第13.4节 电磁波的发现及应用（高效培优·讲义）物理人教版必修第三册

本讲义聚焦电磁波的发现及应用核心知识点，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），电磁波的产生与传播特点（横波、无需介质、光速传播），以及电磁波谱的分类（无线电波到γ射线）与典型应用，构建从理论到实验验证再到实际应用的完整学习支架。 资料设计亮点突出，知识导图助力物理观念建构，避坑指南通过对比辨析（如电磁波与机械波区别）培养科学思维，真题闯关与分层练习强化科学探究能力。课中辅助教师高效授课，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺，提升对电磁现象的理解与应用能力。

第13.4节 电磁波的发现及应用 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 电磁场 考点02 电磁波 考点03 电磁波谱、电磁波的能量、电磁波通信 03 避坑指南·解题通法 角度01 电磁场理论与电磁波的发现 角度02 电磁波与信息化社会 角度03 电磁波的波长和频率的关系 角度04 电磁波的能量 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.了解麦克斯韦电磁场理论核心观点 2.知道电磁波的产生、传播特点，区分电磁波与机械波 3.认识电磁波谱，记住不同波段电磁波的典型用途 4.了解电磁波在通信、遥感等领域的应用 1.记住核心结论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 2.电磁波可在真空中传播，传播不需要介质，光速等于c 3.按波长顺序梳理电磁波谱，区分红外线、紫外线、X射线应用 4.辩证看待电磁波，了解电磁辐射防护相关常识 知识导图 考点01 电磁场 1、麦克思维电磁场理论：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场。 2、变化的磁场产生电场 （1）在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生 ；这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了 。 （2）即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生 。 3、变化的电场产生磁场：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生 ，即 的电场产生磁场。 4、电磁场：变化的 互相联系，所形成的不可分割的统一体。 5、麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 【深化点拨】 1．电场的特点：麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在的，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 2．麦克斯韦电磁场理论的要点 （1）恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。 （2）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，同样，均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。 （3）周期性变化的磁场在周围空间产生同周期变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同周期变化的磁场。 1．以下关于电磁场理论和电磁波的说法正确的是（　　） A．变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 B．电磁波是纵波 C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，法拉第用实验验证了电磁波的存在 D．电磁波由真空中进入某种介质传播时，波长会变短 2．（多选）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 考点02 电磁波 1、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。 （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，由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。 （2） 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，形成电磁波。 2、电磁波的特点 （1）在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。 （2）只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波，恒定的电场和磁场无法形成电磁波。 （3）电磁场是一种客观存在的物质。 （4）电磁波可以在真空中传播，在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s。 （5）电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。 （6）光在本质上是一种电磁波．即光是以 形式传播的一种电磁振动。 3、电磁波的发现：赫兹的实验 （1）赫兹的实验装置 （2）试验现象 当感应圈的两个金属球间有火花跳过时，导线环上的两个小球间也跳过火花. （3）现象分析：当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播．当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花. （4）实验结论：赫兹证实了电磁波的存在. （5）在以后的一系列实验中，赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。他还测得电磁波在真空中的速度等于光速c，证明了电磁波与光的统一性。这样，赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。 人们从赫兹的实验结果中认识到物质存在两种形式，一种是由原子和分子构成的实物，另一种则是以电磁场为代表的场。 【深化点拨】 1．电磁波的产生解题思路点拨 （1）变化的电场和磁场由进及远地向周围传播，形成了电磁波。 （2）电磁振荡产生电磁波时，即使电磁振荡停止了，已经发出的电磁波是不会消失的。会继续传播下去。 2．电磁波的特点解题思路点拨 （1）电磁波在空间的传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c。 （2）电磁波的电场强度E与磁感应强度B相互垂直。 （3）电磁波是一种横波。 1．电磁波为信息的传递插上了翅膀，下列说法正确的是（　　） A．电磁波和机械波都能传递信息，都需要靠介质传播 B．变化的电场周围产生变化的磁场，麦克斯韦第一次实验验证了电磁波的存在 C．Wi-Fi信号实质是一种电磁波，可以传递信息，具有能量 D．LC振荡电路中磁场能最大时电容器极板上电荷量最多 2．（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 B．周期性变化的电场和磁场可以相互“激发”，形成电磁波 C．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大 D．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 考点03 电磁波谱、电磁波的能量、电磁波通信 1、电磁波谱 （1）概念：按电磁波的 大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。 （2）电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝ 。 （3）电磁波在真空中的速度c＝ 。 （4）各种电磁波按波长由大到小排列顺序为： 。 （5）电磁波谱分析及电磁波的应用 电磁波谱 频率/Hz 真空中波长/m 特性 应用 递变规律 无线 电波 ＜3×1011 ＞10-3 波动性强， 易发生衍射 无线电 技术 红外线 1011～1015 10-3～10-7 热效应 红外遥感 可见光 1015 10-7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015～1017 10-7～10-9 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 1016～1019 10-8～10-11 贯穿本领强 检查、医用透视 γ射线 ＞1019 ＜10-11 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 2、电磁波的能量 (1)光是一种电磁波，光具有能量。 (2)电磁波具有 ，电磁波是一种物质。 3、电磁波通信 (1)传播途径 电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以实现无线传播。 有线传播利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息，如台式电脑、电话等，具体的媒介有：光纤、电缆、电话线、网线等。 无线传播仅利用电磁波而不通过线缆传递信息，如收音机、手机、GPS、无线鼠标等。 (2)传输特点 电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。 4、电磁波与信息化社会 （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。 【深化点拨】 1．各种电磁波的特性 （1）无线电波：用于广播、卫星通信、电视等的信号传输。 （2）红外线：用来加热理疗等。 （3）可见光：照亮自然界，也可用于通信。 （4）紫外线：用于消毒。 （5）X射线：用于诊断病情。 （6）γ射线：可以摧毁病变的细胞。 2．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。 3．无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输 （1）长波：主要用于调幅广播及航海导航。 （2）中波：主要用于调幅广播及通信。 （3）短波：主要用于远距离短波通信及调幅广播。 （4）微波：主要用于调频广播、电视、卫星导航和雷达，微波炉可利用高功率的微波对食物加热。 1．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜。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 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．法拉第通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 2．（多选）在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．红外线、X射线、射线中红外线的波长最短 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．微波主要用于广播及其他信号的传播 D．X射线片可以用于诊断病情，射线可以摧毁病变的细胞 电磁波的发现及应用的综合应用及解题步骤 1.麦克斯韦电磁场理论：这是电磁波产生的理论基石，也是物理学史和概念题的高频考点。 （1）核心观点： 变化的磁场产生电场：即使没有闭合电路，变化的磁场周围也会产生电场（涡旋电场）。 变化的电场产生磁场：变化的电场周围也会产生磁场。 （2）推论：如果电场（或磁场）是均匀变化的，它产生的磁场（或电场）是稳定的；如果电场（或磁场）是周期性变化（振荡）的，它产生的磁场（或电场）也是周期性变化的。 （3）避坑点： “稳定的磁场能产生电场” —— 错。必须是变化的磁场。 “均匀变化的磁场产生均匀变化的电场” —— 错。均匀变化的磁场产生的是稳定的电场（就像恒定电流产生稳定磁场一样）。只有非均匀变化（如振荡）才能产生同频率的振荡场，从而形成电磁波向外传播。 2.电磁波的传播特性：电磁波与机械波（如声波、水波）有本质区别，这是选择题最爱考的对比点。 （1）不需要介质：电磁波可以在真空中传播，且真空中速度最快，为光速 c≈3.0×108m/s。 （2）不需要波源振动：机械波需要机械振动源，电磁波源于振荡电路（LC振荡）。 （3）横波特性：电磁波是横波，电场强度 E、磁感应强度 B与传播方向v 三者两两垂直（右手螺旋关系）。 （4）公式关联：c=λf。在真空中所有频率的电磁波速度都是c，因此频率f越高，波长λ越短。 3.电磁波谱的排序与应用：这一部分主要考查记忆和对应关系，建议按照频率从低到高（波长从长到短）的顺序记忆。 （1）排序口诀：无红可紫X射γ （无线电波 < 红外线 < 可见光 < 紫外线 < X射线 < γ射线）。 （2）关键应用对应： 无线电波：通信、广播、雷达（波长最长，衍射能力强）。 红外线：热作用强（加热、红外夜视、遥控器）。 紫外线：化学作用强、荧光效应（杀菌消毒、验钞）。 X射线：穿透能力强（CT扫描、安检）。 γ 射线：穿透能力最强（工业探伤、治疗肿瘤）。 （3）避坑点：题目若问“哪种波穿透力最强”，选γ 射线；若问“哪种波热效应最显著”，选红外线。 注意区分“穿透能力”和“衍射能力”：波长越长，越容易绕过障碍物（衍射）；频率越高（波长越短），穿透物质的能力通常越强。 角度01 电磁场理论与电磁波的发现 1．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与电磁波的频率无关 B．稳定的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在传播过程中不能发生反射和折射 D．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 2．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 3．（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波的传播不需要借助任何介质 B．麦克斯韦用实验成功地证明了电磁波的存在 C．均匀变化的电场一定能形成电磁波 D．电磁波的传播过程是电磁场能的传播过程 角度02 电磁波与信息化社会 4．5G移动网络正在悄悄改变着人们的生活。5G网络信号使用的通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，4G网络使用的通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段，5G网络比4G网络拥有更大的带宽和更快的传输效率。下列说法正确的是（　　） A．4G、5G信号传播不需要介质 B．5G信号的传播速度比4G信号要大 C．5G信号比4G信号的波长更长 D．相同时间内4G信号比5G信号传递的信息量更大 5．（多选）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与电磁波的频率无关 B．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直 C．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 D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 角度03 电磁波的波长和频率的关系 6．下列关于电磁波的说法正确的是（    ） 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．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 C．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小 D．X射线比可见光更容易发生衍射 7．（多选）下列说法中正确的是（   ） A．机械波和电磁波都能在真空中传播 B．铁路，民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测 C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 D．两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的 8．麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场可以产生电场；变化的电场可以产生_________，从而预言了空间可能存在电磁波。电磁波按照波长由长到短排列依次是：无线电波、红外线、可见光、_________、X射线和γ射线。 角度04 电磁波的能量 9．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 10．（多选）关于电磁波及其应用，下列说法正确的是（  ） A．麦克斯韦首先通过实验证实了电磁波的存在 B．电磁波是横波且能够发生干涉和衍射现象 C．电磁波的接收要经过调谐和调制两个过程 D．微波能使食物中的水分子的热运动加剧从而实现加热的目的 【例1】（上海·高考真题）下列电磁波中，波长最长的是　　 A．无线电波 B．红外线 C．紫外线 D．射线 【深化点拨】 1、考查电磁波谱的识记，能够区分无线电波、红外线、紫外线、γ 射线在谱图中的排布顺序。 2、考查电磁波的传播特点，所有电磁波在真空中传播速度都相同。 3、考查波长与频率的关系，电磁波传播速度不变时，频率越低，对应的波长就越长。 4、考查电磁波谱的变化规律，从无线电波到 γ 射线，频率逐渐升高，波长逐渐变短。 【变式1-1】某车载雷达系统同时向四周发射毫米级波长的无线电波L1和频率1014Hz数量级的红外激光L2，可知L1与L2的波长之比约为（　　） A．1017：1 B．1011：1 C．106：1 D．103：1 【变式1-2】交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成，红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示，红灯发出的红光频率为Hz，从12m外的交通信号灯传到你的眼睛，需要时间为t，在这个距离中有n个波长，光速m/s，则（　　） A．， B．， C．， D．， 【变式1-3】（多选）随着科技的发展， 越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机， 手机与基站及耳机的通信如图所示。 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、乙波的频率都比可见光的频率小 B．真空中， 甲波的传播速度比乙波的快 C．甲、乙波都是横波， 都能在真空中传播 D．甲波与乙波有可能发生干涉现象 ⚡基础速刷 1．下列说法正确的是（　　） A．磁场是为研究物理问题而假想的，实际并不存在 B．安培最早发现了电流周围存在磁场 C．麦克斯韦通过实验证明了光是一种电磁波 D．法拉第最早提出了“场”的概念，并进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系 2．在物理学发展过程中，很多伟大的物理学家对物理的发展都做出了杰出的贡献。关于物理学史，下列叙述正确的是（　　） A．法拉第通过严格分析后，得到了法拉第电磁感应定律 B．麦克斯韦电磁场理论告诉我们变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场 C．卡文迪许通过扭秤实验得到了静电力常量 D．开普勒根据自己的观测数据总结出了开普勒三定律 3．使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波（　　） A．是蓝光 B．波长比手机通信的电磁波长 C．在真空中的传播速度大小为 D．能在真空中传播 4．（多选）关于波的现象，下列说法正确的是（    ） A．机械波和电磁波都可以在真空中传播 B．波速、波长与频率的关系，对机械波和电磁波都适用 C．干涉和衍射是波的特性，一切波都能产生干涉、衍射现象． D．不同波长的电磁波在真空中速度不同 5．（多选）下列有关电磁波的特性和应用的说法正确的是（　　） 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．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞 D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光 6．电磁波是一种特殊物质，能传播能量和信息。 （1）电磁波的速度__________（选填“大于”“小于”或“等于”）光速。 （2）电磁波___________（选填“可以”或“不可以”）在真空中传播。 🚀能力跃升 7．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 8．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．X射线穿透力较强，可用来进行人体透视 B．紫外线能在磁场中偏转，有很强的荧光效应，可用于防伪 C．麦克斯韦建立了电磁场理论并证实了电磁波的存在 D．红外体温计是依据体温计发射红外线来测量体温的 9．如图所示为一种新型的发令枪，由闪光发令元件，模拟枪声电路，同步控制电路，扬声器及电源等电子元部件组成。发令裁判扣动扳机，发令枪同时发出清晰的激光信号和声音信号，可以很好取代传统发令枪产生的烟雾污染，由以上信息可以判断（　　）    A．计时裁判听到枪声后立即按下计时表 B．扬声器的工作原理是将声音信号转换成电信号 C．发令枪产生的光信号和声信号的信息载体都是横波 D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程 10．（多选）在回路产生电磁振荡的过程中，下列说法中正确的是（    ） A．回路中电流值最大时，电容器中电场能最大 B．电容器充电完毕时，线圈中磁场能最少 C．回路中电流减小时，电容器上电荷量增大 D．回路中磁场能减少时，线圈中电流值增大 11．（多选）第五代移动通信技术（简称5G）是目前普遍使用的蜂窝移动通信技术，5G的性能是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A．5G和4G使用的电磁波都是横波 B．5G使用的电磁波在真空中的传播速度比4G快 C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象 D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长 12．我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究创新的里程碑．米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，下列有关波的选项正确的有________（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分） A．该米波必须依靠空气传播 B．该米波频率比厘米波的频率低 C．该米波比可见光更容易产生衍射现象　   D．该米波遇到厘米波有可能产生干涉现象 E．右图为一列f＝1Hz机械波在t=0时刻波动图，此时x＝14m处的质点振动方向向上，则t＝1.75 s时，处于x＝6 m的质点位移为5cm 🌟思维挑战 13．一个中间有铁芯的密绕螺线管接通电流后，在内部形成磁场，设中间的能量密度为。若小狼把铁芯从中间断成两截，中间有一个很小的空隙，则空隙中的能量密度和周围铁芯中的能量密度分别为和，则为（　　）（注意，此题不要求严格的定量计算，下列选项中的） A． B． C． D． 14．下列关于电磁污染的说法，不正确的是（　　） A．电磁污染主要是指电磁辐射 B．电磁辐射会干扰其他仪器的正常工作 C．电磁辐射对人体和动物都有危害 D．频率越高的电磁波，电磁辐射的危害就越小 15．（多选）关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正确的有（　　） A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更容易发生干涉、衍射 B．由于γ射线的波长太短了，所以根本无法发生干涉、衍射 C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同 D．γ射线的穿透能力最强，所以最适于用来透视人体，检查骨骼和其它病变情况 16．家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成．接通电源后，220V交流电经一变压器，一方面在次级（副线圈）产生3．4V交流电对磁控管加热，同时在次级产生2000V高压经整流加到磁控管的阴、阳两极间，使磁控管产生频率为2450MHZ的微波．微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用使食物分子高频地运动而使食物内外同时受热，因而加热速度快，效率高，并能最大限度的保存食物中的维生素． （1）变压器产生高压的原、副线圈匝数之比为__________． （2）导体能反射微波，绝缘体可使微波透射，而食物中通常含有的蛋白质、水、脂肪较易吸收微波而转换成热，故在使用微波炉时应_________填写字母代号） A．用金属容器盛放食物放入炉中后加热    B．用陶瓷容器盛放食物放入炉内加热 C．将微波炉置于磁性材料周围            D．将微波炉远离磁性材料周围 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第13.4节 电磁波的发现及应用 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 电磁场 考点02 电磁波 考点03 电磁波谱、电磁波的能量、电磁波通信 03 避坑指南·解题通法 角度01 电磁场理论与电磁波的发现 角度02 电磁波与信息化社会 角度03 电磁波的波长和频率的关系 角度04 电磁波的能量 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.了解麦克斯韦电磁场理论核心观点 2.知道电磁波的产生、传播特点，区分电磁波与机械波 3.认识电磁波谱，记住不同波段电磁波的典型用途 4.了解电磁波在通信、遥感等领域的应用 1.记住核心结论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 2.电磁波可在真空中传播，传播不需要介质，光速等于c 3.按波长顺序梳理电磁波谱，区分红外线、紫外线、X射线应用 4.辩证看待电磁波，了解电磁辐射防护相关常识 知识导图 考点01 电磁场 1、麦克思维电磁场理论：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场。 2、变化的磁场产生电场 （1）在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流；这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。 （2）即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场。 3、变化的电场产生磁场：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。 4、电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体。 5、麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 【深化点拨】 1．电场的特点：麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在的，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 2．麦克斯韦电磁场理论的要点 （1）恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。 （2）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，同样，均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。 （3）周期性变化的磁场在周围空间产生同周期变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同周期变化的磁场。 1．以下关于电磁场理论和电磁波的说法正确的是（　　） A．变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 B．电磁波是纵波 C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，法拉第用实验验证了电磁波的存在 D．电磁波由真空中进入某种介质传播时，波长会变短 【答案】D 【详解】A．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，选项A错误； B．电磁波是横波，选项B错误； C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，选项C错误； D．电磁波由真空中进入某种介质传播时，频率不变，波速变小，则波长会变短，选项D正确。 故选D。 2．（多选）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。 考点02 电磁波 1、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。 （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，由此麦克斯韦语言了光是一种电磁波。 （2）周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 2、电磁波的特点 （1）在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。 （2）只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波，恒定的电场和磁场无法形成电磁波。 （3）电磁场是一种客观存在的物质。 （4）电磁波可以在真空中传播，在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s。 （5）电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。 （6）光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动。 3、电磁波的发现：赫兹的实验 （1）赫兹的实验装置 （2）试验现象 当感应圈的两个金属球间有火花跳过时，导线环上的两个小球间也跳过火花. （3）现象分析：当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播．当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花. （4）实验结论：赫兹证实了电磁波的存在. （5）在以后的一系列实验中，赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。他还测得电磁波在真空中的速度等于光速c，证明了电磁波与光的统一性。这样，赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。 人们从赫兹的实验结果中认识到物质存在两种形式，一种是由原子和分子构成的实物，另一种则是以电磁场为代表的场。 【深化点拨】 1．电磁波的产生解题思路点拨 （1）变化的电场和磁场由进及远地向周围传播，形成了电磁波。 （2）电磁振荡产生电磁波时，即使电磁振荡停止了，已经发出的电磁波是不会消失的。会继续传播下去。 2．电磁波的特点解题思路点拨 （1）电磁波在空间的传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c。 （2）电磁波的电场强度E与磁感应强度B相互垂直。 （3）电磁波是一种横波。 1．电磁波为信息的传递插上了翅膀，下列说法正确的是（　　） A．电磁波和机械波都能传递信息，都需要靠介质传播 B．变化的电场周围产生变化的磁场，麦克斯韦第一次实验验证了电磁波的存在 C．Wi-Fi信号实质是一种电磁波，可以传递信息，具有能量 D．LC振荡电路中磁场能最大时电容器极板上电荷量最多 【答案】C 【详解】A．电磁波和机械波都能传递信息，机械波需要靠介质传播，电磁波不需要介质传播，选项A错误； B．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，赫兹第一次实验验证了电磁波的存在，选项B错误； C．Wi-Fi信号实质是一种电磁波，可以传递信息，具有能量，选项C正确； D．LC振荡电路中磁场能最大时振荡电流最大，此时电容器极板上电荷量最少，选项D错误。 故选C。 2．（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 B．周期性变化的电场和磁场可以相互“激发”，形成电磁波 C．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大 D．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 【答案】AB 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波存在，故A正确； B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，非均匀周期性变化的电场产生非均匀周期性变化的磁场，非均匀周期性变化的磁场产生非均匀周期性变化的电场，电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B正确； C．在真空中，所有电磁波传播速度相同为光速，故C错误； D．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。故D错误。 故选AB。 考点03 电磁波谱、电磁波的能量、电磁波通信 1、电磁波谱 （1）概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。 （2）电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf。 （3）电磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s。 （4）各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 （5）电磁波谱分析及电磁波的应用 电磁波谱 频率/Hz 真空中波长/m 特性 应用 递变规律 无线 电波 ＜3×1011 ＞10-3 波动性强， 易发生衍射 无线电 技术 红外线 1011～1015 10-3～10-7 热效应 红外遥感 可见光 1015 10-7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015～1017 10-7～10-9 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 1016～1019 10-8～10-11 贯穿本领强 检查、医用透视 γ射线 ＞1019 ＜10-11 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 2、电磁波的能量 (1)光是一种电磁波，光具有能量。 (2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 3、电磁波通信 (1)传播途径 电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以实现无线传播。 有线传播利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息，如台式电脑、电话等，具体的媒介有：光纤、电缆、电话线、网线等。 无线传播仅利用电磁波而不通过线缆传递信息，如收音机、手机、GPS、无线鼠标等。 (2)传输特点 电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。 4、电磁波与信息化社会 （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。 【深化点拨】 1．各种电磁波的特性 （1）无线电波：用于广播、卫星通信、电视等的信号传输。 （2）红外线：用来加热理疗等。 （3）可见光：照亮自然界，也可用于通信。 （4）紫外线：用于消毒。 （5）X射线：用于诊断病情。 （6）γ射线：可以摧毁病变的细胞。 2．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。 3．无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输 （1）长波：主要用于调幅广播及航海导航。 （2）中波：主要用于调幅广播及通信。 （3）短波：主要用于远距离短波通信及调幅广播。 （4）微波：主要用于调频广播、电视、卫星导航和雷达，微波炉可利用高功率的微波对食物加热。 1．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜。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 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．法拉第通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 【答案】B 【详解】A．电磁波仅在真空中的传播速度为，在介质中传播速度为（为介质折射率，），小于，故A错误； B．按电磁波谱波长从长到短的排序：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，可知红外线波长比紫外线大，故B正确； C．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场会激发出恒定的磁场，恒定磁场无法再激发电场，不能产生电磁波，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场理论，故D错误。 故选B。 2．（多选）在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．红外线、X射线、射线中红外线的波长最短 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．微波主要用于广播及其他信号的传播 D．X射线片可以用于诊断病情，射线可以摧毁病变的细胞 【答案】CD 【详解】A．红外线、X射线、射线中红外线的频率最小，波长最长，选项A错误； B．银行的验钞机发出的光是紫外线，家用电器的遥控器发出的是红外线，选项B错误； C．微波不但能加热物体，而且能传播信息，故可以用于通信、广播及其他信号传输，故C正确； D．X射线有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，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D正确。 故选CD。 电磁波的发现及应用的综合应用及解题步骤 1.麦克斯韦电磁场理论：这是电磁波产生的理论基石，也是物理学史和概念题的高频考点。 （1）核心观点： 变化的磁场产生电场：即使没有闭合电路，变化的磁场周围也会产生电场（涡旋电场）。 变化的电场产生磁场：变化的电场周围也会产生磁场。 （2）推论：如果电场（或磁场）是均匀变化的，它产生的磁场（或电场）是稳定的；如果电场（或磁场）是周期性变化（振荡）的，它产生的磁场（或电场）也是周期性变化的。 （3）避坑点： “稳定的磁场能产生电场” —— 错。必须是变化的磁场。 “均匀变化的磁场产生均匀变化的电场” —— 错。均匀变化的磁场产生的是稳定的电场（就像恒定电流产生稳定磁场一样）。只有非均匀变化（如振荡）才能产生同频率的振荡场，从而形成电磁波向外传播。 2.电磁波的传播特性：电磁波与机械波（如声波、水波）有本质区别，这是选择题最爱考的对比点。 （1）不需要介质：电磁波可以在真空中传播，且真空中速度最快，为光速 c≈3.0×108m/s。 （2）不需要波源振动：机械波需要机械振动源，电磁波源于振荡电路（LC振荡）。 （3）横波特性：电磁波是横波，电场强度 E、磁感应强度 B与传播方向v 三者两两垂直（右手螺旋关系）。 （4）公式关联：c=λf。在真空中所有频率的电磁波速度都是c，因此频率f越高，波长λ越短。 3.电磁波谱的排序与应用：这一部分主要考查记忆和对应关系，建议按照频率从低到高（波长从长到短）的顺序记忆。 （1）排序口诀：无红可紫X射γ （无线电波 < 红外线 < 可见光 < 紫外线 < X射线 < γ射线）。 （2）关键应用对应： 无线电波：通信、广播、雷达（波长最长，衍射能力强）。 红外线：热作用强（加热、红外夜视、遥控器）。 紫外线：化学作用强、荧光效应（杀菌消毒、验钞）。 X射线：穿透能力强（CT扫描、安检）。 γ 射线：穿透能力最强（工业探伤、治疗肿瘤）。 （3）避坑点：题目若问“哪种波穿透力最强”，选γ 射线；若问“哪种波热效应最显著”，选红外线。 注意区分“穿透能力”和“衍射能力”：波长越长，越容易绕过障碍物（衍射）；频率越高（波长越短），穿透物质的能力通常越强。 角度01 电磁场理论与电磁波的发现 1．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与电磁波的频率无关 B．稳定的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在传播过程中不能发生反射和折射 D．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 【答案】A 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度恒定，与频率无关，故A正确； B．根据麦克斯韦电磁理论可知，周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B错误； C．电磁波也是波的一种，具有波的一切特性，可以发生反射和折射，故C错误； D．电磁波可以在介质中传播，所以可以根据电缆、光缆进行有线传播，也可以不需要介质进行传播，即无线传播，故D错误。 故选A。 2．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。 3．（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波的传播不需要借助任何介质 B．麦克斯韦用实验成功地证明了电磁波的存在 C．均匀变化的电场一定能形成电磁波 D．电磁波的传播过程是电磁场能的传播过程 【答案】AD 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，传播不需要借助任何介质，A正确； B．麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹用实验证明了电磁波的存在，B错误； C．均匀变化的电场形成的磁场是稳定的，无法形成电磁波，C错误； D．电磁波的传播就是将电磁场能传播出去，D正确； 故选AD。 角度02 电磁波与信息化社会 4．5G移动网络正在悄悄改变着人们的生活。5G网络信号使用的通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，4G网络使用的通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段，5G网络比4G网络拥有更大的带宽和更快的传输效率。下列说法正确的是（　　） A．4G、5G信号传播不需要介质 B．5G信号的传播速度比4G信号要大 C．5G信号比4G信号的波长更长 D．相同时间内4G信号比5G信号传递的信息量更大 【答案】A 【详解】A．4G、5G信号都是电磁波，传播不需要介质，选项A正确； B．在真空中，5G信号的传播速度与4G信号传播速度相同，选项B错误； C．5G信号频率更高，则比4G信号的波长更短，选项C错误； D．相同时间内4G信号比5G信号传递的信息量更小，选项D错误。 故选A。 5．（多选）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与电磁波的频率无关 B．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直 C．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 D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 【答案】AB 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度即为光速，与电磁波的频率无关，故A正确； B．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直，即电磁波是横波，故B正确； C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，且电磁波能通过电缆、光缆传输，故C错误； D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波不会消失，会继续传播，故D错误。 故选AB。 角度03 电磁波的波长和频率的关系 6．下列关于电磁波的说法正确的是（    ） 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．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 C．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小 D．X射线比可见光更容易发生衍射 【答案】B 【详解】A．均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，A错误； B．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，B正确； C．在真空中电磁波传播速度相同，C错误； D．X射线的穿透能力强，但是波长比可见光波长短，而波长越长越容易发生衍射，所以可见光比X射线更容易发生衍射，D错误。 故选B。 7．（多选）下列说法中正确的是（   ） A．机械波和电磁波都能在真空中传播 B．铁路，民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测 C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 D．两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的 【答案】CD 【详解】机械波的传播需要介质，A错；红外线热效应显著，而穿透本领较弱，不能用来安检，铁路、民航等安检口使用x射线线对行李内物品进行检测．故B错误．根据相对论的基本原理得知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．故C正确．两列波发生干涉时，振动加强区域与减弱区域是相互间隔，是稳定不变的．故D正确． 8．麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场可以产生电场；变化的电场可以产生_________，从而预言了空间可能存在电磁波。电磁波按照波长由长到短排列依次是：无线电波、红外线、可见光、_________、X射线和γ射线。 【答案】 磁场 紫外线 【详解】[1]麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点是：变化的磁场可以产生电场；变化的电场可以产生磁场，从而预言了空间可能存在电磁波。 [2]电磁波按照波长由长到短排列依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。 角度04 电磁波的能量 9．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。 10．（多选）关于电磁波及其应用，下列说法正确的是（  ） A．麦克斯韦首先通过实验证实了电磁波的存在 B．电磁波是横波且能够发生干涉和衍射现象 C．电磁波的接收要经过调谐和调制两个过程 D．微波能使食物中的水分子的热运动加剧从而实现加热的目的 【答案】BD 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首先通过实验证实了电磁波的存在，故A错误； B．电磁波能发生偏转现象，电磁波是横波，干涉和衍射是波特有的现象，故B正确； C．电磁波的接收要经过调谐和解调两个过程，故C错误； D．微波炉的工作应用了一种电磁波叫做微波．食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高，故D正确。 故选BD。 【例1】（上海·高考真题）下列电磁波中，波长最长的是　　 A．无线电波 B．红外线 C．紫外线 D．射线 【答案】A 【详解】所有的电磁波在真空中传播速度都相等，等于c=3×108m/s，根据波长可判断，频率越低，波长越长，四个选项中无线电波频率最低，所有波长最长，答案A对． 【深化点拨】 1、考查电磁波谱的识记，能够区分无线电波、红外线、紫外线、γ 射线在谱图中的排布顺序。 2、考查电磁波的传播特点，所有电磁波在真空中传播速度都相同。 3、考查波长与频率的关系，电磁波传播速度不变时，频率越低，对应的波长就越长。 4、考查电磁波谱的变化规律，从无线电波到 γ 射线，频率逐渐升高，波长逐渐变短。 【变式1-1】某车载雷达系统同时向四周发射毫米级波长的无线电波L1和频率1014Hz数量级的红外激光L2，可知L1与L2的波长之比约为（　　） A．1017：1 B．1011：1 C．106：1 D．103：1 【答案】D 【详解】频率1014Hz数量级的红外激光波长的数量级为 可知L1与L2的波长之比约为 故选D。 【变式1-2】交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成，红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示，红灯发出的红光频率为Hz，从12m外的交通信号灯传到你的眼睛，需要时间为t，在这个距离中有n个波长，光速m/s，则（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】B 【详解】该红光的波长为 m 传到眼睛需要的时间为 s 在这个距离中的波长数为 （个） 故选B。 【变式1-3】（多选）随着科技的发展， 越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机， 手机与基站及耳机的通信如图所示。 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、乙波的频率都比可见光的频率小 B．真空中， 甲波的传播速度比乙波的快 C．甲、乙波都是横波， 都能在真空中传播 D．甲波与乙波有可能发生干涉现象 【答案】AC 【详解】A．甲、乙波的波长比可见光大，根据 ，波长越大频率越小，所以甲、乙波的频率都比可见光的频率小，A正确； B．真空中， 甲波的传播速度等于乙波的传播速度，都等于3.0×108m/s，B错误； C．甲、乙波都是电磁波，电磁波都是横波， 都能在真空中传播，C正确； D．甲波与乙波的频率不相同，不能发生干涉现象，D错误。 故选AC。 ⚡基础速刷 1．下列说法正确的是（　　） A．磁场是为研究物理问题而假想的，实际并不存在 B．安培最早发现了电流周围存在磁场 C．麦克斯韦通过实验证明了光是一种电磁波 D．法拉第最早提出了“场”的概念，并进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系 【答案】D 【详解】A．磁场是真实存在的物质，而磁感线才是假想的线，用于描述磁场分布的，故A错误； B．奥斯特最早通过实验发现电流周围存在磁场，故B错误； C．麦克斯韦从理论上预言电磁波的存在并指出光的电磁波本质，但实验验证由赫兹完成，故C错误； D．法拉第首次提出“场”的概念，并通过电磁感应现象揭示了电与磁的深刻联系，故D正确。 故选D。 2．在物理学发展过程中，很多伟大的物理学家对物理的发展都做出了杰出的贡献。关于物理学史，下列叙述正确的是（　　） A．法拉第通过严格分析后，得到了法拉第电磁感应定律 B．麦克斯韦电磁场理论告诉我们变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场 C．卡文迪许通过扭秤实验得到了静电力常量 D．开普勒根据自己的观测数据总结出了开普勒三定律 【答案】B 【详解】A．法拉第发现了电磁感应现象，但法拉第电磁感应定律的定量表达式（如）是由纽曼和韦伯等人建立的，故A错误； B．麦克斯韦电磁场理论指出：变化的磁场产生电场（法拉第电磁感应定律的推广），变化的电场产生磁场（位移电流假说），故B正确； C．卡文迪许通过扭秤实验测定了万有引力常量，而静电力常量是库仑通过库仑扭秤实验测得的，故C错误； D．开普勒三定律是基于第谷·布拉赫的观测数据总结得出的，而非开普勒自己的观测数据，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。蓝牙通信的电磁波（　　） A．是蓝光 B．波长比手机通信的电磁波长 C．在真空中的传播速度大小为 D．能在真空中传播 【答案】D 【详解】A．蓝牙通信的电磁波频率不在可见光频率范围内，不是蓝光，故A错误； B．蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波频率大，由公式可知其波长比手机通信的电磁波短，故B错误； CD．电磁波在真空中的传播速度为 ，故C错误，D正确。 故选D。 4．（多选）关于波的现象，下列说法正确的是（    ） A．机械波和电磁波都可以在真空中传播 B．波速、波长与频率的关系，对机械波和电磁波都适用 C．干涉和衍射是波的特性，一切波都能产生干涉、衍射现象． D．不同波长的电磁波在真空中速度不同 【答案】BC 【详解】A．机械波传播需要介质，不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播A错误； B．公式适用于一切机械波和电磁波的计算，B正确； C．干涉和衍射是波特有的现象，一切波都能发生，C正确； D．不同波长的电磁波在真空中速度相同，均为光速，D错误。 故选BC。 5．（多选）下列有关电磁波的特性和应用的说法正确的是（　　） 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．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞 D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光 【答案】CD 【详解】A．X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能用于透视人体，选项A错误； B．过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误； C．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞，选项C正确； D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光，选项D正确。 故选CD。 6．电磁波是一种特殊物质，能传播能量和信息。 （1）电磁波的速度__________（选填“大于”“小于”或“等于”）光速。 （2）电磁波___________（选填“可以”或“不可以”）在真空中传播。 【答案】 等于 可以 【详解】（1）[1]电磁波的速度等于光速。 （2）[2]电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播。 🚀能力跃升 7．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。 8．下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．X射线穿透力较强，可用来进行人体透视 B．紫外线能在磁场中偏转，有很强的荧光效应，可用于防伪 C．麦克斯韦建立了电磁场理论并证实了电磁波的存在 D．红外体温计是依据体温计发射红外线来测量体温的 【答案】A 【详解】A．X射线穿透力较强，可用来进行人体透视，故A正确； B．紫外线有很强的荧光效应，可用于防伪，但不带电，不能在磁场中偏转，故B错误； C．麦克斯韦建立了电磁场理论并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C错误； D．红外体温计是依据人体发射红外线来测量体温的，不是体温计发射红外线，故D错误。 故选A。 9．如图所示为一种新型的发令枪，由闪光发令元件，模拟枪声电路，同步控制电路，扬声器及电源等电子元部件组成。发令裁判扣动扳机，发令枪同时发出清晰的激光信号和声音信号，可以很好取代传统发令枪产生的烟雾污染，由以上信息可以判断（　　）    A．计时裁判听到枪声后立即按下计时表 B．扬声器的工作原理是将声音信号转换成电信号 C．发令枪产生的光信号和声信号的信息载体都是横波 D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程 【答案】D 【详解】A．计时裁判应看到激光信号立即按下计时表，故A错误； B．扬声器的工作原理是将电信号转换成声音信号，故B错误； C．发令枪产生的光信号的信息载体是横波，发令枪产生的声信号的信息载体都是纵波，故C错误； D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程，故D正确。 故选D。 10．（多选）在回路产生电磁振荡的过程中，下列说法中正确的是（    ） A．回路中电流值最大时，电容器中电场能最大 B．电容器充电完毕时，线圈中磁场能最少 C．回路中电流减小时，电容器上电荷量增大 D．回路中磁场能减少时，线圈中电流值增大 【答案】BC 【详解】A．放电过程，电容器电荷量减小，电场能转化为磁场能，回路电流增大，磁场能增大，放电完毕时电流最大，磁场能最大，电场能为0，故A错误； B．充电过程，电容器电荷量增大，磁场能转化为电场能，回路电流减小，磁场能减小。充电完毕时电流为零，磁场能最小，电场能最大，故B正确； C．回路中电流减小时，为充电过程，电容器电荷量增大，故C正确； D．磁场能减小时，即为充电过程，充电过程电容器电荷量增加，线圈中电流值减小，故D错误。 故选BC。 11．（多选）第五代移动通信技术（简称5G）是目前普遍使用的蜂窝移动通信技术，5G的性能是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A．5G和4G使用的电磁波都是横波 B．5G使用的电磁波在真空中的传播速度比4G快 C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象 D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长 【答案】AC 【详解】A．4G和5G信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A正确； B．任何频率的电磁波在真空中传播的速度都一样，都等于光速，故B错误； C．干涉和衍射现象是波特有的现象，所以5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，故C正确； D．由于5G的电磁波频率更高，根据公式 可得在真空中5G使用的电磁波波长比4G的短，故D错误。 故选AC。 12．我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究创新的里程碑．米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，下列有关波的选项正确的有________（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分） A．该米波必须依靠空气传播 B．该米波频率比厘米波的频率低 C．该米波比可见光更容易产生衍射现象　   D．该米波遇到厘米波有可能产生干涉现象 E．右图为一列f＝1Hz机械波在t=0时刻波动图，此时x＝14m处的质点振动方向向上，则t＝1.75 s时，处于x＝6 m的质点位移为5cm 【答案】BCE 【详解】米波属于电磁波，传播不需要介质，故A错误；米波的波长在1～10 m，由，可知米波频率比厘米波的频率低，故B正确；波长越长，越易发生衍射，故C正确；由于米波和厘米波，频率不同，故不会干涉，故D错误；t=0时，此时x=14m处的质点振动方向向上，说明此波向左传播．f=1Hz，可知T=1s，，可知x=6 m的质点在波峰，位移为+5cm，故E正确；综上分析，BCE正确． 🌟思维挑战 13．一个中间有铁芯的密绕螺线管接通电流后，在内部形成磁场，设中间的能量密度为。若小狼把铁芯从中间断成两截，中间有一个很小的空隙，则空隙中的能量密度和周围铁芯中的能量密度分别为和，则为（　　）（注意，此题不要求严格的定量计算，下列选项中的） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】密绕螺线管中的磁感应强度表达式为 加入铁芯后，铁芯的相对磁导率较大 若视为无限长螺线管，小空隙并不影响铁芯中磁感应强度大小。 由磁感应强度在的连续性，空隙中的磁感应强度也为 考虑到磁场能量密度满足 铁芯部分的，空隙中空气相对磁导率约为1，故铁芯磁场能量密度小于空隙间的磁场能量密度。同时断裂前后的铁芯中磁感应强度基本没有变化，所以能量密度也不发生变化。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 14．下列关于电磁污染的说法，不正确的是（　　） A．电磁污染主要是指电磁辐射 B．电磁辐射会干扰其他仪器的正常工作 C．电磁辐射对人体和动物都有危害 D．频率越高的电磁波，电磁辐射的危害就越小 【答案】D 【详解】A．电磁污染主要是指各种电磁辐射；如手机、雷达等；故A正确； BC．电磁辐射会干扰其他仪器并能人和动物造成伤害；故BC正确； D．频率越高的电磁波，电磁辐射的危害就越大；故D错误。 本题选错误的，故选D。 【名师点睛】电磁污染是当今社会中不可回避的话题，要了解污染的原理及防治措施。 15．（多选）关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正确的有（　　） A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更容易发生干涉、衍射 B．由于γ射线的波长太短了，所以根本无法发生干涉、衍射 C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同 D．γ射线的穿透能力最强，所以最适于用来透视人体，检查骨骼和其它病变情况 【答案】AC 【详解】A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更容易发生干涉、衍射。故A正确； B．干涉、衍射是波特有的属性，γ射线是电磁波，尽管波长较短，仍能发生干涉、衍射。故B错误； C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同，都为。故C正确； D．γ射线对人体有较大的伤害，所以一般不用来做透视。故D错误。 故选AC。 16．家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成．接通电源后，220V交流电经一变压器，一方面在次级（副线圈）产生3．4V交流电对磁控管加热，同时在次级产生2000V高压经整流加到磁控管的阴、阳两极间，使磁控管产生频率为2450MHZ的微波．微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用使食物分子高频地运动而使食物内外同时受热，因而加热速度快，效率高，并能最大限度的保存食物中的维生素． （1）变压器产生高压的原、副线圈匝数之比为__________． （2）导体能反射微波，绝缘体可使微波透射，而食物中通常含有的蛋白质、水、脂肪较易吸收微波而转换成热，故在使用微波炉时应_________填写字母代号） A．用金属容器盛放食物放入炉中后加热    B．用陶瓷容器盛放食物放入炉内加热 C．将微波炉置于磁性材料周围            D．将微波炉远离磁性材料周围 【答案】 11:100 B.D 【详解】(1)[1]接通电源后，220V的交流电经过变压器后，在次级产生2000V高压交流电，根据电压与匝数成正比得 (2)[2] A．微波加热食品的过程是食物中的蛋白质、水、脂肪等各种分子随微波引起的振荡电场的变化而加速地振动，使食物的内能增加，温度升高；微波炉中不能使用金属容器，如果使用金属容器，微波的不能穿透金属容器，能量不能被食品吸收，会越积越多，损害微波炉．故A错误； B．用陶瓷容器将食物放入炉内加热时，微波能够穿透容器，被食品吸收．故B正确； CD．若将微波炉放在磁性材料的附近，磁性材料会影响微波炉内部的材料的磁性，故C错误，D正确。 故选BD。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $