资源简介

2　电磁波
3　电磁波谱
(分值：100分）
1~6题每题7分，共42分
考点一　电磁场
1.（2024·福州外国语学校高二期中）下列说法中正确的是（　　）
A.任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场，振荡磁场在周围空间产生同频率的振荡电场
B.任何电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场
C.任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场
D.电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场
2.（2023·重庆市一诊）电磁波的发现和使用带来了通信技术的发展。在以下磁感应强度B随时间t变化的磁场中，能产生电磁波的是（　　）
A.　　　　　　　　 B.
C.　　　　　　　　 D.
考点二　电磁波
3.（多选）关于电磁波与声波的比较，下列说法正确的是（　　）
A.电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B.由空气进入玻璃时，电磁波速度变小，声波速度变大
C.由空气进入玻璃时，电磁波波长变小，声波波长变大
D.电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的，与频率无关
4.（2023·内江市第六中学校考）2022年3月23日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，航天员太空授课的画面（如图）通过电磁波传输到地面接收站。关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　）
A.电磁波在任何介质中的传播速度都为3×108 m/s
B.将手机放在真空塑料袋中，拨打该手机，手机不能接收信号
C.赫兹首先用实验证实了电磁波的存在
D.麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
考点三　电磁波谱
5.在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线（X射线）三个波段的频率高低关系是（　　）
A.红外线的频率最高，可见光的频率最低
B.伦琴射线的频率最高，红外线的频率最低
C.可见光的频率最高，红外线的频率最低
D.伦琴射线的频率最高，可见光的频率最低
6.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短
C.在真空中的传播速度大小为340 m/s
D.在真空中的传播速度比手机通信的电磁波传播速度小
7~11题每题9分，12题13分，共58分
7.（多选）如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，半径为R；有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中。要使带电粒子由静止开始沿管做圆周运动，所加磁场可能是（　　）
A.匀强磁场
B.均匀增加的磁场
C.均匀减少的磁场
D.由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子运动
8.太阳表面温度约有6 000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热，若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择的波段为（　　）
A.无线电波 B.紫外线
C.X射线 D.γ射线
9.（多选）第5代移动通信技术（简称5G），是新一代蜂窝移动通信技术，数据传输速率比4GLTE蜂窝网络快100倍。下表为5G使用的无线电波的频率范围。已知光在真空中的传播速度c=3×108 m/s，1 MHz=1×106 Hz，下列说法正确的有（　　）
频率范围名称 对应的频率范围
FR1 450 MHz~6 000 MHz
FR2 24 250 MHz~52 600 MHz
A.FR1比FR2中的无线电波的衍射能力更强
B.在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的波长更长
C.在真空中传播时，FR2中频率为28 000 MHz的无线电波波长约为10.7 mm
D.在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的传播速度更大
10.（2021·浙江6月选考）大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到250 W/m2时会引起神经混乱，达到1 000 W/m2时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率P=3×107 W。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为（　　）
A.100 m　25 m B.100 m　50 m
C.200 m　100 m D.200 m　50 m
11.（2023·汕头市金山中学模拟）光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。则加上液体后（　　）
A.紫外线进入液体后光子能量增加
B.紫外线传播相等的距离，在液体中所需的时间更短
C.紫外线在液体中比在空气中更容易发生明显衍射，能提高分辨率
D.紫外线在液体中的波长比在真空中的短
12.（13分）雷达测距防撞控制系统是利用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备，某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10-4 s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t0=170 s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，已知光速c=3×108 m/s，则该飞机速度大小约为多少？
答案精析
1.C　［根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场（磁场）产生磁场（电场），如果电场（磁场）的变化是均匀的，产生的磁场（电场）是恒定的；如果电场（磁场）的变化是不均匀的，产生的磁场（电场）是变化的；振荡电场（磁场）在周围空间产生同频率的振荡磁场（电场）；周期性变化的电场和周期性变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场，故选C。］
2.A　［根据麦克斯韦电磁理论，可知周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场激发周期性变化的磁场，由近及远传播，形成电磁波，故A正确；
根据麦克斯韦的电磁理论，可知均匀变化的磁场周围产生恒定的电场，所以不会产生电磁波，故B错误；
根据麦克斯韦的电磁理论，恒定磁场周围不会产生电场，故C、D错误。］
3.ABC　［选项A、B说法均与事实相符，故选项A、B正确；由空气进入玻璃时，根据λ=，电磁波波速变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，故选项C正确；电磁波在介质中的传播速度与介质有关，也与频率有关，故选项D错误。］
4.C　［电磁波在真空中传播的速度是3×108 m/s，而在介质中的传播速度要小于3×108 m/s，故A错误；电磁波的传播不需要介质，故将手机放在真空塑料袋中，拨打该手机，手机能接收信号，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故C正确；根据麦克斯韦的电磁理论可知，均匀变化的电场产生恒定不变的磁场，均匀变化的磁场产生恒定不变的电场，故D错误。］
5.B　［在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线（X射线）按照频率从高到低的排列顺序是：伦琴射线（X射线）、可见光、红外线，故B正确。］
6.B　［蓝牙通信用的电磁波不在可见光频率范围内，不是蓝光，故A错误；蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波频率高，波长短，故B正确；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，均为3×108 m/s，故C、D错误。］
7.BC　［恒定的磁场对静止的电荷不产生力的作用，但当磁场变化时可产生电场，电场对带电粒子产生电场力的作用，带电粒子在电场力作用下沿管做圆周运动，选项B、C正确。］
8.A　［电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知，物体温度越高，其发出的电磁波波长越短，宇宙间的温度约为3 K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确。］
9.AC　［FR1比FR2对应的频率小，根据λ=，则FR1波长较大，衍射能力更强，选项A正确，B错误；在真空中传播时，FR2中频率为28 000 MHz的无线电波波长λ== m≈1.07×10-2 m=10.7 mm，选项C正确；在真空中传播时，FR2与FR1中的无线电波的传播速度相同，均为3×108 m/s，选项D错误。］
10.B　［微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为P'==
解得r=
则引起神经混乱时有
r1== m≈100 m
引起心肺功能衰竭时有
r2== m≈50 m
所以B正确，A、C、D错误。］
11.D　［设液体对紫外线的折射率为n，紫外线进入液体时频率不变，根据ε=hν可知光子能量不变，A错误；设紫外线传播的距离为L，传播这段距离在真空中所需的时间t=，在液体中所需的时间t'==，可知在液体中所需的时间更长，B错误；由λ==，可知紫外线在液体中波长变短，根据发生明显衍射的条件可知紫外线在液体中更不容易发生明显衍射，会提高分辨率，故C错误，D正确。］
12.306 m/s　［由题图所示信息知，比较远时，脉冲波显示的距离s== m=6×104 m
当飞机到达雷达正上方后，距离
s'== m=3×104 m
由于开始时飞机在斜上方，后来飞机到达正上方，所以飞机的速度
v= m/s≈306 m/s。］2　电磁波
3　电磁波谱
［学习目标］　1.了解麦克斯韦电磁理论的主要观点，知道电磁场的概念及产生的原理（重点）。2.体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义。3.认识电磁波谱，知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解不同波长电磁波的特征及主要用途（重点）。
一、麦克斯韦电磁理论的两个基本假设
如图所示，磁铁相对闭合线圈向下运动时，闭合线圈中的自由电荷做定向移动。自由电荷是受到什么力的作用做定向移动的？这能否说明变化的磁场产生了电场？如果没有导体，情况会怎样？
　　 　
　　 　
1.麦克斯韦电磁理论的两个基本假设
（1）变化的磁场能够在周围空间产生　　　，称为　　　　　　，如图甲。
（2）变化的电场能够在周围空间产生磁场，如图乙。
说明：磁场随时间变化越快，产生的电场越强；电场随时间变化越快，产生的磁场越强。
2.电磁场
变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为　　　　。
例1　关于麦克斯韦电磁理论，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
对麦克斯韦电磁理论的理解
针对训练 　（多选）应用麦克斯韦电磁理论判断下列表示电场产生磁场（或磁场产生电场）的关系图像中（每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场）正确的是（　　）
二、电磁波
如图所示的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时，导线环上两小球间也会产生电火花，这是为什么？这个实验证实了什么？
　　 　
　　 　
1.电磁波的产生：由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场由近及远传播。这种变化的电磁场在空间中的传播形成了　　　　，如图所示。
2.电磁波的特点
（1）电磁波是电磁场的传播，传播过程　　　　介质，在真空中的波速等于光速c，c=3×108 m/s。
（2）电磁波是　　　　，电场和磁场方向都与传播方向　　　　。
（3）电磁波在传播过程中　　　　不变，始终与振荡电路的频率相同，它由波源决定，与介质无关。
（4）电磁波具有波的共性，能产生　　　　、　　　　、反射、折射和偏振等现象，电磁波也是传播能量的一种形式。
（5）电磁波的波速、波长、频率之间的关系：　　　　　　　　　　　　。
（6）　　　　通过实验证明了电磁波的存在。
3.麦克斯韦理论在物理学发展史上的意义
（1）麦克斯韦在两个基本假设的基础上，建立了电磁场方程，预言了　　　　的存在，把电磁学发展成为完整的、优美的理论体系，统一了人们对电磁和光现象的认识，为电和磁的利用奠定了理论基础，为深入研究物质的电磁结构及客观性质提供了理论工具。
（2）从麦克斯韦开始，人们认识到场是物质存在的一种基本形式，它是客观存在的，这大大扩展了人们对自然界的认识和对整个自然科学的视野。
（3）麦克斯韦理论中的一个重要结论是光在真空中的速率是一个常量，与参考系无关。爱因斯坦根据这一结论提出了光速不变原理，建立了狭义相对论。狭义相对论与量子理论一起开创了现代物理学的新纪元。
例2　关于电磁场理论和电磁波，下列说法正确的是（　　）
A.电磁波是纵波
B.电磁波的传播不需要介质
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在
例3　（2024·遂宁市高二期末）关于机械波与电磁波，以下说法正确的是（　　）
A.机械波与电磁波的传播速度都只与介质种类有关
B.无论是机械波还是电磁波，只有当障碍物或孔的尺寸跟波的波长相等时，才能发生衍射
C.赫兹从理论上预言了电磁波的存在，麦克斯韦观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，麦克斯韦还测得电磁波在真空中具有与光相同的传播速度
D.机械波可能是横波，也可能是纵波，而电磁波都是横波
三、电磁波谱
1.把电磁波按　　　　或　　　　排列起来，就形成了电磁波谱。
2.按波长由大到小的顺序，它们分别是无线电波、　　　　、可见光、　　　　、　　　　和　　　　，如图所示。电磁波的频率越高，它的波长就越短。
3.不同波段电磁波的特性及应用
特征 应用
无线 电波 波长大于　　　　，按波长从小到大依次划分为微波、短波、中短波、中波、长波 通信、广播、导航及其他信号传输
红外线 波长范围为760~106 nm。不能引起视觉，热效应强。一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越　　，其辐射的红外线越强 加热、遥控、遥感
可见光 波长范围为400~760 nm。能作用于眼睛并引起视觉，按波长从长到短排列为：赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。 照明、摄影
紫外线 波长范围在60~400 nm。不能直接引起视觉。具有较高的能量，　　　　　　强，有助于人体合成　　　　　　 灭菌消毒、荧光灯、防伪标志
X射线 波长范围为10-2~10 nm，穿透能力很强 医学透视、检查；工业上可用于检查工件内部是否有砂眼、裂纹等缺陷
γ射线 波长范围为10-7~10-2 nm。来自宇宙射线或某些放射性元素衰变的过程，能量高，穿透能力比X射线更　　　 工业探伤；医学治疗（γ刀）
（1）各种电磁波中最容易发生干涉和衍射现象的是γ射线。（　　）
（2）红外线有显著的热效应，紫外线具有较高的能量。（　　）
（3）低温物体不能辐射红外线。（　　）
（4）紫外线在真空中的传播速度大于可见光在真空中的传播速度。（　　）
（5）可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪。（　　）
（6）X射线的穿透本领比γ射线更强。（　　）
例4　（多选）（2023·黄冈市高二期末）红外测温门使用了一种传感器，当它感应到有人走近时会自动对人测温，如果体温低于37.3 ℃门会自动打开。下列说法中正确的是（　　）
A.当人体温低于37.3 ℃时不会向外辐射红外线
B.人的体温越高，测温门测量时接收到的红外辐射越强
C.该测温门感应到的人体辐射的红外线比可见光的波长短
D.该测温门感应到的人体辐射的红外线比X射线的频率低
例5　（2023·湖州市高二期末）关于生活中遇到的各种电磁波，下列说法正确的是（　　）
A.医院里“CT”机使用的电磁波是γ射线，它具有较强的穿透能力
B.紫外线常用于卫星通信、电视等信号的传输，它还可用于消毒
C.“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线，它具有显著的热效应
D.X射线可以摧毁病变的细胞，常用于治疗各种癌症
答案精析
一、
自由电荷受到电场力的作用；能说明变化的磁场产生电场；没有导体，该处仍会产生电场。
梳理与总结
1.（1）电场　感应电场
2.电磁场　
例1　D　［根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，故D正确。］
针对训练 　BC　［A图中的上图磁场是恒定的，由麦克斯韦电磁理论可知，其周围空间不会产生电场，故A错误；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生恒定的磁场，下图的磁场是恒定的，故B正确；C图中的上图是周期性变化的磁场，它能产生同频率周期性变化的电场，当磁感应强度的变化率最大时，感应电场最强，故C正确；D图的上图是周期性变化的电场，在其周围空间产生周期性变化的磁场，当电场强度的变化率最大时，则感应磁场应最强，故D错误。 ］
二、
当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环上两小球间也产生电火花。这个实验证实了电磁波的存在。
梳理与总结
1.电磁波　
2.（1）不需要　（2）横波　垂直
（3）频率　（4）干涉　衍射
（5）λ=vT=　（6）赫兹
3.（1）电磁波
例2　B　［由电磁波产生的原理可知，电磁波是横波，A错误；电磁波的传播不需要介质，B正确；均匀变化的电场产生恒定的磁场，C错误；麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，D错误。］
例3　D　［机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速与介质和频率都有关系，故A错误；无论是机械波还是电磁波，当障碍物或孔的尺寸跟波的波长相差不多时，就能够观察到明显的衍射现象，故B错误；麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，赫兹还测得电磁波在真空中具有与光相同的传播速度，故C错误；机械波可能是横波，也可能是纵波，而电磁波能够发生偏振现象，电磁波都是横波，故D正确。］
三、
1.波长　频率
2.红外线　紫外线　X射线　γ射线
3.1 mm　高　荧光效应　维生素D　强
易错辨析
（1）×　（2）√　（3）×　（4）×　（5）×
（6）×
例4　BD　［当人体温低于37.3 ℃时也会向外辐射红外线，故A错误；温度越高，红外辐射越强，人的体温越高，测温门测量时接收到的红外辐射越强，故B正确；红外线的波长比可见光的长，频率比X射线的频率低，故C错误，D正确。］
例5　C　［医院里“CT”机使用的电磁波是X射线，利用X射线能够穿透物质，来检查人体的内部器官，故A错误；微波常用于卫星通信、电视等信号的传输，紫外线用于消毒，故B错误；“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线，利用红外线的热效应进行取暖，故C正确；γ射线可以摧毁病变的细胞，常用于治疗各种癌症，故D错误。］(共58张PPT)
DISIZHANG
第四章
2　电磁波　
3　电磁波谱
1.了解麦克斯韦电磁理论的主要观点，知道电磁场的概念及产生的原理(重点)。
2.体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义。
3.认识电磁波谱，知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解不同波长电磁波的特征及主要用途(重点)。
学习目标
一、麦克斯韦电磁理论的两个基本假设
二、电磁波
内容索引
课时对点练
三、电磁波谱
麦克斯韦电磁理论的两个基本假设
一
如图所示，磁铁相对闭合线圈向下运动时，闭合线圈中的自由电荷做定向移动。自由电荷是受到什么力的作用做定向移动的？这能否说明变化的磁场产生了电场？如果没有导体，情况会怎样？
答案　自由电荷受到电场力的作用；能说明变化的磁场产生电场；没有导体，该处仍会产生电场。
1.麦克斯韦电磁理论的两个基本假设
(1)变化的磁场能够在周围空间产生 ，
称为 ，如图甲。
(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场，如
图乙。
说明：磁场随时间变化越快，产生的电场越强；电场随时间变化越快，产生的磁场越强。
梳理与总结
电场
感应电场
2.电磁场
变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为
。
电磁场
　关于麦克斯韦电磁理论，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
例1
√
根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，故D正确。
总结提升
对麦克斯韦电磁理论的理解
应用麦克斯韦电磁理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)正确的是
针对训练
√
√
A图中的上图磁场是恒定的，由麦克斯韦电磁理论可知，其周围空间不会产生电场，故A错误；
B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生恒定的磁场，下图的磁场是恒定的，故B正确；
C图中的上图是周期性变化的磁场，它能产生同频率周期性变化的电场，当磁感应强度的变化率最大时，感应电场最强，故C正确；
D图的上图是周期性变化的电场，在其周围空间产生周期性变化的磁场，当电场强度的变化率最大时，则感应磁场应最强，故D错误。
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电磁波
二
如图所示的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时，导线环上两小球间也会产生电火花，这是为什么？这个实验证实了什么？
答案　当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环上两小球间也产生电火花。这个实验证实了电磁波的存在。
1.电磁波的产生：由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场由近及远传播。这种变化的电磁场在空间中的传播形成了 ，如图所示。
梳理与总结
电磁波
2.电磁波的特点
(1)电磁波是电磁场的传播，传播过程 介质，在真空中的波速等于光速c，c=3×108 m/s。
(2)电磁波是 ，电场和磁场方向都与传播方向 。
(3)电磁波在传播过程中 不变，始终与振荡电路的频率相同，它由波源决定，与介质无关。
(4)电磁波具有波的共性，能产生 、 、反射、折射和偏振等现象，电磁波也是传播能量的一种形式。
(5)电磁波的波速、波长、频率之间的关系： 。
(6) 通过实验证明了电磁波的存在。
不需要
横波
垂直
频率
干涉
衍射
λ=vT=
赫兹
3.麦克斯韦理论在物理学发展史上的意义
(1)麦克斯韦在两个基本假设的基础上，建立了电磁场方程，预言了____
的存在，把电磁学发展成为完整的、优美的理论体系，统一了人们对电磁和光现象的认识，为电和磁的利用奠定了理论基础，为深入研究物质的电磁结构及客观性质提供了理论工具。
(2)从麦克斯韦开始，人们认识到场是物质存在的一种基本形式，它是客观存在的，这大大扩展了人们对自然界的认识和对整个自然科学的视野。
(3)麦克斯韦理论中的一个重要结论是光在真空中的速率是一个常量，与参考系无关。爱因斯坦根据这一结论提出了光速不变原理，建立了狭义相对论。狭义相对论与量子理论一起开创了现代物理学的新纪元。
电
磁波
　关于电磁场理论和电磁波，下列说法正确的是
A.电磁波是纵波
B.电磁波的传播不需要介质
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在
例2
√
由电磁波产生的原理可知，电磁波是横波，A错误；
电磁波的传播不需要介质，B正确；
均匀变化的电场产生恒定的磁场，C错误；
麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，D错误。
　(2024·遂宁市高二期末)关于机械波与电磁波，以下说法正确的是
A.机械波与电磁波的传播速度都只与介质种类有关
B.无论是机械波还是电磁波，只有当障碍物或孔的尺寸跟波的波长相等
时，才能发生衍射
C.赫兹从理论上预言了电磁波的存在，麦克斯韦观察到了电磁波的反射、
折射、干涉、偏振和衍射等现象，麦克斯韦还测得电磁波在真空中具
有与光相同的传播速度
D.机械波可能是横波，也可能是纵波，而电磁波都是横波
例3
√
机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速与介质和频率都有关系，故A错误；
无论是机械波还是电磁波，当障碍物或孔的尺寸跟波的波长相差不多时，就能够观察到明显的衍射现象，故B错误；
麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，赫兹还测得电磁波在真空中具有与光相同的传播速度，故C错误；
机械波可能是横波，也可能是纵波，而电磁波能够发生偏振现象，电磁波都是横波，故D正确。
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电磁波谱
三
1.把电磁波按 或 排列起来，就形成了电磁波谱。
2.按波长由大到小的顺序，它们分别是无线电波、 、可见光、
、 和 ，如图所示。电磁波的频率越高，它的波长就越短。
波长
频率
红外线
紫外线
X射线
γ射线
3.不同波段电磁波的特性及应用
特征 应用
无线 电波 波长大于 ，按波长从小到大依次划分为微波、短波、中短波、中波、长波 通信、广播、导航及其他信号传输
红外线 波长范围为760~106 nm。不能引起视觉，热效应强。一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越 ，其辐射的红外线越强 加热、遥控、遥感
1 mm
高
特征 应用
可见光 波长范围为400~760 nm。能作用于眼睛并引起视觉，按波长从长到短排列为：赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。 照明、摄影
紫外线 波长范围在60~400 nm。不能直接引起视觉。具有较高的能量， 强，有助于人体合成__________ 灭菌消毒、荧光灯、防伪标志
荧光效应
维生素D
特征 应用
X射线 波长范围为10-2~10 nm，穿透能力很强 医学透视、检查；工业上可用于检查工件内部是否有砂眼、裂纹等缺陷
γ射线 波长范围为10-7~10-2 nm。来自宇宙射线或某些放射性元素衰变的过程，能量高，穿透能力比X射线更____ 工业探伤；医学治疗(γ刀)
强
(1)各种电磁波中最容易发生干涉和衍射现象的是γ射线。(　　)
(2)红外线有显著的热效应，紫外线具有较高的能量。(　　)
(3)低温物体不能辐射红外线。(　　)
(4)紫外线在真空中的传播速度大于可见光在真空中的传播速度。
(　　)
(5)可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪。(　　)
(6)X射线的穿透本领比γ射线更强。(　　)
×
√
×
×
×
×
　(多选)(2023·黄冈市高二期末)红外测温门使用了一种传感器，当它感应到有人走近时会自动对人测温，如果体温低于37.3 ℃门会自动打开。下列说法中正确的是
A.当人体温低于37.3 ℃时不会向外辐射红外线
B.人的体温越高，测温门测量时接收到的红外辐射越强
C.该测温门感应到的人体辐射的红外线比可见光的波长短
D.该测温门感应到的人体辐射的红外线比X射线的频率低
例4
√
√
当人体温低于37.3 ℃时也会向外辐射红外线，故A错误；
温度越高，红外辐射越强，人的体温越高，测温门测量时接收到的红外辐射越强，故B正确；
红外线的波长比可见光的长，频率比X射线的频率低，故C错误，D正确。
　(2023·湖州市高二期末)关于生活中遇到的各种电磁波，下列说法正确的是
A.医院里“CT”机使用的电磁波是γ射线，它具有较强的穿透能力
B.紫外线常用于卫星通信、电视等信号的传输，它还可用于消毒
C.“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线，它具有显著的热效应
D.X射线可以摧毁病变的细胞，常用于治疗各种癌症
例5
√
医院里“CT”机使用的电磁波是X射线，利用X射线能够穿透物质，来检查人体的内部器官，故A错误；
微波常用于卫星通信、电视等信号的传输，紫外线用于消毒，故B错误；
“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线，利用红外线的热效应进行取暖，故C正确；
γ射线可以摧毁病变的细胞，常用于治疗各种癌症，故D错误。
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课时对点练
四
考点一　电磁场
1.(2024·福州外国语学校高二期中)下列说法中正确的是
A.任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场，振荡磁场在周围空间产
生同频率的振荡电场
B.任何电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振
荡磁场
C.任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频
率的振荡磁场
D.电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场
基础对点练
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根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场(磁场)产生磁场(电场)，如果电场(磁场)的变化是均匀的，产生的磁场(电场)是恒定的；如果电场(磁场)的变化是不均匀的，产生的磁场(电场)是变化的；振荡电场(磁场)在周围空间产生同频率的振荡磁场(电场)；周期性变化的电场和周期性变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一体，即电磁场，故选C。
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2.(2023·重庆市一诊)电磁波的发现和使用带来了通信技术的发展。在以下磁感应强度B随时间t变化的磁场中，能产生电磁波的是
√
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根据麦克斯韦电磁理论，可知周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场激发周期性变化的磁场，由近及远传播，形成电磁波，故A正确；
根据麦克斯韦的电磁理论，可知均匀变化的磁场周围产生恒定的电场，所以不会产生电磁波，故B错误；
根据麦克斯韦的电磁理论，恒定磁场周围不会产生电场，故C、D错误。
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考点二　电磁波
3.(多选)关于电磁波与声波的比较，下列说法正确的是
A.电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B.由空气进入玻璃时，电磁波速度变小，声波速度变大
C.由空气进入玻璃时，电磁波波长变小，声波波长变大
D.电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的，与频率无关
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√
√
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选项A、B说法均与事实相符，故选项A、B正确；
由空气进入玻璃时，根据λ=，电磁波波速变小，频率不变，波长变
小；声波速度变大，频率不变，波长变大，故选项C正确；
电磁波在介质中的传播速度与介质有关，也与频率有关，故选项D错误。
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4.(2023·内江市第六中学校考)2022年3月23日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，航天员太空授课的画面(如图)通过电磁波传输到地面接收站。关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是
A.电磁波在任何介质中的传播速度都为3×108 m/s
B.将手机放在真空塑料袋中，拨打该手机，手机不
能接收信号
C.赫兹首先用实验证实了电磁波的存在
D.麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产
生变化的电场
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电磁波在真空中传播的速度是3×108 m/s，而
在介质中的传播速度要小于3×108 m/s，故A
错误；
电磁波的传播不需要介质，故将手机放在真
空塑料袋中，拨打该手机，手机能接收信号，故B错误；
麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故C正确；
根据麦克斯韦的电磁理论可知，均匀变化的电场产生恒定不变的磁场，均匀变化的磁场产生恒定不变的电场，故D错误。
考点三　电磁波谱
5.在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率高低关系是
A.红外线的频率最高，可见光的频率
最低
B.伦琴射线的频率最高，红外线的频
率最低
C.可见光的频率最高，红外线的频率最低
D.伦琴射线的频率最高，可见光的频率最低
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在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从高到低的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线，故B正确。
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6.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短
C.在真空中的传播速度大小为340 m/s
D.在真空中的传播速度比手机通信的电磁波传播速度小
√
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蓝牙通信用的电磁波不在可见光频率范围内，不是蓝光，故A错误；
蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波频率高，波长短，故B正确；
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，均为3×108 m/s，故C、D错误。
7.(多选)如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，半径为R；有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中。要使带电粒子由静止开始沿管做圆周运动，所加磁场可能是
A.匀强磁场
B.均匀增加的磁场
C.均匀减少的磁场
D.由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使
带电粒子运动
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能力综合练
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恒定的磁场对静止的电荷不产生力的作用，但当磁场变化时可产生电场，电场对带电粒子产生电场力的作用，带电粒子在电场力作用下沿管做圆周运动，选项B、C正确。
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8.太阳表面温度约有6 000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热，若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择的波段为
A.无线电波 B.紫外线
C.X射线 D.γ射线
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电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知，物体温度越高，其发出的电磁波波长越短，宇宙间的温度约为3 K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确。
9.(多选)第5代移动通信技术(简称5G)，是新一代蜂窝移动通信技术，数据传输速率比4GLTE蜂窝网络快100倍。下表为5G使用的无线电波的频率范围。已知光在真空中的传播速度c=3×108 m/s，1 MHz=1×106 Hz，下列说法正确的有
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频率范围名称 对应的频率范围
FR1 450 MHz~6 000 MHz
FR2 24 250 MHz~52 600 MHz
A.FR1比FR2中的无线电波的衍射能力更强
B.在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的波长更长
C.在真空中传播时，FR2中频率为28 000 MHz的无线电波波长约为10.7 mm
D.在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的传播速度更大
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频率范围名称 对应的频率范围
FR1 450 MHz~6 000 MHz
FR2 24 250 MHz~52 600 MHz
√
FR1比FR2对应的频率小，根据λ=，则FR1波长较大，衍射能力更强，选项A正确，B错误；
在真空中传播时，FR2中频率为28 000 MHz的无线电波波长λ==
m≈1.07×10-2 m=10.7 mm，选项C正确；
在真空中传播时，FR2与FR1中的无线电波的传播速度相同，均为3×108 m/s，选项D错误。
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10.(2021·浙江6月选考)大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到250 W/m2时会引起神经混乱，达到1 000 W/m2时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率P=3×107 W。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为
A.100 m　25 m B.100 m　50 m
C.200 m　100 m D.200 m　50 m
√
微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为P'==
解得r=
则引起神经混乱时有r1== m≈100 m
引起心肺功能衰竭时有r2== m≈50 m
所以B正确，A、C、D错误。
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11.(2023·汕头市金山中学模拟)光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。则加上液体后
A.紫外线进入液体后光子能量增加
B.紫外线传播相等的距离，在液体中所需的时间
更短
C.紫外线在液体中比在空气中更容易发生明显衍射，能提高分辨率
D.紫外线在液体中的波长比在真空中的短
√
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设液体对紫外线的折射率为n，紫外线进入
液体时频率不变，根据ε=hν可知光子能量不
变，A错误；
设紫外线传播的距离为L，传播这段距离在
真空中所需的时间t=，在液体中所需的时间t'==，可知在液体中
所需的时间更长，B错误；
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由λ==，可知紫外线在液体中波长变短，
根据发生明显衍射的条件可知紫外线在液
体中更不容易发生明显衍射，会提高分辨
率，故C错误，D正确。
12.雷达测距防撞控制系统是利用脉冲电磁波来测定
目标的位置和速度的设备，某机场引导雷达发现一
架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示
屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10-4 s，某时
刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t0=170 s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，已知光速c=3×108 m/s，则该飞机速度大小约为多少？
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答案　306 m/s
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由题图所示信息知，比较远时，脉冲波显示的距离
s== m=6×104 m
当飞机到达雷达正上方后，距离
s'== m=3×104 m
由于开始时飞机在斜上方，后来飞机到达正上方，所以飞机的速度
v= m/s≈306 m/s。
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