资源简介

4　电磁波的发现及其应用
1.下列说法中正确的是（　　）
A.各种电磁波中穿透能力最弱的是γ射线
B.红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用
C.X射线的穿透本领比γ射线更强
D.低温物体不能辐射红外线
2.（多选）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传播形成电磁波
C.电磁波传播速度总是3×108 m/s
D.电磁波是一种物质，可以在真空中传播
3.许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是（　　）
A.紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
B.紫光灯消毒主要是利用紫光的强穿透力的特点
C.工业上的金属探伤利用的是X射线具有极强的穿透能力
D.红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
4.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
5.下列说法中正确的是（　　）
A.变化的电场一定产生变化的磁场
B.电磁波按波长从长到短顺序排列依次是：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
C.X射线的穿透本领比γ射线更强
D.电磁波在真空中的传播速度等于光速
6.（多选）目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz 至1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法正确的是（　　）
A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间
B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C.测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D.雷达使用无线电波的微波波段
7.在我们的生产生活中很多应用都与电磁波有关，则下列说法正确的是（　　）
A.验钞机检验钞票真伪体现了紫外线的荧光作用
B.X射线和γ射线都可以探测金属构件内部的缺陷，X射线还可以摧毁病变细胞，治疗某些癌症
C.红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线
D.麦克斯韦预言了电磁波并在实验室证实了电磁波的存在
8.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.医学检查中的拍片实际上是让患者接受一定剂量的γ射线照射
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
9.如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可判定（　　）
A.含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的
B.含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的
C.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的
D.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的
10.5G是“第五代移动通信技术”的简称，目前世界各国正大力发展5G网络，5G网络使用的无线电波通信频率在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段，比目前4G及以下网络（通信频率在0.3～3.0 GHz的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。5G网络的传输速率（指单位时间传输的数据量大小）可达10 Gbps，是4G网络的50～100倍。关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是（　　）
A.在真空中的传播速度更快
B.在真空中的波长更长
C.在真空中的波长与4G网络使用的无线电波相同
D.频率更高，相同时间传递的信息量更大
11.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。
12.若你用通过同步静止卫星转发的无线电话与朋友通话，则在你讲话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？（已知地球质量M＝6.0×1024 kg，地球半径R＝6.4×106 m，引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2）
4　电磁波的发现及其应用
1.B　在各种电磁波中，γ射线的频率最高，穿透能力最强，故A、C错误；一切物体都能辐射红外线，故D错误；根据各种电磁波的特性可知B正确。
2.BD　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；电磁场由发生的区域向远处传播形成电磁波，选项B正确；电磁波在真空中的传播速度总是3×108 m/s，在其他介质中的传播速度小于3×108 m/s，选项C错误；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正确。
3.D　紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，A项错误；紫光灯消毒主要是利用其发出的紫外线具有较强的辐射能力来达到灭菌的目的而不是用紫光，B项错误；γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，C项错误；一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，D项正确。
4.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，有较好的穿透云雾的能力，故B正确。
5.D　根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场产生稳定的磁场，选项A错误；电磁波按波长从短到长顺序排列依次是：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波，选项B错误；γ射线的穿透本领比X射线更强，选项C错误；电磁波在真空中的传播速度等于光速，选项D正确。
6.ACD　由公式c＝λf可得，λmin＝＝ m＝0.3 m，λmax＝＝ m＝1.5 m，A正确；电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知，C正确；雷达使用无线电波的微波波段，D正确。
7.A　验钞机检验钞票真伪体现了紫外线的荧光作用，选项A正确；X射线是一种波长比紫外线还短的电磁波，它的穿透力很强，在工业上可用于检查工件内部是否有缺陷，医学上可用来透视人体，检查体内的病变和骨骼情况；γ射线是比X射线波长更短的电磁波，其穿透能力比X射线更强，因此工业上常用来进行探伤，医学上，则利用其强穿透能力来杀死病变细胞、治疗癌症等疾病，选项B错误；红外线的显著作用是热效应，任何物体都能辐射红外线，选项C错误；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹在实验室证实了电磁波的存在，选项D错误。
8.D　雷达是用微波测定物体位置的设备，故A错误；拍片实际上是让患者接受一定剂量的X射线照射，故B错误；使钞票上的荧光物质发出可见光的是紫外线，故C错误；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场可以产生磁场，故D正确。
9.C　紫外线具有荧光效应，红外线热效应明显，可见光有视觉感应，地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的；温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的。故选C。
10.D　无线电波在真空中的传播速度与光速相同，保持不变，其速度与频率没有关系，A错误；由c＝λf，知频率变大，波长变短，B、C错误；无线电波频率越高，相同时间内传递的信息量越大，D正确。
11.1.0×105～1.5×106 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。
12.0.48 s
解析：同步静止卫星的周期T＝3 600×24 s＝8.64×104 s，设卫星离地面高h，由万有引力定律得
＝m（R＋h），h＝ －R，
代入数据解得h≈3.59×107 m。
当说话人和听话人均在同步卫星的正下方时，此时距离最短，最短距离s＝2h，
所以最短时间
t＝2×＝ s≈0.48 s。
1 / 34　电磁波的发现及其应用
核心素养目标 物理观念 1.了解麦克斯韦的电磁场理论，知道电磁波的形成以及赫兹证明了电磁波的存在。 2.知道电磁波在真空中传播的速度与波长、频率的关系。 3.了解电磁波谱的组成和各波段电磁波的特点及应用
科学探究 通过探究捕捉电磁波的活动，让学生真实感受到电磁波的存在
知识点一　电磁场　电磁波
1.电磁场
（1）麦克斯韦电磁理论的两个基本观点：
①　　　　磁场能够在　　　　　　　　　。
②　　　　电场能够在　　　　　　　　　。
（2）电磁场：变化的　　　　和变化的磁场　　　　　　，形成不可分割的统一体，称为电磁场。
2.电磁波
（1）变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场由　　　　　　　　　　，这种变化的电磁场在空间的　　　称为电磁波。
（2）做　　　　　　的电荷都会在空间产生电磁波。
（3）麦克斯韦在1865年从　　　　　　预见了　　　　　的存在，并计算出其传播速度等于　　　，因此他认为是　　　　的一种形态。
（4）1888年，德国物理学家　　　第一次用实验证实了　　　　的存在。
知识点二　电磁波谱及电磁波的应用
1.电磁波谱
（1）电磁波的波长（λ）、频率（f）、电磁波在真空中的速度c的关系：c＝　　　。
（2）在真空中，电磁波的速度c＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）电磁波谱：按　　　（或频率）的顺序把所有电磁波排列起来，称之为电磁波谱。
（4）电磁波谱的排列：按波长由长到短依次为：无线电波、　　　　、可见光、　　　　、X射线、γ射线。
2.电磁波的应用
电磁波的应用，主要包括两个方面：一是利用电磁波　　　　　　　，二是利用电磁波的　　　　。
（1）利用电磁波传递　　
①电磁波可以进行有线传输，也可以实现　　　　　。
②电磁波在信息传播层面的应用极大地丰富了人们的生活，拉近了人与人之间的距离，改变了人们的生活方式，让电子商务，远程控制等新事物成为现实。
（2）利用电磁波的能量
①电磁波不仅仅是　　　　　　的载体，也是　　　　　　的方式。
②利用微波炉可以加热食物。
③电磁波的能量用于军事。
【情景思辨】
1.如图所示，战争中，天上有卫星，空中有战机，地上有战车，海里有战舰。你知道是什么把这些战场要素连成一个有机的整体的吗？
2.赫兹的实验：如图所示。
实验现象：当感应线圈的两个金属球间有火花跳过时，导线环的两个金属小球间也跳过电火花。
（1）赫兹实验证明了电磁波的存在。（　　）
（2）电磁波不需要介质可在真空中传播。（　　）
（3）电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s。（　　）
（4）麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在。（　　）
（5）电磁波是带有能量的，在介质中传播时能把部分能量传递给介质。（　　）
要点一　麦克斯韦电磁场理论
【探究】
　
（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？
【归纳】
1.对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场
2.电场、磁场的变化关系可用下面的框图表示
【典例1】　（多选）下列说法正确的是（　　）
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.恒定电流能够在周围空间产生恒定的磁场
C.恒定电场能够在周围空间产生恒定的磁场
D.均匀变化的电场能够在周围空间产生恒定的磁场
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.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，变化的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，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
2.如图所示是穿过某一固定面的磁通量的变化图像，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是（　　）
A.逐渐增强 B.逐渐减弱
C.不变 D.无法确定
要点二　电磁波
【探究】
空间存在如图所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？
【归纳】
1.电磁波的特点
（1）只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。
（2）电磁场中储存着能量，电磁波的发射过程就是辐射电磁能的过程。
（3）电磁波可以在真空中传播，且任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的传播速度，即c＝3×108 m/s。
（4）电磁波传播虽然不需要介质，但它可以在其他介质如光纤中传播，且速度都比在真空中的小。
2.波长、频率与波速之间的关系
（1）波速＝波长×频率，即c＝λf。
（2）频率由波源决定，与介质无关，而波长、波速的大小与介质有关，所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变。
（3）不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。
【典例2】　波长为0.6 μm的红光，从10 m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.关于电磁波，下列说法不正确的是（　　）
A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
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.某电路中电场随时间变化的图像如下列各图所示，能发射电磁波的电场是（　　）
要点三　电磁波谱
　　
【探究】
“光子刀”具有附带损伤小，术后恢复快等特点，被广泛应用于各种恶性肿瘤的治疗中。那么，你知道这种“光子刀”工作在什么波段？该波段有什么特点吗？
【归纳】
1.各种频率不同的电磁波既有共性，又有个性
（1）共性：本质上都是电磁波，它们的行为遵循相同的规律。
（2）个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性。
2.电磁波谱及其应用：按电磁波的波长或频率大小的顺序把他们排列成谱。无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线（X射线）、γ射线等合起来，便构成了范围非常广阔的电磁波谱，但相邻波谱之间并没有严格的界限。
波谱 特性 应用
无线电波 波动性强 通讯广播、导航等
红外线 热作用 加热理疗
可见光 感光性强 照明、照相
紫外线 荧光效应 杀菌消毒、医疗等
X射线 穿透能力较强 工业探伤、医学透视
γ射线 穿透能力最强 工业探伤、医学治疗
【典例3】　下列各组电磁波，按频率由高到低的正确排列顺序是（　　）
A.无线电波、红外线、可见光、X射线
B.X射线、红外线、可见光、无线电波
C.X射线、可见光、红外线、无线电波
D.无线电波、可见光、红外线、X射线
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.（多选）关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　）
A.医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
B.工业上利用γ射线检查金属部件内有无砂眼或裂缝
C.刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高
D.卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线穿透能力较强
2.近年来军事行动中，士兵都使用“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为（　　）
A.“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B.一切物体均在不停地辐射红外线
C.一切高温物体均在不停地辐射红外线
D.“红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线
要点回眸
1.下列关于麦克斯韦的电磁场理论说法正确的是（　　）
A.变化的磁场产生的电场一定是变化的
B.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
C.稳定的磁场产生不稳定的电场
D.周期性变化的磁场在周围空间产生的电场是周期性变化的
2.磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况如图所示，其中能产生电场的磁场和能产生持续电磁波的磁场分别为（　　）
A.②③④、③④　　　 B.①③④、③④
C.②③④、②④ D.①③④、②④
3.关于电磁波，下列说法中正确的是（　　）
A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B.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
C.电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播
4.下列说法中不正确的（　　）
A.γ射线、X射线不属于电磁波
B.红外线具有明显的热作用
C.紫外线具有较强的荧光作用
D.微波可用于卫星通信中信号的传输
4　电磁波的发现及其应用
【基础知识·准落实】
知识点一
1.（1）①变化的　周围空间产生电场　②变化的　周围空间产生磁场　（2）电场　交替产生
2.（1）近及远的传播　传播　（2）变速运动　（3）理论上　电磁波　光速　光　电磁波　（4）赫兹　电磁波
知识点二
1.（1）λf　（2）3.0×108 m/s　（3）波长　（4）红外线　紫外线
2.传递信息　能量　（1）信息　①无线传输　（2）①信息传播　能量传输
情景思辨
1.提示：是电磁波。战场各个要素通过电磁波互通有无，传递信息，构成一个有机的战场系统。
2.（1）√　（2）√　（3）√　（4）×　（5）√
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】　
　提示：（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。
【典例1】　ABD　变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；电场按其是否随时间变化分为恒定电场和变化的电场（如运动电荷形成的电场），恒定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故C错误，D正确；恒定电流周围存在恒定磁场，B正确。
素养训练
1.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产生变化的磁场，A、B、C错误，D正确。
2.C　由图可知磁通量Φ随时间t均匀变化，而Φ＝BS，所以磁场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知C正确。
要点二
知识精研
【探究】　
　提示：如题图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会激发出新的电场，故不会产生电磁波。
【典例2】　3.33×10－8 s　5×1014 Hz
解析：由速度公式v＝可求得时间，可根据电磁波波长、频率和波速关系式c＝λf可得频率，
其中t＝＝ s≈3.33×10－8 s
由c＝λf，得f＝＝ Hz＝5×1014 Hz。
素养训练
1.D　电磁波在真空中的传播速度均相同，与电磁波的频率无关，故A正确；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，由近及远的传播形成电磁波，故B正确；电磁波每一处的电场强度和磁场强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，故C正确；利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输，故D错误。
2.D　图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和图C中电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生恒定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，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，能发射电磁波。
要点三
知识精研
【探究】　
　提示：这种“光子刀”工作在γ射线波段；该波段频率高，能量大，穿透能力强，被广泛应用于工业金属探伤、医学肿瘤治疗等领域。
【典例3】　C　频率顺序由高到低排列，电磁波谱可大致分为：γ射线（伽马射线）、X射线（伦琴射线）、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波，故C正确，A、B、D错误。
素养训练
1.BC　医院里用紫外线杀菌消毒，A错误；卫星用红外遥感技术拍摄云图照片是利用了一切温度不同的物体都有频率不同的红外辐射的特点，再说红外线穿透能力并不强，故D错误，B、C正确。
2.B　一切物体均在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标，从而采取有效的行动。“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体，与结论不相符，选项A错误；一切物体均在不停地辐射红外线，与结论相符，选项B正确；一切高温物体均在不停地辐射红外线，与结论不相符，选项C错误； “红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线，与结论不相符，选项D错误。
【教学效果·勤检测】
1.D　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，故A错误；不均匀变化的电场产生变化的磁场，磁场有可能不是均匀变化的；均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故B错误；稳定的磁场其周围不产生电场，故C错误；周期性变化的磁场在周围空间产生的电场是周期性变化的，周期性变化的电场在周围空间产生的磁场也是周期性变化的，故D正确。
2.C　根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故②③④都可以产生电场；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，从而产生电磁波，故只有②④可以产生电磁波，C正确。
3.B　变化的电场一定在周围空间产生磁场，不均匀变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场，选项A错误；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，选项B正确；电磁波可以在真空中传播，选项C错误；各种频率的电磁波在真空中传播的速度相同且等于光速，选项D错误。
4.A　γ射线、X射线也属于电磁波，故A与题意相符；红外线具有明显热作用，故B与题意不符；紫外线具有较强的荧光作用，故C与题意不符；微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输，故D与题意不符。
5 / 6(共68张PPT)
4　电磁波的发现及其应用
核心 素养 目标 物理 观念 1.了解麦克斯韦的电磁场理论，知道电磁波的形成以及
赫兹证明了电磁波的存在。
2.知道电磁波在真空中传播的速度与波长、频率的关
系。
3.了解电磁波谱的组成和各波段电磁波的特点及应用
科学 探究 通过探究捕捉电磁波的活动，让学生真实感受到电磁波
的存在
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一　电磁场　电磁波
1. 电磁场
（1）麦克斯韦电磁理论的两个基本观点：
① 磁场能够在 。
② 电场能够在 。
变化的　
周围空间产生电场　
变化的　
周围空间产生磁场　
（2）电磁场：变化的 和变化的磁场 ，形成
不可分割的统一体，称为电磁场。
电场　
交替产生　
2. 电磁波
（1）变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场由
，这种变化的电磁场在空间的 称为电磁波。
（2）做 的电荷都会在空间产生电磁波。
（3）麦克斯韦在1865年从 预见了 的存在，
并计算出其传播速度等于 ，因此他认为
是 的一种形态。
（4）1888年，德国物理学家 第一次用实验证实了
的存在。
近及远的传
播　
传播　
变速运动　
理论上　
电磁波　
光速　
光　
电磁波　
赫兹　
电磁
波　
知识点二　电磁波谱及电磁波的应用
1. 电磁波谱
（1）电磁波的波长（λ）、频率（f）、电磁波在真空中的速度c的
关系：c＝ 。
（2）在真空中，电磁波的速度c＝ 。
（3）电磁波谱：按 （或频率）的顺序把所有电磁波排列
起来，称之为电磁波谱。
（4）电磁波谱的排列：按波长由长到短依次为：无线电波、
、可见光、 、X射线、γ射线。
λf　
3.0×108 m/s　
波长　
红
外线　
紫外线　
电磁波的应用，主要包括两个方面：一是利用电磁波
，二是利用电磁波的 。
（1）利用电磁波传递
①电磁波可以进行有线传输，也可以实现 。
②电磁波在信息传播层面的应用极大地丰富了人们的生活，
拉近了人与人之间的距离，改变了人们的生活方式，让电子
商务，远程控制等新事物成为现实。
传递信
息　
能量　
信息　
无线传输　
2. 电磁波的应用
（2）利用电磁波的能量
①电磁波不仅仅是 的载体，也是
的方式。
②利用微波炉可以加热食物。
③电磁波的能量用于军事。
信息传播　
能量传输　
【情景思辨】
1. 如图所示，战争中，天上有卫星，空中有战机，地上有战车，海里
有战舰。你知道是什么把这些战场要素连成一个有机的整体的吗？
提示：是电磁波。战场各个要素通过电磁波互通有无，传递信息，
构成一个有机的战场系统。
2. 赫兹的实验：如图所示。
实验现象：当感应线圈的两个金
属球间有火花跳过时，导线环的两个金属小球间也跳过电火花。
（1）赫兹实验证明了电磁波的存在。 （　√　）
（2）电磁波不需要介质可在真空中传播。 （　√　）
（3）电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s。 （　√）
√
√
√
（4）麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在。 （　×　）
（5）电磁波是带有能量的，在介质中传播时能把部分能量传递给
介质。 （　√　）
×
√
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一　麦克斯韦电磁场理论
【探究】
（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？
提示： 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）变化的磁场一定能产生电磁波吗？为什么？
提示： 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。
【归纳】
1. 对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生
恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生
恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产
生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产
生变化的电场
周期性变化的电场产生同频率的
周期性变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率的
周期性变化的电场
2. 电场、磁场的变化关系可用下面的框图表示
【典例1】　（多选）下列说法正确的是（　　）
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. 恒定电流能够在周围空间产生恒定的磁场
C. 恒定电场能够在周围空间产生恒定的磁场
D. 均匀变化的电场能够在周围空间产生恒定的磁场
解析：变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有
电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；电场按其是否随时间
变化分为恒定电场和变化的电场（如运动电荷形成的电场），恒定电
场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故C错
误，D正确；恒定电流周围存在恒定磁场，B正确。
1. 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，变化的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，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： 　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产生变
化的磁场，A、B、C错误，D正确。
2. 如图所示是穿过某一固定面的磁通量的变化图像，在它周围空间产
生的电场中的某一点场强E应是（　　）
A. 逐渐增强 B. 逐渐减弱
C. 不变 D. 无法确定
解析： 　由图可知磁通量Φ随时间t均匀变化，而Φ＝BS，所以磁
场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知C正确。
要点二　电磁波
【探究】
空间存在如图所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？
提示：如题图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可
知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会激发出新的电场，故不会
产生电磁波。
【归纳】
1. 电磁波的特点
（1）只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。
（2）电磁场中储存着能量，电磁波的发射过程就是辐射电磁能的
过程。
（3）电磁波可以在真空中传播，且任何频率的电磁波在真空中的
传播速度都等于光在真空中的传播速度，即c＝3×108 m/s。
（4）电磁波传播虽然不需要介质，但它可以在其他介质如光纤中
传播，且速度都比在真空中的小。
2. 波长、频率与波速之间的关系
（1）波速＝波长×频率，即c＝λf。
（2）频率由波源决定，与介质无关，而波长、波速的大小与介质
有关，所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波
速、波长发生改变。
（3）不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。
【典例2】　波长为0.6 μm的红光，从10 m外的交通信号灯传到你的
眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？
答案：3.33×10－8 s　5×1014 Hz
解析：由速度公式v＝可求得时间，可根据电磁波波长、频率和波速
关系式c＝λf可得频率，
其中t＝＝ s≈3.33×10－8 s
由c＝λf，得f＝＝ Hz＝5×1014 Hz。
1. 关于电磁波，下列说法不正确的是（　　）
A. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B. 周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C. 电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强
度均垂直
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
解析： 　电磁波在真空中的传播速度均相同，与电磁波的频率无
关，故A正确；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，由近及远
的传播形成电磁波，故B正确；电磁波每一处的电场强度和磁场强
度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，故C正确；利用电磁
波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输，
故D错误。
2. 某电路中电场随时间变化的图像如下列各图所示，能发射电磁波的
电场是（　　）
解析： 　图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和图C中
电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生恒定的磁场，也不会
产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围
空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，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，能
发射电磁波。
要点三　电磁波谱
【探究】
“光子刀”具有附带损伤小，术后恢复快等特点，被广泛应用于各种恶性肿瘤的治疗中。那么，你知道这种“光子刀”工作在什么波段？该波段有什么特点吗？
提示：这种“光子刀”工作在γ射线波段；该波段频率高，能量大，
穿透能力强，被广泛应用于工业金属探伤、医学肿瘤治疗等领域。
【归纳】
1. 各种频率不同的电磁波既有共性，又有个性
（1）共性：本质上都是电磁波，它们的行为遵循相同的规律。
（2）个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性。
2. 电磁波谱及其应用：按电磁波的波长或频率大小的顺序把他们排列
成谱。无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线（X射
线）、γ射线等合起来，便构成了范围非常广阔的电磁波谱，但相
邻波谱之间并没有严格的界限。
波谱 特性 应用
无线电波 波动性强 通讯广播、导航等
红外线 热作用 加热理疗
可见光 感光性强 照明、照相
紫外线 荧光效应 杀菌消毒、医疗等
X射线 穿透能力较强 工业探伤、医学透视
γ射线 穿透能力最强 工业探伤、医学治疗
【典例3】　下列各组电磁波，按频率由高到低的正确排列顺序是
（　　）
A. 无线电波、红外线、可见光、X射线
B. X射线、红外线、可见光、无线电波
C. X射线、可见光、红外线、无线电波
D. 无线电波、可见光、红外线、X射线
解析：频率顺序由高到低排列，电磁波谱可大致分为：γ射线（伽马
射线）、X射线（伦琴射线）、紫外线、可见光、红外线、微波、无
线电波，故C正确，A、B、D错误。
1. （多选）关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　）
A. 医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
B. 工业上利用γ射线检查金属部件内有无砂眼或裂缝
C. 刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高
D. 卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线穿透能力较强
解析： 　医院里用紫外线杀菌消毒，A错误；卫星用红外遥
感技术拍摄云图照片是利用了一切温度不同的物体都有频率不
同的红外辐射的特点，再说红外线穿透能力并不强，故D错
误，B、C正确。
2. 近年来军事行动中，士兵都使用“红外夜视仪”，在夜间也能清楚
地看清目标，主要是因为（　　）
A. “红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B. 一切物体均在不停地辐射红外线
C. 一切高温物体均在不停地辐射红外线
D. “红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线
解析： 　一切物体均在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出
的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形
状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标，从而
采取有效的行动。“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视
物体，与结论不相符，选项A错误；一切物体均在不停地辐射红外
线，与结论相符，选项B正确；一切高温物体均在不停地辐射红外
线，与结论不相符，选项C错误； “红外夜视仪”发射出X射线，
被射物体受到激发而发出红外线，与结论不相符，选项D错误。
要点回眸
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 下列关于麦克斯韦的电磁场理论说法正确的是（　　）
A. 变化的磁场产生的电场一定是变化的
B. 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
C. 稳定的磁场产生不稳定的电场
D. 周期性变化的磁场在周围空间产生的电场是周期性变化的
解析： 　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，故A错误；不均匀
变化的电场产生变化的磁场，磁场有可能不是均匀变化的；均匀变
化的磁场周围产生稳定的电场，故B错误；稳定的磁场其周围不产
生电场，故C错误；周期性变化的磁场在周围空间产生的电场是周
期性变化的，周期性变化的电场在周围空间产生的磁场也是周期性
变化的，故D正确。
2. 磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况如图所示，其中能产生
电场的磁场和能产生持续电磁波的磁场分别为（　　）
A. ②③④、③④ B. ①③④、③④
C. ②③④、②④ D. ①③④、②④
解析： 　根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故
②③④都可以产生电场；周期性变化的磁场产生周期性变化的电
场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，从而产生电磁波，
故只有②④可以产生电磁波，C正确。　
3. 关于电磁波，下列说法中正确的是（　　）
A. 变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B. 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
C. 电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
D. 各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播
解析： 　变化的电场一定在周围空间产生磁场，不均匀变化的电
场才会在周围空间产生变化的磁场，选项A错误；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，选项B
正确；电磁波可以在真空中传播，选项C错误；各种频率的电磁波
在真空中传播的速度相同且等于光速，选项D错误。
4. 下列说法中不正确的（　　）
A. γ射线、X射线不属于电磁波
B. 红外线具有明显的热作用
C. 紫外线具有较强的荧光作用
D. 微波可用于卫星通信中信号的传输
解析： 　γ射线、X射线也属于电磁波，故A与题意相符；红外线
具有明显热作用，故B与题意不符；紫外线具有较强的荧光作用，
故C与题意不符；微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输，故
D与题意不符。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
1. 下列说法中正确的是（　　）
A. 各种电磁波中穿透能力最弱的是γ射线
B. 红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用
C. X射线的穿透本领比γ射线更强
D. 低温物体不能辐射红外线
解析： 　在各种电磁波中，γ射线的频率最高，穿透能力最强，
故A、C错误；一切物体都能辐射红外线，故D错误；根据各种电
磁波的特性可知B正确。
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2. （多选）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传播形成电磁波
C. 电磁波传播速度总是3×108 m/s
D. 电磁波是一种物质，可以在真空中传播
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解析： 　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；电磁场由发生的区域向远处
传播形成电磁波，选项B正确；电磁波在真空中的传播速度总是
3×108 m/s，在其他介质中的传播速度小于3×108 m/s，选项C错
误；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正确。
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3. 许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，
正确的是（　　）
A. 紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
B. 紫光灯消毒主要是利用紫光的强穿透力的特点
C. 工业上的金属探伤利用的是X射线具有极强的穿透能力
D. 红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
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解析： 　紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文
字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光
效应，A项错误；紫光灯消毒主要是利用其发出的紫外线具有较强
的辐射能力来达到灭菌的目的而不是用紫光，B项错误；γ射线具
有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，C项错
误；一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个
原理，D项正确。
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4. 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
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解析： 　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，有较好的穿透云雾的能力，故B正确。
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5. 下列说法中正确的是（　　）
A. 变化的电场一定产生变化的磁场
B. 电磁波按波长从长到短顺序排列依次是：γ射线、X射线、紫外
线、可见光、红外线、无线电波
C. X射线的穿透本领比γ射线更强
D. 电磁波在真空中的传播速度等于光速
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解析： 　根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场产生稳
定的磁场，选项A错误；电磁波按波长从短到长顺序排列依次是：
γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波，选项B错
误；γ射线的穿透本领比X射线更强，选项C错误；电磁波在真空中
的传播速度等于光速，选项D正确。
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6. （多选）目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的
范围内。下列关于雷达和电磁波的说法正确的是（　　）
A. 真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间
B. 电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C. 测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔可以确定雷达和目
标的距离
D. 雷达使用无线电波的微波波段
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解析： 　由公式c＝λf可得，λmin＝＝ m＝0.3 m，
λmax＝＝ m＝1.5 m，A正确；电磁波是由周期性变化的
电场或磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知，C正确；雷
达使用无线电波的微波波段，D正确。
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7. 在我们的生产生活中很多应用都与电磁波有关，则下列说法正确的
是（　　）
A. 验钞机检验钞票真伪体现了紫外线的荧光作用
B. X射线和γ射线都可以探测金属构件内部的缺陷，X射线还可以摧
毁病变细胞，治疗某些癌症
C. 红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线
D. 麦克斯韦预言了电磁波并在实验室证实了电磁波的存在
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解析： 　验钞机检验钞票真伪体现了紫外线的荧光作用，选项A
正确；X射线是一种波长比紫外线还短的电磁波，它的穿透力很
强，在工业上可用于检查工件内部是否有缺陷，医学上可用来透视
人体，检查体内的病变和骨骼情况；γ射线是比X射线波长更短的
电磁波，其穿透能力比X射线更强，因此工业上常用来进行探伤，
医学上，则利用其强穿透能力来杀死病变细胞、治疗癌症等疾病，
选项B错误；红外线的显著作用是热效应，任何物体都能辐射红外
线，选项C错误；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹在实验室证实了电
磁波的存在，选项D错误。
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8. 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. 医学检查中的拍片实际上是让患者接受一定剂量的γ射线照射
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
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解析： 　雷达是用微波测定物体位置的设备，故A错误；拍片实
际上是让患者接受一定剂量的X射线照射，故B错误；使钞票上的
荧光物质发出可见光的是紫外线，故C错误；根据麦克斯韦电磁场
理论，变化的电场可以产生磁场，故D正确。
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9. 如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，
地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显
示的温度明显上升，则由此可判定（　　）
A. 含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的
B. 含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的
C. 含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的
D. 含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的
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解析： 　紫外线具有荧光效应，红外线热效应明显，可见光有视
觉感应，地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可
见光是不透明的；温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明
显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的。故选C。
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10. 5G是“第五代移动通信技术”的简称，目前世界各国正大力发展5G网络，5G网络使用的无线电波通信频率在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段，比目前4G及以下网络（通信频率在0.3～3.0 GHz的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。5G网络的传输速率（指单位时间传输的数据量大小）可达10 Gbps，是4G网络的50～100倍。关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是（　　）
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A. 在真空中的传播速度更快
B. 在真空中的波长更长
C. 在真空中的波长与4G网络使用的无线电波相同
D. 频率更高，相同时间传递的信息量更大
解析： 　无线电波在真空中的传播速度与光速相同，保持不变，
其速度与频率没有关系，A错误；由c＝λf，知频率变大，波长变
短，B、C错误；无线电波频率越高，相同时间内传递的信息量越
大，D正确。
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11. 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。
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12. 若你用通过同步静止卫星转发的无线电话与朋友通话，则在你讲
话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？（已知地球质量
M＝6.0×1024 kg，地球半径R＝6.4×106 m，引力常量G＝
6.67×10－11 N·m2/kg2）
答案：0.48 s
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解析：同步静止卫星的周期
T＝3 600×24 s＝8.64×104 s，
设卫星离地面高h，由万有引力定律得
＝m（R＋h），h＝ －R，
代入数据解得h≈3.59×107 m。
当说话人和听话人均在同步卫星的正下方时，此时距离最短，最
短距离s＝2h，
所以最短时间
t＝2×＝ s≈0.48 s。
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谢谢观看!

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