4.3-4.4无线电波的发射和接收与电磁波谱 讲义-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

本高中物理讲义聚焦无线电波的发射、接收与电磁波谱核心知识点，系统梳理发射需高频开放电路及调制（调幅、调频），接收通过电谐振、调谐与解调实现，电磁波谱按波长排列及各波段特点应用，构建完整知识脉络。 资料以考向例题（如电磁波性质判断、传感器应用）和变式题引导，结合生活实例（6G通信、安检设备），培养学生物理观念（运动和相互作用）与科学思维（科学推理），课中辅助教师教学，课后练习题助力学生查漏补缺，强化知识应用。

第3、4节 无线电波的发射和接收与电磁波谱 知识点1 无线电波的发射 1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点 (1)要有足够高的振荡频率。频率越高，发射电磁波的本领越大。 (2)应采用开放电路。振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。 2．开放电路 (1)增大电容器极板间的距离，减小极板间的正对面积，从而使电场和磁场扩展到电容器的外部。这样的振荡电路叫作开放电路。 (2)实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。 3．载波与调制 (1)载波：携带要传递的信号的高频电磁波。 (2)调制：使载波随各种信号而改变的技术。 (3)调制的分类： 调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制。 调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制。 知识点2 无线电波的接收 1．接收原理 电磁波在传播时遇到导体，会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收天线。 2．电谐振 当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象。 3．调谐 使接收电路产生电谐振的过程。 4．解调 使声音或图像信号从接收到的高频感应电流中还原出来的过程是调制的逆过程，所以叫作解调。调幅波的解调也叫检波。 5．高频电视信号的传播方式有三种：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采取不同的调制方式 知识点3 电磁波谱 1．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱。按波长由长到短依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。 2．不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 波动性强 通信、广播、导航 红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗 γ射线 穿透力最强 探测、治疗 考向1 无线电波的发射和接收 【例1】如图为某无线电波的波形图，关于该电磁波，下列说法正确的是（     ） A．它是纵波 B．它的传播依赖介质 C．它在真空中的传播速度等于光速 D．它是高频载波受低频信号干涉而成的 【变式】一同学制作了一简单的接收电路来接收广播信号。收听节目时，他想从江苏交通广播电台（FM101.1MHz）调为镇江交通广播电台（FM88.8MHz），下列可以实现的是（     ） A．更换一个自感系数更小的线圈 B．增大电容器两端的电压 C．减小电容器两极板间的距离 D．减小电容器的正对面积 考向2 电磁波谱 【例2】自动驾驶无人配送车通过传感器感知周围环境，传感器主要由超声波雷达、微波（无线电波）雷达和红外摄像系统组成。下列说法正确的是（     ） A．超声波和微波都可以在真空中传播 B．在真空中微波比红外线传播速度小 C．超声波比红外线更容易绕过障碍物 D．红外线的波长大于微波的波长 【变式】下列电磁波按频率由高到低的顺序排列正确的是（     ） A．X射线、微波、红外线、可见光 B．射线、紫外线、可见光、红外线 C．微波、红外线、可见光、紫外线 D．射线、红外线、可见光、紫外线 考向 3 电磁波的应用 【例3】各种电磁波在日常生活和生产中被应用。下列关于电磁波的说法中，不正确的是（　　） A．频率越小的电磁波，在真空中的传播速度越大 B．控制电视、空调的遥控器使用的是红外线 C．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪使用的是X射线 D．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒 【变式】关于电磁波及其应用，下列说法正确的是（     ） A．红外线的波长大于短波的波长 B．射线的频率小于X射线的频率 C．验钞机利用紫光照射鉴别真伪 D．利用红外遥感技术监视森林火情 一、单选题 1．2025年4月12日，全球首个6G通感融合外场试验网公开亮相，实现了空天地一体化网络的初步验证。6G使用的无线电波频率在以上，比5G更高，相同时间传递的信息量更大。下列关于无线电波的说法正确的是（     ） A．5G和6G使用的无线电波均需要在介质中才能传播 B．6G使用的无线电波波长比5G更短 C．6G使用的无线电波比5G更容易绕过障碍物 D．无线电波传播方向与其周期性变化的磁场方向相同 2．高二物理选修课上，某同学拿到一台LC调谐收音机，发现无法接收到校园广播，老师解释说现在校园广播的工作频率比收音机当前可接收的最低频率还低，需要改装调谐电路，为了让收音机接收到校园广播信号，可采用的办法是（     ） A．减少电感线圈匝数 B．在电感线圈中插入铁芯 C．增大电容器两极板的间距 D．减少电容器两极板的正对面积 3．地震发生时，震源会同时产生地震波（机械波）和电磁波。地震预警系统利用地震波和电磁波传播速度的显著差异来实现提前预警，从而为震中周边地区争取宝贵的避险时间。下列关于地震波和电磁波的说法正确的是（     ） A．电磁波能传递信号，机械波不能传递信号 B．地震波和电磁波都必须依靠介质才能传播 C．地震波和电磁波都能发生干涉和衍射现象 D．地震波和电磁波的传播速度均与频率有关 4．晓君学习了“无线电波的发射和接收”一节后，发现有三个名词“调制”“调谐”“解调”经常混淆，为此他设计了一个方框图来明确它们的关系。下列设计中正确的是（     ） A．信号→调制→传播→接收→调谐→解调→信号 B．信号→调制→传播→接收→解调→调谐→信号 C．信号→调谐→传播→接收→调制→解调→信号 D．信号→调谐→传播→接收→解调→调制→信号 5．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。下面四幅图中，调频波是（     ） A． B． C． D． 6．下列对电磁场和电磁波的认识正确的是（     ） A．变化的电场一定要产生磁场 B．紫外线的显著作用是热作用 C．麦克斯韦预言了光是电磁波，并通过实验证实了这一结果 D．电磁波在真空或介质中传播时频率不同 7．关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是（     ） A．电磁波从真空进入介质时频率不变 B．微波炉利用红外线的热效应快速加热食物 C．车站、机场“透视”行李箱的安检装置利用的是红外线 D．紫外线的频率比可见光低，常用于杀菌消毒，长时间照射可损害健康 8．2024年5月27日，我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将通信技术试验卫星二十四号发射升空。该卫星主要用于开展多频段、高速率卫星通信技术验证。关于电磁波，下列说法正确的是（     ） A．电磁波的频率越高，波长越小 B．电磁波能在磁场中偏转 C．随时间变化的磁场在周围空间一定产生随时间变化的电场 D．振荡电路只需有足够高的振荡频率就可以有效发射电磁波 二、多选题 9．关于电磁波，下列说法正确的是（     ） A．无线电波常用于广播信号传输 B．机场利用射线对行李进行安全检查 C．医院利用红外线杀菌消毒 D．医院利用红外线加热理疗 10．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线，都是电磁波。按电磁波的波长或频率顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。不同的电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性，下列有关说法正确的是（   ） A．无线电波可以用于广播及其他信号的传输 B．红外线可以灭菌消毒，促进人体对钙的吸收 C．紫外线照射会使物质发出荧光，这是夜视仪工作的基础 D．射线具有很强的穿透本领，机场安检时能探测到箱内的物品 11．电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法中正确的是（　　） A．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场 B．在真空中，蓝牙耳机的电磁波传播速度与手机通信的电磁波传播速度相同 C．某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐 D．高铁站、机场等地进行安全检查时，利用红外线能探测到箱内的物品 12．下列说法正确的是（　　） A．图甲为手机与基站及蓝牙耳机的通信示意图。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则甲波的频率大于乙波的频率 B．图乙中病房内应用紫外线进行杀菌消毒 C．图丙中，红外体温计是利用体温计辐射出红外线来实现测量人体温度的 D．图丁中，机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领 13．下列关于电磁波的特性说法中，正确的是（　　） A．各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线 B．红外线有显著的热作用，紫外线有显著的化学作用 C．X射线和γ射线都是原子的内层电子受激发后产生的，都有很强的穿透能力 D．在电磁波谱中，X射线与γ射线有很大的重叠区域，但二者产生的机理不一样 14．电磁波谱家族有众多的成员。电磁波在工农业生产、医疗和现代科技中有广泛的应用，关于如图所示四幅图中应用原理的说法正确的是（　　） A．图甲表示医院对患者进行的放射治疗，它利用的是γ射线 B．图乙中为体温枪，它可以探测并转化无线电波 C．图丙中为微波炉，它是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的 D．图丁中为紫外灯，它是利用紫外线消毒的 三、填空题 15．4G通信频率范围为1880~2635 MHz，数据传输速率100 Mbps~1 Gbps；5G通信频率范围有两个频段，分别为450~6000 MHz（Sub­6 GHz频段，广泛使用）和24250~52600 MHz（毫米波频段），数据传输速率10 Gbps以上。已知手机单端天线的长度为载波波长的时，其感应电动势在天线中将达到最大值。由于通信频率的提高，现代智能手机的天线已经可以做得非常小，金属外壳手机的绝缘塑料条就是为天线开的窗口。则4G手机单端天线的最小长度应设计为________ cm；支持毫米波频段的5G手机需要为毫米波频段另外设计一个天线，这个单端天线的长度应设计为________~________ mm。（均保留三位有效数字） 16．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为588nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10-4m，则相邻两明条纹中心间距为___________m（保留两位有效数字）。若改用氦氖激光器作光源，其发出的红光波长比黄光的___________（选填“长”或“短”），其它条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的___________（选填“大”或“小”）。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3、4节 无线电波的发射和接收与电磁波谱 知识点1 无线电波的发射 1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点 (1)要有足够高的振荡频率。频率越高，发射电磁波的本领越大。 (2)应采用开放电路。振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。 2．开放电路 (1)增大电容器极板间的距离，减小极板间的正对面积，从而使电场和磁场扩展到电容器的外部。这样的振荡电路叫作开放电路。 (2)实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。 3．载波与调制 (1)载波：携带要传递的信号的高频电磁波。 (2)调制：使载波随各种信号而改变的技术。 (3)调制的分类： 调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制。 调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制。 知识点2 无线电波的接收 1．接收原理 电磁波在传播时遇到导体，会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收天线。 2．电谐振 当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象。 3．调谐 使接收电路产生电谐振的过程。 4．解调 使声音或图像信号从接收到的高频感应电流中还原出来的过程是调制的逆过程，所以叫作解调。调幅波的解调也叫检波。 5．高频电视信号的传播方式有三种：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采取不同的调制方式 知识点3 电磁波谱 1．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱。按波长由长到短依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。 2．不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 波动性强 通信、广播、导航 红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗 γ射线 穿透力最强 探测、治疗 考向1 无线电波的发射和接收 【例1】如图为某无线电波的波形图，关于该电磁波，下列说法正确的是（     ） A．