第2节 电磁波的应用（举一反三讲义）物理沪科版（五四学制）九年级下册

第2节 电磁波的应用 目录 学习目标 1 思维导图 2 知识梳理 2 知识点一、电磁波“家族” 2 知识点二、电磁波传递能量 3 知识点三、电磁波传递信息 5 方法技巧 8 把握电磁波的分类，熟记电磁波的应用 8 巩固训练 8 学习目标 1. 初步了解不同频率范围的电磁波及其应用。 2. 在学习电磁波的过程中，体会类比推理的科学方法。 3. 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。 4. 了解不同频率范围电磁波的应用。 重点：不同频率范围的电磁波及其应用。 难点：不同频率范围的电磁波及其应用。 思维导图 知识梳理 知识点一、电磁波“家族” 电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。电磁波的“家族”非常庞大，频率范围很广。各种光和射线都是波长不同的电磁波。 【典例1】甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图（a）所示，其中甲是我们能看得见的某种色光。结合图（b）的电磁波谱，可以推测：乙可能是 （选填“红外线”或“紫外线”），甲、乙这两种电磁波具有相同的 （选填“波长”“波速”或“频率”）。 【答案】 红外线 波速 【详解】由图（a）可知，甲的波长小，乙的波长大，光属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度是相同的，根据c＝λf可知，甲的频率高，乙的频率低；甲是我们能看得见的光，根据图（b）可知，乙的频率较低，可能是不可见光中的红外线。 【变式1】WiFi无线上网是当今使用最广的一种无线网络传输技术，实际上就是把有线网络信号转换成无线信号，供支持其技术的相关电脑、手机接收；WiFi无线上网利用了 （选填“超声波”或“电磁波”）。在电磁波谱中，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等，其中，波长最长的是 。收音机和移动电话这两种用电器工作时，接收但不发射电磁波的是 。 【答案】 电磁波 无线电波 收音机 【详解】电磁波可以传递信息，因此WiFi利用了电磁波中的微波技术进行信息传输。 在电磁波家族中，按波长由大到小的顺序排列为：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，γ射线，所以波长最长的是无线电波。 移动电话既能接收电磁波，也可以发射电磁波，收音机只能接收电磁波，不能发射电磁波。 【变式2】电磁波在真空中的传播速度为 m/s。如图所示是部分电磁波谱，在如图的五种电磁波中，紫外线在生活中应用在 ，频率最高的电磁波是 。    【答案】 3×108 杀菌消毒方面 γ射线 【详解】电磁波在真空中的传播速度与光速相同，是3×108m/s。 紫外线在生活中应用在杀菌消毒方面，如紫外线消毒灯。 根据电磁波的波速、波长和频率的关系c＝λf可知，波速一定，频率与波长成反比，频率最高的，其波长最短，波长最短的γ射线频率最高。 【变式3】在电磁波谱中，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等，其中，波长最长的是 ， 频率最高的电磁波在真空中传播的速度为 m/s。 【答案】 无线电波 3×108 【详解】在电磁波谱中，按频率从高到低排列是γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波，而波长与频率成反比，所以波长最长的是无线电波；电磁波不论频率多大在真空中传播的速度均为3.0×108 m/s。 知识点二、电磁波传递能量 1. 微波：微波是电磁波，利用微波可以加热食物，是电磁波传递能量。 2. γ射线：γ射线是一种能量很高的高频电磁波，可以利用它进行立体定向无创“手术”。 3. 遥感：遥感是一种远距离非接触式获取目标特征信息的技术。人造地球卫星、飞机等装配的遥感设备能够捕获来自地面物体的电磁波，通过对这些电磁波信息进行分析，可以获知地面物体的形状、温度等信息。遥感技术在环境监测、资源普查、农业生产预测、防灾减灾、国家安全等领域有着广泛的应用。 4. 温室效应：地球表面吸收阳光的能量后，会向外辐射波长较长的电磁波，大气中的二氧化碳等温室气体则能阻碍这种电磁波继续向外层空间辐射，进而造成温室效应。 【典例1】微波是一种高频电磁波，对物质具有选择性加热的特性。它对玻璃、塑料和瓷器，几乎是穿越而不被吸收；对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热；而对金属类物品，则会反射微波。微波炉利用微波加热食物，下列说法错误的是（　　） A．微波炉利用热传递加热食物 B．微波炉的玻璃炉门内侧装有金属制成的屏蔽网 C．微波炉中微波会对人体造成伤害 D．微波在真空中的传播速度约为3×108m/s 【答案】A 【详解】A．微波被水和食物吸收，引起食物内部的分子发生剧烈的振动而发热，因此是通过做功的方式加热食物，故A错误，符合题意； B．金属类物品能够反射微波，所以微波炉的玻璃炉门内侧装有金属制成的屏蔽网，防止微波外泄，故B正确，不符合题意； C．过量的微波会对人体造成伤害，故C正确，不符合题意； D．微波的传播速度等于光速，故D正确，不符合题意。 故选A。 【变式1】微波炉利用 （选填“电磁波”或“超声波”）加热食物，食物的分子在微波的作用下强烈振动，使内能 （选填“增加”或“减小”），温度升高。 【答案】 电磁波 增加 【详解】微波炉是利用电磁波加热食品的，原理是食物分子在微波的作用下剧烈振动，使得食物内能增加，温度升高，达到成熟状态。 【变式2】下列设备工作时所发出的波，不属于电磁波的是（　　） A．探测海底深度的声呐 B．微波炉加热食物时发出的微波 C．电视发射塔发出的电波 D．互联网光缆中传播的光波 【答案】A 【详解】A．探测海底深度的声呐是超声波，故A符合题意； B．微波炉加热食物时发出的是频率较大的电磁波，即微波，故B不符合题意； C．电视发射塔发出的电波是电磁波，故C不符合题意； D．互联网光缆中传播的光波是电磁波，故D不符合题意。 故选A。 【变式3】如图是电磁波及其应用，下列说法正确的是（　　） A．紫外线是紫色的 B．电视机遥控用γ射线 C．可见光与红外线在真空中的传播速度相同 D．体检胸透用的电磁波频率比无线电波要低 【答案】C 【详解】A．紫外线是紫光以外的光线，肉眼不能看见，故A错误； B．红外线可以进行遥控，电视机的遥控器的前端有一个发光的二极管，可以发射红外线，用它来传递信息，实现对电视的控制，故B错误； C．可见光与红外线都属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度相同，故C正确； D．体检胸透用的电磁波是X射线，从上图中可看出X射线的电磁波频率比无线电波高，故D错误。 故选C。 知识点三、电磁波传递信息 1. 电磁波传递信息的应用 长波可用于潜艇通信，中短波可用于无线电广播，微波可用于电视信号传输、移动通信、卫星导航、雷达侦测等。 2. 无线电广播 话筒首先将声音转化为随声波变化的电信号，叫做音频信号。再将音频信号加载到高频电磁波并通过天线发射到空中。收音机将接收到的高频电磁波还原成音频信号，最后再放大并通过扬声器播放出来，我们就听到了电台的广播。 2. 移动通信 移动通信常用到的手机功率比较小，发射的电磁波传输距离不够远，容易被建筑物遮挡，所以，两部手机 A、B 要通过包含基站在内的移动通信设备和线路才能进行通信。 3. 导航卫星利用电磁波对地面设备定位 我国自主研制的北斗卫星导航系统抗遮挡能力强，服务精度高，还能提供通信业务。 4. 人类利用电磁波对太空探索 “神舟”载人飞船通过电磁波向地面接收站发回信息，“嫦娥”探测器通过电磁波把月球表面的图像传回地球，“中国天眼”射电望远镜通过接收星体 辐射的微弱电磁波探测宇宙中极其遥远的天体。 【典例1】如图是一款运动手环，手环内置一空心密闭的塑料管，管内有一小块可移动的磁铁，管外缠绕着线圈。戴着这种手环走路时磁铁在管内反复运动，线圈中便会产生电流，液晶屏上就会显示出运动的步数，这是利用了 原理。计步的数据还可通过 无线传送到手机上。某次外出运动，小明手环记下的步数是4500步，用时40分钟，按“三步两米”（即每3步走过的路程为2m）估算，小明此次运动的平均速度是 km/h。 【答案】 电磁感应 电磁波 4.5 【详解】根据“运动手环”的特点可知，当塑料管运动时，磁铁在管中反复运动，线圈切割磁感线而产生电流。因此，运动手环的基本原理是电磁感应，产生电流的过程中将机械能转化为电能。 电磁波具有传递信息和能在真空中传播的性质，因此计步的数据可通过电磁波无线传送到手机上。 根据题意可得，小明此次运动通过的路程为 小明此次运动的平均速度为 【变式1】2024年7月30日，华为开发者宣布华为Mate70系列手机即将发布，向世界展示了中国高科技企业的集体实力。手机通讯是利用 来传递信息的；使用手机时手机屏幕相当于电路中的 。 【答案】 电磁波 用电器 【详解】手机通讯是利用电磁波来传递信息的。手机通过发射特定频率的无线信号（属于电磁波），将信号传输给附近的基站，基站进行处理和放大后，再通过基站之间的转接和传输，最终到达目标区域的核心网络，实现与其他设备或网络的连接和通信。 使用手机时，消耗电能，手机屏幕相当于电路中的用电器。 【变式2】如图所示是一款“智能手环”，具有计步统计、能量消耗统计和心率监测等功能。以佩戴者的手腕为参照物，智能运动手环是 的；智能运动手环还可以通过 波向手机发送运动的统计数据；手表的芯片主要是由 材料制成的，在给手表充电的过程中，手表的蓄电池相当于电路中的 。 【答案】 静止 电磁 半导体 用电器 【详解】以佩戴者手腕为参照物，智能运动手环相对于手腕的位置没有发生改变，它是静止的。 电磁波可以传递信息，且传播速度很快，智能运动手环通常是通过电磁波向手机发送运动统计数据。 芯片主要是由半导体材料制成的，半导体具有独特的电学性质，可通过控制杂质浓度等方式精确控制其导电性，从而实现各种复杂的电路功能，是制造芯片的关键材料。 给手表充电，手表的蓄电池消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，相当于电路中的用电器。 【变式3】如图甲、乙所示是无线电广播工作过程的简易图。话筒把播音员的声音信号转换成 ，调制解调器把音频信号加载到 电流上发射到空中，收音机接收到各种电磁波并从中选出特定频率的信号，通过解调将 信号留下，通过扬声器把播音员的声音从收音机播放出来。 【答案】 电信号 高频 音频 【详解】话筒将声信号转化为音频电信号，而后该信号经调制器后加载在高频电磁波上，然后由天线发射到空中。 收音机接收装置收到空中的各种电磁波，并通过调谐器从众多的电磁波中找出特定频率的信号，通过解调器选出音频电信号，送到扬声器即可发出声音。 方法技巧 一、把握电磁波的分类，熟记电磁波的应用 1. 医学：用γ射线做脑部手术，用X射线透视来判断身体部位是否出现异常。 2. 通信：用微波及无线电波来传输信息，如收看电视， 收听广播，接收手机信号等。 3. 生活：电视机、空调等设备的遥控器都是利用红外线控制的，即都是用电磁波来工作的。 巩固训练 1．电磁波谱中，按波长由长到短的排列顺序是（    ） A．光波、无线电波、微波 B．无线电波、光波、微波 C．红外线、X射线、射线 D．紫外线、红外线、X射线 【答案】C 【详解】电磁波谱中，按波长由长到短的排列顺序是：无线电波（长波、中波、短波、微波）、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．故C符合题意． 2. 电磁波谱中，按频率由低到高的排列顺序是（ ） A．光波、无线电波、微波 B．无线电波、 光波、微波 C．紫外线、红外线、X射线 D．红外线、X射线、γ射线 【答案】D 【详解】解：波长越长、频率越小，比可见光频率小，比微波频率大的电磁波是红外线，波长最长的是无线电波，因此电磁波谱中，按频率由低到高的排列顺序：红外线、X射线、Y射线． 故选D． 3. 下列我国科技成就用于全球定位及导航的是（    ） A．中国天眼 B．“两弹一星” C．北斗卫星系统 D．航空母舰 【答案】C 【详解】A．中国天眼即500米口径球面射电望远镜，英文简称FAST，其主要用于接收宇宙中的电磁信号，助力科研人员观测脉冲星、搜寻外星文明等，不用于定位及导航，故A不符合题意; B．“两弹一星”指的是核弹、导弹和人造卫星，其主要是用于国防安全等领域，和全球定位导航并无关联，故B不符合题意； C．北斗卫星导航系统是中国自主建设运行的全球卫星导航系统，能够为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务等，故C符合题意； D．航空母舰是一种以舰载机为主要作战武器的大型水面舰艇，主要应用于海上作战、军事威慑、人道主义救援等方面，不承担全球定位及导航任务，故D不符合题意。 故选C。 4. 北京时间2025年2月27日15时08分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将四维高景一号03、04星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。进入轨道的卫星与地面控制中心之间的通信利用的是（　　） A．空气 B．电磁波 C．超声波 D．次声波 【答案】B 【详解】卫星与地面控制中心之间的通信需要在真空中进行。电磁波可以在真空中传播，而空气不能作为这种远距离通信的介质，超声波和次声波属于声波，不能在真空中传播。所以进入轨道的卫星与地面控制中心之间的通信利用的是电磁波，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5. 我们生活在电磁波的海洋中。如图是电磁波家族，关于电磁波及其相关知识，珠小乖同学做了以下四个笔记，其中说法错误的是（　　） A．无线电波和可见光都属于电磁波 B．红外线在真空中传播的速度是340m/s C．X射线与无线电波在空气中传播的速度大小相同 D．可见光的波长比无线电波的要短 【答案】B 【详解】A．电磁波家族包含无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。无线电波和可见光均属于电磁波范畴，故A正确，不符合题意； B．电磁波在真空中的传播速度是一个恒定值，即光速，红外线属于电磁波，其在真空中的传播速度也遵循这一规律，故B错误，符合题意； C．所有电磁波在同种介质中的传播速度相同，与频率、波长无关。X射线和无线电波均为电磁波，在空气中传播速度相等，故C正确，不符合题意； D．由图可知，可见光的频率高于无线电波的频率，电磁波的速度一定，波长和频率成反比，所以可见光的波长比无线电波的要短，故D正确，不符合题意。 故选B。 6. 关于天线，下列说法正确的是（   ） A．只能发射电磁波信号 B．只能接收电磁波信号 C．既能发射电磁波信号，又能接收电磁波信号 D．既不能发射电磁波信号，又不能接收电磁波信号 【答案】C 【详解】天线在使用过程中，将要传递的信息用电磁波发射出去，另一方面又可以通过接受电磁波来获取他人传递给自己的信息。故ABD错误，C正确。故选C。 7. 如图为电磁波谱及其主要用途，下面分析错误的是（    ） A．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波都是电磁波 B．人眼可以看到波长为的电磁波 C．相比紫外线，红外线更容易被物体吸收并转化为内能 D．由图中的信息可知，电磁波的波长越长，该电磁波的频率越小，波速也越小 【答案】D 【详解】A．电磁波家庭成员很多，其波长有一个很宽的范围，按照波长从长到短的顺序，可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，故A正确，不符合题意； B．已知，由图中的信息可知，在可见光谱范围内，所以人眼可以看到波长为的电磁波，故B正确，不符合题意； C．由图中的信息可知，不同波段的电磁波的波长不一样，其用途也是不一样的，如利用红外线制成电取暖器，利用微波制成微波炉等，红外线显著的作用是热作用，相比紫外线，红外线更容易被物体吸收并转化为内能，故C正确，不符合题意； D．由图中的信息可知，电磁波的波长越长，频率越低，波长越短，频率越高，但它们在真空中的波速是相同的，故D错误，符合题意。 故选D。 8．甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图 （a）所示，其中甲是我们能看得见的红光。结合图 （b）的电磁波谱，下列分析正确的是（   ） A．乙一定是我们能看得见的另一种色光 B．两种电磁波在真空中的波速可能不同 C．遥控器可以利用乙电磁波遥控电视机 D．医生可以利用乙电磁波拍片诊断病情 【答案】C 【详解】A．甲是我们能看得见的红光，乙的波长比甲长，是红外线，红外线肉眼不可见，A错误； B．电磁波在真空中的波速是相同的，波长不同，导致频率不同，B错误； C．乙电磁波是红外线，红外线可以用来遥控，C正确； D．医生拍片用的是放射线，不是红外线，D错误。故选C。 9. 甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图（a）所示。结合图（b）的电磁波谱，下列分析错误的是（　　） A．甲电磁波与乙电磁波相比，频率高，波长短 B．乙电磁波在真空中的传播速度比甲的速度大 C．若甲是红光，则乙可能用于电视机的遥控器 D．若乙是红光，乙和蓝光加甲可能混合为白光 【答案】B 【详解】A．由图（a）可知，甲电磁波的波长比乙电磁波短，根据f=c/λ可知，甲电磁波比乙电磁波频率高，故A正确。 B．电磁波在真空中的波速是相同的，故B错误。 C．若甲是红光，由于乙波长更长，则乙可能是是红外线，红外线可以用于电视机遥控，故C正确。 D．若乙是红光，甲的波长比乙短，可能是绿光，当甲是绿光时，乙和蓝光加甲构成三原色，按比例可以混合为白光，故D正确。故选B。 10．电磁波无处不在，根据电磁波谱可将电磁波分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等，其在生活中的应用很广泛， 可用于医用拍片； 可照射人民币出现荧光鉴定真伪。 【答案】 X射线 紫外线 【详解】X射线穿透能力强，医学上用来做透视检查。 紫外线具有荧光效应，在紫外线的照射下，人民币上的荧光物质会发光。 11. 电磁波家族有：无线电波、红外线、可见光、紫外线等，他们的 相同（选填“频率”、“波长”或“波速”）；其中的微波可以加热含水的食物，市面上大多数微波炉的门都是用特殊玻璃制造的，那么电磁波 （选填“能”或“不能”）在玻璃中传播；电台发射的某种电磁波波长为3m，其频率是 Hz。 【答案】 波速 能 1×108 【详解】电磁波种类有很多，不同的电磁波波长和频率不同，但在同种介质中的波速是相同的。 光是电磁波，光能在玻璃中传播，所以电磁波能在玻璃中传播。 根据公式c=λf可得，其频率是 12．某电台的电磁波波长为5m，则它的频率是 MHz电磁波的家族成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线等。它们与人们的生活息息相关，电视机遥控器是利用 来工作的。 【答案】 60 红外线 【详解】电磁波的频率为 电视机遥控器是利用红外线来工作，利用红外线定位准的原则。 13．电视用电磁波传递图像信号和 信号，电视信号的发射由 完成，接收由电视机完成。 【答案】 声音 电视台 【详解】我们生活中常见的电视用电磁波传递图像信号和声音信号，电视信号的发射由电视台完成，接收由电视机完成。 14．如图所示，不同频率范围的无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等都属于 （选填“超声波”或“电磁波”），在我们的生活中发挥着重要作用。 【答案】电磁波 【详解】无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线等都属于电磁波，它们在真空中的传播速度相同，且都能传递能量和信息，在生活中有着广泛的应用，比如无线电波用于通信，红外线用于遥控等。而超声波是频率高于20000Hz的声波，属于机械波，与题目中所提的这些波不同。 15．无线电波与声波都可以传递信息，两者有许多相似与不同之处，请仿照下例，通过举例说明无线电波不同于声波的两个特点。 序号 事例 特点 1 玉兔号探测器通过无线电把月球表面图像传送回地球 说明无线电波传送的距离很远 2 3 【答案】 见解析 见解析 见解析 见解析 【详解】通过无线电视直播可以把春晚的画面实时传播到千家万户，说明无线电波传播的速度很快。 无线电通信时必须使用专业器材才能听到声音，说明无线电波不能被人耳直接所到。 16．图（a）中的甲是我们能看得见的红光，根据图（b）可知，乙可能是红外线，遥控器 （选填“可以”或“不可以”）利用乙来遥控电视机；不同频率的两种电磁波在真空中的波速 （选填“相同”或“不同”）。医生可以利用X射线拍片诊断病情，X射线的频率比乙 （选填“高”或“低”）。 【答案】 可以 相同 高 【详解】遥控器利用红外线来工作，故遥控器可以利用乙来遥控电视机。 电磁波的传播不需要介质，不同频率的电磁波在真空中的波速相同，都等于真空中的光速。 由图（b）知X射线红外线波长要小，由c=λf知，波长越小，频率越高，故X射线的频率比乙高。 17. 如图甲所示的是无线电广播信号的 过程，其中元件A是 ；如图乙所示的是无线电广播信号的 过程，其中元件B是 。 【答案】 发射 话筒 接收 扬声器 【详解】无线电广播信号的发射由广播电台完成，话筒把播音员的声音信号转换成音频电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线发射到空中，元件A是话筒。 无线电广播信号的接收由接收天线完成，然后经过放大、解调，还原为音频电信号，送入扬声器，引起纸盆相应的振动，就可以还原声音，元件B是扬声器。 18. 如图甲所示是华为mate20手机。如图乙所示为电磁波谱的示意图。 （1）用手机通话时，它与最近的基站之间相距500米，那通话中的信息大约需要 s能传递到该基站，由图中的信息可知，红外线的波长比手机wifi信号的波长要 。请在图乙波形图中标出任意一个波长的距离。 （2）mate20手机电池电压为4V，待机时电流约10mA，则它待机时的电功率为 W.它用原装10V4A的充电器充电，1h即可充满，则该电池板充满电时耗电 度。 （3声音在空气中的传播速度是 m/s。 【答案】（1） 0.00000016s，短，见下图；（2）0.04，0.04；（3）340 【详解】（1）电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s；根据v=s/t可知，通话中的信息大约需要时间：t=s/t=0.00000016s 由图中的信息可知，红外线的波长比手机wifi信号的波长要短, 如图两个波峰（或波谷）之间的距离表示一个波长： （2）手机电池电压为4V，待机时电流约10mA，则它待机时的电功率为： P=UI=4V×10×10-3A=0.04W; 该电池板充满电时耗电：W=UIt=10V×4A×3600s=14400J=0.04度； （3）15℃时，声音在空气中的传播速度是340m/s． 19. 阅读《电磁辐射》。 电磁辐射 初二年级的小青同学，进入了物理课程的学习，在阅读物理书的时候，她看到了这样一句话“我们生活在电磁波的海洋中”，对此，她产生了研究的兴趣。通过网络和书籍，她查找到了以下相关资料。 我们生活在电磁场中，虽然看不见，但能感觉到它．在雷雨天中，空气中积累的电荷会产生电场．地球本身就是大磁场，由于地磁场的存在，才会有指南针的发明，自然界的很多动物也是根据它来辨别方向的．电磁场的能量在空间是以波的形式传播的，称之为电磁波。电磁波不仅只有自然来源，还有人为制造，例如：电视台、广播台利用高频率的无线电波来传播信息。 通常意义上所说的，具有电磁辐射特性的电磁波是指无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、射线及射线等。电磁辐射的来源是多种多样的，从电力的产生和传输，家用电器、工业设备到电信和广播，每个人都暴露在以复杂的方式混合的微弱的电场和微弱的磁场之中。家里常见的微波炉、抽油烟机、手机、电视机、电吹风、剃须刀等家用电器工作时都会产生电磁辐射。 这些电磁辐射对我们的影响有多少呢？电磁辐射对人体的健康影响主要有两方面：热效应：电磁辐射对生物机体细胞的加热作用，引起体温升高。非热效应：人体的固有微弱电磁场受到干扰。一般而言，低频电磁辐射对人体的影响以非热效应为主，高频电磁辐射对人体的影响以热效应为主。我们生活中的一些电磁场，比如、微波、无线电波，在电磁波谱中处于相对长的波长和低的频率一端。 小青准备设计实验来测量常用的手机辐射情况、分布规律及随距离的衰减规律。她找到了以下实验器材：电磁辐射测量仪、米尺、手机。以手机为辐射源，在无遮挡的条件下，从器具边缘沿着正面一定的间距选取测量点。利用电磁辐射测量仪进行采样测量工作．分别在通话状态、待机状态和接通瞬间，在每个测量点进行次测量，取平均值得到该距离的暴露电磁辐射强度，并填入数据记录表中。 手机电磁辐射记录表（单位：） 工作状态 距离（cm） 通话 待机    接通瞬间 手机是我们日常生活中的必备电子设备，通过测量手机在通话、待机和接通瞬间不同距离处的辐射值，可以看到，在距离手机以内，辐射值会比较高，但仍然远低于国家标准，通话和接通时，辐射值会高于待机时状态。 小青计划接下来，用同样的方法，对微波炉、电脑等常用电器进行测量和研究。 （）“我们生活在电磁波的海洋中”，是因为，从自然角度讲，我们生活在看不见的电磁场中；此外还有许多人造的电磁波来源，例如：电视台、广播台利用 来传递信息。 （）生活中对人体的影响属于 （选填“热效应”或“非热效应”）。 （）小青的研究方案中，自变量有 和 。 （）看了小青的实验结果，请你对科学使用手机提出一条合理化建议。 【答案】 电磁波 非热效应 距离 工作状态； 在接打电话时最好不要离手机太近，同时，不要在手机刚接通就接电话 【分析】根据题中“电磁辐射”、“……电磁波……传递信息”、“……自变量……”可知，本题考查信息传递、科学实验探究方法．根据电磁波特性、控制变量法进行分析推断。 【详解】（1）电视台、广播台利用电磁波来传递信息。 （2）属于低频电磁场，所以它对人体的影响属于非热效应。 （3）在小青的研究方案中，距离，工作状态这两者都属于自变量，而三种不同的工作状态下的电磁波的辐射强度属于因变量。 （4）根据实验结果我们可以发现，手机刚接通的时候对人体的辐射普遍比较强，同时，通话时离手机越近，辐射越强，所以，在接打电话时最好不要离手机太近，同时，不要在手机刚接通就接电话。 20. 阅读短文，回答问题。 手机信号屏蔽器 随着高科技发展的日新月异，为防止考试作弊，每个考场都会放置一个手机信号屏蔽器。那么手机信号屏蔽器的原理是什么呢？手机工作时是在一定的频率范围内，手机和基站通过无线电波连接起来，以一定的波特率和调制方式完成数据和声音的传输。手机信号屏蔽器针对手机通信的原理，屏蔽器在工作过程中以一定的速度从低端频率向高端频率扫描，该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，从而使手机表现为搜索网络无信号、无服务系统等现象。现在随着5G手机的普及，屏蔽器相应地出现了5G全频段信号屏蔽器。通过屏蔽器，可以使5G手机信号也被屏蔽。 （1）手机和基站之间连接的无线电波 （选填“属于”或“不属于”）电磁波； （2）手机信号屏蔽器主要是阻碍无线电波传递 （选填“信息”或“能量”）； （3）屏蔽器的作用频率有800MHz、900MHz、2000MHz等几个不同的频率，这几个不同频率的无线电波在真空中的传播速度是 （选填“相同”或“不同”）的； （4）针对“手机信号屏蔽器能否屏蔽固定电话的信号”这个问题，某同学设计了几个不同的探究方案，其中可行的是（　　）（填字母）； A．用屏蔽器覆盖范围内的手机拨打覆盖范围外的固定电话 B．用屏蔽器覆盖范围内的固定电话拨打覆盖范围外的手机 C．在屏蔽器覆盖范围内用固定电话拨打密闭在金属盒中的手机 D．在屏蔽器覆盖范围内用手机拨打密闭在金属盒中的固定电话 （5）由于5G手机的出现，手机信号屏蔽器也需要改进，改进后扩大了屏蔽器的（　　）（填字母）。 A．额定功率 B．额定电压 C．作用频率范围 D．电磁波速度 【答案】（1）属于；（2）信息；（3）相同；（4）B；（5）C 【详解】（1）据电磁波谱可知，无线电波属于电磁波。 （2）电磁波既能传递信息，又能传递能量，手机信号屏蔽器主要是阻碍电磁波传递信息。 （3）不同的电磁波在真空中的传播速度是相同，故屏蔽器的作用频率有800MHz、900MHz、2000MHz等几个不同的频率，这几个不同频率的无线电波在真空中传播速度是相同的。 （4）针对“手机信号屏蔽器能否屏蔽固定电话的信号”这个问题，即必须将固定电话处于屏蔽区，而后固定电话拨打覆盖范围外的手机，看能否打通即可，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 （5）5G手机使用的频率与之前的手机不同，所以手机信号屏蔽器需要改进作用频率范围，才能屏蔽5G信号，额定功率、额定电压与屏蔽频率无关，电磁波速度是固定的，不能改变。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 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2节 电磁波的应用 目录 学习目标 1 思维导图 2 知识梳理 2 知识点一、电磁波“家族” 2 知识点二、电磁波传递能量 3 知识点三、电磁波传递信息 4 方法技巧 6 把握电磁波的分类，熟记电磁波的应用 6 巩固训练 6 学习目标 1. 初步了解不同频率范围的电磁波及其应用。 2. 在学习电磁波的过程中，体会类比推理的科学方法。 3. 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。 4. 了解不同频率范围电磁波的应用。 重点：不同频率范围的电磁波及其应用。 难点：不同频率范围的电磁波及其应用。 思维导图 知识梳理 知识点一、电磁波“家族” 电磁波家族有无线电波、 、可见光、 、 、γ射线等。电磁波的“家族”非常庞大，频率范围很广。各种光和射线都是波长不同的 。 【典例1】甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图（a）所示，其中甲是我们能看得见的某种色光。结合图（b）的电磁波谱，可以推测：乙可能是 （选填“红外线”或“紫外线”），甲、乙这两种电磁波具有相同的 （选填“波长”“波速”或“频率”）。 【变式1】WiFi无线上网是当今使用最广的一种无线网络传输技术，实际上就是把有线网络信号转换成无线信号，供支持其技术的相关电脑、手机接收；WiFi无线上网利用了 （选填“超声波”或“电磁波”）。在电磁波谱中，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等，其中，波长最长的是 。收音机和移动电话这两种用电器工作时，接收但不发射电磁波的是 。 【变式2】电磁波在真空中的传播速度为 m/s。如图所示是部分电磁波谱，在如图的五种电磁波中，紫外线在生活中应用在 ，频率最高的电磁波是 。    【变式3】在电磁波谱中，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等，其中，波长最长的是 ， 频率最高的电磁波在真空中传播的速度为 m/s。 知识点二、电磁波传递能量 1. 微波：微波是电磁波，利用微波可以加热食物，是电磁波传递能量。 2. γ射线：γ射线是一种能量很高的高频电磁波，可以利用它进行立体定向无创“手术”。 3. 遥感：遥感是一种远距离非接触式获取目标特征信息的技术。人造地球卫星、飞机等装配的遥感设备能够捕获来自地面物体的电磁波，通过对这些电磁波信息进行分析，可以获知地面物体的形状、温度等信息。遥感技术在环境监测、资源普查、农业生产预测、防灾减灾、国家安全等领域有着广泛的应用。 4. 温室效应：地球表面吸收阳光的能量后，会向外辐射波长较长的电磁波，大气中的二氧化碳等温室气体则能阻碍这种电磁波继续向外层空间辐射，进而造成温室效应。 【典例1】微波是一种高频电磁波，对物质具有选择性加热的特性。它对玻璃、塑料和瓷器，几乎是穿越而不被吸收；对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热；而对金属类物品，则会反射微波。微波炉利用微波加热食物，下列说法错误的是（　　） A．微波炉利用热传递加热食物 B．微波炉的玻璃炉门内侧装有金属制成的屏蔽网 C．微波炉中微波会对人体造成伤害 D．微波在真空中的传播速度约为3×108m/s 【变式1】微波炉利用 （选填“电磁波”或“超声波”）加热食物，食物的分子在微波的作用下强烈振动，使内能 （选填“增加”或“减小”），温度升高。 【变式2】下列设备工作时所发出的波，不属于电磁波的是（　　） A．探测海底深度的声呐 B．微波炉加热食物时发出的微波 C．电视发射塔发出的电波 D．互联网光缆中传播的光波 【变式3】如图是电磁波及其应用，下列说法正确的是（　　） A．紫外线是紫色的 B．电视机遥控用γ射线 C．可见光与红外线在真空中的传播速度相同 D．体检胸透用的电磁波频率比无线电波要低 知识点三、电磁波传递信息 1. 电磁波传递信息的应用 长波可用于潜艇通信，中短波可用于无线电广播，微波可用于电视信号传输、移动通信、卫星导航、雷达侦测等。 2. 无线电广播 话筒首先将声音转化为随声波变化的电信号，叫做音频信号。再将音频信号加载到高频电磁波并通过天线发射到空中。收音机将接收到的高频电磁波还原成音频信号，最后再放大并通过扬声器播放出来，我们就听到了电台的广播。 2. 移动通信 移动通信常用到的手机功率比较小，发射的电磁波传输距离不够远，容易被建筑物遮挡，所以，两部手机 A、B 要通过包含基站在内的移动通信设备和线路才能进行通信。 3. 导航卫星利用电磁波对地面设备定位 我国自主研制的北斗卫星导航系统抗遮挡能力强，服务精度高，还能提供通信业务。 4. 人类利用电磁波对太空探索 “神舟”载人飞船通过电磁波向地面接收站发回信息，“嫦娥”探测器通过电磁波把月球表面的图像传回地球，“中国天眼”射电望远镜通过接收星体 辐射的微弱电磁波探测宇宙中极其遥远的天体。 【典例1】如图是一款运动手环，手环内置一空心密闭的塑料管，管内有一小块可移动的磁铁，管外缠绕着线圈。戴着这种手环走路时磁铁在管内反复运动，线圈中便会产生电流，液晶屏上就会显示出运动的步数，这是利用了 原理。计步的数据还可通过 无线传送到手机上。某次外出运动，小明手环记下的步数是4500步，用时40分钟，按“三步两米”（即每3步走过的路程为2m）估算，小明此次运动的平均速度是 km/h。 【变式1】2024年7月30日，华为开发者宣布华为Mate70系列手机即将发布，向世界展示了中国高科技企业的集体实力。手机通讯是利用 来传递信息的；使用手机时手机屏幕相当于电路中的 。 【变式2】如图所示是一款“智能手环”，具有计步统计、能量消耗统计和心率监测等功能。以佩戴者的手腕为参照物，智能运动手环是 的；智能运动手环还可以通过 波向手机发送运动的统计数据；手表的芯片主要是由 材料制成的，在给手表充电的过程中，手表的蓄电池相当于电路中的 。 【变式3】如图甲、乙所示是无线电广播工作过程的简易图。话筒把播音员的声音信号转换成 ，调制解调器把音频信号加载到 电流上发射到空中，收音机接收到各种电磁波并从中选出特定频率的信号，通过解调将 信号留下，通过扬声器把播音员的声音从收音机播放出来。 方法技巧 一、把握电磁波的分类，熟记电磁波的应用 1. 医学：用γ射线做脑部手术，用X射线透视来判断身体部位是否出现异常。 2. 通信：用微波及无线电波来传输信息，如收看电视， 收听广播，接收手机信号等。 3. 生活：电视机、空调等设备的遥控器都是利用红外线控制的，即都是用电磁波来工作的。 巩固训练 1．电磁波谱中，按波长由长到短的排列顺序是（    ） A．光波、无线电波、微波 B．无线电波、光波、微波 C．红外线、X射线、射线 D．紫外线、红外线、X射线 2. 电磁波谱中，按频率由低到高的排列顺序是（ ） A．光波、无线电波、微波 B．无线电波、 光波、微波 C．紫外线、红外线、X射线 D．红外线、X射线、γ射线 3. 下列我国科技成就用于全球定位及导航的是（    ） A．中国天眼 B．“两弹一星” C．北斗卫星系统 D．航空母舰 4. 北京时间2025年2月27日15时08分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将四维高景一号03、04星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。进入轨道的卫星与地面控制中心之间的通信利用的是（　　） A．空气 B．电磁波 C．超声波 D．次声波 5. 我们生活在电磁波的海洋中。如图是电磁波家族，关于电磁波及其相关知识，珠小乖同学做了以下四个笔记，其中说法错误的是（　　） A．无线电波和可见光都属于电磁波 B．红外线在真空中传播的速度是340m/s C．X射线与无线电波在空气中传播的速度大小相同 D．可见光的波长比无线电波的要短 6. 关于天线，下列说法正确的是（   ） A．只能发射电磁波信号 B．只能接收电磁波信号 C．既能发射电磁波信号，又能接收电磁波信号 D．既不能发射电磁波信号，又不能接收电磁波信号 7. 如图为电磁波谱及其主要用途，下面分析错误的是（    ） A．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波都是电磁波 B．人眼可以看到波长为的电磁波 C．相比紫外线，红外线更容易被物体吸收并转化为内能 D．由图中的信息可知，电磁波的波长越长，该电磁波的频率越小，波速也越小 8．甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图 （a）所示，其中甲是我们能看得见的红光。结合图 （b）的电磁波谱，下列分析正确的是（   ） A．乙一定是我们能看得见的另一种色光 B．两种电磁波在真空中的波速可能不同 C．遥控器可以利用乙电磁波遥控电视机 D．医生可以利用乙电磁波拍片诊断病情 9. 甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图（a）所示。结合图（b）的电磁波谱，下列分析错误的是（　　） A．甲电磁波与乙电磁波相比，频率高，波长短 B．乙电磁波在真空中的传播速度比甲的速度大 C．若甲是红光，则乙可能用于电视机的遥控器 D．若乙是红光，乙和蓝光加甲可能混合为白光 10．电磁波无处不在，根据电磁波谱可将电磁波分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等，其在生活中的应用很广泛， 可用于医用拍片； 可照射人民币出现荧光鉴定真伪。 11. 电磁波家族有：无线电波、红外线、可见光、紫外线等，他们的 相同（选填“频率”、“波长”或“波速”）；其中的微波可以加热含水的食物，市面上大多数微波炉的门都是用特殊玻璃制造的，那么电磁波 （选填“能”或“不能”）在玻璃中传播；电台发射的某种电磁波波长为3m，其频率是 Hz。 12．某电台的电磁波波长为5m，则它的频率是 MHz电磁波的家族成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线等。它们与人们的生活息息相关，电视机遥控器是利用 来工作的。 13．电视用电磁波传递图像信号和 信号，电视信号的发射由 完成，接收由电视机完成。 14．如图所示，不同频率范围的无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等都属于 （选填“超声波”或“电磁波”），在我们的生活中发挥着重要作用。 15．无线电波与声波都可以传递信息，两者有许多相似与不同之处，请仿照下例，通过举例说明无线电波不同于声波的两个特点。 序号 事例 特点 1 玉兔号探测器通过无线电把月球表面图像传送回地球 说明无线电波传送的距离很远 2 3 16．图（a）中的甲是我们能看得见的红光，根据图（b）可知，乙可能是红外线，遥控器 （选填“可以”或“不可以”）利用乙来遥控电视机；不同频率的两种电磁波在真空中的波速 （选填“相同”或“不同”）。医生可以利用X射线拍片诊断病情，X射线的频率比乙 （选填“高”或“低”）。 17. 如图甲所示的是无线电广播信号的 过程，其中元件A是 ；如图乙所示的是无线电广播信号的 过程，其中元件B是 。 18. 如图甲所示是华为mate20手机。如图乙所示为电磁波谱的示意图。 （1）用手机通话时，它与最近的基站之间相距500米，那通话中的信息大约需要 s能传递到该基站，由图中的信息可知，红外线的波长比手机wifi信号的波长要 。请在图乙波形图中标出任意一个波长的距离。 （2）mate20手机电池电压为4V，待机时电流约10mA，则它待机时的电功率为 W.它用原装10V4A的充电器充电，1h即可充满，则该电池板充满电时耗电 度。 （3声音在空气中的传播速度是 m/s。 19. 阅读《电磁辐射》。 电磁辐射 初二年级的小青同学，进入了物理课程的学习，在阅读物理书的时候，她看到了这样一句话“我们生活在电磁波的海洋中”，对此，她产生了研究的兴趣。通过网络和书籍，她查找到了以下相关资料。 我们生活在电磁场中，虽然看不见，但能感觉到它．在雷雨天中，空气中积累的电荷会产生电场．地球本身就是大磁场，由于地磁场的存在，才会有指南针的发明，自然界的很多动物也是根据它来辨别方向的．电磁场的能量在空间是以波的形式传播的，称之为电磁波。电磁波不仅只有自然来源，还有人为制造，例如：电视台、广播台利用高频率的无线电波来传播信息。 通常意义上所说的，具有电磁辐射特性的电磁波是指无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、射线及射线等。电磁辐射的来源是多种多样的，从电力的产生和传输，家用电器、工业设备到电信和广播，每个人都暴露在以复杂的方式混合的微弱的电场和微弱的磁场之中。家里常见的微波炉、抽油烟机、手机、电视机、电吹风、剃须刀等家用电器工作时都会产生电磁辐射。 这些电磁辐射对我们的影响有多少呢？电磁辐射对人体的健康影响主要有两方面：热效应：电磁辐射对生物机体细胞的加热作用，引起体温升高。非热效应：人体的固有微弱电磁场受到干扰。一般而言，低频电磁辐射对人体的影响以非热效应为主，高频电磁辐射对人体的影响以热效应为主。我们生活中的一些电磁场，比如、微波、无线电波，在电磁波谱中处于相对长的波长和低的频率一端。 小青准备设计实验来测量常用的手机辐射情况、分布规律及随距离的衰减规律。她找到了以下实验器材：电磁辐射测量仪、米尺、手机。以手机为辐射源，在无遮挡的条件下，从器具边缘沿着正面一定的间距选取测量点。利用电磁辐射测量仪进行采样测量工作．分别在通话状态、待机状态和接通瞬间，在每个测量点进行次测量，取平均值得到该距离的暴露电磁辐射强度，并填入数据记录表中。 手机电磁辐射记录表（单位：） 工作状态 距离（cm） 通话 待机    接通瞬间 手机是我们日常生活中的必备电子设备，通过测量手机在通话、待机和接通瞬间不同距离处的辐射值，可以看到，在距离手机以内，辐射值会比较高，但仍然远低于国家标准，通话和接通时，辐射值会高于待机时状态。 小青计划接下来，用同样的方法，对微波炉、电脑等常用电器进行测量和研究。 （）“我们生活在电磁波的海洋中”，是因为，从自然角度讲，我们生活在看不见的电磁场中；此外还有许多人造的电磁波来源，例如：电视台、广播台利用 来传递信息。 （）生活中对人体的影响属于 （选填“热效应”或“非热效应”）。 （）小青的研究方案中，自变量有 和 。 （）看了小青的实验结果，请你对科学使用手机提出一条合理化建议。 20. 阅读短文，回答问题。 手机信号屏蔽器 随着高科技发展的日新月异，为防止考试作弊，每个考场都会放置一个手机信号屏蔽器。那么手机信号屏蔽器的原理是什么呢？手机工作时是在一定的频率范围内，手机和基站通过无线电波连接起来，以一定的波特率和调制方式完成数据和声音的传输。手机信号屏蔽器针对手机通信的原理，屏蔽器在工作过程中以一定的速度从低端频率向高端频率扫描，该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，从而使手机表现为搜索网络无信号、无服务系统等现象。现在随着5G手机的普及，屏蔽器相应地出现了5G全频段信号屏蔽器。通过屏蔽器，可以使5G手机信号也被屏蔽。 （1）手机和基站之间连接的无线电波 （选填“属于”或“不属于”）电磁波； （2）手机信号屏蔽器主要是阻碍无线电波传递 （选填“信息”或“能量”）； （3）屏蔽器的作用频率有800MHz、900MHz、2000MHz等几个不同的频率，这几个不同频率的无线电波在真空中的传播速度是 （选填“相同”或“不同”）的； （4）针对“手机信号屏蔽器能否屏蔽固定电话的信号”这个问题，某同学设计了几个不同的探究方案，其中可行的是（　　）（填字母）； A．用屏蔽器覆盖范围内的手机拨打覆盖范围外的固定电话 B．用屏蔽器覆盖范围内的固定电话拨打覆盖范围外的手机 C．在屏蔽器覆盖范围内用固定电话拨打密闭在金属盒中的手机 D．在屏蔽器覆盖范围内用手机拨打密闭在金属盒中的固定电话 （5）由于5G手机的出现，手机信号屏蔽器也需要改进，改进后扩大了屏蔽器的（　　）（填字母）。 A．额定功率 B．额定电压 C．作用频率范围 D．电磁波速度 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $