5.3初识电磁波及其应用（重难点专练）物理鲁科版必修第三册

**基本信息** 以麦克斯韦电磁场理论为基础，通过5大题型系统构建电磁波知识体系，融合解题方法提炼与逻辑应用，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |麦克斯韦电磁场理论|1典例+3变式|两大核心假说、场变化规律辨析|从理论假说到场特性推导，建立电磁场转化认知| |电磁波产生与传播|1典例+3变式|产生条件、传播特性（介质/速度/矢量性）|理论应用于电磁波形成机制，衔接波速公式| |电磁波分类与频谱|1典例+3变式|频谱排序（波长/频率/能量）、特性对比|按频率梯度梳理电磁波家族，建立规律认知| |电磁波生活科技应用|1典例+3变式|各波段应用场景（通信/探测/医疗等）|理论联系实际，体现科学态度与社会责任| |综合辨析与易错点|1典例+3变式|高频误区纠正（如介质依赖/频率决定因素）|整合前四模块，通过对比深化科学思维|

5.3初识电磁波及其应用（重难点专练） 题型01麦克斯韦电磁场理论核心内容 题型02电磁波的产生与传播特性 题型03电磁波的分类与频谱规律 题型04电磁波的生活与科技应用 题型05电磁波综合辨析与易错点判断 ▌题型01麦克斯韦电磁场理论核心内容 解题必备 1.麦克斯韦电磁场理论两大核心假说 (1)变化的磁场产生电场：无论是否存在闭合导体回路，只要空间中的磁场发生变化，就会在周围空间激发产生电场，该电场为感生电场，与静电场性质不同。 (2)变化的电场产生磁场：无论空间是否存在磁性物质，只要电场发生周期性变化、不均匀变化，就会在周围空间激发产生磁场。 2.恒定场与变化场的规律辨析 (1)恒定磁场(大小、方向均不变)：不产生电场；恒定电场：不产生磁场，无法形成电磁场的相互激发。 (2)均匀变化的磁场：产生恒定的电场；均匀变化的电场：产生恒定的磁场，场强大小恒定，无进一步的场激发。 (3)周期性变化(振荡)的磁场：产生同频率周期性变化的电场；周期性变化的电场：产生同频率周期性变化的磁场，能够持续相互激发，形成电磁波。 3.感生电场与静电场的区别 静电场由静止电荷产生，电场线不闭合、有源场；感生电场由变化磁场产生，电场线为闭合曲线、无源场，可使自由电荷定向移动产生感应电流。 典例精析 例题1、（多选）图中为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是（　　） A．储罐内的液面高度降低时电容器的电容减小 B．~时间内电容器放电 C．~时间内LC回路中磁场能逐渐转化为电场能 D．若电感线圈的自感系数变大，则LC回路振荡电流的频率将变小 【答案】AD 【详解】A．根据 ，储罐内的液面高度降低时ε减小，电容器的电容C减小，A正确； B．~时间内，电流减小，磁场减弱，磁场能减小，电场能增大，电容器充电，B错误； C．~时间内，电流增大，磁场增强，磁场能增大，电场能减小，LC回路中电场能逐渐转化为磁场能，C错误； D．根据，若电感线圈的自感系数L变大，则LC回路振荡电流的频率f将变小，D正确。 故选AD。 举一反三 1．（多选）振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场如图所示，在该时刻，下列说法正确的是（    ） A．若电容器上极板带正电，则磁场能正在增大 B．若电容器上极板带正电，则电容器上的电荷量正在增大 C．若电容器下极板带正电，则电路中的电流减小 D．若只增大电容器的电容，则发射电磁波的本领变小 【答案】BD 【详解】AB．根据线圈中磁场的方向可判断线圈中电流方向由下到上，若电容器上极板带正电，则此时电容器极板上的电荷量正在增大，电容器正在充电，电流正在减小，感应电动势正在增加，磁场能正在向电场能转化，磁场能正在减小，故A错误，B正确； C．若电容器下极板带正电，则此时电容器极板上的电荷量正在减小，电容器正在放电，电流正在增加，故C错误； D．增大电容器的电容，由 可知，LC回路中的频率减小，所以发射电磁波的本领变小，故D正确。 故选BD。 2．LC振荡器是利用电感和电容组合产生振荡信号的电子振荡器，广泛应用于通信、音频处理、频率合成等领域。如图所示的电路，线圈的电阻忽略不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡，以断开开关的时刻为计时起点，下列判断正确的是（    ） A．乙图可表示振荡电流随时间变化的图像 B．时刻电容器右极板带负电 C．时间内电场能向磁场能转化 D．若增大电容器板间的距离，振荡电流的频率降低 【答案】C 【详解】A．因线圈电阻为零，电路稳定时，线圈两端电压为零，电容器不带电；断开开关后，时刻线圈中电流最大，故乙图可以表示电容器的电荷量随时间的变化规律，A错误； B．线圈中的电流由，给电容器充电，电容器右极板带正电，电容器放电，故时刻电容器右极板还是带正电，B错误； C．时间内电容器继续放电，电场能向磁场能转化，C正确； D．若增大电容器板间的距离，由 可知C减小，根据公式 可知，振荡电流的频率增大，D错误。 故选C。 3．如图甲所示的无线话筒是一个将声信号转化为电信号并发射出去的装置，其内部电路中有一部分是LC振荡电路。若话筒使用时，某时刻线圈中的磁感线如图乙所示，且电流正在减小，则此时（　　） A．电流由b流向P再流向a，且电容器正在放电 B．