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(共43张PPT)
3　电磁波谱
[学习目标]　
1.能说出电磁波谱的组成。2.知道电磁波的波长和频率范围。3.了解不同频段电磁波的名称、物理特性和应用。
探究·必备知识
「探究新知」
知识点一　电磁波谱
将各种电磁波按 或 的顺序排列起来,就形成了电磁波谱。按波长从长到短可划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线六个波段。
波长
频率
1.可见光:作用于我们的眼睛并引起视觉的电磁波。波长范围为
nm。
2.无线电波:波长从几毫米到几十千米的电磁波。无线电波可用于通信和
广播。
3.红外线:波长位于微波和 之间的电磁波,不能直接引起视觉;
物体都在不停地发射红外线,且温度越高,辐射出的红外线越 。
知识点二　电磁波的应用
400~760
可见光
一切
强
4.紫外线:波长比可见光中的紫光波长还 ,不能直接引起视觉;一切
都能够发射紫外线,主要作用是杀菌消毒。
5.X射线(伦琴射线):波长比紫外线的波长还 ,它的 能力很强,作用是用于检查工件内部是否有砂眼、裂纹等缺陷,也可检查人体内部器官。
6.γ射线:是比X射线波长 的电磁波,来自宇宙射线或某些放射元素衰变的过程。穿透能力比X射线更 。
短
高温物体
短
穿透
更短
强
「新知检测」
1.思考判断
(1)各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线。(　 　)
(2)红外线有显著的热效应,紫外线有显著的化学作用。(　 　)
(3)X射线的穿透本领比γ射线更强。(　 　)
(4)X射线是电磁波,它由速度较高的电子构成。(　 　)
(5)红外线的波长大于紫外线的波长。(　 　)
(6)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。(　 　)
(7)可利用红外线的荧光效应辨别纸币的真伪。(　 　)
×
√
×
×
√
×
×
2.思维探究
(1)无线电波的波长范围如何 无线电波有何应用
【答案】 (1)无线电波波长从几毫米到几十千米。无线电波可应用于广播、电视、天体物理研究等。
(2)你能说出生产、生活和科技中哪些方面应用了电磁波吗
【答案】 (2)生产、生活和科技中电磁波应用非常广泛,像广播、电视、手机、卫星导航、网上查阅资料、远程教学、医疗、操控无人飞机、外太空的人造飞行器、探索宇宙的起源等。
突破·关键能力
要点一　对电磁波谱的认识
「要点归纳」
对电磁波谱的认识
电磁波 产生机理 特征 主要应用
无线电波 振荡电路中自由电子周期性运动产生的 波动性强,易发生衍射等 无线电技术
红外线 原子外层电子受激发而产生的 热效应强 红外线遥感
可见光 引起视觉 照明、摄影
紫外线 化学效应强,荧光效应强,能杀菌 医用消毒
X射线 原子内层电子受激发而产生的 穿透性强 检查、探测、医用透视
γ射线 原子核受激发而产生的 穿透本领最强 工业探伤、医用治疗
[例1] (多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是(　 　)
[A] 波长不同的电磁波在本质上完全相同
[B] 电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象
[C] 电磁波谱的频带很宽
[D] 电磁波的波长很短,所以电磁波的频带很窄
AC
【解析】 电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的,只是波长或频率不同而已。其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差1020倍,选项A、C正确。
电磁波谱相关问题的解题方法
(1)熟记各种电磁波的特性及应用。
(2)按电磁波谱的排列顺序,波长越长,频率越低,衍射能力越强,穿透能力越弱;波长越短,频率越高,衍射能力越弱,穿透能力越强。
·名师点拨·
[针对训练1] 太赫兹(THz)波是指频率在0.1~10 THz(波长为3 000~30 μm)范围内的电磁波,利用该频段的电磁波可以加深和拓展人类对物理学、化学、天文学、信息学和生命科学中一些基本科学问题的认识。通过和电磁波谱对比,下列说法正确的是(　　)
[A] 太赫兹波比红光更容易发生明显衍射
[B] 太赫兹波比紫外线的能量更大
[C] 太赫兹波比短波频率更低
[D] 太赫兹波可以用于工业探伤
A
【解析】 波长越长,越容易发生衍射,太赫兹波的波长比红光长,更容易发生明显衍射,故A正确;波长越长,频率越低,太赫兹波的波长比紫外线长,频率比紫外线低,能量比紫外线更小,故B错误;太赫兹波的波长比短波短,频率比短波高,故C错误;电磁波的频率越高,其穿透力越强,太赫兹波的频率远低于X射线,其比X射线穿透能力更弱,不可以用于工业探伤,故D错误。
要点二　电磁波的特性及应用
「情境探究」
(1)为什么超远程无线电通信利用无线电波中的长波波段,而雷达利用微波波段
【答案】 (1)根据波的衍射特性,波长越长,越容易绕过障碍物,所以超远程无线电通信利用长波波段。微波波长短,传播时直线性好,雷达是利用了微波直线传播性好的特点。
(2)侦察卫星上装有某种遥感照相机,这种遥感照相机使用的电磁波属于哪个波段
【答案】 (2)红外波段。
「要点归纳」
1.不同电磁波的特性及应用
项目 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
频率 由左向右,频率变化为由低到高 真空中的波长 由左向右,波长变化为由长到短 特性 波动性强 热效应强 感光性强 化学作用、 荧光效应 穿透 力强 穿透力
最强
用途 通信、 广播、 天体物理 研究 遥控、 遥测、 加热、 红外摄像、 红外制导 照明、 照相等 日光灯、杀菌、 防伪、 治疗 皮肤病等 检查、 探测、 透视、 治疗 探测、
治疗
2.电磁波的能量
各种各样的仪器能够探测到许许多多的电磁波,所有这些都表明电磁波能够传递能量。
3.对X射线和γ射线的两点说明
(1)不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同,而在同一介质中的传播速度并不相同。
(2)X射线与γ射线都具有穿透能力,但γ射线的穿透能力更强。X射线能穿过人体,通常做人体透视;而γ射线可以穿过几厘米厚的铅板,工业上常用它来进行探伤。
[例2] (多选)为确保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] 红外线波长短,分辨率高,侦察上可用红外线拍摄指纹照片
[B] X射线可用于进行人体透视
[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
BD
【解析】 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A错误;X射线有较强的穿透能力,用来进行人体透视,故B正确;电磁波的使用不受天气影响,故雷达在能见度低的黑夜可以使用,故C错误;红外线的热效应很强,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。
在波的特性上,电磁波同机械波一样,具有反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应等特性。而且,只有当障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长小时,才会产生明显的衍射现象。
·名师点拨·
[针对训练2] 图甲展现了在医院用某频段电磁波进行医学成像诊断的场景,图乙是利用技术所成的相片。关于该成像技术,下列说法正确的是(　　)
[A] 该频段的电磁波属于γ射线
[B] 可以利用该频段的电磁波进行灭菌消毒
[C] 可以利用该频段的电磁波制成不需要与身体接触的温度计
[D] 可以利用该频段的电磁波在车站、机场等地探测箱内的物品
D
【解析】 该频段的电磁波属于X射线,不可以进行灭菌消毒,故A、B错误;利用热辐射的红外线可以制成不需要与身体接触的温度计,故C错误;利用X射线在车站、机场等地探测箱内的物品,故D正确。
提升·核心素养
「模型·方法·结论·拓展」
不同电磁波的共性与特性
1.共性
(1)不同电磁波的行为均服从波的规律,只是各波段显示波的特性的难易程度不同。
(2)都遵循公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c≈3.0×108 m/s。
(3)它们的传播都不需要介质。
2.特性
(1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长越容易产生干涉、衍射现象,波长越短穿透能力越强,不同波段的各自特性决定了它们不同的用途。
(2)同频率的电磁波,在不同介质中传播速度不同;不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越高,速度越小。
[示例] 关于各种电磁波的性质比较,下列说法正确的是(　　)
[A] 红外线的波长比可见光长,因此比可见光更难发生干涉、衍射
[B] γ射线的波长太短了,因此根本无法发生干涉、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
C
【解析】 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。
「科学·技术·社会·环境」
电磁波治疗仪
电磁波治疗仪的核心部件——TDP治疗板是由特别选定的30多种元素作为涂层制成的。在温度的作用下,能产生带有几十种元素信息和能量的电磁
波,对生物体具有广泛综合的生物学效应。
经过多家研究所、大专院校等单位的研究试验,科学地证明电磁波治疗仪具有提高机体内各种酶的活性、促进机体对各种缺乏元素的吸收、修复和疏通微循环通道、激发机体自身的免疫功能和抗病能力、促进机体脑啡肽的分泌以达到持续镇痛的目的等方面的作用。
[示例] 医院常用X光机检查人的身体。X光机利用了X射线的(　　)
[A] 荧光效应
[B] 灭菌消毒作用
[C] 强穿透能力
[D] 显著热效应
【解析】 X射线能够穿透物质,可以用来检查人体内部器官,选项C正确。
C
检测·学习效果
1.(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是( 　　)
[A] 红外线的波长比无线电波的波长短
[B] 微波炉中使用的微波是黄光
[C] 人们在烤火时感受到温暖,是因为皮肤正在吸收紫外线
[D] 电磁波不仅具有能量,而且可以携带信息
AD
【解析】 根据电磁波谱的构成可知,红外线的波长比无线电波的波长短,A正确。微波炉中使用的是微波,不是可见光,B错误。所有物体都会辐射红外线,人们在烤火时感受到温暖,是因为皮肤正在吸收红外线,C错误。电磁波作为信息的一种载体,它可以携带信息,并能传播信息,而且电磁波具有能量,D正确。
2.我们的生活已经离不开电磁波,如:北斗定位系统使用频率为1 500 MHz
(1 MHz=106 Hz)左右的电磁波,手机工作时使用频率为 800~1 900 MHz的电磁波,家用5GWi-Fi使用频率约为5 725 MHz的电磁波,地铁行李安检时使用频率为1018 Hz的电磁波。关于这四种电磁波的说法正确的是(　　)
[A] 家用5GWi-Fi使用的电磁波的衍射现象最明显
[B] 北斗卫星导航系统使用的电磁波的能量最强
[C] 地铁行李安检时使用的电磁波具有较强的穿透本领
[D] 手机工作时使用的电磁波是纵波,不能产生偏振现象
C
【解析】 家用5GWi-Fi使用的电磁波的频率较高,所以其波长较短,故其衍射现象不明显,故A错误;北斗卫星导航系统使用的电磁波比家用5GWi-Fi使用的电磁波的频率要低,根据电磁波的频率越高,能量越大,可知北斗卫星导航系统使用的电磁波的能量不是最强的,故B错误;地铁行李安检时使用频率为1018 Hz的电磁波,频率非常高,这种电磁波具有较强的穿透本领,故C正确;电磁波均为横波,能产生偏振现象,故D错误。
3.关于电磁波谱,下列说法正确的是(　　)
[A] 在烤箱中能看见一种淡红色的光线,这是电热丝发出的红外线
[B] 无线电波的波长小于X射线的波长
[C] 适量紫外线照射人体能促进人体合成维生素D
[D] 医学上常用γ光照片辅助进行疾病诊断
C
【解析】 在烤箱中能看见一种淡红色的光线,是电热丝发出的红光,不是红外线,红外线是看不到的,故A错误;无线电波的波长大于X射线的波长,故B错误;紫外线能促进体内维生素D的合成,故C正确;医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断,故D错误。
4.下列给出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这些现象的医疗器械后面的空格上。
(1)X光机:　　　　。
【解析】 (1)X光机是用来透视人体内器官的,因此需要具有较强穿透能力的电磁波,但又不会对人体造成太大的伤害,因此采用了X射线。
D
(2)紫外线灯:　　　　。
【解析】(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用。
C
(3)理疗医用烤灯照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的烤灯是利用
　　　。
A.光的全反射
B.紫外线具有很强的荧光作用
C.紫外线具有杀菌消毒作用
D.X射线有很强的贯穿能力
E.红外线具有显著的热作用
F.红外线波长较长,易发生衍射
E
【解析】 (3)烤灯又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快。
感谢观看3　电磁波谱
[学习目标]　1.能说出电磁波谱的组成。2.知道电磁波的波长和频率范围。3.了解不同频段电磁波的名称、物理特性和应用。
探究新知
知识点一　电磁波谱
　将各种电磁波按波长或频率的顺序排列起来,就形成了电磁波谱。按波长从长到短可划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线六个波段。
知识点二　电磁波的应用
1.可见光:作用于我们的眼睛并引起视觉的电磁波。波长范围为400~760 nm。
2.无线电波:波长从几毫米到几十千米的电磁波。无线电波可用于通信和广播。
3.红外线:波长位于微波和可见光之间的电磁波,不能直接引起视觉;一切物体都在不停地发射红外线,且温度越高,辐射出的红外线越强。
4.紫外线:波长比可见光中的紫光波长还短,不能直接引起视觉;一切高温物体都能够发射紫外线,主要作用是杀菌消毒。
5.X射线(伦琴射线):波长比紫外线的波长还短,它的穿透能力很强,作用是用于检查工件内部是否有砂眼、裂纹等缺陷,也可检查人体内部器官。
6.γ射线:是比X射线波长更短的电磁波,来自宇宙射线或某些放射元素衰变的过程。穿透能力比X射线更强。
新知检测
1.思考判断
(1)各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线。(　×　)
(2)红外线有显著的热效应,紫外线有显著的化学作用。(　√　)
(3)X射线的穿透本领比γ射线更强。(　×　)
(4)X射线是电磁波,它由速度较高的电子构成。(　×　)
(5)红外线的波长大于紫外线的波长。(　√　)
(6)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。(　×　)
(7)可利用红外线的荧光效应辨别纸币的真伪。(　×　)
2.思维探究
(1)无线电波的波长范围如何 无线电波有何应用
(2)你能说出生产、生活和科技中哪些方面应用了电磁波吗
【答案】 (1)无线电波波长从几毫米到几十千米。无线电波可应用于广播、电视、天体物理研究等。
(2)生产、生活和科技中电磁波应用非常广泛,像广播、电视、手机、卫星导航、网上查阅资料、远程教学、医疗、操控无人飞机、外太空的人造飞行器、探索宇宙的起源等。
要点一　对电磁波谱的认识
要点归纳
对电磁波谱的认识
电磁波 产生机理 特征 主要应用
无线电波 振荡电路中自由电子周期性运动产生的 波动性强,易发生衍射等 无线电技术
红外线 原子外层电子受激发而产生的 热效应强 红外线遥感
可见光 引起视觉 照明、摄影
紫外线 化学效应强,荧光效应强,能杀菌 医用消毒
X射线 原子内层电子受激发而产生的 穿透性强 检查、探测、医用透视
γ射线 原子核受激发而产生的 穿透本领最强 工业探伤、医用治疗
[例1] (多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是(　　)
[A] 波长不同的电磁波在本质上完全相同
[B] 电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象
[C] 电磁波谱的频带很宽
[D] 电磁波的波长很短,所以电磁波的频带很窄
【答案】 AC
【解析】 电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的,只是波长或频率不同而已。其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差1020倍,选项A、C正确。
电磁波谱相关问题的解题方法
(1)熟记各种电磁波的特性及应用。
(2)按电磁波谱的排列顺序,波长越长,频率越低,衍射能力越强,穿透能力越弱;波长越短,频率越高,衍射能力越弱,穿透能力越强。
[针对训练1] 太赫兹(THz)波是指频率在0.1~10 THz(波长为3 000~30 μm)范围内的电磁波,利用该频段的电磁波可以加深和拓展人类对物理学、化学、天文学、信息学和生命科学中一些基本科学问题的认识。通过和电磁波谱对比,下列说法正确的是(　　)
[A] 太赫兹波比红光更容易发生明显衍射
[B] 太赫兹波比紫外线的能量更大
[C] 太赫兹波比短波频率更低
[D] 太赫兹波可以用于工业探伤
【答案】 A
【解析】 波长越长,越容易发生衍射,太赫兹波的波长比红光长,更容易发生明显衍射,故A正确;波长越长,频率越低,太赫兹波的波长比紫外线长,频率比紫外线低,能量比紫外线更小,故B错误;太赫兹波的波长比短波短,频率比短波高,故C错误;电磁波的频率越高,其穿透力越强,太赫兹波的频率远低于X射线,其比X射线穿透能力更弱,不可以用于工业探伤,故D错误。
要点二　电磁波的特性及应用
情境探究
(1)为什么超远程无线电通信利用无线电波中的长波波段,而雷达利用微波波段
(2)侦察卫星上装有某种遥感照相机,这种遥感照相机使用的电磁波属于哪个波段
【答案】 (1)根据波的衍射特性,波长越长,越容易绕过障碍物,所以超远程无线电通信利用长波波段。微波波长短,传播时直线性好,雷达是利用了微波直线传播性好的特点。
(2)红外波段。
要点归纳
1.不同电磁波的特性及应用
项目 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
频率 由左向右,频率变化为由低到高
真空中的波长 由左向右,波长变化为由长到短
特性 波动性强 热效应强 感光性强 化学作用、 荧光效应 穿透 力强 穿透力最强
用途 通信、 广播、 天体物理 研究 遥控、 遥测、 加热、 红外 摄像、 红外制导 照明、 照相等 日光灯、 杀菌、 防伪、治疗 皮肤病等 检查、探测、 透视、治疗 探测、治疗
2.电磁波的能量
各种各样的仪器能够探测到许许多多的电磁波,所有这些都表明电磁波能够传递能量。
3.对X射线和γ射线的两点说明
(1)不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同,而在同一介质中的传播速度并不相同。
(2)X射线与γ射线都具有穿透能力,但γ射线的穿透能力更强。X射线能穿过人体,通常做人体透视;而γ射线可以穿过几厘米厚的铅板,工业上常用它来进行探伤。
[例2] (多选)为确保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] 红外线波长短,分辨率高,侦察上可用红外线拍摄指纹照片
[B] X射线可用于进行人体透视
[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】 BD
【解析】 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A错误;X射线有较强的穿透能力,用来进行人体透视,故B正确;电磁波的使用不受天气影响,故雷达在能见度低的黑夜可以使用,故C错误;红外线的热效应很强,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。
在波的特性上,电磁波同机械波一样,具有反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应等特性。而且,只有当障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长小时,才会产生明显的衍射现象。
[针对训练2] 图甲展现了在医院用某频段电磁波进行医学成像诊断的场景,图乙是利用技术所成的相片。关于该成像技术,下列说法正确的是(　　)
[A] 该频段的电磁波属于γ射线
[B] 可以利用该频段的电磁波进行灭菌消毒
[C] 可以利用该频段的电磁波制成不需要与身体接触的温度计
[D] 可以利用该频段的电磁波在车站、机场等地探测箱内的物品
【答案】 D
【解析】 该频段的电磁波属于X射线,不可以进行灭菌消毒,故A、B错误;利用热辐射的红外线可以制成不需要与身体接触的温度计,故C错误;利用X射线在车站、机场等地探测箱内的物品,故D正确。
模型·方法·结论·拓展
不同电磁波的共性与特性
1.共性
(1)不同电磁波的行为均服从波的规律,只是各波段显示波的特性的难易程度不同。
(2)都遵循公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c≈3.0×108 m/s。
(3)它们的传播都不需要介质。
2.特性
(1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长越容易产生干涉、衍射现象,波长越短穿透能力越强,不同波段的各自特性决定了它们不同的用途。
(2)同频率的电磁波,在不同介质中传播速度不同;不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越高,速度越小。
[示例] 关于各种电磁波的性质比较,下列说法正确的是(　　)
[A] 红外线的波长比可见光长,因此比可见光更难发生干涉、衍射
[B] γ射线的波长太短了,因此根本无法发生干涉、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
【答案】 C
【解析】 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。
科学·技术·社会·环境
电磁波治疗仪
电磁波治疗仪的核心部件——TDP治疗板是由特别选定的30多种元素作为涂层制成的。在温度的作用下,能产生带有几十种元素信息和能量的电磁波,对生物体具有广泛综合的生物学效应。
经过多家研究所、大专院校等单位的研究试验,科学地证明电磁波治疗仪具有提高机体内各种酶的活性、促进机体对各种缺乏元素的吸收、修复和疏通微循环通道、激发机体自身的免疫功能和抗病能力、促进机体脑啡肽的分泌以达到持续镇痛的目的等方面的作用。
[示例] 医院常用X光机检查人的身体。X光机利用了X射线的(　　)
[A] 荧光效应 [B] 灭菌消毒作用
[C] 强穿透能力 [D] 显著热效应
【答案】 C
【解析】 X射线能够穿透物质,可以用来检查人体内部器官,选项C正确。
1.(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是(　　)
[A] 红外线的波长比无线电波的波长短
[B] 微波炉中使用的微波是黄光
[C] 人们在烤火时感受到温暖,是因为皮肤正在吸收紫外线
[D] 电磁波不仅具有能量,而且可以携带信息
【答案】 AD
【解析】 根据电磁波谱的构成可知,红外线的波长比无线电波的波长短,A正确。微波炉中使用的是微波,不是可见光,B错误。所有物体都会辐射红外线,人们在烤火时感受到温暖,是因为皮肤正在吸收红外线,C错误。电磁波作为信息的一种载体,它可以携带信息,并能传播信息,而且电磁波具有能量,D正确。
2.我们的生活已经离不开电磁波,如:北斗定位系统使用频率为1 500 MHz(1 MHz=106 Hz)左右的电磁波,手机工作时使用频率为 800~1 900 MHz的电磁波,家用5GWi-Fi使用频率约为5 725 MHz的电磁波,地铁行李安检时使用频率为1018 Hz的电磁波。关于这四种电磁波的说法正确的是(　　)
[A] 家用5GWi-Fi使用的电磁波的衍射现象最明显
[B] 北斗卫星导航系统使用的电磁波的能量最强
[C] 地铁行李安检时使用的电磁波具有较强的穿透本领
[D] 手机工作时使用的电磁波是纵波,不能产生偏振现象
【答案】 C
【解析】 家用5GWi-Fi使用的电磁波的频率较高,所以其波长较短,故其衍射现象不明显,故A错误;北斗卫星导航系统使用的电磁波比家用5GWi-Fi使用的电磁波的频率要低,根据电磁波的频率越高,能量越大,可知北斗卫星导航系统使用的电磁波的能量不是最强的,故B错误;地铁行李安检时使用频率为1018 Hz的电磁波,频率非常高,这种电磁波具有较强的穿透本领,故C正确;电磁波均为横波,能产生偏振现象,故D错误。
3.关于电磁波谱,下列说法正确的是(　　)
[A] 在烤箱中能看见一种淡红色的光线,这是电热丝发出的红外线
[B] 无线电波的波长小于X射线的波长
[C] 适量紫外线照射人体能促进人体合成维生素D
[D] 医学上常用γ光照片辅助进行疾病诊断
【答案】 C
【解析】 在烤箱中能看见一种淡红色的光线,是电热丝发出的红光,不是红外线,红外线是看不到的,故A错误;无线电波的波长大于X射线的波长,故B错误;紫外线能促进体内维生素D的合成,故C正确;医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断,故D错误。
4.下列给出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这些现象的医疗器械后面的空格上。
(1)X光机:　　　　。
(2)紫外线灯:　　　　。
(3)理疗医用烤灯照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的烤灯是利用　　　　。
A.光的全反射
B.紫外线具有很强的荧光作用
C.紫外线具有杀菌消毒作用
D.X射线有很强的贯穿能力
E.红外线具有显著的热作用
F.红外线波长较长,易发生衍射
【答案】 (1)D　(2)C　(3)E
【解析】 (1)X光机是用来透视人体内器官的,因此需要具有较强穿透能力的电磁波,但又不会对人体造成太大的伤害,因此采用了X射线。
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用。
(3)烤灯又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快。
课时作业
(分值:64分)
单选题每题4分,多选题每题6分。
1.探测卫星上装有某种遥感照相机,可用来探测各种目标,这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车,即使车队离开,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] X射线波段
[C] 红外线波段 [D] 紫外线波段
【答案】 C
【解析】 所有物体都在不停地辐射红外线,且红外线波长较大,所以衍射能力强,容易进行遥感,可知,这种遥感照相机敏感的电磁波属于红外线波段。故选C。
2.(多选)电磁波按波长长短的顺序把它们排列成谱,如图所示,由电磁波谱可知(　　)
[A] 微波是不可见光
[B] 红外线可以杀菌消毒
[C] 紫外线的波长比红外线长
[D] X射线能穿透物质,可以用来检查生物骨骼结构
【答案】 AD
【解析】 微波是不可见光,选项A正确;红外线有热作用,紫外线可以杀菌消毒,选项B错误;紫外线的波长比红外线的短,选项C错误;X射线能穿透物质,可以用来检查生物骨骼结构,选项D正确。
3.某驱逐舰采用“双波段(X波段和S波段)”雷达系统,雷达发射的X波段的频率为8~12 GHz,S波段的频率为2~4 GHz。下列说法正确的是(　　)
[A] 在空气中X波段的传播速度大于S波段的
[B] 在空气中S波段的波长比X波段的长
[C] S波段和X波段的频率都比紫外线的大
[D] X波段的电磁波比S波段的电磁波更容易发生明显衍射现象
【答案】 B
【解析】 在同种介质中传播时,频率越大的电磁波传播速度越慢,故在空气中X波段的传播速度小于S波段的传播速度,故A错误;根据v=fλ,S波段的频率较小,可知在空气中S波段的波长比X波段的更长,故B正确;根据电磁波谱可知S波段和X波段的频率都比紫外线的小,故C错误;X波段的频率大于S波段的频率,由λ=得X波段的波长更小,根据明显衍射条件可得S波段的电磁波更容易发生明显衍射现象,故D错误。
4.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
【答案】 B
【解析】 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。
5.(多选)随着科技的进步,越来越多的人使用蓝牙耳机,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低
[B] 真空中甲波的传播速度比乙波慢
[C] 测量体温时使用的测温枪探测的是乙波
[D] 真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
【答案】 AD
【解析】 由题图可知甲、乙两波的波长都比可见光波长长,由c=λf可得,甲、乙两波的频率都比可见光的频率低,选项A正确;所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3×
108 m/s,选项B错误;测量体温时使用的测温枪探测的是红外线,而通信用的是无线电波,选项C错误;波长越长的波越容易发生衍射,甲波的波长比乙波长,所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物,选项D正确。
6.我国在贵州建成了500 m口径的球面射电望远镜——“中国天眼”(如图),这是世界上单口径最大、灵敏度最高的射电望远镜,它对电磁波的各个波段都具有良好的接收能力。下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
[A] 频率越高的电磁波越容易发生明显的衍射现象
[B] 频率越高的电磁波在真空中的传播速度越大
[C] 在水中紫外线的传播速度小于红外线的传播速度
[D] 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
【答案】 C
【解析】 频率越高的电磁波,波长越短,越不容易发生明显的衍射现象,故A错误;电磁波在真空中的传播速度都一样,故B错误;紫外线的频率比红外线的频率大,在水中折射率较大,根据v=可知在水中紫外线的传播速度小于红外线的传播速度,故C正确;红外线的显著作用是热效应,任何温度的物体均可以辐射红外线,故D错误。
7.现在人们的生活与电磁波越来越密不可分。例如,我国自主建立的北斗卫星导航系统,所使用的电磁波频率约为 1 561 MHz,家用Wi-Fi所使用的电磁波频率约为5 725 MHz。下列说法错误的是(　　)
[A] 可见光也是电磁波
[B] 紫外线比无线电波的波长短
[C] 微波炉加热食物,利用了电流通过电阻产生热量的原理
[D] γ射线是频率很高的电磁波
【答案】 C
【解析】 可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,故A说法正确;紫外线的频率比无线电波大,根据 λ=,可知紫外线比无线电波的波长短,故B说法正确;微波炉加热食物,是利用微波加热,不是电流的热效应,故C说法错误;γ射线是频率很高的电磁波,故D说法正确。
8.(多选)蓝牙是一种使用2.4 GHz频段的无线电波支持设备短距离通信的技术,能在手机、无线耳机、智能手环、打印机等众多设备之间进行信息交换,则(　　)
[A] 这个频段的电磁波比γ射线能量更高
[B] 这个频段的电磁波比紫外线更难观察到明显衍射现象
[C] 蓝牙信号“穿墙”时,在墙壁中的传播速率小于3×108 m/s
[D] 智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能
【答案】 CD
【解析】 γ射线是电磁波谱中能量最高的,故A错误;蓝牙的频段为2.4 GHz的无线电波,低于紫外线的频段,其波长较紫外线大些,比紫外线更容易观察到明显衍射现象,故B错误;3×108 m/s是电磁波在真空中的传播速度,也是最大的速度,电磁波在介质中的传播速度会变小,故C正确;智能手机利用蓝牙技术进行信息交换,可以断定智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能,故D正确。
9.(多选)我国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破——可见光通信的实时通信速率已经提高至50 Gbps,相当于0.2 s即可下载一部高清电影。关于可见光,下列说法正确的是(　　)
[A] 可见光中的红光比紫光的频率低
[B] 可见光不属于电磁波
[C] 可见光波长越长,越容易发生明显衍射
[D] 可见光从空气进入水中后,其频率不变,但是波长变短
【答案】 ACD
【解析】 根据可见光的频率排列顺序可知,可见光中的红光比紫光的频率低,选项A正确;可见光属于电磁波,选项B错误;可见光波长越长,越容易发生明显衍射,选项C正确;可见光从空气进入水中后,其频率不变,波速减小,根据λ=可知,波长变短,选项D正确。
10.(10分)在航难事件中,搜寻失事飞机的黑匣子主要依靠电磁波技术和超声定位(声呐)技术。电磁波是指在空间传播的交变电磁场,在真空中的传播速度为3×108 m/s,无线电波是其中的一种电磁波。无线电波、红外线、可见光(人眼能看到的光)、紫外线、X射线、
γ射线都是电磁波,它们的产生方式不尽相同,波长也不同,把它们按波长顺序排列就构成了电磁波谱,如图所示。请根据上述信息及所学知识,结合电磁波谱图回答问题:
(1)广播和电视利用电磁波谱中的　　　　　　来传递声音和图像;飞机黑匣子发出的电磁波信号,在海水中迅速衰减,无法传播,所以黑匣子必须装有能发出　　　　波信号的装置与其同时工作,以便利用声呐系统确定海水中的黑匣子位置。
(2)请观察电磁波谱中各种波的波长与频率的关系,可以得出初步结论: 　　　　　　　　。请进一步观察和计算电磁波谱中各种波的波长与频率的关系,可以得出结论:
　 。
【答案】 (1)无线电波　声
(2)波的频率越高,波长越短
各种波的频率与波长的乘积相等,且等于光速
【解析】 (1)广播和电视利用电磁波传递声音和图像,因为电磁波信号容易衰减,故应结合声呐技术同时工作,确定海水中的黑匣子位置。
(2)从电磁波谱可知,随着电磁波波长变短,电磁波频率增高;可以猜想电磁波波长与频率成反比,相乘后发现各种电磁波的频率与波长的乘积相等,且等于光速。
11.(10分)将多汁的葡萄放进微波炉内加热是一件非常危险的事情。因为葡萄尺寸和葡萄中的微波的波长相当,所以微波会被约束在葡萄中形成某种驻波。当多个葡萄靠近时,其内部束缚的微波会通过相互作用而产生爆破现象。已知微波在水中的传播速度是在真空中的传播速度的十分之一,试估算微波炉产生微波的频率为多少。
【答案】 2 000 MHz(接近即可)
【解析】 已知微波在水中的传播速度是在真空中的传播速度的十分之一,由v=λf可知其在水中的波长是在真空中的波长的十分之一。葡萄的直径约为1.5 cm,所以微波在真空中的波长λ≈10×1.5 cm=0.15 m,则微波的频率约为f== Hz=2.0×109 Hz=2 000 MHz。

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