13.4电磁波的发现及应用 同步讲义-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

本讲义聚焦高中物理“电磁波的发现及应用”核心知识点，系统梳理从麦克斯韦电磁场理论（变化的电磁场产生电磁波）到电磁波产生机制，再到自身属性（横波、真空中传播速度、v=λf关系），进而电磁波谱分类（无线电波至γ射线）及信息化社会应用（通信、雷达等）的完整脉络，搭建理论到应用的学习支架。 该资料以题型为单元设计，“解题知识”模块助力学生构建物理观念，典例结合“神舟号”通信、FAST射电望远镜等实例培养科学思维，联系5G、医疗应用渗透科学态度与责任。课中辅助教师分模块教学，课后过关验收帮助学生查漏补缺，提升学习效果。

第十三章 第4节 电磁波的发现及应用 内 容 导 航 题型1 麦克斯韦电磁场理论 题型2 电磁波的产生 题型3 电磁波的特点和性质（自身属性） 题型4 电磁波的波长、频率和波速的关系 题型5 电磁波谱 题型6 电磁波与信息化社会 考 点 演 练 题型1 麦克斯韦电磁场理论 解｜题｜知｜识 1.麦克斯韦电磁场理论 （1）变化的磁场产生电场。（2）变化的电场产生磁场。 2.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。 3.电磁波 如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 【典例1】基于人类早期对电磁规律的研究，现代社会生活中有许多电磁应用场景。下列说法正确的是（　　） A．磁场一定产生电场 B．电磁波不可以在真空中传播 C．变化的磁场一定产生电场 D．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 【答案】C 【解答】解：AC、根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场可产生磁场，变化的磁场可产生电场，均匀变化的电场可产生恒定的磁场，周期性变化的磁场可产生周期性变化的电场，恒定不变的电场（或磁场）不能产生磁场（或电场），故A错误，C正确； B、电磁波可以在真空中传播，不依赖于介质，故B错误； D、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，故D错误。 故选：C。 【变式1】“神舟号”系列飞船的成功发射及其后续的平稳运行，在很大程度上得益于载人航天测控通信系统的高效运作。该系统利用电磁波确保了地面指挥人员能够实时、准确地与飞船保持通讯联系。关于电磁波下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 B．稳定的电场周围产生磁场，稳定的磁场周围产生电场 C．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 D．电磁波的速度等于光速 【答案】D 【解答】解：A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，麦克斯韦预言了电磁波的存在，故A错误； B．稳定的电场周围不能产生磁场，稳定的磁场周围也不能产生电场，故B错误； C．电磁波和声波都可以传递信息，故C错误； D．电磁波的速度等于光速，光也是一种电磁波，故D正确。 故选：D。 题型2 电磁波的产生 解｜题｜知｜识 1.麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速，由此麦克斯韦预言了光是一种电磁波。 2.电磁波的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 【典例1】下列说法正确的是（　　） A．安培发现了电流的磁效应，并且总结得出了通电导线周围磁场的分布规律 B．均匀变化的电场可以激发磁场，并向外传播形成电磁波 C．电流与电流间的相互作用是通过电场发生的 D．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波 【答案】D 【解答】解：A.奥斯特发现了电流的磁效应，安培总结得出了通电导线周围磁场的分布规律，故A错误； B.均匀变化的电场可以激发恒定的磁场，恒定的磁场不能产生电场了，所以均匀变化的电场不能向外传播形成电磁波，故B错误； C.电流与电流间的相互作用是通过磁场发生的，故C错误； D.音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波，需要电磁波为载体向外发射，故D正确。 故选：D。 【变式1】下列说法正确的是（　　） A．磁场中某处磁感应强度的方向与放入该处的电流元所受磁场力的方向相同 B．将一音叉敲响后，绕着音叉走一圈，将会听到忽强忽弱的声音，这是声音的衍射现象 C．在机械波的干涉图样中，振动减弱区的质点的位移不一定始终为零 D．只要有电场和磁场就能产生电磁波 【答案】C 【解答】解：A．根据左手定则，电流元所受磁场力（安培力）的方向与磁感应强度方向、电流方向三者两两垂直，并非相同，故A错误； B．音叉的两个叉股振动时，会产生两列相干声波，绕音叉走一圈时，不同位置到两个叉股的路程差不同，导致叠加后出现强弱交替，属于干涉现象，而非衍射，故B错误； C．在机械波的干涉图样中，振动减弱区的质点的位移不一定始终为零，只有当两波源振幅相等时，振动减弱点的位移才始终为零，故C正确； D．只有周期性变化的电场和磁场才能产生电磁波，有电场和磁场不一定就能产生电磁波，故D错误。 故选：C。 题型3 电磁波的特点和性质（自身属性） 解｜题｜知｜识 电磁波的性质： 1.在电磁波中，电场强度E和磁感应强度B这两个物理量随时间和空间做周期性变化，电磁波在真空中传播时，它的电场强度E与磁感应强度B互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。 2.电磁波不需要任何介质，在真空中也能传播。 3.电磁波在真空中的传播速度等于光速c，由此，麦克斯韦预言了光是电磁波。 4.电磁波具有波的共性，满足v＝λf的关系。能发生反射、折射、干涉、衍射、偏振、多普勒效应等现象。 5.电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，传播过程就是能量传播的过程。能量是电磁场的物质性最有说服力的证据之一。 【典例1】有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中不能传播 B．电磁波能传播信息，不能传播能量 C．X射线的波长比红外线的波长更短 D．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 【答案】C 【解答】解：A．电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播，机械波传播需要介质，故A错误； B．电磁波能传播信息，也能传播能量，故B错误； C．X射线的波长比红外线的波长更短，故C正确； D．麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，是德国物理学家赫兹证实了电磁波的存在，故D错误。 故选：C。 题型4 电磁波的波长、频率和波速的关系 解｜题｜知｜识 电磁波 （1）形成：电磁场由近及远地传播形成电磁波． （2）特点 ①电磁波是横波，在空间传播不需要介质． ②真空中电磁波的速度为3.0×108m/s． ③电磁波的传播速度v等于波长λ和频率f的乘积，即v＝λf． ④不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小． 【典例1】电磁波在真空中传播的速度c＝3.0×108m/s，有一个广播电台的频率f＝60.0MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ为（　　） A．2m B．4m C．5m D．7m 【答案】C 【解答】解：这个电台发射的电磁波的波长为 故ABD错误，C正确。 故选：C。 【变式1】频率在0.1THz～10THz的电磁波被称为太赫兹波，THz是频率单位，1THz＝1×1012Hz。太赫兹波可广泛应用于雷达、遥感、国土安全与反恐、高保密的数据通讯与传输、大气与环境监测、实时生物信息提取以及医学诊断等领域。已知光在真空中的传播速度为3×108m/s，则太赫兹波在真空中的波长范围是（　　） A．0.1m～10m B．0.1m∼1013m C．0.3m∼3×1013m D．3×10﹣5m∼3×10﹣3m 【答案】D 【解答】解：真空中的波速c＝3×108m/s，根据公式，在真空中，频率范围1011Hz∼1013Hz，解得真空中的波长范围3×10﹣5m∼3×10﹣3m，故D正确，ABC错误。 故选：D。 【变式2】5G网络使用的无线电通信频率在超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在特高频段）拥有更大的带宽，如图所示。5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（bps为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50～100倍。5G信号与4G信号相比（　　） A．在真空中传播速度更慢 B．在真空中传播速度更快 C．波长更长 D．频率更高，传输速率更快 【答案】D 【解答】解：AB．5G信号与4G信号均为电磁波，其在真空中的传播速度相等，均等于光速，故AB错误； CD．5G网络使用的无线电通信频率在超高频段和极高频段，4G信号通信频率在特高频段，即5G网络使用的无线电通信频率比4G网络使用的无线电通信频率大，根据 可知，频率越大，波长越短，即5G信号与4G信号相比波长更短，5G网络的传输速率是4G网络的50～100倍，故5G信号与4G信号传输速率更快，故C错误，D正确。 故选：D。 【变式3】宇宙中到处存在的中性氢可以产生波长为21cm的谱线，这一谱线书写了宇宙的故事。我国于2016年在贵州落成启用的世界最大的500m口径球面射电望远镜（简称FAST）其中一个重要的任务就是在茫茫宇宙中探索中性氢的踪迹。下列数据与中性氢谱线的频率最接近的是（　　） A．106Hz B．107Hz C．108Hz D．109Hz 【答案】D 【解答】解：根据c＝λf，得f，代入数据解得f＝1.43×109Hz，故D正确，ABC错误。 故选：D。 题型5 电磁波谱 解｜题｜知｜识 电磁波谱 1．电磁波谱：按照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． 2．电磁波谱按波长由大到小的排列顺序为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线． 3．各种电磁波的特性：红外线热效应显著；紫外线化学、生理作用显著并能产生荧光效应；X射线穿透本领很大；γ射线穿透本领更大． 【典例1】关于电磁波的说法正确的是（　　） A．紫外线不可以用于诊断病情 B．γ射线可以摧毁病变的细胞 C．微波可用于广播及其他信号的传播 D．红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最短 【答案】B 【解答】解：A.紫外线可以用来消毒、杀菌，可以用来诊断病情，故A错误； B.电磁波中频率最大的为γ射线，有极强的穿透能力和很高的能量，可以摧毁病变的细胞，故B正确； C.无线电波中的中波、长波、短波可以用于广播及其他信号传输，微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输，故C错误； D.红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长，故D错误。 故选：B。 【变式1】电磁波谱是指电磁波的频率和波长范围，包括了从无线电波到伽马射线的整个频谱范围。电磁波谱在现代科学技术中起着极其重要的作用，广泛应用于通信、医疗、能源、环境监测等各个领域。根据电磁波谱，下列选项中电磁波的波长顺序由短到长排列的是（　　） A．X射线、紫外线、可见光、红外线 B．X射线、紫外线、红外线、可见光 C．紫外线、红外线、可见光、X射线 D．可见光、红外线、X射线、紫外线 【答案】A 【解答】解：A.电磁波的波长顺序由短到长排列的是：X射线、紫外线、可见光、红外线。故A正确，B、C、D错误。 故选：A。 【变式2】奥斯特的电流磁效应实验具有划时代的意义，引领人类进入了电气时代。下列关于电和磁的说法正确的是（　　） A．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大 B．电磁波谱按波长由小到大排列的顺序是γ射线、紫外线、可见光、红外线 C．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 D．电场强度和磁感应强度都采用比值定义法，它们的方向与力F的方向相同或相反 【答案】B 【解答】解：A、电动势是电源本身的性质，与移动正电荷非静电力做功多少无关，故A错误； B、电磁波谱按波长由小到大排列的顺序是γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线，故B正确； C、在均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，在均匀变化的磁场周围产生恒定的电场，故C错误； D、电场强度和磁感应强度都采用都采用比值定义法，电场强度的方向与正电荷受力方向相同，与负电荷受力方向相反，磁场强度方向与磁场力的方向垂直，故D错误。 故选：B。 【变式3】（多选）物理学是一门以实验为基础的学科，很多生活中的应用都来自于物理学。对于下列教材中所列的实验和生活现象，说法正确的是（　　） A．图甲中，电磁波X射线可以拍摄X光照片，它的波长比紫外线更长 B．图乙，生活中常用微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，具有能量 C．图丙中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场的相互作用来实现的 D．图丁是库仑探究电荷间相互作用的扭秤实验装置，使用了放大法 【答案】BD 【解答】解：A、图甲中，电磁波X射线可以拍摄X光照片，所以X光能量高，频率大，所以它的波长比紫外线更短，故A错误； B、微波是一种电磁波，乙图中，生活中常用微波炉来加热食物，提供内能，说明微波具有能量，故B正确； C、丙图中，两根通电方向相反的长直导线产生的磁场方向相反，因此两导线相互排斥，相互排斥的作用是通过磁场实现的，故C错误； D、图丁是库仑的扭秤实验装置图，法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律时利用了放大法的思想，故D正确。 故选：BD。 题型6 电磁波与信息化社会 解｜题｜知｜识 1.电磁波与信息的传递 电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输。电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大。 2.电视 在电视的发射端，把景物的光信号转换为电信号的过程叫摄像﹔在电视的接收端，天线接到高频信号以后，经过调谐、解调，，将得到的图像信号送到显像管，还原成图像。 3.雷达 利用无线电波来测定物体位置的设备，利用的是电磁波遇到障碍物发生反射的性质，波长越短，越易于反射。 4.移动电话 将用户的声音转变为高频电信号发射到空中，同时它相当于一台收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方发送的通信信息。 【典例1】电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，电磁波谱如图所示，下列说法正确的是（　　） A．只有高温物体才辐射红外线 B．紫外线常用于杀菌消毒，长时间照射可能损害人体健康 C．无线电波的频率比γ射线的频率大 D．红光光子的能量比X射线大 【答案】B 【解答】解：A．一切物体都在不停地向外辐射红外线，故A错误； B．紫外线常用于杀菌消毒，但是长时间照射可能损害人体健康，容易引发皮肤疾病，故B正确； C．在电磁波谱中γ射线的频率最大，所以无线电波的频率比γ射线的频率小，故C错误； D．根据ɛ＝hν可知，光子的能量与其频率成正比，红光的频率比X射线小，则红光光子的能量比X射线小，故D错误。 故选：B。 【变式1】电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下面正确的是（　　） A．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 B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线 C．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应 D．手机通话使用的微波，波长比可见光短 【答案】A 【解答】解：A、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；故A正确； B、遥控器采用的是红外线不是紫外线；故B错误； C、微波炉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C错误； D、手机通话使用的无线电波，其波长要大于可见光；故D错误； 故选：A。 【变式2】电磁波在日常生活中有广泛的应用，涉及科研、军事、通信、医疗、能源等多个领域。下列关于电磁波的说法，正确的是（　　） A．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 B．均匀变化的电场和均匀变化的磁场可以相互激发，形成电磁波 C．用微波炉加热食物时，通过红外线传热使食物的温度升高 D．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 【答案】D 【解答】解：A．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波能够在真空中传播，也能在介质中传播，即电磁波能通过电缆、光缆传输，故A错误； B．均匀变化的电场能够激发出恒定的磁场，均匀变化的磁场能够激恒定的电场，可知，均匀变化的电场和均匀变化的磁场不能够互激发，也不能够形成电磁波，故B错误； C．微波炉加热食物的原理主要是利用微波与食物中的水分子产生共振摩擦，使食物中水的温度升高，进而使食物本身的温度也随着升高，可知，微波炉并不是通过红外线传热使食物的温度升高，故C错误； D．麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。赫兹第一次通过实验证实了电磁波的存在，故D正确。 故选：D。 【变式3】下列家用电器中应用电磁波工作的是（　　） A．电烤箱 B．电饭煲 C．冰箱 D．微波炉 【答案】D 【解答】解：电烤箱和电饭煲是根据电流的热效应工作的，冰箱是利用压缩机工作的，微波炉是利用微波段的频率接近水分子的固有频率，可以使水分子发生共振，使水分子快速的运动起来，给食物加热的，故D正确，ABC错误。 故选：D。 过 关 验 收 1．可见光也是一种电磁波，某种可见光的波长为0.6μm，则它的频率为是多少？已知光从真空中进入水中频率不变，但波长变短，若这种可见光进入水的波长变为0.5μm，那么此光在水中的传播速度将变为多少？ 【答案】见试题解答内容 【解答】解：根据波长、波速和频率的关系可知c＝λf，所以f5×1014Hz 频率不变，波长变成0.5μm；则波速v＝λ′f＝5×1014Hz×0.5×10﹣6＝2.5×108m/s； 答：它的频率为5×1014Hz；进入水后速度变为2.5×108m/s； 2．我国外销明星战机歼﹣10CE，使用了有源相控阵雷达，我国有源相控阵雷达探测距离远，抗干扰能力强，能够实现先敌发现，先敌攻击。有源相控阵雷达的辐射器如图所示，每个辐射器都配装有一个发射、接收组件，每个组件都能自己产生、接收电磁波中的微波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波波长越长，其能量子越大 B．红外线的频率比紫外线的频率小 C．红外线的波长比可见光的波长短 D．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 【答案】B 【解答】解：A、根据公式E＝hν以及c＝λν，可得。由此可知，电磁波波长越长，其能量子越小，故A错误； B、在电磁波谱中，红外线的频率范围低于紫外线的频率范围，所以红外线的频率比紫外线的频率小，故B正确； C、可见光中紫光波长最短，红光波长最长，而红外线的波长比红光更长，所以红外线的波长比可见光的波长长，故C错误； D、根据麦克斯韦的电磁场理论，只有周期性变化的电场和磁场才能在其周围产生电磁波，均匀变化的电场和磁场只能产生恒定的磁场和电场，不能产生电磁波，故D错误。 故选：B。 3．使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。则蓝牙通信的电磁波（　　） A．在可见光范围内 B．在真空中波长比手机通信的电磁波短 C．比手机通信的电磁波更容易发生明显衍射现象 D．在真空中的传播速度小于手机通讯的电磁波 【答案】B 【解答】解：A．蓝牙通信用的电磁波不在可见光频率范围内，不是可见光信号，故A错误； BC．蓝牙通信比手机通信的电磁波频率高，波长短，比手机通信的电磁波更不容易发生明显衍射现象，故B正确，C错误； D．蓝牙通信和手机通信使用的都是电磁波，在真空中传播速度相同，故D错误。 故选：B。 （多选）4．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波在任何介质中传播速度均为3×108m/s B．红外线的波长比紫外线大 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论 【答案】BD 【解答】解：A．电磁波在不同介质中的传播速度不同，其在真空中传播的速度为3×108m/s，故A错误； B．.因电磁波在真空中速度相同，均为光速，则由c＝λf可知，频率越大的电磁波，波长越短，紫外线的频率比红外线频率大，故红外线的波长比紫外线大，故B正确； C．麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，均匀变化的电场激发恒定的磁场，恒定的磁场无法再形成电场，故无法在空间中产生电磁波，故C错误； D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，故D正确。 故选：BD。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十三章 第4节 电磁波的发现及应用 内 容 导 航 题型1 麦克斯韦电磁场理论 题型2 电磁波的产生 题型3 电磁波的特点和性质（自身属性） 题型4 电磁波的波长、频率和波速的关系 题型5 电磁波谱 题型6 电磁波与信息化社会 考 点 演 练 题型1 麦克斯韦电磁场理论 解｜题｜知｜识 1.麦克斯韦电磁场理论 （1）变化的磁场产生电场。（2）变化的电场产生磁场。 2.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。 3.电磁波 如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 【典例1】基于人类早期对电磁规律的研究，现代社会生活中有许多电磁应用场景。下列说法正确的是（　　） A．磁场一定产生电场 B．电磁波不可以在真空中传播 C．变化的磁场一定产生电场 D．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 【变式1】“神舟号”系列飞船的成功发射及其后续的平稳运行，在很大程度上得益于载人航天测控通信系统的高效运作。该系统利用电磁波确保了地面指挥人员能够实时、准确地与飞船保持通讯联系。关于电磁波下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 B．稳定的电场周围产生磁场，稳定的磁场周围产生电场 C．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 D．电磁波的速度等于光速 题型2 电磁波的产生 解｜题｜知｜识 1.麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速，由此麦克斯韦预言了光是一种电磁波。 2.电磁波的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 【典例1】下列说法正确的是（　　） A．安培发现了电流的磁效应，并且总结得出了通电导线周围磁场的分布规律 B．均匀变化的电场可以激发磁场，并向外传播形成电磁波 C．电流与电流间的相互作用是通过电场发生的 D．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波 【变式1】下列说法正确的是（　　） A．磁场中某处磁感应强度的方向与放入该处的电流元所受磁场力的方向相同 B．将一音叉敲响后，绕着音叉走一圈，将会听到忽强忽弱的声音，这是声音的衍射现象 C．在机械波的干涉图样中，振动减弱区的质点的位移不一定始终为零 D．只要有电场和磁场就能产生电磁波 题型3 电磁波的特点和性质（自身属性） 解｜题｜知｜识 电磁波的性质： 1.在电磁波中，电场强度E和磁感应强度B这两个物理量随时间和空间做周期性变化，电磁波在真空中传播时，它的电场强度E与磁感应强度B互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。 2.电磁波不需要任何介质，在真空中也能传播。 3.电磁波在真空中的传播速度等于光速c，由此，麦克斯韦预言了光是电磁波。 4.电磁波具有波的共性，满足v＝λf的关系。能发生反射、折射、干涉、衍射、偏振、多普勒效应等现象。 5.电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，传播过程就是能量传播的过程。能量是电磁场的物质性最有说服力的证据之一。 【典例1】有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中不能传播 B．电磁波能传播信息，不能传播能量 C．X射线的波长比红外线的波长更短 D．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 题型4 电磁波的波长、频率和波速的关系 解｜题｜知｜识 电磁波 （1）形成：电磁场由近及远地传播形成电磁波． （2）特点 ①电磁波是横波，在空间传播不需要介质． ②真空中电磁波的速度为3.0×108m/s． ③电磁波的传播速度v等于波长λ和频率f的乘积，即v＝λf． ④不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小． 【典例1】电磁波在真空中传播的速度c＝3.0×108m/s，有一个广播电台的频率f＝60.0MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ为（　　） A．2m B．4m C．5m D．7m 【变式1】频率在0.1THz～10THz的电磁波被称为太赫兹波，THz是频率单位，1THz＝1×1012Hz。太赫兹波可广泛应用于雷达、遥感、国土安全与反恐、高保密的数据通讯与传输、大气与环境监测、实时生物信息提取以及医学诊断等领域。已知光在真空中的传播速度为3×108m/s，则太赫兹波在真空中的波长范围是（　　） A．0.1m～10m B．0.1m∼1013m C．0.3m∼3×1013m D．3×10﹣5m∼3×10﹣3m 【变式2】5G网络使用的无线电通信频率在超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在特高频段）拥有更大的带宽，如图所示。5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（bps为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50～100倍。5G信号与4G信号相比（　　） A．在真空中传播速度更慢 B．在真空中传播速度更快 C．波长更长 D．频率更高，传输速率更快 【变式3】宇宙中到处存在的中性氢可以产生波长为21cm的谱线，这一谱线书写了宇宙的故事。我国于2016年在贵州落成启用的世界最大的500m口径球面射电望远镜（简称FAST）其中一个重要的任务就是在茫茫宇宙中探索中性氢的踪迹。下列数据与中性氢谱线的频率最接近的是（　　） A．106Hz B．107Hz C．108Hz D．109Hz 题型5 电磁波谱 解｜题｜知｜识 电磁波谱 1．电磁波谱：按照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． 2．电磁波谱按波长由大到小的排列顺序为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线． 3．各种电磁波的特性：红外线热效应显著；紫外线化学、生理作用显著并能产生荧光效应；X射线穿透本领很大；γ射线穿透本领更大． 【典例1】关于电磁波的说法正确的是（　　） A．紫外线不可以用于诊断病情 B．γ射线可以摧毁病变的细胞 C．微波可用于广播及其他信号的传播 D．红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最短 【变式1】电磁波谱是指电磁波的频率和波长范围，包括了从无线电波到伽马射线的整个频谱范围。电磁波谱在现代科学技术中起着极其重要的作用，广泛应用于通信、医疗、能源、环境监测等各个领域。根据电磁波谱，下列选项中电磁波的波长顺序由短到长排列的是（　　） A．X射线、紫外线、可见光、红外线 B．X射线、紫外线、红外线、可见光 C．紫外线、红外线、可见光、X射线 D．可见光、红外线、X射线、紫外线 【变式2】奥斯特的电流磁效应实验具有划时代的意义，引领人类进入了电气时代。下列关于电和磁的说法正确的是（　　） A．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大 B．电磁波谱按波长由小到大排列的顺序是γ射线、紫外线、可见光、红外线 C．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 D．电场强度和磁感应强度都采用比值定义法，它们的方向与力F的方向相同或相反 【变式3】（多选）物理学是一门以实验为基础的学科，很多生活中的应用都来自于物理学。对于下列教材中所列的实验和生活现象，说法正确的是（　　） A．图甲中，电磁波X射线可以拍摄X光照片，它的波长比紫外线更长 B．图乙，生活中常用微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，具有能量 C．图丙中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场的相互作用来实现的 D．图丁是库仑探究电荷间相互作用的扭秤实验装置，使用了放大法 题型6 电磁波与信息化社会 解｜题｜知｜识 1.电磁波与信息的传递 电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输。电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大。 2.电视 在电视的发射端，把景物的光信号转换为电信号的过程叫摄像﹔在电视的接收端，天线接到高频信号以后，经过调谐、解调，，将得到的图像信号送到显像管，还原成图像。 3.雷达 利用无线电波来测定物体位置的设备，利用的是电磁波遇到障碍物发生反射的性质，波长越短，越易于反射。 4.移动电话 将用户的声音转变为高频电信号发射到空中，同时它相当于一台收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方发送的通信信息。 【典例1】电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，电磁波谱如图所示，下列说法正确的是（　　） A．只有高温物体才辐射红外线 B．紫外线常用于杀菌消毒，长时间照射可能损害人体健康 C．无线电波的频率比γ射线的频率大 D．红光光子的能量比X射线大 【变式1】电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下面正确的是（　　） A．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 B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线 C．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应 D．手机通话使用的微波，波长比可见光短 【变式2】电磁波在日常生活中有广泛的应用，涉及科研、军事、通信、医疗、能源等多个领域。下列关于电磁波的说法，正确的是（　　） A．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 B．均匀变化的电场和均匀变化的磁场可以相互激发，形成电磁波 C．用微波炉加热食物时，通过红外线传热使食物的温度升高 D．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 【变式3】下列家用电器中应用电磁波工作的是（　　） A．电烤箱 B．电饭煲 C．冰箱 D．微波炉 过 关 验 收 1．可见光也是一种电磁波，某种可见光的波长为0.6μm，则它的频率为是多少？已知光从真空中进入水中频率不变，但波长变短，若这种可见光进入水的波长变为0.5μm，那么此光在水中的传播速度将变为多少？ 2．我国外销明星战机歼﹣10CE，使用了有源相控阵雷达，我国有源相控阵雷达探测距离远，抗干扰能力强，能够实现先敌发现，先敌攻击。有源相控阵雷达的辐射器如图所示，每个辐射器都配装有一个发射、接收组件，每个组件都能自己产生、接收电磁波中的微波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波波长越长，其能量子越大 B．红外线的频率比紫外线的频率小 C．红外线的波长比可见光的波长短 D．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 3．使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。则蓝牙通信的电磁波（　　） A．在可见光范围内 B．在真空中波长比手机通信的电磁波短 C．比手机通信的电磁波更容易发生明显衍射现象 D．在真空中的传播速度小于手机通讯的电磁波 （多选）4．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波在任何介质中传播速度均为3×108m/s B．红外线的波长比紫外线大 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论 学科网（北京）股份有限公司 $