电容器上极板带负电荷，线圈的自感电动势变大 C．电容器中的电场能正在减小 D．若减小电容器两板间的距离，LC振荡频率增大 【答案】B 【详解】A．根据安培定则可知，电流由b流向P再流向a，依题意，电流正在减小，可知电容器正在充电。故A错误； B．由A选项分析可知，电容器上极板带负电荷，电流正在减小，电流变化率正在增大，则该时刻线圈的自感电动势变大，电容器中的电场能正在增大。故B正确；C错误； D．根据 可知若减小电容器两板间的距离，电容增大，根据公式 可知，振荡电流的频率减小。故D错误。 故选B。 ▌题型02电磁波的产生与传播特性 解题必备 1.电磁波的产生条件 周期性变化的电场和磁场相互激发、交替产生，由近及远向外传播，形成电磁波。核心条件：存在周期性振荡的电磁场，恒定场、均匀变化场无法产生电磁波。 2.电磁波的传播特点 (1)传播介质：电磁波不需要介质，可在真空中传播，也可在空气、水、固体等介质中传播，区别于声波、水波等机械波。 (2)传播速度：真空中电磁波传播速度均等于光速，；介质中传播速度小于光速，介质折射率越大，波速越小。 (3)波的共性：电磁波具备波的所有基本性质，可发生干涉、衍射、反射、折射现象。 (4)矢量特性：电磁波属于横波，电场强度、磁感应强度方向均与传播方向垂直，电场与磁场方向相互垂直。 3.电磁波基本物理量关系 波速、波长、频率满足通用波速公式：。电磁波的频率由波源(振荡电路)决定，与传播介质无关；波长、波速随介质变化改变。 4.赫兹实验意义 赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在，验证了麦克斯韦电磁场理论的正确性，同时测出电磁波速度等于光速，证明光是一种电磁波。 典例精析 例题2、关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（     ） A．麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场 B．赫兹预言并通过实验证实了电磁波的存在 C．地面接收站要接收某频率的电磁波，需要对接收电路进行调频 D．在电磁波谱中，由LC振荡电路产生的电磁波容易发生明显衍射现象 【答案】D 【详解】A．均匀变化的电场产生恒定的磁场，故变化的电场不一定产生变化的磁场，A错误； B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，B错误； C．地面接收站要接收某频率的电磁波，需要对接收电路进行调谐，C错误； D．在电磁波谱中，由LC振荡电路产生的电磁波波长较长，容易发生明显衍射现象，D正确。 故选D。 举一反三 4．（多选）关于无线电波的发射和接收，下列说法错误的是（　　） A．无线电波的接收中，使接收电路产生电谐振的过程叫作调制 B．手机的无线充电是利用了互感的原理 C．LC振荡电路在放电过程中电场能减小，磁场能增大 D．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 【答案】AD 【详解】A．在电磁波的发射过程，必须对信号进行调制，使接收电路产生电谐振的过程叫做解调，故A错误，符合题意； B．无线充电技术利用的是电磁感应中的互感原理，故B正确，不符合题意； C．在LC振荡电路放电过程中电流增大，磁场能增大，电场能减小，故C正确，不符合题意； D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定，磁通量有变化才有感应电动势，故D错误，符合题意。 本题选错误的，故选AD。 5．（多选）电磁波的发射、传播及接收过程如图所示，下列说法正确的是（    ） A．信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的 B．电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放电路供给能量 C．能直接穿过电离层，以空间波的形式进行直线传播是短波，这种直线传播受大气的干扰小、能量损失少、信号强 D．调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象 【答案】ABD 【详解】A．信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的；故A正确； B．电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放电路供给能量，故B正确； C．能直接穿过电离层，以空间波的形式进行直线传播是微波，这种直线传播受大气的干扰小、能量损失少、信号强，故C错误； D．调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象，故D正确。 故选ABD。 6．（多选）下列说法正确的是（　　） A．甲图中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈上会由于涡流产生大量热量，从而冶炼金属 B．乙图中，摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快，这是电磁驱动现象 C．丙图中，浙江交通之声广播FM93发射的电磁波调制方式为调频 D．丁图中，磁电式电流表线圈的铝框骨架在指针偏转时起到了电磁阻尼的作用 【答案】CD 【详解】A．真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生交变磁场，被冶炼的金属中产生涡流，产生大量的热，从而冶炼金属。故A错误； B．由电磁驱动原理可知图乙中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁铁转的慢，即同向异步。故B错误； C．浙江交通之声广播FM93发射的电磁波调制方式为调频。故C正确； D．磁电式电流表的指针偏转时，会带动铝框转动，铝框中会产生感应电流，从而受到安培力阻碍铝框的运动，起到电磁阻尼的作用。故D正确。 故选CD。 ▌题型03电磁波的分类与频谱规律 解题必备 1.电磁波频谱排序(按波长由长到短、频率由低到高) 无线电波→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线 整体规律：波长越短、频率越高，电磁波的能量越大，穿透能力越强，衍射能力越弱。 2.各类电磁波核心特性 (1)无线电波：波长最长、频率最低，衍射能力强，主要用于通信、广播、电视、雷达导航，由振荡电路产生。 (2)红外线：热效应显著，一切物体都在辐射红外线，无法肉眼观测，常用于红外测温、夜视仪、遥控设备。 (3)可见光：唯一可被人眼直接感知的电磁波，包含红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，是自然光的主要组成部分。 (4)紫外线：频率较高、能量较大，具有杀菌消毒、荧光效应，过量照射会伤害人体皮肤、黏膜。 (5)X射线：穿透能力较强，可穿透人体软组织，用于医学拍片、工业探伤检测。 (6)γ射线：频率最高、能量最大、穿透能力最强，具有极强的辐射性，用于医疗放疗、金属探伤、核物理研究。 3.频谱变化核心规律 从无线电波到γ射线，频率逐渐升高，光子能量逐渐增大，穿透能力逐渐增强，波动性(干涉、衍射)逐渐减弱，粒子性逐渐凸显。 典例精析 例题3、电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．移动电话使用可见光进行Wi—Fi联网 B．冷物体的红外辐射比热物体的红外辐射强 C．紫外线具有的能量足以破坏细胞核中的物质 D．X射线的频率比γ射线的频率高 【答案】C 【详解】A．移动电话经常使用Wi-Fi联网，也会用蓝牙传输数据，两种方式均是利用电磁波来传输信息的，均利用了电磁波中的微波，故A错误； B．根据辐射的特点可知，所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，故B错误； C．紫外线频率较高，所以具有较高的能量，可破坏细胞中的物质，通常用于杀菌，故C正确； D．在电磁波谱中，常见电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，它们的波长是依次变短，频率依次变长，故D错误； 故选C。 举一反三 7．2023年8月10日，浙江民营企业的第一颗卫星智能体“地卫智能应急一号”成功发射并进入预定轨道。卫星从离地面500公里处利用星上智能处理技术提供地面热点地区遥感观测服务。取地球半径为。下列说法正确的是（　　） A．该卫星处的重力加速度约为 B．该卫星圆周运动的周期约为60min C．该卫星圆周运动的速度大于第一宇宙速度 D．遥感技术使用的电磁波是紫外线 【答案】A 【详解】A．在地球表面根据万有引力与重力的关系有 设该卫星的质量为，则有 解得 故A正确； B．根据万有引力提供向心力有 代入数据解得该卫星圆周运动的周期 s93.78min 故B错误； C．第一宇宙速度是卫星做圆周运动的最大环绕速度，该卫星圆周运动的速度小于第一宇宙速度，故C错误； D．由于红外线衍射能力强，不容易被云雾里的小分子散射掉，穿过云雾的能力比较好，用于遥感技术，故D错误； 故选A。 8．（多选）如图所示，玻璃中有一足够长的长方体空气泡．玻璃中有两束平行的光：甲光（红光）和乙光（紫光），两者相距为d，斜射到空气泡上表面，则（　　） A．若甲光能从矩形空气泡的下表面射出，则乙光一定也能从下表面射出 B．若两种光经上表面折射后均能从下表面出射，则出射光线间距离一定小于d C．若两种光经上表面折射后均能从下表面出射，则出射光线间距离一定大于d D．甲、乙两种光，均是原子核外电子受激发而产生的 【答案】CD 【详解】A.根据折射率的公式可知，光进入空气后的折射角将大于入射角，所以都向右偏折，乙光有可能从空气泡的右侧边射出．故A错误； BC.若两种光经上表面折射后均能从下表面出射，光线通过平行空气泡时，要发生两次折射，因为空气泡上下两个表面平行，上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性，可知出射光线与入射光线一定平行．由于紫光的折射率大于红光的折射率，紫光通过空气泡后光线的侧移较大，所以两条出射光线间距一定大于d．故B错误，C正确． D.根据光产生的原理可知，红色光与紫色光都是原子核外电子受激发而产生的．故D正确． 9．图甲展现了在医院用某频段电磁波进行医学成像诊断的场景，图乙是技术所成的相片。关于该成像技术，下列说法中正确的是（　　） A．该频段的电磁波属于γ射线 B．可以利用该频段的电磁波进行灭菌消毒 C．可以利用该频段的电磁波制成不需要与身体接触的温度计 D．可以利用该频段的电磁波在车站、机场等地探测箱内的物品 【答案】D 【详解】A．频段的电磁波属于X射线，故A错误； B．紫外线可以进行灭菌消毒，故B错误； C．利用红外线的热辐射可以制成不需要与身体接触的温度计，故C错误； D．利用X射线在车站、机场等地探测箱内的物品，故D正确。 故选D。 ▌题型04电磁波的生活与科技应用 解题必备 1.无线电波的主流应用 (1)通信领域：手机通信、WiFi、蓝牙、卫星通信、广播电视信号传输，依靠不同频率的无线电波传递信息。 (2)探测领域：雷达利用无线电波的反射特性，探测物体位置、速度、距离；气象雷达监测云层、降水变化。 2.红外线、紫外线日常应用 (1)红外线：红外遥感、红外夜视、家电遥控、红外测温、烘干加热设备，利用其显著的热效应。 (2)紫外线：医用杀菌消毒、验钞防伪(荧光效应)、紫外线固化工艺，适量紫外线可促进人体合成维生素D。 3.高能电磁波的专业应用 (1)X射线：医学透视拍片、工业零件无损探伤、安检设备检测。 (2)γ射线：肿瘤放射治疗、高精度金属探伤、辐射育种、食品保鲜灭菌。 4.电磁波的危害与防护 高强度、高频电磁波会产生电磁辐射，干扰电子设备、影响人体机能；日常手机、家电辐射强度较低，符合安全标准，无需过度防护。高频高能射线(紫外线、X射线、γ射线)需专业防护，避免过量照射。 典例精析 例题4、下列说法正确的是（　　） A．图甲中放在小磁针正上方直导线通图示电流时，N极将垂直纸面向外转动 B．图乙中两个与磁场方向垂直的面积相等的线圈，穿过线圈S1的磁通量大 C．图丙中线圈ABCD平行通电直导线移动时，线圈中有感应电流 D．图丁中工人在电焊时，眼睛看到的电焊弧光是紫外线 【答案】B 【详解】A．由图可知，根据安培定则可知，通电导线在小磁针的位置产生的磁场方向应垂直纸面向里，而小磁针N极受力方向为该处磁场的方向，所以小磁针将垂直纸面向里转动，故A错误； B．由于两线圈的面积相等，所以穿过线圈的磁通量大小取决于磁感应强度的大小，由图可知，穿过S1的磁感线密，说明磁感应强度大，穿过S1的磁通量较大，故B正确； C．线圈ABCD平行通电直导线移动时，穿过线圈的磁通量不发生变化，线圈中没有感应电流，故C错误； D．眼睛看到的电焊弧光是可见光，故D错误。 故选B。 举一反三 10．（多选）下列光学现象说法正确的是（　　） A．图甲中胸透又称为X光透视，是利用了X射线的衍射 B．图乙中水流导光实验时，激光沿水流会变弯曲是由于光的全反射 C．图丙中观看3D电影时，佩戴的偏振眼镜的两个镜片的透振方向是相互垂直 D．图丁中测定玻璃折射率实验，不小心让玻璃砖略微平行于界面移动，则测量值比真实值偏小 【答案】BC 【详解】A．胸透又称为X光透视，是利用了X射线的穿透性，故A错误； B．水流导光实验时，激光沿水流会变弯曲是由于光的全反射，故B正确； C．观看3D电影时，佩戴的偏振眼镜的两个镜片的透振方向是相互垂直，使双眼分别观察到两幅独立的画面并进行叠加，形成立体的视觉感受，故C正确； D．测定玻璃折射率实验，不小心让玻璃砖略微平行于界面移动，作出光路图，通过分析入射角和折射角的大小都不变，即对测量结果无影响，故D错误。 故选BC。 11．下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是（　　）。 A．各种频率的电磁波在真空的传播速度都相同 B．X射线穿透本领很强，γ射线的穿透本领很弱 C．用额温枪检查出入人员是否发烧，是利用红外线显著的消毒作用 D．无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线和γ射线按频率从小到大排列 【答案】A 【详解】A．各种频率的电磁波在真空的传播速度都相同，都等于光速，A正确； B．X射线穿透本领很强，γ射线的穿透本领比X射线强，B错误； C．用额温枪检查出入人员是否发烧，是利用红外线的热作用，C错误； D．电磁波按频率从小到大的顺序是，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，D错误。 故选A。 12．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　） A．、β、三种射线在磁场中均能发生偏转 B．射线是由氦原子核衰变产生的 C．工业上常用射线来探测塑料板或金属板的厚度 D．β射线是原子核外的电子受激跃迁而产生的 【答案】C 【详解】A．和都带电，在磁场中运动能够发生偏转，而射线不带电，不能发生偏转。故A错误； B．射线是由氦原子衰变后形成的氦核，故B错误； C．由于射线的穿透能力较强，工业上常用射线来探测塑料板或金属板的厚度，故C正确； D．β射线原子核内的中子转化为电子而形成的，故D错误。 故选C。 ▌题型05电磁波综合辨析与易错点判断 解题必备 1.高频易错概念辨析 (1)误区1：变化的电场一定产生电磁波。纠正：只有周期性振荡的电场、磁场才能持续相互激发形成电磁波，均匀变化的场只能产生恒定场，无法形成电磁波。 (2)误区2：电磁波传播需要介质。纠正：电磁波无需介质，真空传播速度最快，机械波必须依赖介质传播。 (3)误区3：电磁波频率随传播速度改变。纠正：电磁波频率由波源决定，传播过程中频率恒定，波速、波长随介质改变。 (4)误区4：波长越长的电磁波，能量越高。纠正：频率越高、波长越短，光子能量越高，穿透能力越强。 2.电磁波与机械波综合对比 相同点：均为波，满足，均可发生干涉、衍射、反射、折射现象，传递能量和信息。 不同点：电磁波为横波、无需介质、由电磁场振荡产生；机械波有横波纵波、必须介质、由质点振动产生。 3.光波与电磁波的关系 可见光、红外线、紫外线均属于电磁波，光的反射、折射、衍射规律完全适用于电磁波。 典例精析 例题5、大口径天文望远镜大大提高了人类观测宇宙的范围。目前美国最大口径的射电望远镜位于阿雷西博天文台（阿雷西博射天望远镜），其口径约为300米。而位于我国贵州的射电望远镜是目前世界上最大单口径射电望远镜，其口径约为500米。在宇宙大尺度上，天体的空间分布可认为是均匀的，假定两望远镜能分辨的最小功率相同。以下说法正确的是（　　） A．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为 B．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为 C．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为 D．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为 【答案】B 【详解】AB．直径为D的望远镜能接受到辐射的有效面积（即垂直射电信号的方向的投影面积） 那么，根据来自同一天体的辐射均匀分布可得：功率和有效面积成正比，故有 故A错误，B正确； CD．天体空间分布均匀，设望远镜能观测到的最远距离为L，望远镜口径为D，望远镜能观测到此类天体的电磁波总功率最小值为P0，则有 天体的空间分布可认为是均匀的，单位体积中天体数为n，能够观测到的此类天体数目 由于两望远镜能分辨的最小功率相同 所以 则 故CD错误。 故选B。 举一反三 13．电磁波谱家族有众多的成员。关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（　　）    A．电磁炉是利用电磁波来工作的 B．微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的 C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的 D．夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的 【答案】A 【详解】A．电磁炉是利电磁感应原理和电流的热效应来工作的，故A错误，符合题意； B．微波时电磁波的一部分，食物分子在微波的作用下剧烈震动，内能增大，温度升高，达到加热的目的，故B正确，不符合题意； C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的，故C正确，不符合题意； D．不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故D正确，不符合题意。 故选A。 14．如图甲所示，通过电流加热，热阴极中的电子克服逸出功离开阴极，之后被加速电场 加速撞击阳极，在撞击阳极原子的过程中，电子以极大的加速度减速，损失的能量则 以 X射线的形式辐射出去。大部分电子经历多次碰撞而减速，因此辐射的能谱是连 续谱，图乙为不同加速电压下测量到的X 射线能谱，横轴为X射线波长，纵轴为相应波长的X射线强度。电子从阴极逸出时的速度忽略不计，下列推断不正确的是（    ） A．随加速电压增大，X射线强度的极大值向频率更高的方向移动 B．当电子撞击阳极被瞬间减速到0时，辐射的X 射线波长最短 C．只改变阳极材料，X射线的最短波长也会随之变化 D．若用60kV加速电压加速电子，产生的X 射线的最短波长约为20pm 【答案】C 【详解】A．由乙图可知，电压越大，X射线强度的极大值对应波长向小的方向移动，由c=λf，c不变，则λ大，f反而减小，故极大值向波长小的方向移动，就是向频率更高的方向移动，故A正确； B．撞击中损失的能量以X射线的形式辐射出去，当电子撞击后速度减为0，此时损失的能量最多，X射线能量最大，由爱因斯坦光子说，ɛ=hv，ɛ越大，h不变，v频率越大，由c=λf（f也是频率），f越大，则λ越小，故减到0时，辐射波长最短，故B正确； C．由ɛ=hv，c=λf可知，辐射的X射线波长与X射线的能量有关，即由撞击损失的能量决定与阳极材料无关，故C错误； D．由乙图可知，加速电压越大，产生的X射线的最短波长向波长小的方向移动，故可推测60kV时，最短波长大约为20pm，故D正确； 本题选择错误的选项，故选C。 15．如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（　　） A．秒在国际单位制中是个导出单位 B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内 C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低 D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小 【答案】C 【详解】A．