第13章 4 电磁波的发现及应用（配套Word）-【精讲精练】2026-2027学年高中物理必修第三册教师用书（人教版）

本高中物理讲义聚焦电磁波的发现及应用，系统梳理麦克斯韦电磁场理论（变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场），电磁波的产生与传播（交替电磁场传播、波速公式c=λf），电磁波谱（无线电波到γ射线的波长频率特性）及能量传递等核心知识点，构建从理论到应用的学习支架。 该资料通过探究点对比分析（如电磁波与机械波特性表格）、判断题辨析及例题解析，培养学生科学思维（模型建构、科学推理）和物理观念。例如对比表格清晰呈现两者差异，判断题强化理论理解，课中助力教师教学，课后便于学生回顾练习，弥补知识盲点。

4　电磁波的发现及应用 [学业要求与核心素养] 1．了解麦克斯韦电磁场理论。 2．知道什么是电磁波，知道波速、波长和频率的关系。 3．了解电磁波谱，了解不同电磁波的特性。 4．知道电磁波具有能量，了解电磁波通信。 [对应学生用书P140] 一、电磁场 1．变化的磁场产生电场 (1)实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生__感应电流__。 (2)麦克斯韦的见解：电路里感应电流的产生，一定是变化的__磁场__产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。 (3)实质：变化的__磁场__产生了电场。 2．变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生__磁场__。 3．电磁场 变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的__电磁场__。 二、电磁波 1．电磁波的产生 变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成__电磁波__。 2．麦克斯韦预言 (1)电磁波的速度等于__光速__。 (2)光是以__波动__形式传播的一种电磁振动。 3．__赫兹__通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦可斯韦的电磁场理论。 三、电磁波谱 1．波速、波长与频率的关系 波速＝__波长×频率__。 电磁波波速的表达式：c＝__λf__(c为电磁波在真空中的速度，即光速)。 2．电磁波谱 按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱，叫作电磁波谱。 3．按照波长从长到短依次排列为无线电波、__红外线__、可见光、__紫外线__、__X射线__、γ射线。不同的电磁波由于具有不同的__波长(频率)__，才具有不同的特性。 四、电磁波传递能量 电磁波是运动中的__电磁场__，各种各样的仪器能够探测到许许多多的电磁波，表明电磁波可以传递能量。 (1)变化的电场一定产生变化的磁场。(　　) (2)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场。(　　) (3)电磁波在真空中的传播速度是3.0×108 m/s。(　　) (4)麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在。(　　) (5)电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× [对应学生用书P141] 探究点一　麦克斯韦电磁场理论 1．变化的磁场产生电场 (1)均匀变化的磁场产生恒定的电场。 (2)非均匀变化的磁场产生变化的电场。 (3)周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。 2．变化的电场产生磁场 (1)均匀变化的电场产生恒定的磁场。 (2)非均匀变化的电场产生变化的磁场。 (3)周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。 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，在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]　根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场。 [答案]　D 1．某电路中电场随时间变化的图像如下列各图所示，能发射电磁波的电场是(　　) 解析　图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和图C中电场都随时间均匀变化，只能在周围产生恒定的磁场，不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这个磁场的变化也是不均匀的，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，能发射电磁波。 答案　D 探究点二　电磁波 1．电磁波与机械波的比较 机械波 电磁波 研究对象 力学现象 电磁现象 周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化 传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播不需要介质，在真空中波速等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关 产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡产生(下节内容) 是横波还是纵波 可能是横波，也可能是纵波 横波 干涉和衍射 可以发生干涉和衍射 2．电磁波波速公式：c＝λf。 (多选)以下关于机械波与电磁波的说法，正确的是(　　) A．机械波和电磁波，本质上是一致的 B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关 C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波 D．它们都能发生反射、折射现象 [解析]　机械波由振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射等现象，故选项B、C、D正确。 [答案]　BCD 2．关于电磁波的传播速度，以下说法正确的是(　　) A．电磁波的频率越高，传播速度越大 B．电磁波的波长越长，传播速度越大 C．电磁波的能量越大，传播速度越大 D．所有的电磁波在真空中的传播速度都相等 解析　电磁波的传播速率由频率和介质共同决定，A、B描述比较片面，错误；电磁波的速度与能量无关，C错误；所有电磁波在真空中传播速度都等于光速，D正确。 答案　D 探究点三　电磁波谱 1．各种电磁波的共性 (1)本质上都是电磁波，遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义。 (2)都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是 c＝3×108 m/s。 (3)传播都不需要介质。 (4)都具有反射、折射的特性。 2．不同电磁波的特性及应用 电磁 波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率 由左向右，频率变化为由小到大 真空 中的 波长 由左向右，波长变化为由长到短 特性 波动 性强 热效 应强 感光 性强 化学作用、荧光效应强 穿透 力强 穿透力 最强 用途 通信、 广播、 天体 物理 研究 遥控、遥测、加热、 红外摄像、 红外 制导 照明、 照相等 日光灯、杀菌、防伪、 治疗皮肤病等 检查、 探测、 透视、 治疗 探测、 治疗 各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是(　　) A．γ射线、紫外线、可见光、红外线 B．γ射线、红外线、紫外线、可见光 C．紫外线、可见光、红外线、γ射线 D．红外线、可见光、紫外线、γ射线 [解析]　在电磁波谱中，各种电磁波按照频率从小到大的排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，所以选项A正确。 [答案]　A 3．关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　) 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．电磁波频率最高的是γ射线，最容易用它来观察衍射现象 D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光 解析　X射线有很强的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，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是γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C错误。 答案　D [对应学生用书P142] 1．(多选)下列关于电磁场的说法正确的是(　　) A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波 B．匀速运动的电子束周围一定存在电磁场，即能产生电磁场 C．周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁波 D．历史上，电磁场的理论在先，实践证明在后 解析　周期性变化的电场和磁场，就能在其周围激发产生电磁波，故A错误；匀速运动的电子束形成稳定的电流，在周围空间产生稳定的磁场，不会再激发出电场，所以B错误；周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场。历史上，电磁场的理论在先，实践证明在后，所以选择C、D。 答案　CD 2．(多选)下列关于电磁波的说法，正确的是(　　) A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播 B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短 D．只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波 解析　电磁波在真空中的传播速度为光速c＝3.0×108 m/s，且c＝λf，从一种介质进入另一种介质，频率不变，但速度、波长会变化。电磁波仍具有波的特征，电磁波只有在真空中的传播速度才为3.0×108 m/s，在其他介质中的传播速度小于3.0×108 m/s，波长变短，只有交变的电场和磁场才能产生电磁波。 答案　AC 3．关于电磁波，下列叙述正确的是(　　) A．电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速 B．电磁波可以发生反射现象 C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播 D．随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息 解析　电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，故A错误；电磁波属于波的一种，能够发生反射等波特有的现象，故B正确；电磁波能在真空中传播，而机械波依赖于介质传播，不能在真空中传播，故C、D错误。 答案　B 4．如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可判定(　　) A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的 B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的 C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的 D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的 解析　紫外线具有荧光效应，红外线热效应明显，可见光有视觉感应，地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的；温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的。故选C。 答案　C 学科网（北京）股份有限公司 $