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/ 让教学更有效 精品学案 | 物理学科
【学习目标】
1. 知道生活中运用了电磁波的地方
2. 知道电磁波的传播速度
3. 了解波长、频率等概念
4. 能通过阅读材料解决部分问题
【自主学习】
一、电磁波是怎样产生的
与水波、声波的形成类似，上面的实验中导线与电池时断时续地接触，产生迅速变化的电流，电能生磁、磁能生电，变化的电流在空间激起（产生）电磁波。
收音机接收到电磁波，发出了“咔咔”声。广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，发出电磁波。
电磁波有许多用途，例如可以用电磁波来传递信息。
二、电磁波是怎样传播的
电磁波的电磁波的几个要素（可以类比一下水波）
频率：在某确定位置，1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少。用字母 f 表示。单位：赫兹（Hz）；他单位：千赫（kHz）、 兆赫（MHz）；1 MHz = 103kHz； 1 kHz = 103Hz
波速：用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。单位：米/秒（m/s）。大小：c =2.99792458×108 m/s=3.0×108 m/s 。
电磁波在真空中也可以传播。
三、电磁波的大家族
通常用于广播、电视和移动通信的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分电磁波，叫作无线电波。无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括长波、中波、短波、微波等。如用来传递信息，或者利用其能量作为工业加工、生活中实物加热等操作。
如微波炉内有很强的电磁波。这种电磁波的波长在无线电波中较短，叫作微波。食物的分子在微波的作用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高。
四、手机网速与电磁波的区分
（1）2.4GHz：一个具体的无线工作频段
定义 ：2.4GHz是频率单位，指设备在2400 ~ 2483.5MHz范围内工作的无线信号。
应用广泛 ：该频段被Wi-Fi（802.11b/g/n）、蓝牙、ZigBee、无线鼠标、微波炉等多种设备共用，因其全球通用、穿透性强、覆盖范围广而成为家用无线网络的核心频段之一。
特点 ：穿墙能力强，适合大户型或多障碍环境；
但信道资源有限，仅有3个不重叠信道（1、6、11），易受干扰导致网络拥堵。
（2）2G/3G/4G：移动通信技术的代际演进
G的含义 ：这里的“G”代表“Generation”，即“第几代移动通信技术”：
2G ：第二代，实现数字语音和短信；
3G ：第三代，支持移动互联网初步应用；
4G ：第四代，提供高速移动宽带，支撑视频流媒体和实时交互。
频率使用灵活 ：这些技术可在不同频段运行，例如4G可使用700MHz、1.8GHz、2.6GHz等多个频段，并非局限于2.4GHz。事实上，运营商的4G频段与Wi-Fi的2.4GHz虽接近但无重合，避免了直接干扰。
（3）5G信号主要工作在两个频率范围： FR1（Sub-6GHz）和FR2（毫米波） ，其中我国当前广泛商用的是FR1频段，覆盖更广、穿透更强，适合日常使用；FR2频段则用于特定高速场景，速率极高但覆盖有限。
【例1】我国科技突飞猛进，发展速度振奋人心，如图所示是我国自主研发的彩虹-4无人机。关于该无人机，下列说法正确的是（　　）
A．飞行中的无人机相对于地面是静止的
B．地面操作人员通过电磁波向无人机传递信息
C．无人机在空中匀速下降的过程中重力势能减小，动能增大
D．无人机停在水平地面上时它对地面的压力与地面对它的支持力是一对平衡力
【例2】电磁波家族如图所示。手机网络中，小红觉得5G比4G网速更快，则下列表述正确的有（ ）
A．5G比4G的传播速度更快 B．5G比4G的频率更高
C．5G比4G的波长更长 D．5G和4G都能传递信息与能量
【例3】下列关于课本插图的解释中，说法不正确的是（ ）
A．甲图中，抱热水杯和搓手都是在利用热传递改变内能
B．乙图中，通电后电炉丝发红是利用了电流的热效应
C．丙图中，形象地展示了地球是个大磁体及周围磁场分布
D．丁图中，人造卫星是通过电磁波向地球传递信息的
【例4】阅读短文，回答问题。
中国空间站
中国空间站在距离地面约400km的轨道上绕地球高速飞行，神舟飞船可用于向空间站运送航天员，发射神舟飞船使用的是“长征二号F”火箭，动力来自于液态燃料。
选择航天材料需要考虑多方面的因素，物体的热胀冷缩是需要考虑的重要因素之一，许多物体在温度升高时，体积会增大，这种现象叫物体的热膨胀，当物体温度改变1℃时，其体积的变化与它在0℃时体积之比，叫做“体积膨胀系数”或称“体胀系数”，符号用α表示，一般情况下，不同物质的热膨胀程度不同，铝的体胀系数。
(1)在舱外作业的两个宇航员需使用无线通讯设备进行交流，是因为 ；
(2)火箭使用的液态燃料，是通过降低温度和 的方法使燃气液化形成的；
(3)某铝制零件0℃时的体积为2×103cm3，0℃升温至10℃，它的体积发生膨胀，在膨胀过程中，它的质量 （选填“变大”“不变”或“变小”），体积变化了 cm3；
(4)从安全角度考虑，航天器外壳材料应选取体胀系数较 （选填“大”或“小”）的材料：除此之外，还应考虑有 优点。
【课后巩固】
1．下列有关声和电磁波的说法正确的是（ ）
A．北斗卫星导航系统传递信息是利用电磁波 B．微波炉内利用的是红外线，不是电磁波
C．声和电磁波传播都需要介质 D．电磁波的传播速度比超声波的速度慢
2．随着科技的发展，人工智能技术越来越多地应用到生活中。扫地机器人也成为家庭不可或缺的工具，扫地机器人工作时会自动躲避障碍物，其避障的工作原理类似蝙蝠，则它对外发射的是（　　）
A．无线电波 B．超声波 C．次声波 D．激光
3．物理学对人类文明发展、社会进步起到了至关重要的作用。下列说法错误的是（　　）
A．第一次工业革命使人类进入“机械化”时代，蒸汽机工作时将内能转化为机械能
B．第二次工业革命使人类进入“电气化”时代，电动机工作时将机械能转化为电能
C．第三次工业革命使人类进入“自动化”时代，电子设备中应用了大量半导体元件
D．第四次工业革命使人类进入“智能化”时代，远程驾驶系统利用电磁波传递信息
4．2023年5月10日，“天舟六号”货运飞船由“长征七号”遥七运载火箭发射成功，进入预定轨道后太阳能帆板顺利展开工作；“天舟六号”顺利完成状态设置后，与空间站“天和”核心舱成功对接，转入组合体飞行段，如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．空间站主要靠超声波将信息传回地球
B．在组合体飞行段，以“天和”核心舱为参照物，“天舟六号”是静止的
C．为“天舟六号”提供电能的太阳能帆板，主要是由半导体材料制成的
D．使用液氢作为推进剂的燃料，是因为液氢具有热值大和无污染等特点
5．在我们的生活中，很多地方都应用了电磁波，如用于医疗诊断的X射线、烘烤食物的红外线、消毒的紫外线，以及收音机接收的短波和舞台效果中的红光、舞台效果中的蓝光等。电磁波的频率越高波长越短，则按照波长由长到短的排列顺序是（　　）
A．收音机接收的短波、烘烤食物的红外线、舞台效果中的红光、舞台效果中的蓝光、消毒的紫外线、用于医疗诊断的X射线
B．用于医疗诊断的X射线、消毒的紫外线、舞台效果中的蓝光、舞台效果中的红光、烘烤食物的红外线、收音机接收的短波
C．收音机接收的短波、消毒的紫外线、舞台效果中的蓝光、舞台效果中的红光、烘烤食物的红外线、用于医疗诊断的X射线
D．用于医疗诊断的X射线、烘烤食物的红外线、舞台效果中的蓝光、舞台效果中的红光、消毒的紫外线、收音机接收的短波
6．如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量调大。取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近。先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中传出“咔咔”声。下列说法正确的是（　　）
A．变化的电流能够产生电磁波 B．电磁波只能在空气中传播
C．收音机是利用声波接收信息的 D．电磁波在空气中传播的速度是340m/s
7．周末小明参观了海南省科技馆，通过参观他深深地感受到了科技的魅力。下列有关科学技术叙述错误的是（　　）
A．我国自主研发的“北斗”卫星导航系统，通过电磁波提供定位服务
B．“5G”比“4G”传递信息更快，是因为它使用的电磁波传播速度更快
C．若实现常温超导，会大大减少输电过程中能量的损失
D．太阳能电池利用的单晶硅是半导体材料
8．下列关于电和磁的描述不正确的是（ ）
A．图甲：“天算”卫星靠电磁波高速互联
B．图乙：根据该实验装置的原理制成了发电机
C．图丙：油罐车后挂有铁链与地面相连，是为了防止静电带来的危害
D．图丁：用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球时，金属箔张开且带正电
9．如图所示，是西安城墙下科技感十足的自动驾驶船。游客们身着汉服泛舟在护城河上。船身搭载多个激光雷达和摄像头，可360°无死角感知周围环境，智能避障。智能游船加装了太阳能电池板，低碳环保。下列说法正确的是（　　）
A．摄像头将光线聚焦成正立放大的虚像
B．太阳能电池板直接将光能转化为船的机械能
C．雷达是通过电磁波传递信息的
D．智能系统中芯片的主要材料是超导体
10．如图所示的是某电台发射的两种电磁波在相同情况下的波形图。两者相比较，下列说法正确的是（　　）
A．甲电磁波的波长较长，频率较高
B．甲电磁波的频率是乙的2倍
C．乙电磁波的频率是甲的2倍
D．甲电磁波的波长较短，频率较低
11．如图所示是我国一款6代战机，具有远程、穿透、强感知、强火力和快速决策能力，是新一代高性能战斗机。关于6代战机下列说法正确的是（　　）
A．战机上的雷达是利用超声波获得信息的
B．战机上的隐身涂层对电磁波具有较强的反射能力
C．战机是利用浮力升空的
D．战机上的喷气发动机也是一种热机
12．2025年4月25日，神舟二十号航天员乘组入驻中国空间站，后续开展了多项空间科学实验，获得的实验数据和图像等信息能及时传回地面所利用的是（ ）
A．红外线 B．紫外线 C．电磁波 D．超声波
13．某学校考场配备了能接收国家授时中心授时信息的电波钟，下列说法正确的是（ ）
A．钟表通过接收电磁波实现精准校时，若将电波钟放在真空容器中则无法正常校时
B．钟表面板发生了镜面反射，这样便于教室里各个位置的同学能看清表面的数字
C．钟表采用了静音设计，降低了噪声响度，避免干扰同学们答题
D．钟表指针旋转时机械能转化为电能，与发电机的工作原理相同
14．如图是一台收音机的屏板，将指针（图中白色块）向右调节后，下列说法正确的是（ ）
A．所接收的电磁波频率变小 B．所接收的电磁波波长变短
C．所接收的电磁波波速变大 D．收音机发出声音的频率变大
15．无线WiFi频段之一为。根据如图所示电磁波家族的信息，可以推测此频段WiFi信号（　　）
A．属于红外线 B．与可见光相比波长更长
C．与可见光相比频率更高 D．在真空中传播的速度比可见光大
16．电磁波为信息的传递插上了翅膀。电磁波是怎样产生，又是怎样传播的呢？
(1)电磁波的产生条件是 ；
(2)电磁波的传播不需要介质，通过实验或者实例 可以说明；
(3)电磁波是个大家族，不同频率范围的电磁波有不同的应用。
①生活中常见的微波炉是用电磁波来加热食品的。微波炉内有很强的电磁波，食物的分子在微波的作用下剧烈振动，使得内能 ，温度 ；
②手机在现代生活中具有重要作用，它利用了电磁波能够传递信息。某同学听爸爸说“5G手机比4G手机快”，你认为“快”指的是 ；
③你还知道哪些用电器也会用到电磁波？请举出一例 。
17．如图所示，华为p60手机的电池上标有电压4.0V，容量4815mA·h，将该手机充满电后，大约储存 的电能。手机使用5G信号比4G信号传输速度快，是指5G信号承载信息量更大，更通畅。5G电磁波和4G电磁波在空气中传播速度 （选填“相同”或“不相同”）
18．电磁波是一个“大家族”，图甲是它们的“家族谱”及其主要应用。
(1)手骨折部位要照X射线，X射线的波长比无线电波的波长 （选填“长”或“短”）。
(2)红外线与紫外线的频率分别用、表示，则 ；它们在真空中的传播速度的大小关系为 。（均选填“>”“<”或“=”）
19．下图所示的是电磁波家族。智能手机与智能手环的“近场通信”一般使用这个频率的电磁波进行通信。智能手环的数据传输到手机是利用 （选填“红外线”“紫外线”或“无线电波”）来实现的。在手机的耳机孔插入红外线发射器，手机变身传统的电视遥控器。手机发出的红外线的传播速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）近场通信使用的电磁波的传播速度，而红外线的波长比近场通信使用的电磁波的波长 （选填“长”或“短”）。
20．如图所示的是部分电磁波波谱的示意图。比较图中所示的五种电磁波可知，其中频率最低的电磁波是 。有一种电磁波的频率是，它的波长是 m。
21．如图所示为探究电磁波产生的实验。打开收音机开关，旋至没有电台的位置，用锉刀、导线、电池组成电路，将导线的一端沿着锉齿滑动，将会从收音机传来“喀、喀”的声音，导线停一会儿，“喀、喀”声也跟着停一会儿。这说明声音是由导线在锉面上滑动时引起电流迅速变化，产生的电磁波被收音机接收而形成的。由实验可得出的结论：迅速变化的电流产生电磁波。
(1)当你打开或者关闭电灯时，你会从附近的收音机中听到“喀、喀”的杂音，这些杂音是由于电路 时发出的 被收音机接收而产生的。
(2)在雷电交加的天气里打开收音机，会听到“咔嚓”的声音，这是因为 。从你听到“咔嚓”声到你听到雷鸣声约为3s，那么收音机到打雷处的距离为 m。（雷声在空气中的传播速度为340m/s）
22．阅读短文，回答问题：
如图甲所示，划船的时候，船桨会激起水波。一列水波向前传播时，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷。邻近的两个波峰（或波谷）的距离，叫作波长。在某确定位置，内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少。
水波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。跟水波类似，电磁波也有自己的频率、波长和波速。
电磁波是个大家族，自然界中最常见的可见光也是这个家族的成员。这些家族成员中，无线电波用于通信；红外线用于遥控、热成像等；可见光是生物用来观察事物的基础；紫外线用于医用消毒、验证钞票真伪等；X射线用于照相；射线用于医疗。
无线电波有一种传播方式，就是沿着地球表面传播，如图乙所示。但地面上有许多障碍物，如高山、楼群等阻碍无线电波的传播。只有当波长大于或者相当于障碍物的尺寸时，无线电波才能很好地绕过障碍物沿着地面传播。
(1)电视机遥控器利用 （填电磁波家族成员名称）实现对电视机的控制。
(2)如图丙所示，该波的波长为 。
(3)波长为的无线电波 （选填“能”或“不能”）很好地沿地球表面向远方传播。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。试卷第1页，共3页
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【参考答案】
课后巩固
基础过关
1．A
2．B
3．B
4．A
5．A
6．A
7．B
8．D
9．C
10．B
11．D
12．C
13．C
14．B
15．B
16．(1)电流的迅速变化；(2)太阳光可以在真空中传播；(3)增大 升高 数据传输速率更快 电视机
17． 相同
18．(1)短；(2) < =
19．无线电波 等于 短
20．红外线 5
21．(1) 通断 电磁波；(2) 发生闪电时会产生电磁波 1020
22．(1) 红外线；(2)3；(3)不能
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