秒在国际单位中是基本单位，故A错误； BC．铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的频率约为，根据 可得其波长约为 = 波长大于可见光波长，频率低于可见光的频率，故B错误，C正确； D．电磁波在真空中传播速度等于光速，故D错误。 故选C。 2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.3初识电磁波及其应用（重难点专练） 题型01麦克斯韦电磁场理论核心内容 题型02电磁波的产生与传播特性 题型03电磁波的分类与频谱规律 题型04电磁波的生活与科技应用 题型05电磁波综合辨析与易错点判断 ▌题型01麦克斯韦电磁场理论核心内容 解题必备 1.麦克斯韦电磁场理论两大核心假说 (1)变化的磁场产生电场：无论是否存在闭合导体回路，只要空间中的磁场发生变化，就会在周围空间激发产生电场，该电场为感生电场，与静电场性质不同。 (2)变化的电场产生磁场：无论空间是否存在磁性物质，只要电场发生周期性变化、不均匀变化，就会在周围空间激发产生磁场。 2.恒定场与变化场的规律辨析 (1)恒定磁场(大小、方向均不变)：不产生电场；恒定电场：不产生磁场，无法形成电磁场的相互激发。 (2)均匀变化的磁场：产生恒定的电场；均匀变化的电场：产生恒定的磁场，场强大小恒定，无进一步的场激发。 (3)周期性变化(振荡)的磁场：产生同频率周期性变化的电场；周期性变化的电场：产生同频率周期性变化的磁场，能够持续相互激发，形成电磁波。 3.感生电场与静电场的区别 静电场由静止电荷产生，电场线不闭合、有源场；感生电场由变化磁场产生，电场线为闭合曲线、无源场，可使自由电荷定向移动产生感应电流。 典例精析 例题1、（多选）图中为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是（　　） A．储罐内的液面高度降低时电容器的电容减小 B．~时间内电容器放电 C．~时间内LC回路中磁场能逐渐转化为电场能 D．若电感线圈的自感系数变大，则LC回路振荡电流的频率将变小 举一反三 1．（多选）振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场如图所示，在该时刻，下列说法正确的是（    ） A．若电容器上极板带正电，则磁场能正在增大 B．若电容器上极板带正电，则电容器上的电荷量正在增大 C．若电容器下极板带正电，则电路中的电流减小 D．若只增大电容器的电容，则发射电磁波的本领变小 2．LC振荡器是利用电感和电容组合产生振荡信号的电子振荡器，广泛应用于通信、音频处理、频率合成等领域。如图所示的电路，线圈的电阻忽略不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡，以断开开关的时刻为计时起点，下列判断正确的是（    ） A．乙图可表示振荡电流随时间变化的图像 B．时刻电容器右极板带负电 C．时间内电场能向磁场能转化 D．若增大电容器板间的距离，振荡电流的频率降低 3．如图甲所示的无线话筒是一个将声信号转化为电信号并发射出去的装置，其内部电路中有一部分是LC振荡电路。若话筒使用时，某时刻线圈中的磁感线如图乙所示，且电流正在减小，则此时（　　） A．电流由b流向P再流向a，且电容器正在放电 B．电容器上极板带负电荷，线圈的自感电动势变大 C．电容器中的电场能正在减小 D．若减小电容器两板间的距离，LC振荡频率增大 ▌题型02电磁波的产生与传播特性 解题必备 1.电磁波的产生条件 周期性变化的电场和磁场相互激发、交替产生，由近及远向外传播，形成电磁波。核心条件：存在周期性振荡的电磁场，恒定场、均匀变化场无法产生电磁波。 2.电磁波的传播特点 (1)传播介质：电磁波不需要介质，可在真空中传播，也可在空气、水、固体等介质中传播，区别于声波、水波等机械波。 (2)传播速度：真空中电磁波传播速度均等于光速，；介质中传播速度小于光速，介质折射率越大，波速越小。 (3)波的共性：电磁波具备波的所有基本性质，可发生干涉、衍射、反射、折射现象。 (4)矢量特性：电磁波属于横波，电场强度、磁感应强度方向均与传播方向垂直，电场与磁场方向相互垂直。 3.电磁波基本物理量关系 波速、波长、频率满足通用波速公式：。电磁波的频率由波源(振荡电路)决定，与传播介质无关；波长、波速随介质变化改变。 4.赫兹实验意义 赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在，验证了麦克斯韦电磁场理论的正确性，同时测出电磁波速度等于光速，证明光是一种电磁波。 典例精析 例题2、关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（     ） A．麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场 B．赫兹预言并通过实验证实了电磁波的存在 C．地面接收站要接收某频率的电磁波，需要对接收电路进行调频 D．在电磁波谱中，由LC振荡电路产生的电磁波容易发生明显衍射现象 举一反三 4．（多选）关于无线电波的发射和接收，下列说法错误的是（　　） A．无线电波的接收中，使接收电路产生电谐振的过程叫作调制 B．手机的无线充电是利用了互感的原理 C．LC振荡电路在放电过程中电场能减小，磁场能增大 D．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 5．（多选）电磁波的发射、传播及接收过程如图所示，下列说法正确的是（    ） A．信号源发射出的电磁波是由自由电子周期运动而产生的 B．电磁波发射装置主要由振荡器和开放电路两部分组成。振荡器的作用是产生高频振荡电流和对开放电路供给能量 C．能直接穿过电离层，以空间波的形式进行直线传播是短波，这种直线传播受大气的干扰小、能量损失少、信号强 D．调节频道主要是在调节LC电路中的电容C，改变其固有频率而产生“电谐振”现象 6．（多选）下列说法正确的是（　　） A．甲图中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈上会由于涡流产生大量热量，从而冶炼金属 B．乙图中，摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快，这是电磁驱动现象 C．丙图中，浙江交通之声广播FM93发射的电磁波调制方式为调频 D．丁图中，磁电式电流表线圈的铝框骨架在指针偏转时起到了电磁阻尼的作用 ▌题型03电磁波的分类与频谱规律 解题必备 1.电磁波频谱排序(按波长由长到短、频率由低到高) 无线电波→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线 整体规律：波长越短、频率越高，电磁波的能量越大，穿透能力越强，衍射能力越弱。 2.各类电磁波核心特性 (1)无线电波：波长最长、频率最低，衍射能力强，主要用于通信、广播、电视、雷达导航，由振荡电路产生。 (2)红外线：热效应显著，一切物体都在辐射红外线，无法肉眼观测，常用于红外测温、夜视仪、遥控设备。 (3)可见光：唯一可被人眼直接感知的电磁波，包含红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，是自然光的主要组成部分。 (4)紫外线：频率较高、能量较大，具有杀菌消毒、荧光效应，过量照射会伤害人体皮肤、黏膜。 (5)X射线：穿透能力较强，可穿透人体软组织，用于医学拍片、工业探伤检测。 (6)γ射线：频率最高、能量最大、穿透能力最强，具有极强的辐射性，用于医疗放疗、金属探伤、核物理研究。 3.频谱变化核心规律 从无线电波到γ射线，频率逐渐升高，光子能量逐渐增大，穿透能力逐渐增强，波动性(干涉、衍射)逐渐减弱，粒子性逐渐凸显。 典例精析 例题3、电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．移动电话使用可见光进行Wi—Fi联网 B．冷物体的红外辐射比热物体的红外辐射强 C．紫外线具有的能量足以破坏细胞核中的物质 D．X射线的频率比γ射线的频率高 举一反三 7．2023年8月10日，浙江民营企业的第一颗卫星智能体“地卫智能应急一号”成功发射并进入预定轨道。卫星从离地面500公里处利用星上智能处理技术提供地面热点地区遥感观测服务。取地球半径为。下列说法正确的是（　　） A．该卫星处的重力加速度约为 B．该卫星圆周运动的周期约为60min C．该卫星圆周运动的速度大于第一宇宙速度 D．遥感技术使用的电磁波是紫外线 8．（多选）如图所示，玻璃中有一足够长的长方体空气泡．玻璃中有两束平行的光：甲光（红光）和乙光（紫光），两者相距为d，斜射到空气泡上表面，则（　　） A．若甲光能从矩形空气泡的下表面射出，则乙光一定也能从下表面射出 B．若两种光经上表面折射后均能从下表面出射，则出射光线间距离一定小于d C．若两种光经上表面折射后均能从下表面出射，则出射光线间距离一定大于d D．甲、乙两种光，均是原子核外电子受激发而产生的 9．图甲展现了在医院用某频段电磁波进行医学成像诊断的场景，图乙是技术所成的相片。关于该成像技术，下列说法中正确的是（　　） A．该频段的电磁波属于γ射线 B．可以利用该频段的电磁波进行灭菌消毒 C．可以利用该频段的电磁波制成不需要与身体接触的温度计 D．可以利用该频段的电磁波在车站、机场等地探测箱内的物品 ▌题型04电磁波的生活与科技应用 解题必备 1.无线电波的主流应用 (1)通信领域：手机通信、WiFi、蓝牙、卫星通信、广播电视信号传输，依靠不同频率的无线电波传递信息。 (2)探测领域：雷达利用无线电波的反射特性，探测物体位置、速度、距离；气象雷达监测云层、降水变化。 2.红外线、紫外线日常应用 (1)红外线：红外遥感、红外夜视、家电遥控、红外测温、烘干加热设备，利用其显著的热效应。 (2)紫外线：医用杀菌消毒、验钞防伪(荧光效应)、紫外线固化工艺，适量紫外线可促进人体合成维生素D。 3.高能电磁波的专业应用 (1)X射线：医学透视拍片、工业零件无损探伤、安检设备检测。 (2)γ射线：肿瘤放射治疗、高精度金属探伤、辐射育种、食品保鲜灭菌。 4.电磁波的危害与防护 高强度、高频电磁波会产生电磁辐射，干扰电子设备、影响人体机能；日常手机、家电辐射强度较低，符合安全标准，无需过度防护。高频高能射线(紫外线、X射线、γ射线)需专业防护，避免过量照射。 典例精析 例题4、下列说法正确的是（　　） A．图甲中放在小磁针正上方直导线通图示电流时，N极将垂直纸面向外转动 B．图乙中两个与磁场方向垂直的面积相等的线圈，穿过线圈S1的磁通量大 C．图丙中线圈ABCD平行通电直导线移动时，线圈中有感应电流 D．图丁中工人在电焊时，眼睛看到的电焊弧光是紫外线 举一反三 10．（多选）下列光学现象说法正确的是（　　） A．图甲中胸透又称为X光透视，是利用了X射线的衍射 B．图乙中水流导光实验时，激光沿水流会变弯曲是由于光的全反射 C．图丙中观看3D电影时，佩戴的偏振眼镜的两个镜片的透振方向是相互垂直 D．图丁中测定玻璃折射率实验，不小心让玻璃砖略微平行于界面移动，则测量值比真实值偏小 11．下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是（　　）。 A．各种频率的电磁波在真空的传播速度都相同 B．X射线穿透本领很强，γ射线的穿透本领很弱 C．用额温枪检查出入人员是否发烧，是利用红外线显著的消毒作用 D．无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线和γ射线按频率从小到大排列 12．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　） A．、β、三种射线在磁场中均能发生偏转 B．射线是由氦原子核衰变产生的 C．工业上常用射线来探测塑料板或金属板的厚度 D．β射线是原子核外的电子受激跃迁而产生的 ▌题型05电磁波综合辨析与易错点判断 解题必备 1.高频易错概念辨析 (1)误区1：变化的电场一定产生电磁波。纠正：只有周期性振荡的电场、磁场才能持续相互激发形成电磁波，均匀变化的场只能产生恒定场，无法形成电磁波。 (2)误区2：电磁波传播需要介质。纠正：电磁波无需介质，真空传播速度最快，机械波必须依赖介质传播。 (3)误区3：电磁波频率随传播速度改变。纠正：电磁波频率由波源决定，传播过程中频率恒定，波速、波长随介质改变。 (4)误区4：波长越长的电磁波，能量越高。纠正：频率越高、波长越短，光子能量越高，穿透能力越强。 2.电磁波与机械波综合对比 相同点：均为波，满足，均可发生干涉、衍射、反射、折射现象，传递能量和信息。 不同点：电磁波为横波、无需介质、由电磁场振荡产生；机械波有横波纵波、必须介质、由质点振动产生。 3.光波与电磁波的关系 可见光、红外线、紫外线均属于电磁波，光的反射、折射、衍射规律完全适用于电磁波。 典例精析 例题5、大口径天文望远镜大大提高了人类观测宇宙的范围。目前美国最大口径的射电望远镜位于阿雷西博天文台（阿雷西博射天望远镜），其口径约为300米。而位于我国贵州的射电望远镜是目前世界上最大单口径射电望远镜，其口径约为500米。在宇宙大尺度上，天体的空间分布可认为是均匀的，假定两望远镜能分辨的最小功率相同。以下说法正确的是（　　） A．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为 B．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为 C．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为 D．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为 举一反三 13．电磁波谱家族有众多的成员。关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（　　）    A．电磁炉是利用电磁波来工作的 B．微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的 C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的 D．夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的 14．如图甲所示，通过电流加热，热阴极中的电子克服逸出功离开阴极，之后被加速电场 加速撞击阳极，在撞击阳极原子的过程中，电子以极大的加速度减速，损失的能量则 以 X射线的形式辐射出去。大部分电子经历多次碰撞而减速，因此辐射的能谱是连 续谱，图乙为不同加速电压下测量到的X 射线能谱，横轴为X射线波长，纵轴为相应波长的X射线强度。电子从阴极逸出时的速度忽略不计，下列推断不正确的是（    ） A．随加速电压增大，X射线强度的极大值向频率更高的方向移动 B．当电子撞击阳极被瞬间减速到0时，辐射的X 射线波长最短 C．只改变阳极材料，X射线的最短波长也会随之变化 D．若用60kV加速电压加速电子，产生的X 射线的最短波长约为20pm 15．如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（　　） A．秒在国际单位制中是个导出单位 B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内 C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低 D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小 2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $