4. 电磁波的发现及其应用（讲义）物理教科版必修第三册

本讲义聚焦“电磁波的发现及其应用”核心知识点，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），衔接电磁波的形成与传播（真空中传播速度等于光速、赫兹实验证实），延伸至电磁波谱及应用（波长频率波速关系、各波段特性与应用），构建完整知识支架。 该资料通过随学随练即时巩固、题型分类（如电磁场理论与电磁波发现）精准突破重难点，结合5G通信、太赫兹技术等前沿案例，培养物理观念与科学思维。课中辅助教师分层教学，课后助力学生通过基础通关、素养提升等模块查漏补缺，强化知识应用能力。

第三章 电磁场与电磁波初步 4.电磁波的发现及其应用 课标要点 1．了解麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 2.了解电磁波是怎样形成的；了解电磁波的传播，以及与光的联系；知道赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。 3.知道波长、频率与波速的关系，了解电磁波谱及各种电磁波的应用。 4.知道电磁波具有能量，电磁波是一种物质，了解电磁波在通信中的应用。 学习重难点 重点：1.电磁场理论的两大观点； 2.电磁波的特点及组成。 难点：电磁场理论的两大观点。 知识点1　电磁场 1．麦克斯韦对电磁感应现象的分析 在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路中会产生感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向运动；即使在变化的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产生电场。即电磁感应现象的实质是变化的磁场产生了电场。 2．麦克斯韦的假设 麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美。他大胆地假设：变化的电场产生磁场。 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统一的电磁场。 　随学随练 2．如图所示的四种变化电场，能发射电磁波的是（　　） A． B． C． D． 、知识点2　电磁波 1．麦克斯韦对电磁波的预言 如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就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。于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成了电磁波。 2．电磁波的传播：电磁波可以在真空中传播，电磁波的速度等于光速。 3．光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动。 4．电磁场理论的证实：1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波。后来他又做了大量的实验，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路 　随学随练．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．电场一定能产生磁场，磁场也一定能产生电场 B．变化的电场一定产生磁场 C．稳定的电场也可以产生磁场 D．变化的磁场一定产生电场 、知识点3　电磁波谱及电磁波的能量、电磁波通信 1．波长、频率、波速 (1)波长：在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰；凹下的最低处叫作波谷。邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长。 (2)频率：在1 s内波峰(或波谷)通过的次数。 (3)波速：用来描述波传播快慢的物理量。 (4)波速、波长、频率的关系：波速＝波长×频率。如果用λ表示电磁波的波长，f表示它的频率，那么，电磁波的波速c与λ、f的关系是c＝λf。电磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s。 2．电磁波谱 按电磁波的波长或频率大小的顺序把各种电磁波排列起来，就是电磁波谱。按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。 3．电磁波的特性及应用 不同电磁波由于具有不同的波长(或频率)，因此具有不同的特性。利用这些特性，电磁波在生产、生活中有广泛的应用。 (1)无线电波：长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输。 (2)红外线：可以用来加热理疗。 (3)可见光：可以用于通信。 (4)紫外线：可以消毒。 (5)X射线：可以用于诊断病情。 (6)γ射线：可以摧毁病变的细胞。 4.　电磁波的能量、电磁波通信 （1）电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 （2）负责通话的电信网、广播电视网和互联网中的信息都是通过电磁波来传递的。电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。 随学随练6．电磁波在日常生活中有着广泛的应用。下列说法正确的是（　　） A．微波炉加热食物是利用了红外线的热作用 B．红外线应用在遥感技术中，是利用了它穿透本领强的特性 C．医院用X射线进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的 D．利用紫外线灭菌消毒，是因为紫外线具有较高的能量 题型1 电磁场理论与电磁波的发现 有四种磁场，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）    A．