4. 电磁波的发现及其应用（重难点专练）物理教科版必修第三册

**基本信息** 以“理论-性质-应用”三维架构整合电磁波知识，通过表格化方法提炼与梯度化典例设计，系统培养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的理解|1典例+3变式|以磁场/电场变化类型（恒定/均匀变化/不均匀变化/周期性变化）为维度，表格归纳场的产生规律|从场的相互激发原理切入，构建“变化类型-场的性质”对应关系| |电磁波|1典例+3变式|提炼电磁波6大核心特点（传播方向、产生条件、物质性、真空传播等）及c=λf公式应用规则|基于电磁场理论延伸，揭示电磁波的本质属性与传播规律| |电磁波谱分类与应用|1典例+3变式|以频率-波长-特性-应用为坐标轴，表格对比无线电波至γ射线的递变规律|从电磁波共性到谱线个性，形成“特性决定应用”的逻辑链条|

3.4 电磁波的发现及其应用（题型突破） 题型01 麦克斯韦电磁场理论的理解 题型02 电磁波 题型03 电磁波谱分类与应用 ▌题型01 麦克斯韦电磁场理论的理解 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 【典例1】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。 【变式训练1】1某电路中电场随时间变化的图像有如图所示几种情况，能激发电磁波的电场是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．电场不随时间变化，不会产生磁场，故A错误； BC．电场都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波，故BC错误； D．电场随时间作周期性的变化，能在周围空间产生周期性变化的磁场，而这变化磁场又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波，故D正确。 故选D。 【变式训练2】根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 C．稳定的电流不产生磁场 D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场 【答案】D 【详解】AB．变化的电场一定产生磁场，但均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，AB错误； C．稳定的电流可以产生稳定的磁场，C错误； D．周期性变化的电场一定产生同频率的交变磁场，这样才能产生电磁波，D正确。 故选D。 【变式训练3】.关于电磁波理论，下列说法正确的是（　　） A．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 B．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 C．做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波 D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 【答案】C 【详解】AB. 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，故AB均错误； C．做非匀变速运动的电荷可以在周围空间产生变化的电磁场，形成电磁波，C正确； D．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误； 故选C。 ▌题型02 电磁波 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。c=λ f，c为真空光速恒定不变，λ代表波长，f代表频率； 同一介质中传播时，电磁波频率由波源决定始终不变；光速改变时只有波长随之改变；真空环境下所有电磁波c恒定，波长和频率成反比 （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。 核心公式： 【例2】华为mate60系列手机是全球第一款能实现双卫星通信的民用手机。卫星通信是通过电磁波的传输来实现的。下列相关说法正确的是（　　） A．只有通过电路才能产生电磁波 B．电磁波是一种没有质量的物质 C．电磁波既可以传递信息，也能传输能量 D．电磁波是可在真空中传播的恒定的电磁场 【答案】C 【详解】A．一切非均匀变化的电磁场都会产生电磁波，故A错误； B．电磁波是一种物质，没有静止质量，但具有运动质量，故B错误； C．电磁波既可以传递信息，也能传输能量，故C正确； D．电磁波是由非变化的电场和磁场交替产生形成的电磁场的传播形成的，则电磁场不是恒定的，故D错误。 故选C。 【变式训练1】（25-26高二上·广东汕头·期末）使用蓝牙耳机接听手机来电，手机与基地台及耳机的信号传输如图所示．若基地台与手机、手机与蓝牙耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则（    ） A．甲波的波长比乙波短 B．真空中甲波的传播速度比乙波小 C．测量体温时使用的测温枪探测的是乙波 D．甲、乙波都能在真空中传播 【答案】D 【详解】A．由题图可知甲波的频率小于乙波的频率，则甲波波长比乙波长，故A错误； B．所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为，故B错误； C．测量体温时使用的测温枪探测的是红外线，而通信用的是无线电波，故C错误； D．所有频率的电磁波都能在真空中传播，故D正确。 【变式训练2】（25-26高二下·湖北恩施·期中）关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（　　） A．由空气进入水中时，电磁波速度会变小 B．手机在通话时传播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】A 【详解】A．根据 可知，由空气进入水中时，电磁波速度会变小，故A正确； B．手机在通话时传播的波只有电磁波，故B错误； C．太阳光中的可见光是电磁波，在真空中的传播速度约为，“B超”中的超声波是声波，常温下在空气中的速度大约为340 m/s，故C错误； D．红外线波长较X射线波长长，故D错误。 故选A。 【变式训练3】．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（    ） A．变化的磁场产生电场 B．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C．电磁波依赖于介质才能传播 D．光不是电磁波 【答案】A 【详解】A．变化的磁场产生磁场，故A正确； B．各种频率的电磁波在真空中的速度相同，大小为，故B错误； C．电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。故C错误； D．光是一种电磁波，故D错误。 故选A。 ▌题型03 电磁波谱分类与应用 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 【例3】（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线 B．无线电波的波长小于γ射线的波长 C．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D D．医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断 【答案】CD 【详解】A．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红光，不是红外线，红外线是看不到的，A错误； B．无线电波的波长大于γ射线的波长，B错误； C．紫外线能促进体内维生素D的合成，C正确； D．X射线穿透能力较强，医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断，D正确。 故选CD。 （性变化的电场产生周期性变化的磁场，故D正确。 故选D。 【变式训练1】（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。 【变式训练2】．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。下列说法正确的是（　　） A．X射线的波长比红外线的波长更长 B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 C．医院里经常利用红外线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗 D．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场会产生均匀变化的电场 【答案】B 【详解】A．由电磁波谱可知，红外线的波长比X射线的波长，A错误； B．电磁波在真空中传播时的速度为光速，与电磁波的频率无关，B正确； C．医院里经常利用射线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗，C错误； D．麦克斯韦认为周期性变化的电场在周围能够引起周期性变化的磁场，而均匀变化的电场只能激发恒定的磁场，D错误。 故选B。 【变式训练3】电磁波为信息的传递插上了“翅膀”。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波的传播需要介质 B．雷达是用γ射线来测定物体位置的设备 C．电磁波的波速c、波长λ、频率f的关系为c=λf D．遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线的波长相同 【答案】C 【详解】A．电磁波的传播不需要介质，A错误； B．雷达是用微波来测定物体位置的设备，B错误； C．电磁波的波速c、波长λ、频率f的关系为c=λf，C正确； D．遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线的波长不同，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 $ 3.4 电磁波的发现及其应用（题型突破） 题型01 麦克斯韦电磁场理论的理解 题型02 电磁波 题型03 电磁波谱分类与应用 ▌题型01 麦克斯韦电磁场理论的理解 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 【典例1】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 【变式训练1】1某电路中电场随时间变化的图像有如图所示几种情况，能激发电磁波的电场是（　　） A． B． C． D． 【变式训练2】根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 C．稳定的电流不产生磁场 D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场 【变式训练3】.关于电磁波理论，下列说法正确的是（　　） A．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 B．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 C．做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波 D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 ▌题型02 电磁波 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。c=λ f，c为真空光速恒定不变，λ代表波长，f代表频率； 同一介质中传播时，电磁波频率由波源决定始终不变；光速改变时只有波长随之改变；真空环境下所有电磁波c恒定，波长和频率成反比 （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。 核心公式： 【例2】华为mate60系列手机是全球第一款能实现双卫星通信的民用手机。卫星通信是通过电磁波的传输来实现的。下列相关说法正确的是（　　） A．只有通过电路才能产生电磁波 B．电磁波是一种没有质量的物质 C．电磁波既可以传递信息，也能传输能量 D．电磁波是可在真空中传播的恒定的电磁场 【变式训练1】（25-26高二上·广东汕头·期末）使用蓝牙耳机接听手机来电，手机与基地台及耳机的信号传输如图所示．若基地台与手机、手机与蓝牙耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则（    ） A．甲波的波长比乙波短 B．真空中甲波的传播速度比乙波小 C．测量体温时使用的测温枪探测的是乙波 D．甲、乙波都能在真空中传播 【变式训练2】（25-26高二下·湖北恩施·期中）关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（　　） A．由空气进入水中时，电磁波速度会变小 B．手机在通话时传播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 【变式训练3】．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（    ） A．变化的磁场产生电场 B．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C．电磁波依赖于介质才能传播 D．光不是电磁波 ▌题型03 电磁波谱分类与应用 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 【例3】（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线 B．无线电波的波长小于γ射线的波长 C．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D D．医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断 【变式训练1】（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 。 【变式训练2】．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。下列说法正确的是（　　） A．X射线的波长比红外线的波长更长 B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 C．医院里经常利用红外线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗 D．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场会产生均匀变化的电场 【变式训练3】电磁波为信息的传递插上了“翅膀”。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波的传播需要介质 B．雷达是用γ射线来测定物体位置的设备 C．电磁波的波速c、波长λ、频率f的关系为c=λf D．遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线的波长相同 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $