数据和信息是通过 （选填“超声波”、“电磁波”）传递到地球的，这张照片历经4天才传送到地球。其中一个原因就是传输信号会有延迟，地球到火星最短距离约是5460万公里，这意味着，地球指挥中心收到祝融号发回的图像至少延迟 s，事实上祝融号与地面通信还要借助天问一号的环绕器等设备，实际信息传送时间就大大增长了。 【答案】 电磁波 182 【详解】超声波的传播必须借助介质，不能在真空中传播；电磁波能在真空中传播。祝融号将信息以电磁波形式传递到地球的。 已知地球到火星最短距离约是 万公里 电磁波的传播速度为 从祝融号发出信号到地球测控站接收所用时间为 20. 电磁波是指在空间传播的交变电磁场，在真空中的传播速度为3×108米/秒，无线电波是其中的一种电磁波。无线电波、红外线、可见光（即人眼能看到的光）、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，它们的产生方式不尽相同，波的长度也不同，把它们按波长顺序排列就构成了电磁波谱，如图所示。请根据上述信息及所学知识，结合电磁波谱图回答： （1）白光（可见光）可以发生色散，分解成红、橙、黄等七种颜色的光，其中波长最长的单色光是 光。广播和电视利用电磁波谱中 来传递声音和图像； （2）请观察电磁波谱中各种波的波长与频率的关系，可以得出初步结论 ； （3）请进一步观察和计算电磁波谱中各种波的波长与频率的关系，可以得出结论： 。 【答案】 红 无线电波 电磁波谱中各种波的波长随频率增大而减小 波长与频率的乘积是一个定值（或电磁波谱中各种波的波长与频率成反比） 【详解】（1）由图可知，白光分解成红、橙、黄等七种颜色的光，其中波长最长的单色光是红光，波长为780纳米。 广播和电视利用电磁波谱中无线电波来传递声音和图像，无线电波的波长越短、频率越高，相同时间内传输的信息就越多。 （2）观察电磁波谱中各种波的波长与频率的关系，可以得出初步结论：电磁波谱中各种波的波长随频率增大而减小。 （3）进一步观察和计算，发现无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线的波长与频率乘积相同，结果恒定为3×108，则可以得出结论：波长与频率的乘积是一个定值（或电磁波谱中各种波的波长与频率成反比）。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 电磁波 目录 学习目标 1 思维导图 2 知识梳理 2 知识点一、电磁波的产生 2 知识点二、电磁波的传播 4 方法技巧 5 方法技巧一、 理解电磁波的产生与传播 5 方法技巧二、 理解电磁波的波长、波速和频率的关系 5 巩固训练 6 学习目标 1. 了解电磁波的产生和传播，知道电磁波的波长、频率和电磁波在真空中的传播速度。能利用电磁波的相关知识解释生活中的有关现象。 2. 在学习电磁波的过程中，体会类比推理的科学方法。 3. 经历电磁波的产生和传播的演示实验过程，培养实验观察与分析解释的能力。 4. 通过对电磁波的应用及我国在天文观测领域的成就的了解，体会物理学对人类生活和社会发展的意义。 重点：了解电磁波的产生与传播、不同频率范围电磁波的应用。 难点：电磁波的波长、频率和波速。 思维导图 知识梳理 知识点一、电磁波的产生 1. 电磁波的发现 （1）英国物理学家 经潜心研究，用巧妙的数学语言总结了前人的发现，建立了完整的电磁理论并预言了电磁波的 。后来，德国物理学家赫兹通过实验发现了 ，证实了麦克斯韦的预言。 2. 探究电磁波是怎样产生的 【进行实验】 我们把一节干电池放在收音机旁，然后用导线的一端连接干电池负极，另一端与干电池正极快速摩擦，注意听收音机发出的声音，并记录有何变化。 【实验现象与分析】 （1）用导线连接电池正、负极。刚接通时电流从无到有，听到“喀喀”声，说明变化的电流产生电磁波。接通后电流稳定不再变化，没有声音，说明稳定的电流不产生电磁波。 （2）导线的一端摩擦电池的一极，导线中电流不断变化，听到连续不断的“喀喀”声，说明变化的电流 电磁波。 【实验结论】不均匀 的电流可以产生电磁波。 2. 电磁波的产生：导线中 会在空间激起（产生）电磁波。广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，发出 。 3. 电磁波的特点：电磁波从波源向四周传播，它可以给我们传递各种信息。 【典例1】如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中传出“喀喀”声。关于这个实验，下列说法错误的是（　　） A．这个实验对电池有损害，最好用旧电池来做 B．迅速变化的电流能够产生电磁波 C．收音机可以接收到电磁波信号 D．电磁波只能在空气中传播 【变式1】2021年5月15日，我国天问一号任务着陆巡视器成功着陆火星。如图是“祝融号”火星车拍摄传回地球的首批图片之一。这些图片信息传回地球主要依靠（　　） A．电磁波 B．激光 C．声波 D．电流 【变式2】我们生活在电磁波的海洋中，下列不属于电磁波的是（　　） A．无线电波 B．超声波 C．红外线 D．紫外线 【变式3】如图所示为数学实践小组开展“利用勾股定理测量旗杆高度”的活动。旗杆影子的形成是光的 （选填“直线传播”“反射”或“折射”）现象，光在真空中的传播速度是 m/s，光是一种 （选填“电磁波”或“超声波”）。 知识点二、电磁波的传播 1. 波长、频率、波速 （1）波长：在一列波的传播中，凸起的最高处叫做 ；凹下的最低处叫做 。相邻两个波峰（或波谷）之间的距离称为 ，用λ表示。单位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。 （2）波速：电磁波也会从波源向外传播，波传播的距离与所用时间的比称为波速。可以来描述电磁波传播的快慢。单位： （m/s） 电磁波在真空中的传播速度为 m/s，这就是光速，常用字母c表示，光也是电磁波。 （3）频率 把一定时间内波向前传播的个数与所用时间的比叫做频率。用字母f表示。　 常用单位： （Hz）、千赫（kHz）、 兆赫（MHz）、吉赫（GHz）。 1kHz=103Hz 1MHz=106 Hz 1GHz=109 Hz （4）波速、波长与频率的关系 波速= ，即v= λf。不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，频率越高波长越短。 2. 探究电磁波的传播 【进行实验】如图所示，将一部手机置于一密封玻璃罩内，用另一部手机呼叫它，可以听到玻璃罩内的手机发出的铃声，同时看见手机屏幕闪烁。然后，用抽气机逐渐向外抽气会发现铃声越来越小，但玻璃罩内的手机屏幕仍然闪烁，同时呼叫它的手机也仍然是连通状态。 【实验结论】电磁波的传播不需要 ，电磁波能够在 中传播。 【典例1】电磁波在空气中传播的速度为3×105km/s=3×108m/s，电磁波的波速c、波长λ与频率f之间的关系是c=λf。请解答下列问题： （1）电磁波的传播是不是跟声波一样需要介质？ （2）某调频立体声广播的频率是100MHz，它的波长是多少？ （3）地球的半径约是6.4106m，若电磁波绕地球赤道表面传播，在1s的时间内可绕行多少圈？（π取3.14） 【变式1】各色光在真空中的波长如图所示。在真空中，下列说法中正确的是（　　） A．色光不属于电磁波 B．波长为550nm的光的波长比黄光的波长短 C．红外线的波长在630nm至760nm之间 D．波长为430nm的光比波长为630nm的光传播速度小 【变式2】4月26日，“机”聚齐鲁，智启未来，山东省机器人大会在我市会展中心举办，给广大市民带来一场震撼的视觉体验，酷炫的无人机进行遥控是利用 （选填“超声波”或“电磁波”）来实现的，此波在空气中传播时频率为2.4×109Hz，则其波长为 m。（c＝3×108m/s） 【变式3】如图所示，探究电磁波的产生和传播特性。 （1）如图甲，在验证电磁波的存在的实验中，实验成功的关键是要用导线 （选填“直接”或“时断时续”）接触电池两端，才能听到收音机发出的“咔咔”声； （2）如图乙将手机放在真空罩中，用抽气机抽去罩中的空气，打电话呼叫罩内的手机，发现手机能收到呼叫信号，说明 ； （3）如图丙，将手机放到金属盆中，扣上金属网罩，打电话呼叫盆中的手机，不能收到呼叫信号；再将手机放在纸盒中，打电话呼叫，手机能收到呼叫信号，说明 。 方法技巧 一、理解电磁波的产生与传播 1. 产生：电流的迅速变化会在空间内激起（产生）电磁|波；通过收音机发出的声音或电视机产生的 “雪花”，我们可以得知电磁波的存在。 2. 传播：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。 3. 电磁波在真空中的传播速度与光速相等。 二、理解电磁波的波长、波速和频率的关系 1. 电磁波在真空中的波速一定，根据v= λf可知，波长与频率成反比。 2. 任何频率的电磁波都能在真空中传播，且传播速度等于光速。 巩固训练 1．如图所示，将导线一端与电池负极连接，用另一端与电池正极快速断续接触，可以听到收音机发出“咯、咯”声，表明收音机接收到了（　　） A．热量 B．声波 C．光能 D．电磁波 2．下列关于电磁波的说法不正确的是（　　） A．电磁波不能在真空中传播 B．光波属于电磁波 C．微波炉是利用电磁波来加热食品的 D．无线电广播信号是靠电磁波传播的 3．如图所示，将手机置于玻璃罩内，拨通手机的同时不断抽出玻璃罩内的空气，下列说法正确的是（　　） A．声音的频率变小，变成次声波 B．玻璃钟罩能屏蔽电磁波 C．声音的响度和能量逐步变小 D．电磁波不能在真空中传播 4. 在2024年世界移动通信大会上，华为发布了5.5G智能核心网解决方案，宣布2024年为5.5G商用元年，就这项通讯技术，下列说法正确的是（　　） A．电磁波的频率越高，传播的速度就越大 B．5.5G无线电通讯是依靠电磁波传递信息的 C．电磁波不能在真空中传播 D．只有电磁波可以传递信息 5．2023年1月23日，亚太6E卫星与独立推进舱分离成功。发射成功10天后，亚太6E 这颗国产全电推进同步轨道通信卫星正式开启了电推变轨的旅程，该通信卫星在向地面传递信息时主要依靠（　　） A．电磁波 B．光导纤维 C．超声波 D．次声波 6．如图是一台收音机的屏板，将指针（图中白色块）向右调节后，下列说法正确的是（     ） A．所接收的电磁波频率变小 B．所接收的电磁波波长变短 C．所接收的电磁波波速变大 D．收音机发出声音的频率变大 7．“你好”宇宙级新年祝福来了！“烟火向星辰，愿望皆成真。”除夕夜里举国欢庆，神舟十九号航天员乘组在太空送来了新年祝福，让我们一起期待2025年中国载人航天事业再创佳绩！关于太空送新年祝福的声音，下列说法正确的是（　　） A．航天员的声音是以超声波的形式直接传回地球 B．航天员们可以在舱内轻松交流，说明声音可以在真空中传播 C．航天员宋令东声音的响度是由他声带振动频率决定的 D．可以根据声音的音色来区分蔡旭哲和王浩泽两位航天员 8．如图所示是电磁波家族，已知射线在真空中的传播速度约为，则蓝光在真空中的传播速度约为（　　） A． B． C． D． 9．华为折叠屏手机以其独特的设计和先进的技术在市场上占据了重要地位，如图是一款华为折叠屏5G手机，下列说法正确的是（　　） A．5G网络信息载体是超声波 B．5G网络下载速度和传播速度都比4G网络快 C．5G网络的频率比4G网络更高 D．折叠屏的柔性发光二极管主要由超导体材料制成的 10．紫外线按波长大小可分为多个子波段如图，其中EUV段可用于制造芯片，则EUV（    ） A．不是电磁波 B．波长大于紫光 C．波长可能为 D．传播速度比无线电波大 11．移动通信主要是利用微波传递信号的，某微波频率为2×109Hz，下列说法正确的是（　　） A．该微波的周期为5×10﹣10s B．不同频率的微波，波长均相同 C．微波在真空中传播速度为340m/s D．微波不存在电磁污染 12．电磁波在真空中的传播速度为 。如图所示是部分电磁波谱，在如图的五种电磁波中，频率最高的电磁波是 。 13．地面卫星控制中心向“嫦娥二号”发送指令时，是利用 传递指令信号的（选填“电磁波”或“声波”）；家用电视遥控器是靠 实现对电视机的控制的（选填“紫外线”、“红外线”或“可见光”）。已知一列电磁波的频率为6×105Hz，则该电磁波在真空中波长为 m。 （提示：λ＝） 14．如图所示是某电磁波的振动图像，该电磁波的波长为 m。 15．今年春运，多地高铁站迎来一位“特殊”的“警力”——5G巡逻机器人，如图所示。该机器人采用了低速无人驾驶技术、全息感知技术、AI技术和5G通信技术，能实现24小时360度无死角实时监控，画面可实时通过 波传回监控中心，此波的传播速度是 m/s。    16．玉兔二号月球车在月球背面以鹊桥卫星为中继站通过 波向地球不断地传回月球表面信息，它传播的速度是 。 17．图（a）（b）所示是家用微波炉及其铭牌。小徐对微波加热食物的原理感到好奇，查阅资料后得知：（a）水分子会发生振动，振动的固有频率为 2450MHz（1 MHz=106赫兹），若受到频率相同或相近的波激发，水分子的热运动会加剧；（b）微波的振动频率为 300MHz ~300000 MHz，可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但遇到金属就会发生反射。 （1）该微波炉正常工作0.1小时，耗电 度； （2）结合所学知识及上述信息，简述微波加热食物的原理： ； （3）若要加热牛奶到60℃左右，应将牛奶倒入 中，再放入微波炉加热； A．耐高温的玻璃杯      B．耐高温的不锈钢杯 C．耐热温度 50℃ 的一次性纸杯 18. （1）如图甲所示，路由器是一种支持有线和无线连接的网络设备，通过后排接口可以同时连接多台电脑，各接口之间是 （选填“串联”或“并联”）的； （2）我们生活在电磁波的海洋中，当需要防止电磁波干扰时，通常用金属壳将电磁波与需加以屏蔽的区域隔开，避免电磁波进入，这种做法就是电磁屏蔽。中国科技馆有一个金属小屋，侧面的大窗上镶嵌着一块电磁屏蔽玻璃，如图乙所示。请你自选器材设计一个实验，检验这块电磁屏蔽玻璃是否能够屏蔽电磁波。写出实验步骤和判断方法。 实验步骤： ； 判断方法： 。 19. 人类探索宇宙的步伐从末停止，有望在夏季从休眠状态苏醒的祝融号是中国第一辆火星车，如图是祝融号传送回地球的第一张照片，这些数据和信息是通过 （选填“超声波”、“电磁波”）传递到地球的，这张照片历经4天才传送到地球。其中一个原因就是传输信号会有延迟，地球到火星最短距离约是5460万公里，这意味着，地球指挥中心收到祝融号发回的图像至少延迟 s，事实上祝融号与地面通信还要借助天问一号的环绕器等设备，实际信息传送时间就大大增长了。 20. 电磁波是指在空间传播的交变电磁场，在真空中的传播速度为3×108米/秒，无线电波是其中的一种电磁波。无线电波、红外线、可见光（即人眼能看到的光）、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，它们的产生方式不尽相同，波的长度也不同，把它们按波长顺序排列就构成了电磁波谱，如图所示。请根据上述信息及所学知识，结合电磁波谱图回答： （1）白光（可见光）可以发生色散，分解成红、橙、黄等七种颜色的光，其中波长最长的单色光是 光。广播和电视利用电磁波谱中 来传递声音和图像； （2）请观察电磁波谱中各种波的波长与频率的关系，可以得出初步结论 ； （3）请进一步观察和计算电磁波谱中各种波的波长与频率的关系，可以得出结论： 。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $