第13章 第4、5节 电磁波的发现及应用 能量量子化（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版 江苏专用）

第4、5节　电磁波的发现及应用　能量量子化 (强基课逐点理清物理观念) 课标要求 层级达标 1.通过实验,了解电磁波,知道电磁场的物质性。 2.通过实例,了解电磁波的应用及其带来的影响。 学考 层级 1.了解人类发现电磁波的历史。 2.了解电磁波本身是一种特殊物质,电磁波能传递能量和信息。 3.了解电磁波谱中各波段的主要特性及其在科技、经济和社会信息化等领域的主要应用。 4.初步了解微观世界的量子化特征,知道普朗克常量。 选考 层级 1.了解赫兹证明麦克斯韦预言的电磁波存在的实验过程及实验方法。 2.理解电磁波的形成与传播。 逐点清(一)　电磁场　电磁波 [多维度理解] 一、电磁场 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)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　　　　。这个现象的实质是变化的磁场产生了　　　　。  ②即使在变化的磁场中没有闭合电路,同样会在空间产生　　　　。  (2)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　　　　,即　　　　的电场产生磁场。  2.电磁场:变化的　　　　和　　　　总是相互联系,所形成的不可分割的统一体。  二、电磁波 1.麦克斯韦推断:周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场,这个变化的磁场又引起新的变化的电场。 2.麦克斯韦预言:　　　　　　变化的电场和磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成　　　　。  3.机械波的传播离不开　　　　,电磁波可以在　　　　中传播。  4.光的电磁理论:光是以波动形式传播的一种　　　　振动,电磁波的速度等于　　　　。  5.赫兹的贡献:1886年,德国科学家赫兹通过实验捕捉到了　　　　,后来做了大量实验证实了麦克斯韦的　　　　理论。  　　[微点拨]　对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 周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场。 (　　) (2)稳定的电场周围产生稳定的磁场,稳定的磁场周围产生稳定的电场。 (　　) (3)均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场。 (　　) (4)周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场。 (　　) 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,平时说真空中没有实物粒子,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 3.如图所示,在以下四种磁感应强度B随时间t变化的磁场中,下列判断正确的是 (　　) A.甲图能产生电场,不能产生电磁波 B.乙图能产生电场,不能产生电磁波 C.丙图能产生电场,不能产生电磁波 D.丁图能产生电场,不能产生电磁波 逐点清(二)　电磁波谱　电磁波的能量 [多维度理解] 1.电磁波谱 (1)概念:按电磁波的　　　　或　　　　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=　　　　。  (3)电磁波在真空中的速度c=　　　　　　。  (4)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为:　　　　、红外线、　　　　、　　　 　、X射线、γ射线。  (5)各种电磁波的应用 ①无线电波:用于　　　　　　、卫星通信、　　　 等的信号传输。  ②红外线:用来　　　　等。  ③可见光:照亮自然界,也可用于　　　　。  ④紫外线:用于　　　　。  ⑤X射线:用于诊断病情。 ⑥γ射线:可以摧毁　　　　　　。  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　　　　　　　,电磁波是一种物质。  [全方位练明] 1.电磁波在真空中传播的速度c=3×108 m/s,有一个广播电台的频率f=90.0 MHz,这个电台发射的电磁波的波长λ约为 (　　) A.2.70 m　　　　　　　 B.270 m C.3.00 m D.3.33 m 2.下列说法中正确的是 (　　) A.紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应 B.阳光可以晒黑皮肤,主要是阳光中红外线的作用 C.常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 D.微波炉利用红外线的热效应快速加热食物 3.第五代移动通信技术,简称5G,5G开启万物互联时代:车联网、物联网、智慧城市、自动驾驶技术等将逐一实现。5G应用3 300 MHz~5 000 MHz频段的无线电波传送信号,相比于现有的4G(1 880 MHz~2 635 MHz频段)而言,5G所应用的无线电波 (　　) A.在真空中的波长更长 B.在真空中的波长更短 C.在真空中的传播速度更小 D.在真空中的传播速度更大 逐点清(三)　热辐射　能量子 [多维度理解] 一、热辐射 1.概念:一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的　　　　有关,所以叫作热辐射。  2.特点:温度升高时,热辐射中波长较　　　　的成分越来越强。  3.黑体:能够完全吸收入射的各种波长的　　　　而不发生反射的物体。  二、能量子 1.概念:振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的　　　　,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。  2.大小:ε=　　　　,其中普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。  3.爱因斯坦光子说:光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为ν的光的能量子为 　　　,这些能量子称为　　　　。  　　[微点拨]　 一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点 项目 热辐射特点 吸收、反射的特点 一般 物体 辐射电磁波的情况与温度有关,与材料的种类、表面状况有关 既吸收又反射,其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关 黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波,不反射 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)一切物体都在辐射电磁波。 (　　) (2)一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关。 (　　) (3)黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波。 (　　) 2.(2025·江苏扬州阶段检测)关于黑体辐射,下列说法正确的是 (　　) A.黑体吸收了绝大部分电磁波 B.黑体辐射规律除与温度有关之外,还与材料及表面状况有关 C.黑体辐射中温度越高,辐射强度极大值向波长较长的方向移动 D.普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律 3.关于能量量子化,下列说法正确的是 (　　) A.能量子假设最早是由爱因斯坦提出的 B.微观粒子的能量是不连续的,只能是某一最小能量值的整数倍 C.电磁波的波长越长,其能量子越大 D.能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾,因而它一定是错误的观点 逐点清(四)　能级 [多维度理解] 1.定义 原子的能量是　　　　的,这些　　　　的能量值叫作能级。  2.原子的稳定性 原子处于能量最低的状态时最稳定,原子处于能量较高的状态时不稳定,会自发地向能量较低的能级跃迁,放出　　　　。  3.能级跃迁规律 原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量,　　　　前后两个能级之差。  4.原子的发射光谱的特征 原子的能级是分立的,放出的光子的能量也是分立的,因此原子的发射光谱只有一些　　　　的亮线。  [微点拨] 能级之间的跃迁 处于低能级的原子受到高速运动的电子的撞击,有可能跃迁到较高的能量状态,处于高能级的原子是不稳定的,会自发地向能量较低的能级跃迁,放出光子。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)原子不能从低能级向高能级跃迁。 (　　) (2)原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁,放出光子后从较高能级跃迁到较低能级。 (　　) (3)原子跃迁时无论是吸收光子还是放出光子,光子的能量都等于始、末两个能级的能量差的绝对值。 (　　) 2.下列说法正确的是 (　　) A.原子的能量是连续的,原子的能量从某一能量值变为另一能量值,可以连续变化 B.原子从低能级向高能级跃迁时放出光子 C.原子从高能级向低能级跃迁时放出光子,且光子的能量可以是任意值 D.由于能级的存在,原子放出的光子的能量是分立的,所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线 3.下列关于氢原子光谱和能级的说法不正确的是 (　　) A.氢原子光谱中的亮线是由于氢原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的 B.氢原子光谱是不连续的,是一些分立的亮线,说明了氢原子的能级是量子化的 C.原子能量越高,原子越稳定 D.原子从高能态向低能态跃迁会放出光子,光子能量等于两个能级之差 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 第4、5节　电磁波的发现及应用　能量量子化 逐点清(一) 　 [多维度理解] 一、1.(1)①感应电流　电场　②电场　(2)磁场　变化　2.电场　磁场 二、2.周期性　电磁波　3.介质　真空　4.电磁　光速　5.电磁波　电磁场 [全方位练明] 1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 2.选A　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,所以A项错误。 3.选B　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,甲不能产生电场;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,乙不能产生电磁波。故选B。 逐点清(二) 　 [多维度理解] 1.(1)波长　频率　(2)λf　(3)3×108 m/s　(4)无线电波　可见光　 紫外线　(5)①广播　电视　②加热理疗　③通信　④消毒　 ⑥病变的细胞　2.(2)能量　 [全方位练明] 1.选D　根据c=λf可得,λ= m≈3.33 m。故选D。 2.选A　紫外线有很强的荧光效应,紫外验钞机就是利用紫外线的荧光效应而工作的,故A正确;阳光晒黑皮肤是紫外线的作用,故B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C错误;微波炉是利用微波使食物中的水分子热运动加剧,内能增加,温度升高,故D错误。 3.选B　5G应用3 300 MHz~5 000 MHz频段的无线电波传送信号,4G应用1 880 MHz~2 635 MHz 频段的无线电波传送信号,则5G信号的频率比4G信号高,由λ=可知5G电波比4G电波在真空中的波长更短,A错误,B正确;根据麦克斯韦电磁场理论,可知任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,C、D错误。 逐点清(三) 　 [多维度理解] 一、1.温度　2.短 　3.电磁波 二、1.整数倍　2.hν　3.hν　光子 [全方位练明] 1.(1)√　(2)×　(3)√ 2.选D　黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,故A错误;黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,与材料及表面状况无关,故B错误;黑体辐射中温度越高,辐射强度极大值向波长较短的方向移动,故C错误;普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律,故D正确。 3.选B　能量子假设最早是由普朗克提出的,故A错误;微观粒子的能量是不连续的,只能是某一最小能量值的整数倍,故B正确;根据ε=hν=可知,电磁波的波长越长,其能量子越小,故C错误;能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾,但它是正确的观点,故D错误。 逐点清(四) 　 [多维度理解] 1.量子化　量子化　2.光子　3.等于　4.分立 [全方位练明] 1.(1)×　(2)√　(3)√　 2.选D　原子的能量是量子化的,原子从高能级向低能级跃迁时向外放出光子,光子的能量hν=E初-E末,由于原子的能级是分立的,放出的光子的能量也是分立的,所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线,故D正确。 3.选C　原子处于能量越低的状态越稳定,C符合题意。 $