它是纵波 B．它的传播依赖介质 C．它在真空中的传播速度等于光速 D．它是高频载波受低频信号干涉而成的 【答案】C 【详解】AB．电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，因此电磁波是横波，且电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故AB错误。 C．所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，即，故C正确。 D．由图可知波形振幅随时间变化，属于调制现象，是将低频信号加载到高频载波上，而干涉是两列频率相同的波叠加，故D错误。 故选C。 【变式】一同学制作了一简单的接收电路来接收广播信号。收听节目时，他想从江苏交通广播电台（FM101.1MHz）调为镇江交通广播电台（FM88.8MHz），下列可以实现的是（     ） A．更换一个自感系数更小的线圈 B．增大电容器两端的电压 C．减小电容器两极板间的距离 D．减小电容器的正对面积 【答案】C 【详解】LC接收电路调谐的本质是让电路固有频率与待接收电磁波频率相等，固有频率满足公式。本题需要将固有频率从101.1MHz降低到88.8MHz，因此需增大LC的乘积。 A．更换自感系数更小的线圈，L减小，LC乘积减小，f增大，不符合要求，故A错误； B．电容器的电容由自身结构（介电常数、正对面积、极板间距）决定，与两端电压无关，调整电压不会改变电容值，频率不变，故B错误； C．根据平行板电容公式，减小极板间距d，C增大，LC乘积增大，f减小，符合要求，故C正确； D．减小电容器正对面积S，根据，C减小，LC乘积减小，f增大，不符合要求，故D错误。 故选C。 考向2 电磁波谱 【例2】自动驾驶无人配送车通过传感器感知周围环境，传感器主要由超声波雷达、微波（无线电波）雷达和红外摄像系统组成。下列说法正确的是（     ） A．超声波和微波都可以在真空中传播 B．在真空中微波比红外线传播速度小 C．超声波比红外线更容易绕过障碍物 D．红外线的波长大于微波的波长 【答案】C 【详解】A．超声波是机械波，传播需要介质，不能在真空中传播；微波是电磁波，可以在真空中传播，故A错误； B．微波和红外线均属于电磁波，在真空中的传播速度相同，均为，故B错误； C．发生明显衍射的条件是波长与障碍物尺寸相近或大于障碍物尺寸，超声波的波长通常远大于红外线波长，因此超声波比红外线更容易绕过障碍物，故C正确； D．红外线和微波均为电磁波，根据 微波频率小于红外线频率，因此微波波长大于红外线波长，故D错误。 故选C。 【变式】下列电磁波按频率由高到低的顺序排列正确的是（     ） A．X射线、微波、红外线、可见光 B．射线、紫外线、可见光、红外线 C．微波、红外线、可见光、紫外线 D．射线、红外线、可见光、紫外线 【答案】B 【详解】电磁波按频率由高到低的排序为：射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波。 故选B。 考向 3 电磁波的应用 【例3】各种电磁波在日常生活和生产中被应用。下列关于电磁波的说法中，不正确的是（　　） A．频率越小的电磁波，在真空中的传播速度越大 B．控制电视、空调的遥控器使用的是红外线 C．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪使用的是X射线 D．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒 【答案】A 【详解】A．所有电磁波在真空中的传播速度均为光速c，和频率大小无关，A错误，符合题意； B．控制电视、空调的遥控器利用红外线的遥控特性工作，B正确，不符合题意； C．X射线穿透能力较强，机场、车站检查行李的透视仪采用X射线实现透视检测，C正确，不符合题意； D．紫外线具有杀菌消毒的作用，医院常用紫外线对病房和手术室消毒，D正确，不符合题意； 本题选不正确的，故选A。 【变式】关于电磁波及其应用，下列说法正确的是（     ） A．红外线的波长大于短波的波长 B．射线的频率小于X射线的频率 C．验钞机利用紫光照射鉴别真伪 D．利用红外遥感技术监视森林火情 【答案】D 【详解】A．电磁波按波长由长到短的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线，短波属于无线电波，波长大于红外线，故A错误； B．电磁波按频率由低到高的顺序与波长由长到短的顺序相同， 射线的频率高于 X 射线，故B错误； C．验钞机利用紫外线的荧光效应鉴别钞票真伪，紫外线不是可见光中的紫光，故C错误； D．温度较高的火情区域红外辐射更强，利用红外遥感技术可以监视森林火情，故D正确。 故选D。 一、单选题 1．2025年4月12日，全球首个6G通感融合外场试验网公开亮相，实现了空天地一体化网络的初步验证。6G使用的无线电波频率在以上，比5G更高，相同时间传递的信息量更大。下列关于无线电波的说法正确的是（     ） A．5G和6G使用的无线电波均需要在介质中才能传播 B．6G使用的无线电波波长比5G更短 C．6G使用的无线电波比5G更容易绕过障碍物 D．无线电波传播方向与其周期性变化的磁场方向相同 【答案】B 【详解】A．无线电波属于电磁波，电磁波传播不需要介质，可在真空中传播，故A错误； B．6G无线电波频率高于5G，根据可知，6G无线电波频率高于5G，因此波长更短，故B正确； C．波长越短，衍射能力越弱，越难绕过障碍物，6G波长更短，因此更不容易绕过障碍物，故C错误； D．无线电波是横波，传播方向与周期性变化的电场、磁场方向均垂直，故D错误。 故选B。 2．高二物理选修课上，某同学拿到一台LC调谐收音机，发现无法接收到校园广播，老师解释说现在校园广播的工作频率比收音机当前可接收的最低频率还低，需要改装调谐电路，为了让收音机接收到校园广播信号，可采用的办法是（     ） A．减少电感线圈匝数 B．在电感线圈中插入铁芯 C．增大电容器两极板的间距 D．减少电容器两极板的正对面积 【答案】B 【详解】收音机调谐的原理是使LC调谐电路的固有频率等于待接收信号的频率，发生电谐振。LC电路固有频率公式为 题目需要降低固有频率，因此需增大电感或电容。 A．减少电感线圈匝数会使电感减小，固有频率升高，故A错误； B．在电感线圈中插入铁芯会使电感增大，固有频率降低，故B正确； C．由电容决定式，增大极板间距，电容减小，固有频率升高，故C错误； D．减小极板正对面积，电容减小，固有频率升高，故D错误。 故选B。 3．地震发生时，震源会同时产生地震波（机械波）和电磁波。地震预警系统利用地震波和电磁波传播速度的显著差异来实现提前预警，从而为震中周边地区争取宝贵的避险时间。下列关于地震波和电磁波的说法正确的是（     ） A．电磁波能传递信号，机械波不能传递信号 B．地震波和电磁波都必须依靠介质才能传播 C．地震波和电磁波都能发生干涉和衍射现象 D．地震波和电磁波的传播速度均与频率有关 【答案】C 【详解】A．机械波也能传递信号（如声波传递声音信息），故A错误； B．电磁波不需要介质，可在真空中传播，故B错误； C．干涉和衍射是波的特有现象，机械波和电磁波都能发生，故C正确； D．机械波波速由介质决定，一般与频率无关；电磁波在真空中的速度恒为，与频率无关，故D错误。 故选C。 4．晓君学习了“无线电波的发射和接收”一节后，发现有三个名词“调制”“调谐”“解调”经常混淆，为此他设计了一个方框图来明确它们的关系。下列设计中正确的是（     ） A．信号→调制→传播→接收→调谐→解调→信号 B．信号→调制→传播→接收→解调→调谐→信号 C．信号→调谐→传播→接收→调制→解调→信号 D．信号→调谐→传播→接收→解调→调制→信号 【答案】A 【详解】调制是发射端的操作，指将待传输的低频信号加载到高频载波上，使信号适合远距离传播；调谐是接收端的选频操作，指从接收到的众多频率的无线电波中选出所需频率的信号；解调是接收端的还原操作，指将低频信号从选中的高频载波中分离出来，得到原始信号。 无线电波发射和接收是指发射端信号先调制再传播，接收端先接收信号，经调谐选频后解调还原出原始信号。 故选A。 5．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。下面四幅图中，调频波是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．该波是信号波，故A错误； B．波的振幅变了，而频率没有变，则该波是调幅波，故B错误； C．该波用来携带信号的高频电磁波，即载波，故C错误； D．波的频率变了，而振幅没有变，则该波是调频波，故D正确。 故选D。 6．下列对电磁场和电磁波的认识正确的是（     ） A．变化的电场一定要产生磁场 B．紫外线的显著作用是热作用 C．麦克斯韦预言了光是电磁波，并通过实验证实了这一结果 D．电磁波在真空或介质中传播时频率不同 【答案】A 【详解】A．根据麦克斯韦电磁场理论，只要是变化的电场就一定产生磁场（均匀变化的电场产生恒定磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场），故A正确； B．红外线的显著作用是热作用，紫外线的主要作用是化学效应、荧光效应、杀菌消毒等，故B错误； C．麦克斯韦预言了光是电磁波，赫兹通过实验证实了这一结论，麦克斯韦本人并未完成实验验证，故C错误； D．电磁波的频率由波源决定，与传播介质无关，在真空或介质中传播时频率保持不变，只有波速和波长会随介质变化，故D错误。 故选A。 7．关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是（     ） A．电磁波从真空进入介质时频率不变 B．微波炉利用红外线的热效应快速加热食物 C．车站、机场“透视”行李箱的安检装置利用的是红外线 D．紫外线的频率比可见光低，常用于杀菌消毒，长时间照射可损害健康 【答案】A 【详解】A．电磁波的频率由波源决定，传播过程中频率不随介质变化，电磁波从真空进入介质时仅波速、波长发生改变，频率不变，故A正确； B．微波炉是利用微波的共振效应（微波频率与水分子固有频率接近，引发水分子共振生热）加热食物，并非利用红外线的热效应，故B错误； C．车站、机场的安检透视装置利用的是穿透能力较强的X射线，红外线穿透能力弱，无法实现透视金属、箱包内部的功能，故C错误； D．根据电磁波谱的频率分布，紫外线的频率高于可见光，其具有杀菌消毒作用，但长时间照射会损害人体健康，选项中“紫外线频率比可见光低”的描述错误，故D错误。 故选A。 8．2024年5月27日，我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将通信技术试验卫星二十四号发射升空。该卫星主要用于开展多频段、高速率卫星通信技术验证。关于电磁波，下列说法正确的是（     ） A．电磁波的频率越高，波长越小 B．电磁波能在磁场中偏转 C．随时间变化的磁场在周围空间一定产生随时间变化的电场 D．振荡电路只需有足够高的振荡频率就可以有效发射电磁波 【答案】A 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度为光速且为定值，根据可知，电磁波频率越高，波长越小，故A正确； B．电磁波是交变电磁场的传播，本身不带电，不会受到洛伦兹力作用，因此不能在磁场中偏转，故B错误； C．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场会产生恒定的电场，只有非均匀变化的磁场才能产生随时间变化的电场，故C错误； D．有效发射电磁波需要同时满足两个条件：足够高的振荡频率、采用开放电路，仅满足振荡频率高无法有效发射电磁波，故D错误。 故选A。 二、多选题 9．关于电磁波，下列说法正确的是（     ） A．无线电波常用于广播信号传输 B．机场利用射线对行李进行安全检查 C．医院利用红外线杀菌消毒 D．医院利用红外线加热理疗 【答案】ABD 【详解】A．无线电波传播性能稳定，可携带信息实现远距离传输，是广播信号传输的常用载体，故A正确； B．射线穿透能力较强，可识别行李内部物品，机场行李安检利用了射线的该特性，故B正确； C．医院利用紫外线的高能作用实现杀菌消毒，红外线不具备杀菌消毒功能，故C错误； D．红外线具有显著的热效应，医院常利用该特性实现加热理疗的效果，故D正确。 故选ABD。 10．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线，都是电磁波。按电磁波的波长或频率顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。不同的电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性，下列有关说法正确的是（   ） A．无线电波可以用于广播及其他信号的传输 B．红外线可以灭菌消毒，促进人体对钙的吸收 C．紫外线照射会使物质发出荧光，这是夜视仪工作的基础 D．射线具有很强的穿透本领，机场安检时能探测到箱内的物品 【答案】AD 【详解】A．无线电波的波长较长、频率较低，适用于广播及其他信号的传输，故A正确； B．紫外线可以灭菌消毒，促进人体对钙的吸收，故B错误； C．紫外线照射会使物质发出荧光，但夜视仪是红外线的热效应工作的，故C错误； D．射线具有很强的穿透本领，可用于机场安检探测箱内的物品，故D正确。 故选AD。 11．电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法中正确的是（　　） A．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场 B．在真空中，蓝牙耳机的电磁波传播速度与手机通信的电磁波传播速度相同 C．某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐 D．高铁站、机场等地进行安全检查时，利用红外线能探测到箱内的物品 【答案】BC 【详解】A.根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定电场，均匀变化的电场产生恒定磁场，只有非均匀变化的场才能激发变化的场，选项表述忽略了均匀变化的特殊情况，故A错误； B.所有电磁波在真空中的传播速度均为光速，和电磁波的频率、应用场景无关，因此蓝牙耳机和手机通信的电磁波在真空中传播速度相同，故B正确； C.收音机接收电台时，需要调节接收电路的固有频率，使之与目标电台的电磁波频率一致，发生电谐振从而选出对应信号，这个选台的过程就是调谐，故C正确； D.高铁站、机场安检利用的是穿透能力强的X射线探测箱内物品，红外线穿透能力弱，仅热效应显著，无法探测箱内物品，故D错误。 故选BC。 12．下列说法正确的是（　　） A．图甲为手机与基站及蓝牙耳机的通信示意图。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则甲波的频率大于乙波的频率 B．图乙中病房内应用紫外线进行杀菌消毒 C．图丙中，红外体温计是利用体温计辐射出红外线来实现测量人体温度的 D．图丁中，机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领 【答案】BD 【详解】A．电磁波在空气中波速近似为光速，满足，不变，波长越长频率越低 由图可知甲波波长大于乙波，因此甲波频率小于乙波频率，A错误； B．紫外线具有杀菌消毒的作用，医院病房常用紫外线进行消毒，B正确； C．红外体温计的原理是：接收人体辐射的红外线（温度越高，红外线辐射强度越大）来测量体温，不是体温计自身辐射红外线，C错误； D．X射线穿透本领强，机场、车站检查行李的透视仪就是利用X射线的穿透性工作的，D正确。 故选 BD。 13．下列关于电磁波的特性说法中，正确的是（　　） A．各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线 B．红外线有显著的热作用，紫外线有显著的化学作用 C．X射线和γ射线都是原子的内层电子受激发后产生的，都有很强的穿透能力 D．在电磁波谱中，X射线与γ射线有很大的重叠区域，但二者产生的机理不一样 【答案】BD 【详解】A．波的干涉、衍射现象明显程度与波长正相关，波长越长越容易发生。γ射线是电磁波谱中波长最短的波段，最难表现出干涉和衍射现象，最易出现该现象的是波长最长的无线电波，故A错误； B．根据电磁波的特性，红外线热效应显著，可用于红外加热等场景；紫外线化学作用显著，可实现杀菌、荧光感光等功能，故B正确； C．X射线是原子内层电子受激发跃迁产生的，γ射线是原子核受激发（能级跃迁/衰变）产生的，二者产生机理不同，故C错误； D．X射线的高频段与γ射线的低频段存在频率重叠区域，二者的核心区别是产生机理不同，而非频率差异，故D正确。 故选BD。 14．电磁波谱家族有众多的成员。电磁波在工农业生产、医疗和现代科技中有广泛的应用，关于如图所示四幅图中应用原理的说法正确的是（　　） A．图甲表示医院对患者进行的放射治疗，它利用的是γ射线 B．图乙中为体温枪，它可以探测并转化无线电波 C．图丙中为微波炉，它是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的 D．图丁中为紫外灯，它是利用紫外线消毒的 【答案】ACD 【详解】A．医院的放射治疗，是利用γ射线频率大，穿透能力强，A正确； B．体温枪利用的是红外线，又称为红外测温仪，其测温原理是所有物体都发射红外线，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强，B错误； C．微波是电磁波的一部分，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增大，温度升高，达到加热的目的，C正确； D．紫外灯利用紫外线消毒，D正确。 故选ACD。 三、填空题 15．4G通信频率范围为1880~2635 MHz，数据传输速率100 Mbps~1 Gbps；5G通信频率范围有两个频段，分别为450~6000 MHz（Sub­6 GHz频段，广泛使用）和24250~52600 MHz（毫米波频段），数据传输速率10 Gbps以上。已知手机单端天线的长度为载波波长的时，其感应电动势在天线中将达到最大值。由于通信频率的提高，现代智能手机的天线已经可以做得非常小，金属外壳手机的绝缘塑料条就是为天线开的窗口。则4G手机单端天线的最小长度应设计为________ cm；支持毫米波频段的5G手机需要为毫米波频段另外设计一个天线，这个单端天线的长度应设计为________~________ mm。（均保留三位有效数字） 【答案】 2.85 1.43 3.09 【详解】[1]根据波速、波长、频率的关系 4G手机单端天线最小长度： 频率越高，波长越短，天线长度越小，因此取4G最高频率 天线最小长度 [2][3]毫米波频段频率范围 ， 频率越大，天线长度越小 因此最小长度 最大长度 16．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为588nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10-4m，则相邻两明条纹中心间距为___________m（保留两位有效数字）。若改用氦氖激光器作光源，其发出的红光波长比黄光的___________（选填“长”或“短”），其它条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的___________（选填“大”或“小”）。 【答案】 长 大 【详解】[1]由双缝干涉条纹间距公式可得 [2]由电磁波谱可知，红光波长比黄光的长。 [3]由条纹间距公式可知，红光波长比黄光的长，则相邻两明条纹中心间距红光比黄光的大。 学科网（北京）股份有限公司 $