这四种磁场都能产生电场 B．除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电场 C．只有图丙中的磁场可以产生电磁波 D．除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电磁波 活学活用 1．下列关于电磁场理论的叙述，正确的是（　　） A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D．电场周围一定存在磁场 2．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度等于光速 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波不能在真空中传播 D．麦克斯韦提出了电磁场理论并证实了电磁波的存在 题型2 电磁波 1864年，英国科学家麦克斯韦在前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁场理论。下列说法正确的是（　　） A．电磁波是一种物质 B．电磁波可以传递信息，但不能传递能量 C．遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长相同 D．变化的电场产生磁场，变化的磁场不能产生电场 活学活用 1．第五代移动通信技术，简称， 将开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、自动驾驶技术等将逐一实现。应用频段的无线电波传送信号，相比于现有的（频段）而言，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 2．关于电磁波的说法中，下列叙述正确的是（　　） A．电磁波和机械波一样，都不能在真空中传播 B．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在，验证了麦克斯韦的电磁场理论 C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为X光的穿透能力最强 D．微波炉加热食物是利用了微波有很强的热效应 3．当代人类的生活和电磁波紧密相关，关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波 B．电磁波在传播过程中，随介质的变化其波速是变化的 C．电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波 D．微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波 故选BC。 。 基础通关 1．电磁波包含了射线、红外线、紫外线、无线电波、x射线等，下列按频率由高到低排列顺序的是（　　） A．无线电波、红外线、紫外线、x射线、射线 B．射线、x射线、紫外线、红外线、无线电波 C．射线、x射线、红外线、紫外线、无线电波 D．x射线、射线、紫外线、无线电波、红外线 2．下列说法正确的是（　　） A．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 B．电磁波的传播需要介质 C．电磁波是横波 D．紫外线有显著的热效应 3．关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是（　　） A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 B．利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了紫外成像技术 C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制 D．为了有效向外发射电磁波，振荡电路不必采用开放电路，但要提高振荡频率 4．如图所示的四种变化电场，能发射电磁波的是（　　） A． B． C． D． 5．利用所学物理知识，可以初步了解常用的一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（　　） A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池 B．IC卡内是一个LC振荡电路 C．读卡机发射任意频率的电磁波，IC卡都能有效工作 D．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L不会产生感应电流 6．2024年4月12日消息，“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法，能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示其起源。如图所示是中国天眼FAST-500m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，真空中的光速，下列说法正确的是（　　） A．天眼接收的射电波是电磁波，麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B．天眼只能在白天晴朗的天气工作 C．天眼接收的射电波的频率区间为 D．天眼接收的电磁波是横波，电磁波的传播需要介质 7．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．和机械波一样，电磁波不能在真空中传播 B．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在 C．均匀变化的磁场一定产生均匀变化的电场 D．利用B超可观察到母体内的婴儿情况，这属于电磁波技术的应用 8．在图（a）的振荡演示电路中，开关先拨到位置“1”，电容器充满电后，在时刻开关拨到位置“2”。已知电流从传感器的“”极流入，电流显示为正，图（b）为振荡电流随时间变化的图线。查阅资料得振荡电路的周期为，下列说法正确的是（    ） A．若电阻R减小，电流变化如图（c）中实线 B．若电阻R减小，电流变化如图（c）中虚线 C．在图（b）中A点时刻电容器上极板带正电 D．在图（b）中A点时刻电容器电场能在增大 9．收音机的调谐电路如图所示，旋转收音机面板上的“调频”旋钮可以改变可变电容器C的电容，进而改变调谐电路的频率。某同学发现一个频率最低的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。下列说法或做法正确的是（　　） A．为了收到这个电台，他应该减小线圈的电感 B．为了收到这个电台，他应该减小可变电容器两极板的正对面积 C．为了收到这个电台，他应该减小可变电容器两极板的间距 D．收音机经过调谐电路后就可以得到我们所需要的声音信号 10．随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如下图所示。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，则以下说法正确的是（　　） A．甲波的波长比可见光的小 B．乙波的波长比可见光的大 C．甲波的波长比乙波的小 D．乙波比甲波更容易发生衍射现象 素养提升 1．（多选）2022冬奥会开幕进入倒计时，北京也将成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市，奥运直播当然就成为人们关注的焦点！北京冬奥会山地转播中心位于北京2022年冬奥会张家口赛区的核心区，包括转播中心本体建筑和电视演播室两大部分。山地转播中心面积约1.2万平米，内设四个转播技术分隔区；电视演播室建筑面积约8000平方米，分上、中、下三层，设有10个电视演播间。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度是 B．电磁波不能传播能量 C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线均属于电磁波 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在 2（2026·天津·模拟预测）太赫兹通信作为实现6G（第六代通信技术）愿景的关键技术，已得到全球通信业认可，2023年4月，我国成功完成了太赫兹轨道角动量的实时无线传输通信实验，实现重大技术突破，为6G通信技术的发展提供了重要保障和支撑，该实验通信频率为1.1×105MHz，远远超出5G（第五代通信技术）信号频率，关于该实验信号与5G信号下列说法正确的是（　　） A．该实验信号和5G信号都属于电磁波，且都可能是纵波 B．该实验信号和5G信号都一定具有偏振现象 C．该实验信号相比5G信号光子能量更小 D．该实验信号相比5G信号在真空中的传播速度更小 3．（2024·辽宁朝阳·二模）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 4..国的高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。今年9月份华为发布的新型手机更是能够轻松实现卫星电话通讯，此功能甚至强于美国马斯克的庞大“星链”。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波频率更高，具有“更高网速、低延时、低功率海量连接”等特点。根据上述信息可知与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波（　　） A．波长更长 B．能量子的能量更小 C．能量子的能量更大 D．传播速度更快 5（2024·上海黄浦·一模）从“飞天梦圆”到“圆梦天宫” 2023年10月15日是神舟五号飞天二十周年，二十年前杨利伟代表13亿中国人踏上了逐梦太空的征途。从此，中国人开启了从“飞天梦圆”到“圆梦天宫”。 (1)神舟五号载人飞船在加速升空过程中，杨利伟处于 状态（选填“超重”或“失重”）。在返回舱进入大气层后减速下落的过程中， 能转化 能。 (2)天宫课堂中，王亚平利用太空的微重力环境建立起很大尺寸的“液桥”。“液桥”表面层的水分子间距 内部的水分子间距（选填“大于”、“等于”或“小于”），水的表面张力使其表面有 的趋势。 (3)天宫二号搭载的宽波段成像仪具有可见近红外（波长范围0.520.86微米）、短波红外（波长范围1.602.43微米）及热红外（波长范围8.1311.65微米）三个谱段。与可见近红外相比，热红外（　　） A．频率更低 B．相同条件下，双缝干涉图样中相邻明纹中心间距更宽 C．更容易发生衍射现象 D．在空气中传播速度更快 迁移创新 1．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(  ) A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 2．关于电磁波，下列说法正确的是（  ） A．雷达是用X光来测定物体位置的设备 B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 D．变化的电场可以产生磁场 3．如图所示为物理学家赫兹验证电磁波存在的实验装置的示意图，他通过电弧和电火花之间产生的电磁波，进而引起两个靠近的小铜球之间感应出新的电火花出来，证明了电磁波是真实存在的，下列说法正确的是（　　）    A．图中曲线表示电场线 B．赫兹的研究启发了麦克斯韦提出完整的经典电磁场理论 C．如果一个带有圆锥尖的铜棒与一块钢板之间间隔几毫米，此时加上几千伏特的电压，则空气有可能被击穿 D．赫兹的电火花实验现象不能说明电磁波具有能量 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 电磁场与电磁波初步 4.电磁波的发现及其应用 课标要点 1．了解麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 2.了解电磁波是怎样形成的；了解电磁波的传播，以及与光的联系；知道赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。 3.知道波长、频率与波速的关系，了解电磁波谱及各种电磁波的应用。 4.知道电磁波具有能量，电磁波是一种物质，了解电磁波在通信中的应用。 学习重难点 重点：1.电磁场理论的两大观点； 2.电磁波的特点及组成。 难点：电磁场理论的两大观点。 知识点1　电磁场 1．麦克斯韦对电磁感应现象的分析 在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路中会产生感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向运动；即使在变化的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产生电场。即电磁感应现象的实质是变化的磁场产生了电场。 2．麦克斯韦的假设 麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美。他大胆地假设：变化的电场产生磁场。 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统一的电磁场。 　随学随练 2．如图所示的四种变化电场，能发射电磁波的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】图A是稳定的电场，不能产生磁场；图B与图C是均匀变化的电场，产生恒定的磁场，也不能形成电磁波；图D是周期性变化的电场，会产生同频率周期性变化的磁场，能形成电磁场，向外发射电磁波，选项D正确，ABC错误。 故选D。 、知识点2　电磁波 1．麦克斯韦对电磁波的预言 如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就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。于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成了电磁波。 2．电磁波的传播：电磁波可以在真空中传播，电磁波的速度等于光速。 3．光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动。 4．电磁场理论的证实：1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波。后来他又做了大量的实验，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路 　随学随练．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．电场一定能产生磁场，磁场也一定能产生电场 B．变化的电场一定产生磁场 C．稳定的电场也可以产生磁场 D．变化的磁场一定产生电场 【答案】BD 【详解】根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场一定产生磁场，稳定的电场不产生磁场，变化的磁场一定产生电场。 故选BD。 、知识点3　电磁波谱及电磁波的能量、电磁波通信 1．波长、频率、波速 (1)波长：在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰；凹下的最低处叫作波谷。邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长。 (2)频率：在1 s内波峰(或波谷)通过的次数。 (3)波速：用来描述波传播快慢的物理量。 (4)波速、波长、频率的关系：波速＝波长×频率。如果用λ表示电磁波的波长，f表示它的频率，那么，电磁波的波速c与λ、f的关系是c＝λf。电磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s。 2．电磁波谱 按电磁波的波长或频率大小的顺序把各种电磁波排列起来，就是电磁波谱。按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。 3．电磁波的特性及应用 不同电磁波由于具有不同的波长(或频率)，因此具有不同的特性。利用这些特性，电磁波在生产、生活中有广泛的应用。 (1)无线电波：长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输。 (2)红外线：可以用来加热理疗。 (3)可见光：可以用于通信。 (4)紫外线：可以消毒。 (5)X射线：可以用于诊断病情。 (6)γ射线：可以摧毁病变的细胞。 4.　电磁波的能量、电磁波通信 （1）电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 （2）负责通话的电信网、广播电视网和互联网中的信息都是通过电磁波来传递的。电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。 随学随练6．电磁波在日常生活中有着广泛的应用。下列说法正确的是（　　） A．微波炉加热食物是利用了红外线的热作用 B．红外线应用在遥感技术中，是利用了它穿透本领强的特性 C．医院用X射线进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的 D．利用紫外线灭菌消毒，是因为紫外线具有较高的能量 【答案】D 【详解】A．微波炉加热食物是利用微波进行加热的，A错误； B．红外遥感技术是基于一切物体都在辐射红外线，用红外探测器接收物体发出的红外线，然后进行分析，从而得知被测物体的信息，B错误； C．γ射线的穿透能力比X射线的强，C错误； D．紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质，从而进行灭菌消毒，D正确； 故选D。 题型1 电磁场理论与电磁波的发现 有四种磁场，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）    A．这四种磁场都能产生电场 B．除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电场 C．只有图丙中的磁场可以产生电磁波 D．除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电磁波 【答案】B 【详解】AB．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，A错误，B正确； CD．均匀变化的磁场产生恒定的电场，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。CD错误。 故选B。 活学活用 1．下列关于电磁场理论的叙述，正确的是（　　） A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D．电场周围一定存在磁场 【答案】ABC 【详解】A．只要变化的磁场周围就存在电场，与是否有闭合电路无关，故A正确； B．根据麦克斯韦电磁场理论，可知周期性变化的磁场，会产生同频率变化的电场，故B正确； C．变化的电场和变化的磁场相互联系着，形成一个统一体，即电磁场，故C正确； D．只有变化的电场才能形成磁场，若电场是恒定的，不会产生磁场，故D错误。 故选ABC。 2．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度等于光速 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波不能在真空中传播 D．麦克斯韦提出了电磁场理论并证实了电磁波的存在 【答案】AB 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度等于光速，选项A正确； B．如果在空间区域中有周期性变化的电场，那么它就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，于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，从而形成了电磁波，选项B正确； C．电磁波可以在真空中传播，选项C错误； D．麦克斯韦提出了电磁场理论并预言电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项D错误。 故选AB。 题型2 电磁波 1864年，英国科学家麦克斯韦在前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁场理论。下列说法正确的是（　　） A．电磁波是一种物质 B．电磁波可以传递信息，但不能传递能量 C．遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长相同 D．变化的电场产生磁场，变化的磁场不能产生电场 【答案】A 【详解】A．电磁波是一种物质，故A正确； B．电磁波既可以传递信息，也可以传播能量，故B错误； C．红外线的波长大于X射线的波长，故C错误； D．变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，故D错误。 故选A。 活学活用 1．第五代移动通信技术，简称， 将开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、自动驾驶技术等将逐一实现。应用频段的无线电波传送信号，相比于现有的（频段）而言，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 【答案】B 【详解】AB．5G应用3300MHz~5000MHz频段的无线电波传送信号，4G应用1880MH~2635MHz频段的无线电波传送信号，则5G信号的频率比4G信号高，由 可知5G电波比4G电波在真空中的波长更短，A错误，B正确； CD．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，CD错误。 故选B。 2．关于电磁波的说法中，下列叙述正确的是（　　） A．电磁波和机械波一样，都不能在真空中传播 B．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在，验证了麦克斯韦的电磁场理论 C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为X光的穿透能力最强 D．微波炉加热食物是利用了微波有很强的热效应 【答案】B 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，机械波不能在真空中传播，A错误； B．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在，验证了麦克斯韦的电磁场理论，选项B正确； C．X光的穿透能力是较强的，但不是最强，C错误； D．微波几乎没有热效应，微波炉能快速加热食物是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的，故D错误。 故选B。 3．当代人类的生活和电磁波紧密相关，关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波 B．电磁波在传播过程中，随介质的变化其波速是变化的 C．电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波 D．微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波 【答案】BC 【详解】A．周期性变化的磁场、电场才能产生电磁波，故A错误； B．电磁波的传播速度与介质有关，介质的变化波速变化，故B正确； C．电磁波能够携带信号，用于通讯、广播等，所以电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波，故C正确； D．微波炉内的微波是波长较短的电磁波，故D错误。 故选BC。 。 基础通关 1．电磁波包含了射线、红外线、紫外线、无线电波、x射线等，下列按频率由高到低排列顺序的是（　　） A．无线电波、红外线、紫外线、x射线、射线 B．射线、x射线、紫外线、红外线、无线电波 C．射线、x射线、红外线、紫外线、无线电波 D．x射线、射线、紫外线、无线电波、红外线 【答案】B 【详解】由电磁波谱可知按频率由高到低排列顺序为：射线、x射线、紫外线、红外线、无线电波 ACD错误 故选B。 2．下列说法正确的是（　　） A．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 B．电磁波的传播需要介质 C．电磁波是横波 D．紫外线有显著的热效应 【答案】C 【详解】A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，选项A错误； B．电磁波可以在真空中传播，不需要介质，选项B错误； C．电磁波是横波，选项C正确； D．红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用，选项D错误。 故选C。 3．关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是（　　） A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 B．利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了紫外成像技术 C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制 D．为了有效向外发射电磁波，振荡电路不必采用开放电路，但要提高振荡频率 【答案】C 【详解】A．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围也产生稳定的电场；周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围也一定产生周期性变化的电场，选项A错误； B．利用紫外线的化学效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术，选项B错误； C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，选项C正确； D．为了有效向外发射电磁波，必须要提高振荡电路得振荡频率，同时采用开放电路，选项D错误。 故选C。 4．如图所示的四种变化电场，能发射电磁波的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】图A是稳定的电场，不能产生磁场；图B与图C是均匀变化的电场，产生恒定的磁场，也不能形成电磁波；图D是周期性变化的电场，会产生同频率周期性变化的磁场，能形成电磁场，向外发射电磁波，选项D正确，ABC错误。 故选D。 5．利用所学物理知识，可以初步了解常用的一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（　　） A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池 B．IC卡内是一个LC振荡电路 C．读卡机发射任意频率的电磁波，IC卡都能有效工作 D．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L不会产生感应电流 【答案】B 【详解】A．由题意可知，刷卡时IC卡内的线圈L发生电磁感应现象，人刷卡的机械能转化为电能，故A错误； B．IC卡内是一个LC振荡电路，接收到读卡机发射的电磁波，同时将自身数据信息发送给读卡机进行处理，故B正确； C．为了使IC卡中的感应电流达最大，应使LC电路产生电谐振，故只有发射特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作，故C错误； D．若电磁波的频率偏离该频率，L中仍可出现感应电流，但不会达到电谐振，故D错误。 故选B。 6．2024年4月12日消息，“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法，能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示其起源。如图所示是中国天眼FAST-500m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，真空中的光速，下列说法正确的是（　　） A．天眼接收的射电波是电磁波，麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B．天眼只能在白天晴朗的天气工作 C．天眼接收的射电波的频率区间为 D．天眼接收的电磁波是横波，电磁波的传播需要介质 【答案】C 【详解】A．第一个用实验的方法证实电磁波的科学家是赫兹，麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，故A错误； B．中国天眼接收来自宇宙的射电波信号，射电波是一种波长更长，频率更低的电磁波，可以穿透云层、星云等天体物质，所以中国天眼在任何天气下都可以正常运行，不受白天黑夜的影响，故B错误； C．根据题意知天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，由 得射电波的频率区间为，故C正确； D．电磁波是横波，电磁波的本质是电场和磁场的交替变化，在空间中以波的形式传播，不需要通过物质介质来传递能量，故D错误。 故选C。 7．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．和机械波一样，电磁波不能在真空中传播 B．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在 C．均匀变化的磁场一定产生均匀变化的电场 D．利用B超可观察到母体内的婴儿情况，这属于电磁波技术的应用 【答案】B 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，A错误； B．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，B正确； C．均匀变化的磁场产生稳定的电场，C错误； D．B超利用超声波来观察母体内的婴儿情况，D错误。 故选B。 8．在图（a）的振荡演示电路中，开关先拨到位置“1”，电容器充满电后，在时刻开关拨到位置“2”。已知电流从传感器的“”极流入，电流显示为正，图（b）为振荡电流随时间变化的图线。查阅资料得振荡电路的周期为，下列说法正确的是（    ） A．若电阻R减小，电流变化如图（c）中实线 B．若电阻R减小，电流变化如图（c）中虚线 C．在图（b）中A点时刻电容器上极板带正电 D．在图（b）中A点时刻电容器电场能在增大 【答案】D 【详解】A．电阻减小，会使电流增大，图c中的实线幅度没有变化，A错误； B．电阻不会改变振荡电路的频率，B错误； C．点的位置表示电路在顺时针充电，下极板带正电，C错误； D．此时电路中由磁场能转化为电场能，D正确。 故选D。 9．收音机的调谐电路如图所示，旋转收音机面板上的“调频”旋钮可以改变可变电容器C的电容，进而改变调谐电路的频率。某同学发现一个频率最低的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。下列说法或做法正确的是（　　） A．为了收到这个电台，他应该减小线圈的电感 B．为了收到这个电台，他应该减小可变电容器两极板的正对面积 C．为了收到这个电台，他应该减小可变电容器两极板的间距 D．收音机经过调谐电路后就可以得到我们所需要的声音信号 【答案】C 【详解】A．收不到较低频电台的信号，因此需要减小调谐电路的固有频率，根据 可知，应增大电路的电容和电感，A错误； BC．为了增大电容应增大电容器极板的正对面积或减小电容器极板的间距，B错误；C正确； D．收音机经过调谐电路后还需要通过解调才能得到我们需要的声音信号，D错误。 故选C。 10．随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如下图所示。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，则以下说法正确的是（　　） A．甲波的波长比可见光的小 B．乙波的波长比可见光的大 C．甲波的波长比乙波的小 D．乙波比甲波更容易发生衍射现象 【答案】B 【详解】ABC．由图可知，甲波和乙波的波长都比可见光的大，甲波的波长比乙波的大，选项AC错误，B正确； D．甲波长较大，则甲波比乙波更容易发生衍射现象，选项D错误。 故选B。 素养提升 1．（多选）2022冬奥会开幕进入倒计时，北京也将成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市，奥运直播当然就成为人们关注的焦点！北京冬奥会山地转播中心位于北京2022年冬奥会张家口赛区的核心区，包括转播中心本体建筑和电视演播室两大部分。山地转播中心面积约1.2万平米，内设四个转播技术分隔区；电视演播室建筑面积约8000平方米，分上、中、下三层，设有10个电视演播间。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度是 B．电磁波不能传播能量 C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线均属于电磁波 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在 【答案】ACD 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度是，选项A正确； B．电磁波能传播能量，选项B错误； C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线均属于电磁波，选项C正确； D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，选项D正确。 故选ACD。 2（2026·天津·模拟预测）太赫兹通信作为实现6G（第六代通信技术）愿景的关键技术，已得到全球通信业认可，2023年4月，我国成功完成了太赫兹轨道角动量的实时无线传输通信实验，实现重大技术突破，为6G通信技术的发展提供了重要保障和支撑，该实验通信频率为1.1×105MHz，远远超出5G（第五代通信技术）信号频率，关于该实验信号与5G信号下列说法正确的是（　　） A．该实验信号和5G信号都属于电磁波，且都可能是纵波 B．该实验信号和5G信号都一定具有偏振现象 C．该实验信号相比5G信号光子能量更小 D．该实验信号相比5G信号在真空中的传播速度更小 【答案】B 【详解】AB．该实验信号和5G信号都是电磁波。由于电磁波是横波，都具有偏振现象，故A错误，B正确； C．该实验通信频率为1.1×105MHz，远远超出5G（第五代通信技术）信号频率，根据 可知，该实验信号相比5G信号光子能量更大，故C错误； D．所有电磁波在真空的传播速度都为光速，故D错误。 故选B。 3．（2024·辽宁朝阳·二模）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。 4..国的高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。今年9月份华为发布的新型手机更是能够轻松实现卫星电话通讯，此功能甚至强于美国马斯克的庞大“星链”。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波频率更高，具有“更高网速、低延时、低功率海量连接”等特点。根据上述信息可知与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波（　　） A．波长更长 B．能量子的能量更小 C．能量子的能量更大 D．传播速度更快 【答案】C 【详解】A．因5G使用的电磁波频率更高，根据波长与频率的关系 5G信号的频率高，波长更短，故A错误； BC．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据公式 E=hν 可知，5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故B错误C正确； D．电磁波在真空中的传播速度等于光的传播速度，都是相同的，故D错误。 故选C。 5（2024·上海黄浦·一模）从“飞天梦圆”到“圆梦天宫” 2023年10月15日是神舟五号飞天二十周年，二十年前杨利伟代表13亿中国人踏上了逐梦太空的征途。从此，中国人开启了从“飞天梦圆”到“圆梦天宫”。 (1)神舟五号载人飞船在加速升空过程中，杨利伟处于 状态（选填“超重”或“失重”）。在返回舱进入大气层后减速下落的过程中， 能转化 能。 (2)天宫课堂中，王亚平利用太空的微重力环境建立起很大尺寸的“液桥”。“液桥”表面层的水分子间距 内部的水分子间距（选填“大于”、“等于”或“小于”），水的表面张力使其表面有 的趋势。 (3)天宫二号搭载的宽波段成像仪具有可见近红外（波长范围0.520.86微米）、短波红外（波长范围1.602.43微米）及热红外（波长范围8.1311.65微米）三个谱段。与可见近红外相比，热红外（　　） A．频率更低 B．相同条件下，双缝干涉图样中相邻明纹中心间距更宽 C．更容易发生衍射现象 D．在空气中传播速度更快 【答案】(1) 超重 机械 内 (2)． 大于 收缩 5(3)ABC 【解析】(1)．[1]神舟五号载人飞船在加速升空过程中，加速度向上，则杨利伟处于超重状态。 [2][3]在返回舱进入大气层后减速下落的过程中，机械能转化内能。 (2)[1][2]“液桥”表面层的水分子间距大于内部的水分子间距，水的表面张力使其表面有收缩的趋势。 (3)A．热红外的波长更大，则频率更低，选项A正确； B．根据 可知，相同条件下，因热红外的波长更大，则双缝干涉图样中相邻明纹中心间距更宽，选项B正确； C．因热红外的波长更大，则更容易发生衍射现象，选项C正确； D．电磁波在空气中传播速度都相同，选项D错误。 故选ABC。 迁移创新 1．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(  ) A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 【答案】B 【详解】试题分析：电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，故选项A错误；手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，故选项B正确；太阳光中的可见光的传播速度是光速，医院“B超”中的超声波传播速度是声速，二者的大小不相同，故选项C错误；遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长不相同，故选项D错误． 考点：电磁波与声波的区别． 2．关于电磁波，下列说法正确的是（  ） A．雷达是用X光来测定物体位置的设备 B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 D．变化的电场可以产生磁场 【答案】D 【详解】A．雷达是用无线电波来测定物体位置的设备，故A错误； B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，故B错误； C．用紫外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，故C错误； D．根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场可产生磁场，故D正确。 故选D。 3．如图所示为物理学家赫兹验证电磁波存在的实验装置的示意图，他通过电弧和电火花之间产生的电磁波，进而引起两个靠近的小铜球之间感应出新的电火花出来，证明了电磁波是真实存在的，下列说法正确的是（　　）    A．图中曲线表示电场线 B．赫兹的研究启发了麦克斯韦提出完整的经典电磁场理论 C．如果一个带有圆锥尖的铜棒与一块钢板之间间隔几毫米，此时加上几千伏特的电压，则空气有可能被击穿 D．赫兹的电火花实验现象不能说明电磁波具有能量 【答案】C 【详解】A．电场线从正电荷出发指向负电荷或无穷远处，或由无穷远处指向负电荷，为不闭合曲线，而图中曲线闭合，则其不是电场线，故A错误； B．法拉第对电流周围磁力线的描述的研究启发了麦克斯韦提出完整的经典电磁场理论，故B错误； C．如果一个带有圆锥尖的铜棒与一块钢板之间间隔几毫米，此时加上几千伏特的电压，铜棒与钢板之间的空气层周围会产生强电场，而空气分子会在强电场的作用下发生碰撞从而电离，形成电流，空气被击穿，故C正确； D．赫兹的电火花实验现象说明了电能生磁，磁能生电，电磁之间存在能量的转化，电磁波是具有能量的，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $