资源简介

21.1《电磁波的海洋》
目录
【学习目标】
【思维导图】
【知识梳理】
知识点 1：电磁波的产生与传播
知识点 2：电磁波的特征与分类
知识点 3：电磁波的应用与防护
【方法技巧】
方法技巧 1 电磁波与声波的区别判断方法
方法技巧 2 电磁波应用场景的分类技巧
【巩固训练】
【学习目标】
分类 具体要求
核心概念 1.理解电磁波的产生原理，知道变化的电流能产生电磁波； 2.掌握电磁波的传播特点，明确电磁波可以在真空中传播及传播速度； 3.了解电磁波的波长、频率、波速的关系，知道电磁波谱的组成。
能力素养 1.能区分电磁波与声波的传播差异，解释相关现象； 2.能根据电磁波的特征，分析不同频率电磁波的应用场景； 3.能结合生活实例，说明电磁波在现代科技中的应用及防护措施，培养科学素养。
【重点难点】
重点：
1.电磁波的产生条件（变化的电流）；
2.电磁波的传播特点（不需要介质，真空中速度为光速）；
3.波长、频率、波速的关系（c=λf）及电磁波谱的分类。
难点：
1.理解电磁波的产生机制（变化的电场和磁场相互激发）；
2.区分波长、频率与波速的关系，进行简单计算；
3.解释电磁波在真空中传播的原理（与声波的本质区别）。
【思维导图】

【知识梳理】
知识点 1：电磁波的产生与传播
1.电磁波的产生原理
变化的电流会在周围空间激发变化的磁场，变化的磁场又会激发变化的电场，这种相互激发的变化电场和磁场，就形成了电磁波。
简单来说：变化的电流是产生电磁波的根源。
生活实例：手机通话时，内部电路产生变化的电流，从而发射电磁波；电台、电视台通过发射塔发射电磁波，传递信号。
2.电磁波的传播特点
传播介质：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播（如太阳光、无线电波能穿越太空到达地球），也能在空气、水等介质中传播。
传播速度：电磁波在真空中的传播速度与光速相同，约为 c=3×10 m/s（这是宇宙中最快的速度）；在介质中传播速度会略小于光速。
传播方向：电磁波是横波，传播方向与电场方向、磁场方向相互垂直。
3.波长、频率与波速的关系
物理量定义：
波长（λ）：电磁波相邻两个波峰（或波谷）之间的距离，单位是米（m）；
频率（f）：单位时间内电磁波振动的次数，单位是赫兹（Hz），常用单位还有千赫（kHz）、兆赫（MHz）；
波速（c）：电磁波的传播速度。
定量关系：c=λf（真空中波速为定值，波长与频率成反比）。
典例 1 （2024 江苏苏州 中考真题）下列关于电磁波产生的说法，正确的是（　　）
A．恒定电流能产生电磁波
B．变化的电流能产生电磁波
C．静止的电荷能产生电磁波
D．电磁波的产生与电流无关
答案：B
详解：电磁波是由变化的电流产生的，恒定电流（大小和方向不变）不能产生电磁波，静止的电荷也无法产生电磁波。故选 B。
典例 2 电磁波在真空中的传播速度约为（　　）
A．3×10 m/s B．3×10 m/s C．3×10 m/s D．3×10 m/s
答案：C
详解：电磁波在真空中的传播速度与光速相同，为 3×10 m/s，这是初中物理的核心知识点。故选 C。
变式 1 电磁波的传播______（选填 “需要” 或 “不需要”）介质，它在真空中的传播速度为______m/s。
答案：不需要；3×10
详解：电磁波的重要特点是无需介质即可传播，真空中速度为光速 3×10 m/s。
变式 2 某电台发射的电磁波频率为 100MHz（1MHz=10 Hz），则该电磁波的波长为______m。
答案：3
详解：根据 c=λf，可得 λ=c/f=3×10 m/s÷(100×10 Hz)=3m。
变式 3 关于电磁波的传播，下列说法错误的是（　　）
A．电磁波可以在真空中传播
B．电磁波能在空气中传播
C．电磁波的传播速度与频率无关
D．电磁波的传播需要介质
答案：D
详解：电磁波传播不需要介质，可在真空中、空气中传播，且真空中传播速度恒定，与频率无关。D 选项错误，故选 D。
知识点 2：电磁波的特征与分类
1.电磁波的基本特征
电磁波是一种波，具有波的共性，如反射、折射、干涉、衍射等现象。
例如：雷达利用电磁波的反射探测目标；遥控器通过红外线（电磁波的一种）的反射控制电器。
2.电磁波谱的分类
电磁波的频率范围很广，按频率从低到高（或波长从长到短）排列，形成电磁波谱，主要包括：
无线电波：频率最低、波长最长，用于广播、电视、移动通信、雷达等；
红外线：热效应显著，用于遥控、热成像、红外取暖等；
可见光：人眼能感知的电磁波，包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，用于照明、显示等；
紫外线：具有杀菌、荧光效应，用于消毒、验钞、紫外线治疗等；
X 射线：穿透能力强，用于医学成像（如 X 光片）、安检等；
γ 射线：频率最高、能量最强，用于医疗放疗、工业探伤等。
3.不同电磁波的共性与差异
共性：都能在真空中传播，传播速度相同（c=3×10 m/s），都具有能量；
差异：频率不同（波长不同），能量不同（频率越高，能量越强），应用场景不同。
典例 3 下列属于电磁波的是（　　）
A．超声波 B．次声波 C．红外线 D．水波
答案：C
详解：超声波、次声波是声波，需要介质传播；水波是机械波，也需要介质；红外线属于电磁波谱的一部分，无需介质传播。故选 C。
典例 4 下列电磁波中，波长最长的是（　　）
A．无线电波 B．可见光 C．紫外线 D．X 射线
答案：A
详解：电磁波谱中，按波长从长到短排序为：无线电波＞红外线＞可见光＞紫外线＞X 射线＞γ 射线，因此无线电波波长最长。故选 A。
变式 1 下列电磁波中，具有热效应的是（　　）
A．无线电波 B．红外线 C．紫外线 D．X 射线
答案：B
详解：红外线的显著特征是热效应，可用于加热、热成像等，故选 B。
变式 2 验钞机是利用了哪种电磁波的荧光效应（　　）
A．红外线 B．可见光 C．紫外线 D．无线电波
答案：C
详解：紫外线具有荧光效应，能使荧光物质发光，因此验钞机利用紫外线工作，故选 C。
变式 3 关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波谱中频率最高的是无线电波
B．可见光不属于电磁波
C．不同电磁波的传播速度不同
D．红外线的波长比紫外线长
答案：D
详解：A．电磁波谱中频率最高的是 γ 射线，故 A 错误；B．可见光属于电磁波，故 B 错误；C．真空中所有电磁波传播速度相同，故 C 错误；D．红外线波长比紫外线长，频率比紫外线低，故 D 正确。故选 D。
知识点 3：电磁波的应用与防护
1.电磁波的广泛应用
通信领域：无线电广播、电视、手机通话、卫星通信等，利用无线电波传递信息；
生活领域：微波炉（利用微波加热食物）、遥控器（红外线）、验钞机（紫外线）等；
医疗领域：B 超（超声波，非电磁波）、X 光片（X 射线）、紫外线消毒、γ 射线放疗等；
科技领域：雷达（无线电波）、导航系统（卫星信号）、天文观测（射电波望远镜）等。
2.电磁波的防护
电磁波在给人类带来便利的同时，过量的电磁辐射会对人体健康和电子设备造成影响，因此需要合理防护：
减少暴露时间：避免长时间使用手机、电脑等电子产品；
保持安全距离：使用手机时尽量远离头部，看电视、用电脑时保持一定距离；
屏蔽防护：在电磁辐射较强的环境中，可使用屏蔽服、屏蔽网等；
规范使用设备：遵守电子产品的使用规范，不随意改装发射设备。
典例 5 下列应用中，利用电磁波传递信息的是（　　）
A．有线电话 B．有线网络 C．手机通信 D．声音传播
答案：C
详解：有线电话、有线网络通过导线传递信号；声音传播需要介质，是机械波；手机通信利用无线电波（电磁波）传递信息。故选 C。
典例 6 下列做法中，不属于防护电磁辐射的是（　　）
A．长时间使用手机通话
B．看电视时保持 3 米以上距离
C．使用电脑时佩戴防辐射眼镜
D．在雷达站附近设置屏蔽设施
答案：A
详解：长时间使用手机通话会增加电磁辐射暴露，不属于防护措施；BCD 均是减少电磁辐射影响的有效方法。故选 A。
变式 1 微波炉是利用______（选填 “微波”“红外线” 或 “紫外线”）加热食物的，这种射线属于______（选填 “电磁波” 或 “机械波”）。
答案：微波；电磁波
详解：微波炉利用微波（无线电波的一种）的热效应加热食物，微波属于电磁波。
变式 2 下列关于电磁波应用的说法，错误的是（　　）
A．卫星通信利用电磁波传递信息
B．X 光片利用 X 射线的穿透性
C．红外线可用于遥控和热成像
D．超声波用于雷达探测
答案：D
详解：雷达探测利用的是无线电波（电磁波），超声波是机械波，不能用于雷达。故选 D。
变式 3 为了减少电磁辐射对人体的影响，下列做法合理的是（　　）
A．把手机挂在胸前
B．睡觉时把手机放在床头
C．使用电脑时保持适当距离
D．长时间玩平板电脑
答案：C
详解：AB 选项会让人体近距离接触手机辐射；D 选项长时间暴露在电磁辐射中；C 选项保持适当距离能减少辐射影响，做法合理。故选 C。
【方法技巧】
方法技巧 1 电磁波与声波的区别判断方法
对比项目 电磁波 声波
产生原理 变化的电流激发 物体的振动产生
传播介质 不需要介质（可真空传） 需要介质（真空不能传）
传播速度 真空中 3×10 m/s（极快） 空气中约 340m/s（较慢）
本质属性 电磁现象 机械波
常见实例 无线电波、光、红外线 说话声、超声波、次声波
判断技巧：遇到 “真空传播”“快速传递”“遥控”“通信卫星” 等关键词，多为电磁波；遇到 “真空不能传”“需要介质”“声呐”“B 超” 等关键词，多为声波。
方法技巧 2 电磁波应用场景的分类技巧
1.按频率（波长）分类记忆：
低频（长波长）：无线电波→广播、电视、移动通信、雷达；
中频：红外线→遥控、热成像；可见光→照明、显示；
高频（短波长）：紫外线→消毒、验钞；X 射线→成像、安检；γ 射线→放疗、探伤。
2.关键词对应法：
“遥控”→红外线；“验钞”→紫外线；“加热食物”→微波；“医学成像”→X 射线；“卫星通信”→无线电波。
【巩固训练】
1.下列关于电磁波的说法，正确的是（　　）
A．电磁波不能在真空中传播
B．变化的电流能产生电磁波
C．电磁波的传播速度为 3×10 m/s
D．电磁波的波长与频率成正比
答案：B
详解：A．电磁波可在真空中传播，故 A 错误；B．变化的电流是电磁波的产生根源，故 B 正确；C．真空中电磁波速度为 3×10 m/s，故 C 错误；D．由 c=λf 可知，波长与频率成反比，故 D 错误。故选 B。
2.下列不属于电磁波的是（　　）
A．无线电波 B．超声波 C．紫外线 D．可见光
答案：B
详解：超声波是声波，属于机械波，需要介质传播；ACD 均属于电磁波。故选 B。
3.电磁波在真空中的传播速度约为______m/s，某电磁波的频率为 5×10 Hz，则其波长为______m。
答案：3×10 ；6×10
详解：真空中电磁波速度为 3×10 m/s；根据 c=λf，λ=3×10 m/s÷5×10 Hz=6×10 m。
4.下列应用中，利用电磁波传递信息的是（　　）
A．有线电话 B．光纤通信 C．声音传播 D．水流运输
答案：B
详解：有线电话通过导线传信号；声音是机械波；水流运输是实物运输；光纤通信利用激光（电磁波）传递信息。故选 B。
5.关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　）
A．红外线的频率比紫外线高
B．无线电波的波长最长
C．可见光不属于电磁波
D．X 射线的能量比 γ 射线强
答案：B
详解：A．红外线频率低于紫外线，故 A 错误；B．电磁波谱中无线电波波长最长，故 B 正确；C．可见光属于电磁波，故 C 错误；D．γ 射线频率最高，能量最强，故 D 错误。故选 B。
6.下列做法中，能有效防护电磁辐射的是（　　）
A．长时间使用手机煲电话粥
B．将电脑主机放在腿上操作
C．看电视时保持 1 米距离
D．使用微波炉时远离炉门
答案：D
详解：ABC 均会增加电磁辐射暴露；D 选项远离微波炉炉门，可减少微波辐射，做法有效。故选 D。
7.电磁波的传播不需要介质，下列现象能说明这一点的是（　　）
A．电磁波能在空气中传播
B．电磁波能在水中传播
C．太阳光能穿越太空到达地球
D．电磁波能被反射
答案：C
详解：太空是真空环境，太阳光（电磁波）能穿越太空，说明电磁波无需介质即可传播；AB 不能排除介质的影响；D 反射现象与介质无关。故选 C。
8.关于波长、频率和波速的关系，下列说法正确的是（　　）
A．波速一定时，波长越长，频率越高
B．波速一定时，波长越短，频率越高
C．波长一定时，波速与频率成正比
D．频率一定时，波速与波长成反比
答案：B
详解：由 c=λf 可知，波速（c）一定时，波长（λ）与频率（f）成反比，波长越短，频率越高。故选 B。
9.下列电磁波中，具有杀菌消毒作用的是（　　）
A．无线电波 B．红外线 C．紫外线 D．可见光
答案：C
详解：紫外线具有杀菌消毒的作用，常用于医疗消毒、食品消毒等。故选 C。
10.手机是我们常用的通信工具，它传递信息依靠的是（　　）
A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．红外线
答案：C
详解：手机通过发射和接收无线电波（电磁波）传递信息，红外线仅用于部分手机遥控功能，并非通信主要方式。故选 C。
11.关于地磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．地磁场能阻挡所有电磁波
B．电磁波的传播与地磁场无关
C．地磁场的磁感线是电磁波
D．电磁波不能在地球周围传播
答案：B
详解：A．地磁场不能阻挡电磁波，如卫星信号可正常传播，故 A 错误；B．电磁波传播无需介质，与地磁场无关，故 B 正确；C．地磁场的磁感线是描述磁场的模型，不是电磁波，故 C 错误；D．电磁波能在地球周围传播，如广播、电视信号，故 D 错误。故选 B。
12.阅读短文，回答问题。
5G 技术与电磁波
5G 是第五代移动通信技术，其核心是利用更高频率的电磁波传递信息。与 4G 相比，5G 使用的电磁波频率更高、波长更短，因此数据传输速率更快，延迟更低。但由于高频电磁波的穿透能力较弱，5G 基站需要更密集的部署，才能保证信号覆盖。同时，5G 电磁波的辐射剂量符合国家安全标准，正常使用不会对人体健康造成危害。
（1）5G 技术利用的电磁波属于______（选填 “无线电波”“红外线” 或 “紫外线”）；
（2）5G 电磁波与 4G 相比，频率更______（选填 “高” 或 “低”），波长更______（选填 “长” 或 “短”）；
（3）5G 基站密集部署的原因是______。
答案：（1）无线电波；（2）高；短；（3）高频电磁波的穿透能力较弱
详解：（1）5G 通信利用的是无线电波中的高频段；（2）由短文可知，5G 电磁波频率更高，根据 c=λf，波长更短；（3）高频电磁波穿透能力弱，需密集部署基站保证信号覆盖。

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