11.4 电磁场与电磁波（举一反三·讲义）物理沪科版必修第三册

本讲义聚焦电磁场与电磁波核心知识点，从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）切入，系统梳理电磁波的产生条件（周期性变化的电磁场传播）、特点（横波、无需介质、波速公式c=λf），以及电磁波谱（无线电波到γ射线）的分类、特性及应用，结合赫兹实验史实形成完整知识链。 该资料以生活情景（微波炉、紫外线消毒柜等）导入构建物理观念，通过表格对比电磁波谱培养科学思维，例题与变式题联系技术应用（如变压器、5G通信）促进科学探究。课中辅助互动教学提升效果，课后作业涵盖选择与计算，助力学生巩固知识、查漏补缺。

11.4 电磁场与电磁波 【新教材沪科版】 产生的机理 特点 用途 无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生 波动性强 通信、广播、导航等 红外线 原子的外层电子受激发后产生 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导等 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 原子的内层电子受激发后产生 穿透力强 检查、探测、透视、治疗等 γ射线 原子核受激发后产生 穿透力最强 探测、治疗等 模块二 知识精讲 情景导入 生活中到处都是电磁波的应用：微波炉，紫外线消毒柜，CT扫描 知识归纳 【知识点1 电磁场问题】 1．麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放一个闭合的电路，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，也同样要在空间产生 电场　。 (2)变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生 磁场　，即 变化　的电场在空间产生磁场。 2．电磁场：变化的 电场　和变化的 磁场　所形成的不可分割的统一体。 3．对变化的磁场产生电场的理解 (1)恒定的磁场不产生电场。 (2)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场。 (3)不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场。 (4)周期性变化的磁场产生同频率变化的电场。 ①变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 ②在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的，源于变化的磁场；而静电场中的电场线是不闭合的，源于电荷，由正电荷起到负电荷止。 4．变化的电场产生磁场 (1)现象及分析：电荷运动时，周围的小磁针摆动，说明小磁针所在处产生了另一个磁场，使小磁针发生摆动，这个磁场是由电荷运动在周围空间产生的变化的电场引起的，如图所示。 (2)假设：麦克斯韦根据自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场是对称的，他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场。 【例1】下列四个选项中的四种磁场变化情况，能产生如图所示电场的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由图可知，产生的电场为稳定的电场，由麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的磁场才能产生稳定的电场。 故选B。 【变式1-1】关于电磁场和电磁波的正确说法是（　　） A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场 B．电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波 C．电磁波传播速度总是3×108 m/s D．电磁波是一种物质，不能在真空中传播 【答案】B 【详解】A．变化的电场和变化的磁场是相互联系的不可分割的统一整体，统称为电磁场，选项A错误； B．电磁场由发生的区域向远处传播形成电磁波，选项B正确； C．电磁波在真空中的传播速度总是3×108 m/s，在其它介质中的传播速度小于3×108 m/s，选项C错误； D．电磁波是一种以波的形式存在的物质，可以不需要介质在真空中传播，选项D错误。 故选B。 【变式1-2】(多选)电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(　　) A.图(a)中利用了发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电 B.图(b)中给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热 C.图(c)中如果线圈B不闭合，S断开将不会产生延时效果 D.图(d)中给电子感应加速器通以恒定电流时，被加速的电子获得恒定的加速度 答案　AC 解析　电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给手机充电，即利用发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电，故A正确；恒定的电流激发恒定的磁场，穿过金属锅的磁通量不变，不会发生电磁感应现象，没有涡流产生，故B错误；如果线圈不闭合，则B线圈中会有电磁感应现象，但不产生感应电流，故不会产生延时效果，故C正确；给电子感应加速器通以恒定电流时产生的磁场不变，即磁通量不变，则不会产生感生电场，则不能加速电子，故D错误。 【变式1-3】关于电磁场理论，下列说法正确的是(　 ) A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B．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 C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 解析：选D　根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场，周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，故D正确。 【知识点2 电磁波的产生】 1． 周期性　变化的电场和 周期性　变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。 2．赫兹在实验中观察到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。 【例2】 (1)观察上面两幅图，变化的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有区别吗？ (2)变化的磁场一定能产生电磁波吗？为什么？ 答案：(1)变化的磁场所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的。 (2)不一定，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场，如果变化的磁场能产生变化的电场，变化的电场又能产生变化的磁场，才能在周围空间产生电磁波。 【变式2-1】电信网、广播电视网和互联网逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过电磁波来传递的。关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．变化的磁场一定能产生电磁波 B．磁场一定在周围空间产生电场 C．不均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生不均匀变化的电场 D．麦克斯韦推算出电磁波传播的速度等于光速，提出了光的电磁理论：光是电磁波 【答案】D 【详解】A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场周围能产生电场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，不会产生电磁波，故A错误； B．稳定的磁场在其周围不产生电场，故B错误； C．不均匀变化的电场产生变化的磁场，磁场有可能是均匀变化的；均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故C错误； D．麦克斯韦推算出了电磁波的传播速度等于光速，提出了光的电磁理论：光是电磁波，故D正确。 故选D。 【变式2-2】（多选）梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子会在空中产生电磁波，该电磁波（　　） A．是由于电荷运动产生的 B．不能在真空中传播 C．只能沿着梳子摇动的方向传播 D．在空气中的传播速度约为 【答案】AD 【详解】A．梳子带电后，摇动梳子，电荷发生移动形成变化的电流，变化的电流产生变化的磁场，从而形成电磁波，故A正确； B．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故B错误； C．电磁波产生后，可以沿任意方向传播，故C错误； D．电磁波在真空中的传播速度等于光速，在空气中的传播速度约为，故D正确。 故选AD。 【变式2-3】某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是(　 ) 解析：选D　由麦克斯韦电磁场理论知，当空间出现恒定的电场时(如题图A)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时(如题图B、C)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如题图D)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此交替的产生磁场和电场，便会形成电磁波，故D正确。 【知识点3 电磁波的特点】 1．电磁波的特点 (1)电磁波是横波，在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直且均与电磁波的传播方向垂直、如图所示。 (2)电磁波的传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光速，即c＝3×108 m/s。电磁波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度。 (3)电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象。 (4)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。 2．电磁波的波速 ①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝ 波长×频率　。 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝ λf　。 ②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108 m/s。 【例3】(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是(　 ) A．机械波与电磁波本质上是一致的 B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，还与电磁波的频率有关 C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波 D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 解析：选BCD　机械波由波源振动产生，电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生；机械波传播需要介质，波速由介质决定；电磁波的传播不需要介质，波速由介质和本身频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，B、C、D正确。 【变式3-1】测温是防控新冠肺炎的重要环节。在公共场所常用如图所示的测温枪为出入人员测温，测温枪是通过传感器接收红外线，得出感应温度数据，使用时只要将测温枪靠近皮肤表面，修正皮肤与实际体温的温差便能准确显示体温，下列说法正确的是(　　) A.测温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒 B.红外线是波长比紫外线长的电磁波 C.红外线的穿透能力很强，接受红外线照射是会伤害身体的 D.红外线的频率大于X光的频率 答案　B 解析　紫外线可用于杀菌消毒，红外线具有热效应，故A错误；由电磁波谱可知，红外线是波长比紫外线长的电磁波，故B正确；红外线的热作用很强，接受红外线照射是不会伤害身体的，故C错误；由电磁波谱可知，红外线的频率小于X光的频率，故D错误。 【变式3-2】(多选)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有关 B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象 C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大 D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度 解析：选BD　电磁波在真空中的传播速度都一样，与电磁波的频率无关，A错误；一切波都可以发生衍射现象，横波具有偏振现象，电磁波属于波的一种，且是横波，故电磁波可以发生衍射现象和偏振现象，B正确；简谐机械波在给定的介质中传播时，波传播速度与介质有关，与频率无关，C错误；依据v＝，且紫外线的折射率大于红外线，因此紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，D正确。 【变式3-3】（多选）关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是(　　) A.机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动 B.弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅 C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去 D.电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、可见光、红外线、γ射线 答案　AC 解析　机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动，选项A正确；弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时，在四分之一个周期里运动的路程才等于一个振幅，选项B错误；有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去，这是根据多普勒效应，选项C正确；波长越大的衍射能力越强，则电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、红外线、可见光、γ射线，选项D错误。 【知识点4 电磁波谱】 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成谱，叫作电磁波谱。 (2)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。 (3)各种电磁波的特性 ①无线电波：用于 广播　、卫星通信、 电视　等信号的传输。 ②红外线：用于 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 灭菌消毒　。 ⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁 病变的细胞　。 2． 电磁波谱 频率/Hz 真空中的波长/m 特性 应用 无线电波 <3×1012 >10-4 波动性强，易衍射 无线电技术 红外线 1012～1014 10-4～10-7 热效应 红外遥感 可见光 1014 10-7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015～1016 10-7～10-8 化学效应、荧光效应 医用消毒、防伪 X射线 1016～1020 10-8～10-12 贯穿本领强 检查、医用透视 γ射线 >1020 <10-12 贯穿本领最强、能量高 工业探伤、医用治疗 【例4】(多选)下列说法中正确的是(　 ) A．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的 B．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应 C．常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来摇控电视机 D．遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征 解析： 选AD　北斗导航系统是利用电磁波工作的，A正确；食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加，B错误；常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，C错误；遥感技术中利用红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征，D正确。 【变式4-1】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，所以比可见光更难发生干涉、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，检查骨骼和其他病变情况 解析：选C　波长越长，越容易发生干涉、衍射，A错误；干涉、衍射是波特有的现象，B错误；电磁波在真空中的传播速度等于光速，C正确；X射线用来透视人体，检查骨骼等，D错误。 【变式4-2】(多选)下列关于无线电波的叙述中，正确的是(　 ) A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波 B．无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s C．无线电波不能产生干涉和衍射现象 D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短 解析：选AD　无线电波中长波波长有几十千米，微波中的毫米波只有几毫米，A正确；无线电波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度3.0×108 m/s，B错误；无线电波也能产生干涉和衍射现象，C错误；无线电波由真空进入介质传播时，由于传播速度减小，由λ＝可知波长变短，D正确。 【变式4-3】根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是(　 ) A．微波、红外线、紫外线 B．γ射线、X射线、紫外线 C．紫外线、可见光、红外线 D．紫外线、X射线、γ射线 解析：选B　红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻，更不会频率重叠，A错误。紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者间有明确的界线，频率也不相重叠，C错误。在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠，γ射线波长最短，紫外线波长最长，故B正确，D错误。 【知识点5 电磁波的应用】 1．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。 2．波的相关知识 (1)波峰、波谷：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。 (2)波长、频率、波速：邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长λ；频率f是指在1 s内波峰(或波谷)通过的次数；水波不停地向远方传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速v。三者之间的关系是v＝λf。 3．电磁波通信 随着计算机网络的发展和智能手机的出现，负责通话的电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。而这些信息都是通过电磁波来传递的。 【例5】间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车辆离开，也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　 ) A．可见光波段 B．红外波段 C．紫外波段 D．X射线波段 解析：选B　所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体的强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础。再者，红外线波长比其他波(如可见光、紫外线、X射线)的波长长，有较好地穿透云雾的能力，故B正确。而其他选项的光不具备以上特点，故A、C、D错误。 【变式5-1】(2026·湖北恩施市一模)激光雷达是汽车智能辅助驾驶技术的基础。现在得到广泛应用的激光雷达方案，是通过发射激光脉冲并接收反射信号来获取周围环境信息的，所用激光波长为905 nm。如图所示为电磁波谱图，下列说法正确的是(　　) A. 所用激光是可见光 B．所用激光是紫外线 C．所用激光是无线电波 D．前方汽车的尾部车牌(用高反射率材料制成)比黑色轮胎更容易被探测到 [解析]　激光波长为905 nm，大于760 nm，是红外线范围，用高反射率材料比黑色轮胎更容易把激光反射回去被探测到。 [答案]　D 【变式5-2】(多选)第五代移动通信技术(简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、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和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同 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 解析：选ABC　5G和4G使用的电磁波都是横波，A正确；5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同，均为3×108 m/s，B正确；任何波均能发生干涉和衍射现象，故5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，C正确；根据公式c＝λf可知，在真空中5G使用的电磁波的波长比4G的短，D错误。 【变式5-3】(多选)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有(　 ) A．杀菌用的紫外灯 B．拍胸片的X光机 C．治疗咽喉炎的超声波雾化器 D．检查血流情况的“彩超”机 解析： 选AB　紫外线和X光从本质上说是电磁波，A、B正确；治疗咽喉炎的超声波雾化器和检查血流情况的“彩超”机用的都是超声波，超声波属于机械波，C、D错误。 【知识点6 物理史实及电磁波的危害防止】 赫兹实验 1886年，赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了电磁波。 (1)赫兹的实验装置：如图所示。 (2)实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。 (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，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)赫兹的其他成果：赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，通过测量证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c，证实了麦克斯韦的电磁场理论。 【例6】电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定：当电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不超过时，对人体没有任何影响。某ZZZ办公区域内采用如图所示的无线路由器，若它的电磁辐射功率是，则人体与该装置的安全距离至少为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设人体与该装置的安全距离至少为x，则 解得 x≈2.0m 故选B。 【变式6-1】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 【解析】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。 【变式6-2】关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦不但预言了电磁波的存在，而且通过实验证实了电磁波的存在 B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在 C．赫兹不但预言了电磁波的存在，而且通过实验证实了电磁波的存在 D．赫兹首先预言了电磁波的存在，麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 【答案】B 【详解】麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在。 故选B。 【变式6-3】在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　） A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁存在联系 B．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流 C．麦克斯韦从场的角度总结电与磁的联系，证实了电磁波的存在 D．法拉第用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同 【答案】A 【解析】A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁存在联系，选项A正确； B．法拉第在实验中观察到，在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流，选项B错误； C．麦克斯韦从场的角度总结电与磁的联系，预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项C错误； D．赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同，选项D错误。 故选A。 模块三 课后作业 一、选择题 1．新型冠状病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用的体温检测器通过非接触的方法感应人体的体温以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问这种体温检测器工作时利用了哪种电磁波的特性(　 ) A．红外线 B．紫外线 C．X射线 D．γ射线 解析：选A　红外线最显著的特性是热效应，体温检测器工作时利用的电磁波是红外线，A正确。 2．如图是我国在贵州落成启用的世界最大的500 m口径球面射电望远镜(简称FAST)，被誉为“中国天眼”。关于FAST，下列说法错误的是(　　) A．FAST能探测引力波、为太空飞船导航，开展对地外文明的搜索 B．FAST是利用无线电波段观测天体的，无线电波比光波更能通过星际尘埃 C．FAST的直径很大，会聚的无线电波很多，能捕捉来自遥远星尘最细微的“声音” D．脉冲星是一种高速旋转的中子星(内部有磁场)，不会发出周期性的电磁脉冲信号，不会被FAST发现 [解析]　FAST能够探测引力波、为太空飞船导航，开展对地外文明的搜索等工作，A正确；FAST利用无线电波段观测天体，无线电波比光波波长更长，更能通过星际尘埃，B正确；FAST直径大，能会聚很多无线电波，可捕捉来自遥远星尘细微“声音”，C正确；脉冲星是高速旋转的中子星(内部有磁场)，会发出周期性的电磁脉冲信号，是可以被FAST发现的，D错误。 [答案]　D 3．《太平广记》中记载到“魏时，殿前钟忽大鸣，震骇省署”，察其原因后得知“此蜀铜山崩，故钟鸣应之也”。下列四幅图对应的情景中涉及的物理原理与“山崩钟鸣”原理相同的是（　　） A．图1为行驶中摩托车弹簧减震器随摩托车运动而振动 B．图2为建筑工人手中的振捣器使水泥浆中的石子振动 C．图3为接收电磁波的调谐电路 D．图4为随扬声器纸盆振动而跳动的不同泡沫 【答案】C 【详解】“山崩钟鸣”的原理是共振，则 A．图1为行驶中摩托车弹簧减震器随摩托车运动而振动，是受迫振动现象，不是共振，选项A错误； B．图2为建筑工人手中的振捣器使水泥浆中的石子振动是受迫振动现象，不是共振，选项B错误； C．图3为接收电磁波的调谐电路，是电谐振，也就是共振现象，选项C正确； D．图4为随扬声器纸盆振动而跳动的不同泡沫，是受迫振动现象，不是共振，选项D错误。 故选C。 4．电与磁的研究，发展成了电磁场与电磁波的理论。关于电磁波下列说法正确的是（     ） A．光是以波动形式传播的一种电磁振动 B．手机通信使用的无线电波，其波长比可见光波长短 C．家用电器的遥控器发出的光是紫外线 D．麦克斯韦通过实验捕捉到了电磁波 【答案】A 【详解】A．光是一种电磁波，是以波动形式传播的电磁振动，故A正确； B．在真空中各种电磁波的传播速度相同，满足 手机通信所用无线电波的频率低于可见光，波长比可见光长，故B错误； C．家用电器的遥控器通常利用红外线传递信号，不是紫外线，故C错误； D．麦克斯韦从理论上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A。 5．（多选）电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱。如图所示为某电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A．移动电话使用无线电波进行Wi-Fi联网 B．短波宜采用地波的形式传播 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】AC 【详解】A．移动电话使用无线电波进行Wi-Fi联网，A正确； B．短波的波长过短，绕过障碍物的能力较差，不宜采用地波的形式传播，B错误； C．紫外线频率较高，具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质，通常用于杀菌，C正确； D．X射线的波长比γ射线的波长长，频率比γ射线的频率低，D错误。 故选AC。 6．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。 7．“天宫课堂第四课”于2023年9月21日15时45分开课。神舟十六号航天员景海鹏，朱杨柱，桂海潮面向全国青少年进行太空科普授课，信号的传递主要利用天线发射和接收电磁波。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成功验证 B．在电磁波传播过程中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化 C．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 D．电磁波频率的高低不影响电磁波的发射 【答案】B 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故A错误； B．根据麦克斯韦电磁场理论，在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化，故B正确； C．只要空间某处的电场或磁场发生周期性变化，就会在其周围产生电磁波，故C错误； D．电磁波频率越高，电磁波越容易发射，故D错误； 故选B。 8．下列说法正确的是（　　） A．奥斯特首先引入了电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究 B．楞次定律告诉我们，感应电流产生的磁场方向总是与引起感应电流的原磁场方向相反 C．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕 D．赫兹的实验证实了电磁波的存在，为无线电技术的发展开拓了道路 【答案】D 【解析】法拉第首先引入了电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究，A错误；感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，感应电流产生的磁场方向可能和原磁场方向相同，也可能相反，B错误；奧斯特发现了电流的磁效应，C错误；赫兹的实验证实了电磁波的存在，为无线电技术的发展开拓了道路，D正确。故选D。 9．关于电磁波和能量量子化，下列说法中正确的是（　　） A．普朗克认为微观粒子的能量是连续的 B．电磁波是麦克斯韦预言，而赫兹证实了电磁波 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．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 【答案】B 【详解】A．普朗克在1900年提出能量量子化假说，认为微观粒子的能量是离散的（即，其中为普朗克常数），而非连续的，故A错误； B．麦克斯韦于1865年通过方程组预言电磁波的存在，赫兹在1887年通过实验首次证实电磁波，故B正确； C．麦克斯韦方程组表明，均匀变化的电场产生恒定磁场（因变化率恒定），而恒定磁场不会激发电场，因此无法形成传播的电磁波，故C错误； D．在真空中，所有电磁波（包括无线电波、红外线、可见光、紫外线）的传播速度均为光速，速度相同；但波长从无线电波到紫外线依次变短（无线电波波长最长，紫外线波长最短），故D错误。 故选B。 10．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。 11．关于电磁波的原理和应用，下列说法正确的是（ ） A．变化的电场就能产生变化的磁场 B．微波是指波长为微米级的电磁波 C．α、β、γ三种射线中，只有γ射线属于电磁波 D．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号遥控电视机 【答案】C 【解析】均匀变化的电场就能产生恒定的磁场，而非均匀变化的电场才会产生变化的磁场，故A错误；波长从1mm到10m的电磁波称微波，故B错误；α、β、γ三种射线中，α射线是氦核流，β射线是电子流，只有γ射线属于电磁波，故C正确；遥控器通过发出红外线脉冲信号遥控电视机，因红外线波长较长，容易发生衍射现象，故D错误；故选C。 12．为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保2024年普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的特性，下列说法正确的是（　　） A．X射线有显著的化学作用，医院可用来杀菌消毒，也可用于进行人体透视 B．红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片 C．雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用 D．空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力 【答案】D 【详解】A．X射线没有显著的化学作用，不能用来杀菌消毒，但X射线有较强的穿透能力，用来进行人体透视，故A错误； B．侦察上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高，故B错误； C．电磁波的使用不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜一样使用，故C错误； D．红外线的热作用很强，有较好的穿透云雾烟尘的能力，可以制成热谱仪、红外线夜视仪等等，所以在空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力，故D正确。 故选D。 13．如图所示是某一固定面积的磁通量的变化图线，它在周围空间某一点激发的电场的场强E应是（ ） A.逐渐增强 　　　B.逐渐减弱 C.不变 D.无法确定 【答案】 C 【解析】 由题图知，磁通量均匀变化，而面积一定，故磁感应强度B均匀变化，故在其周围产生稳定的电场，故C正确。 14．现代生活离不开电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．只有高温的物体才能发射红外线 B．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在 C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播 D．在电磁波谱中，最容易发生明显衍射现象的是射线 【答案】B 【详解】A．任何物体都能发射红外线，选项A错误； B．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在，选项B正确； C．电磁波可以在真空中传播，不依赖于介质传播，选项C错误； D．在电磁波谱中，射线波长最短，则最不容易发生明显衍射现象，选项D错误。 故选B。 15．（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。 16．（多选）下列说法中正确的是（ ） A.夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最弱的 B.医院里用X射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的 C.科学家关注南极臭氧层空洞是因为它将使气候恶化 D.在热学中所说的热辐射就是指红外线辐射 【答案】 CD 【解析】 热效应最强的是红外线，热辐射即红外线辐射，A错误，D正确； 穿透本领最强的是γ射线，B错误； 臭氧层可吸收、阻挡过强的紫外线，使地球上的动植物免受过强紫外线的伤害，另外臭氧层空洞可引起气候恶化，C正确。 二、计算、问答题 17．无线电波的中波波长范围为200～3 000 m。求该波段的频率范围。 【答案】 1.0×105～1.5×106 Hz 【解析】 根据频率公式f＝得f1＝＝ Hz＝1.5×106 Hz，f2＝＝ Hz＝1.0×105 Hz， 即该波段的频率范围为1.0×105～1.5×106 Hz。 18．电磁波由真空中进入介质中时，其波速变为原来的一半，则波长将变为原来的多少倍？ 【答案】 0.5倍 【解析】 电磁波由真空进入介质中时，周期不变。 由λ＝vT可知，＝＝ 即λ＝λ0＝0.5λ0。 19．在电视节目中，我们经常看到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果有两个手持卫星电话的人通过同步通信卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话。(已知地球的质量为6.0×1024 kg，地球半径为6.4×106 m，引力常量为6.67×10－11 N·m2·kg－2) 【答案】 电磁波传递信息需要时间　0.24 s 【解析】 主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的，设同步卫星高度为H，由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力， 即＝m(R＋H)，H＝－R＝3.6×107 m， 则一方讲话，另一方听到对方的讲话所需的最少时间是 t＝＝0.24 s。 20．国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为。已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求该月壤层的厚度d。 【答案】 【详解】电磁波的在土壤中传播速度满足 根据题意可知 解得土壤厚度为 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.4 电磁场与电磁波 【新教材沪科版】 产生的机理 特点 用途 无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生 波动性强 通信、广播、导航等 红外线 原子的外层电子受激发后产生 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导等 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 原子的内层电子受激发后产生 穿透力强 检查、探测、透视、治疗等 γ射线 原子核受激发后产生 穿透力最强 探测、治疗等 模块二 知识精讲 情景导入 生活中到处都是电磁波的应用：微波炉，紫外线消毒柜，CT扫描 知识归纳 【知识点1 电磁场问题】 1．麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的 ，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 。 ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生 。 (2)变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生 ，即 的电场在空间产生磁场。 2．电磁场：变化的 和变化的 所形成的不可分割的统一体。 3．对变化的磁场产生电场的理解 (1)恒定的磁场不产生电场。 (2)均匀变化的磁场在周围空间产生 的电场。 (3)不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场。 (4)周期性变化的磁场产生 频率变化的电场。 ①变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 ②在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的，源于变化的磁场；而静电场中的电场线是不闭合的，源于电荷，由正电荷起到负电荷止。 4．变化的电场产生磁场 (1)现象及分析：电荷运动时，周围的小磁针摆动，说明小磁针所在处产生了另一个磁场，使小磁针发生摆动，这个磁场是由电荷运动在周围空间产生的变化的电场引起的，如图所示。 (2)假设：麦克斯韦根据自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场是对称的，他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场。 【例1】下列四个选项中的四种磁场变化情况，能产生如图所示电场的是（　　） A． B． C． D． 【变式1-1】关于电磁场和电磁波的正确说法是（　　） A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场 B．电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波 C．电磁波传播速度总是3×108 m/s D．电磁波是一种物质，不能在真空中传播 【变式1-2】(多选)电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(　　) A.图(a)中利用了发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电 B.图(b)中给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热 C.图(c)中如果线圈B不闭合，S断开将不会产生延时效果 D.图(d)中给电子感应加速器通以恒定电流时，被加速的电子获得恒定的加速度 【变式1-3】关于电磁场理论，下列说法正确的是(　 ) A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B．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 C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 【知识点2 电磁波的产生】 1． 变化的电场和 变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。 2． 在实验中观察到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。 【例2】 (1)观察上面两幅图，变化的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有区别吗？ (2)变化的磁场一定能产生电磁波吗？为什么？ 【变式2-1】电信网、广播电视网和互联网逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过电磁波来传递的。关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．变化的磁场一定能产生电磁波 B．磁场一定在周围空间产生电场 C．不均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生不均匀变化的电场 D．麦克斯韦推算出电磁波传播的速度等于光速，提出了光的电磁理论：光是电磁波 【变式2-2】（多选）梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子会在空中产生电磁波，该电磁波（　　） A．是由于电荷运动产生的 B．不能在真空中传播 C．只能沿着梳子摇动的方向传播 D．在空气中的传播速度约为 【变式2-3】某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是(　 ) 【知识点3 电磁波的特点】 1．电磁波的特点 (1)电磁波是横波，在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相 且均与电磁波的传播方向 、如图所示。 (2)电磁波的传播 需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光速，即c＝3×108 m/s。电磁波在介质中的传播速度 在真空中的传播速度。 (3)电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象。 (4)光在本质上是一种 。即光是以 形式传播的一种电磁振动。 2．电磁波的波速 ①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝ 。 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝ 。 ②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108 m/s。 【例3】(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是(　 ) A．机械波与电磁波本质上是一致的 B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，还与电磁波的频率有关 C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波 D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 【变式3-1】测温是防控新冠肺炎的重要环节。在公共场所常用如图所示的测温枪为出入人员测温，测温枪是通过传感器接收红外线，得出感应温度数据，使用时只要将测温枪靠近皮肤表面，修正皮肤与实际体温的温差便能准确显示体温，下列说法正确的是(　　) A.测温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒 B.红外线是波长比紫外线长的电磁波 C.红外线的穿透能力很强，接受红外线照射是会伤害身体的 D.红外线的频率大于X光的频率 【变式3-2】(多选)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有关 B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象 C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大 D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度 【变式3-3】（多选）关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是(　　) A.机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动 B.弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅 C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去 D.电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、可见光、红外线、γ射线 【知识点4 电磁波谱】 1．电磁波谱 (1)概念：按电磁波的 或 大小的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱。 (2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为： 、红外线、 、紫外线、 、γ射线。 (3)各种电磁波的特性 ①无线电波：用于 、卫星通信、 等信号的传输。 ②红外线：用于 等。 ③可见光：照亮自然界，也可用于 。 ④紫外线：用于 。 ⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁 。 2． 电磁波谱 频率/Hz 真空中的波长/m 特性 应用 无线电波 <3×1012 >10-4 波动性强，易衍射 无线电技术 红外线 1012～1014 10-4～10-7 热效应 红外遥感 可见光 1014 10-7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015～1016 10-7～10-8 化学效应、荧光效应 医用消毒、防伪 X射线 1016～1020 10-8～10-12 贯穿本领强 检查、医用透视 γ射线 >1020 <10-12 贯穿本领最强、能量高 工业探伤、医用治疗 【例4】(多选)下列说法中正确的是(　 ) A．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的 B．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应 C．常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来摇控电视机 D．遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征 【变式4-1】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，所以比可见光更难发生干涉、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，检查骨骼和其他病变情况 【变式4-2】(多选)下列关于无线电波的叙述中，正确的是(　 ) A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波 B．无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s C．无线电波不能产生干涉和衍射现象 D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短 【变式4-3】根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是(　 ) A．微波、红外线、紫外线 B．γ射线、X射线、紫外线 C．紫外线、可见光、红外线 D．紫外线、X射线、γ射线 【知识点5 电磁波的应用】 1．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。 2．波的相关知识 (1)波峰、波谷：在一列水波中，凸起的最 处叫作波峰；凹下的最低处叫作波谷。 (2)波长、频率、波速：邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长λ；频率f是指在1 s内波峰(或波谷)通过的次数；水波不停地向远方传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速v。三者之间的关系是v＝ 。 3．电磁波通信 随着计算机网络的发展和智能手机的出现，负责通话的电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。而这些信息都是通过电磁波来传递的。 【例5】间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车辆离开，也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　 ) A．可见光波段 B．红外波段 C．紫外波段 D．X射线波段 【变式5-1】(2026·湖北恩施市一模)激光雷达是汽车智能辅助驾驶技术的基础。现在得到广泛应用的激光雷达方案，是通过发射激光脉冲并接收反射信号来获取周围环境信息的，所用激光波长为905 nm。如图所示为电磁波谱图，下列说法正确的是(　　) A. 所用激光是可见光 B．所用激光是紫外线 C．所用激光是无线电波 D．前方汽车的尾部车牌(用高反射率材料制成)比黑色轮胎更容易被探测到 【变式5-2】(多选)第五代移动通信技术(简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、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和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同 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 【变式5-3】(多选)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有(　 ) A．杀菌用的紫外灯 B．拍胸片的X光机 C．治疗咽喉炎的超声波雾化器 D．检查血流情况的“彩超”机 【知识点6 物理史实及电磁波的危害防止】 赫兹实验 1886年， 用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了电磁波。 (1)赫兹的实验装置：如图所示。 (2)实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。 (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，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)赫兹的其他成果：赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，通过测量证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c，证实了麦克斯韦的电磁场理论。 【例6】电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定：当电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不超过时，对人体没有任何影响。某ZZZ办公区域内采用如图所示的无线路由器，若它的电磁辐射功率是，则人体与该装置的安全距离至少为（　　） A． B． C． D． 【变式6-1】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 【变式6-2】关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦不但预言了电磁波的存在，而且通过实验证实了电磁波的存在 B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在 C．赫兹不但预言了电磁波的存在，而且通过实验证实了电磁波的存在 D．赫兹首先预言了电磁波的存在，麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 【变式6-3】在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　） A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁存在联系 B．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流 C．麦克斯韦从场的角度总结电与磁的联系，证实了电磁波的存在 D．法拉第用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同 模块三 课后作业 一、选择题 1．新型冠状病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用的体温检测器通过非接触的方法感应人体的体温以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问这种体温检测器工作时利用了哪种电磁波的特性(　 ) A．红外线 B．紫外线 C．X射线 D．γ射线 2．如图是我国在贵州落成启用的世界最大的500 m口径球面射电望远镜(简称FAST)，被誉为“中国天眼”。关于FAST，下列说法错误的是(　　) A．FAST能探测引力波、为太空飞船导航，开展对地外文明的搜索 B．FAST是利用无线电波段观测天体的，无线电波比光波更能通过星际尘埃 C．FAST的直径很大，会聚的无线电波很多，能捕捉来自遥远星尘最细微的“声音” D．脉冲星是一种高速旋转的中子星(内部有磁场)，不会发出周期性的电磁脉冲信号，不会被FAST发现 3．《太平广记》中记载到“魏时，殿前钟忽大鸣，震骇省署”，察其原因后得知“此蜀铜山崩，故钟鸣应之也”。下列四幅图对应的情景中涉及的物理原理与“山崩钟鸣”原理相同的是（　　） A．图1为行驶中摩托车弹簧减震器随摩托车运动而振动 B．图2为建筑工人手中的振捣器使水泥浆中的石子振动 C．图3为接收电磁波的调谐电路 D．图4为随扬声器纸盆振动而跳动的不同泡沫 4．电与磁的研究，发展成了电磁场与电磁波的理论。关于电磁波下列说法正确的是（     ） A．光是以波动形式传播的一种电磁振动 B．手机通信使用的无线电波，其波长比可见光波长短 C．家用电器的遥控器发出的光是紫外线 D．麦克斯韦通过实验捕捉到了电磁波 5．（多选）电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱。如图所示为某电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A．移动电话使用无线电波进行Wi-Fi联网 B．短波宜采用地波的形式传播 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 6．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 7．“天宫课堂第四课”于2023年9月21日15时45分开课。神舟十六号航天员景海鹏，朱杨柱，桂海潮面向全国青少年进行太空科普授课，信号的传递主要利用天线发射和接收电磁波。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成功验证 B．在电磁波传播过程中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化 C．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 D．电磁波频率的高低不影响电磁波的发射 8．下列说法正确的是（　　） A．奥斯特首先引入了电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究 B．楞次定律告诉我们，感应电流产生的磁场方向总是与引起感应电流的原磁场方向相反 C．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕 D．赫兹的实验证实了电磁波的存在，为无线电技术的发展开拓了道路 9．关于电磁波和能量量子化，下列说法中正确的是（　　） A．普朗克认为微观粒子的能量是连续的 B．电磁波是麦克斯韦预言，而赫兹证实了电磁波 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．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 10．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 11．关于电磁波的原理和应用，下列说法正确的是（ ） A．变化的电场就能产生变化的磁场 B．微波是指波长为微米级的电磁波 C．α、β、γ三种射线中，只有γ射线属于电磁波 D．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号遥控电视机 12．为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保2024年普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的特性，下列说法正确的是（　　） A．X射线有显著的化学作用，医院可用来杀菌消毒，也可用于进行人体透视 B．红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片 C．雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用 D．空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力 13．如图所示是某一固定面积的磁通量的变化图线，它在周围空间某一点激发的电场的场强E应是（ ） A.逐渐增强 　　　B.逐渐减弱 C.不变 D.无法确定 14．现代生活离不开电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．只有高温的物体才能发射红外线 B．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在 C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播 D．在电磁波谱中，最容易发生明显衍射现象的是射线 15．（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 16．（多选）下列说法中正确的是（ ） A.夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最弱的 B.医院里用X射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的 C.科学家关注南极臭氧层空洞是因为它将使气候恶化 D.在热学中所说的热辐射就是指红外线辐射 二、计算、问答题 17．无线电波的中波波长范围为200～3 000 m。求该波段的频率范围。 18．电磁波由真空中进入介质中时，其波速变为原来的一半，则波长将变为原来的多少倍？ 19．在电视节目中，我们经常看到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果有两个手持卫星电话的人通过同步通信卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话。(已知地球的质量为6.0×1024 kg，地球半径为6.4×106 m，引力常量为6.67×10－11 N·m2·kg－2) 20．国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为。已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求该月壤层的厚度d。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $