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4．电磁波的发现及应用
【素养目标】　1．了解麦克斯韦的电磁场理论。2．知道电磁波是如何形成的。3．知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系。4．知道电磁波谱的组成及各种电磁波的特点及应用。
知识点一　电磁场
【基础梳理】
1．麦克斯韦的电磁场理论
(1)变化的磁场产生电场
①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流。这个现象的实质是变化的磁场产生了电场。
②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场。
(2)变化的电场产生磁场
变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
2．电磁场：变化的电场和磁场相互联系，所形成的不可分割的统一体。
【师生互动】　任务1．变化的电场产生磁场，变化的电场是否一定产生变化的磁场？
任务2．变化的磁场产生电场，恒定的磁场是否产生恒定的电场？
提示：任务1．不一定。
任务2．恒定的磁场不产生电场。
【探究归纳】
对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场
均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场
关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　)
A．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．稳定的电场周围产生稳定的磁场，稳定的磁场周围产生稳定的电场
C．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D．周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场
答案：D
解析：稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，A、B错误；均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，C错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，D正确。故选D。
针对练1．(多选)下列关于电磁场理论的叙述正确的是(　　)
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．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和稳定的磁场相互联系，形成一个统一的场，即电磁场
D．变化的磁场周围一定存在电场，但变化的电场周围不存在磁场
答案：AB
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；周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，B正确；变化的电场和变化的磁场相互联系，形成电磁场，C错误；变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，D错误。故选AB。
针对练2．如图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电场强度E应是(　　)
A．逐渐增强 B．逐渐减弱
C．不变 D．无法确定
答案：C
解析：由题图可知，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，产生的电场为恒定电场。故选C。
知识点二　电磁波
【基础梳理】
1．产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。
2．特点
(1)电磁波可以在真空中传播。
(2)电磁波的传播速度等于光速。
(3)光在本质上是一种电磁波。即光是以波动形式传播的一种电磁振动。
3．验证：1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波。后来他证实了麦克斯韦的电磁场理论。
【师生互动】　任务．电磁波能否在真空中传播？
提示：电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播。
【探究归纳】
1．电磁波的形成示意图
2．电磁波的特点
(1)在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直，如图所示。
(2)电磁波可以在真空中传播。电磁波在真空中的传播速度等于光速c，c＝3×108 m/s。
(3)电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。
(4)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。
(5)电磁波是电磁场在空间中的传播，电磁场是一种客观存在的物质——场物质。
(多选)下列关于电磁场和电磁波的说法正确的是(　　)
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．电磁波在真空中的传播速度是2×108 m/s
D．电磁场是一种物质，可以在真空中传播
答案：BD
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，称为电磁场，A错误；电磁场由发生的区域向远处传播形成电磁波，B正确；电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，C错误；电磁场是一种物质，可以在真空中传播，D正确。故选BD。
针对练1．(2026·北京市丰台二中高二下学期月考)关于电磁场和电磁波，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．各种频率的电磁波在真空中以相同的速度传播
C．电磁波要依赖于介质才能传播
D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在并通过实验进行了证实
答案：B
解析：根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场一定在周围空间产生磁场，但不一定产生变化的磁场，非均匀变化的电场才能在周围空间产生变化的磁场，故A错误；各种频率的电磁波在真空中以相同的速度传播，故B正确；电磁波不依赖于介质就能传播，故C错误；麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而赫兹通过实验进行了证实，故D错误。故选B。
针对练2．电场强度随时间变化的图像如下列选项所示，能发射电磁波的是(　　)
答案：D
解析：选项A中电场强度不随时间变化，不会产生磁场；选项B和C中电场强度都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，不会发射电磁波；选项D中电场强度随时间周期性变化，能在周围空间产生周期性变化的磁场，周期性变化的电场和磁场相互激发，从而形成一个不可分割的、统一的电磁场，能发射电磁波。故选D。
知识点三　电磁波谱　电磁波的能量　电磁波通信
【情境导入】　我们身边到处都有电磁波，它的应用更是比比皆是。下面列出的设备中工作时所发出的波，哪些属于电磁波？
(1)微波炉加热食物时发出的波。
(2)电视发射塔发出的波。
(3)互联网光缆中传播的波。
(4)电视机遥控器发出的波。
提示：题中的设备发出的波都是电磁波。
【基础梳理】
1．电磁波谱
(1)电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf。
(2)电磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s。
(3)电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
(4)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
(5)各种电磁波的应用
①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等的信号传输。
②红外线：用来加热理疗。
③可见光：照亮自然界，也可用于通信。
④紫外线：用于消毒。
⑤X射线：用于诊断病情。
⑥γ射线：可以摧毁病变的细胞。
2．电磁波的能量
(1)光是一种电磁波——传播着的电磁场，光具有能量。
(2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质。
3．电磁波通信
电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过电磁波来传递的。电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。
某广播电台发射“中波”段某套节目的信号，家用微波炉中的微波，人体透视用的X光，这些都是电磁波，它们的频率分别为f1、f2、f3，则(　　)
A．f1＞f2＞f3 B．f1＜f2＜f3
C．f1＜f3＜f2 D．f1＞f3＞f2
答案：B
解析：根据电磁波谱可知f1＜f2＜f3。故选B。
1．不同波长的电磁波的特征及应用
种类 特征 主要应用
无线电波 波动性强 无线电技术
红外线 热效应强 红外遥感、加热理疗
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 贯穿性强 检查、探测、医用透视
γ射线 贯穿本领更强 工业探伤、摧毁病变的细胞
2．电磁波谱中各部分没有严格的分界线。如无线电波的微波部分和红外线的一部分重叠。
3．电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度，并满足v＝λf。　　
(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(　　)
A．红外线和X射线都有很强的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波谱中频率最大的为γ射线
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
答案：CD
解析：X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波谱中γ射线波长最短，频率最大，C正确；紫外线和X射线都具有能量，都可以使感光底片感光，D正确。故选CD。
针对练1．(2026·江苏省镇江六校月考)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长
C．在真空中的传播速度大小为340 m/s
D．能在真空中传播
答案：D
解析：蓝牙通信的电磁波频率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大，由c＝λf可知其波长比手机通信的电磁波短，故B错误；电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s ，故C错误，D正确。故选D。
针对练2．电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下列说法正确的是(　　)
A．机场、车站用来检查旅客行李的透视仪利用了X射线的穿透本领
B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线
C．微波炉能快速加热食物是因为红外线具有显著的热效应
D．手机通信使用的无线电波，其波长比可见光的波长短
答案：A
解析：机场、车站用来检查旅客行李的透视仪利用了X射线的穿透本领，故A正确；家电电器的遥控器发出的光是红外线，故B错误；微波炉是利用微波的频率与水分子的频率接近，使水分子振动而发热的，故C错误；手机通信使用的无线电波，其波长大于可见光的波长，故D错误。故选A。
课时测评30　电磁波的发现及应用
(时间：30分钟　满分：60分)
(选择题1－11题，每题4分，共44分)
1．(多选)在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是(　　)
A．奥斯特发现了电流的磁效应
B．法拉第发现了电磁感应现象
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，安培用实验证实了电磁波的存在
D．库仑发现了电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
答案：ABD
解析：奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A、B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，C错误；库仑发现了电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，D正确。故选ABD。
2．根据麦克斯韦电磁场理论判断，在如图所示的4组电场产生的磁场(或磁场产生的电场)随时间t变化的规律中，错误的是(　　)
答案：C
解析：稳定的电场不能产生磁场，故A正确；均匀变化的磁场产生稳定的电场，故B正确；周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场，产生电场的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比，故C错误，D正确。故选C。
3．(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是(　　)
A．电磁波是以波动的形式由发生区域向远处传播的电磁场
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质中传播时，波长将变短
D．电磁波由真空进入介质中传播时，频率将变大
答案：AC
解析：周期性变化的电场、磁场相互激发并以波动的形式向外传播，形成电磁波，A正确；电磁波只有在真空中时波速才为3×108 m/s，在其他介质中波速均小于3×108 m/s，B错误；电磁波由真空进入介质中，频率不变，波速减小，根据λ＝可知，波长λ变短，C正确，D错误。故选AC。
4．(多选)关于可见光和无线电波，下列说法正确的是(　　)
A．都是电磁波
B．都可以在真空中传播
C．在真空中的传播速度都是3×108 m/s
D．在真空中的波长、频率均相同
答案：ABC
解析：可见光和无线电波本质上都是电磁波，都可以在真空中传播，在真空中传播的速度都是3×108 m/s，A、B、C正确；可见光和无线电波在真空中的波长、频率不同，D错误。故选ABC。
5．电磁波在真空中传播的速度c＝3×108 m/s，有一个广播电台的频率f＝90.0 MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ约为(　　)
A．2.70 m B．270 m
C．3.00 m D．3.33 m
答案：D
解析：根据c＝λf，可得λ＝ m≈3.33 m。故选D。
6．(多选)下列电磁波中，按波长从长到短排列的是(　　)
A．无线电波、可见光、红外线
B．无线电波、可见光、γ射线
C．红光、黄光、绿光
D．紫外线、X射线、γ射线
答案：BCD
解析：电磁波谱中，按波长由长到短排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)→紫外线→X射线→γ射线。故选BCD。
7．(2026·陕西宝鸡金台区高二下期末)英国物理学家麦克斯韦总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，得出诸多关于电磁场和电磁波的科学结论。下列关于电磁场和电磁波的说法中正确的是(　　)
A．变化的电场一定会产生变化的磁场
B．电磁波的传播需要介质
C．电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式c＝λf
D．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波
答案：C
解析：变化的电场一定会产生磁场，但不一定产生变化的磁场，因为均匀变化的电场会产生稳定的磁场，故A错误；电磁波的传播不需要介质，故B错误；电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式c＝λf，故C正确；红外线、可见光、紫外线都是电磁波，超声波不是电磁波，故D错误。故选C。
8．以下对一些电磁波应用的解释，正确的是(　　)
A．紫外线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穿透力强的特点
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
答案：D
解析：紫外线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，B错误；工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力，C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正确。故选D。
9．在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线的频率大小关系是(　　)
A．红外线的频率最大，可见光的频率最小
B．X射线的频率最大，红外线的频率最小
C．可见光的频率最大，红外线的频率最小
D．X射线的频率最大，可见光的频率最小
答案：B
解析：在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线按照频率从大到小的排列顺序是：X射线、可见光、红外线。故选B。
10．(多选)近几年，我国多地引进了“γ刀”，治疗效果好，因此该刀成为治疗脑肿瘤的最佳仪器之一。令人惊奇的是，用“γ刀”治疗不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无须住院。“γ刀”治疗脑肿瘤主要是利用 (　　)
A．γ射线具有很强的穿透本领
B．γ射线具有很强的电离作用
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线能很容易地绕过障碍物到达目的地
答案：AC
解析：“γ刀”治疗脑肿瘤主要是利用：γ射线波长极短，穿透本领很强，能量很高。故选AC。
11．(多选)大多数雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内，c＝3×108 m/s。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为0.3～1.5 m
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电磁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
答案：ACD
解析：由c＝λf可得λmin＝＝0.3 m，λmax＝＝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。
12．(8分)频率为5×1014Hz的红光，从10 m处的交通信号灯直接传到你的眼睛，大约需要多长时间？在这个距离中有多少个波长？(c＝3×108 m/s，结果均保留2位有效数字)
答案：3.3×10-8 s　1.7×107个
解析：从交通信号灯传到眼睛需要的时间是
t＝ s≈3.3×10-8 s
由c＝λf可得，该红光的波长
λ＝ m＝6×10-7 m
在这个距离中的波长个数为
n＝个≈1.7×107个。
13．(8分)波长为50～100 m的无线电波可通过电离层的反射向远处传播，这些无线电波的频率范围是多大？若传到相隔1 500 km的远处至少需要多长时间？(c＝3×108 m/s)
答案：3×106～6×106 Hz　5×10-3 s
解析：由c＝λf可得
f1＝ Hz＝6×106 Hz
f2＝ Hz＝3×106 Hz
所以频率范围为3×106～6×106 Hz
由x＝ct可得t＝ s＝5×10-3 s。(共54张PPT)
4．电磁波的发现及应用
　　　　
第十三章　电磁感应与电磁波初步
1．了解麦克斯韦的电磁场理论。
2．知道电磁波是如何形成的。
3．知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系。
4．知道电磁波谱的组成及各种电磁波的特点及应用。
素养目标
知识点一　电磁场
1
知识点二　电磁波
2
知识点三　电磁波谱　电磁波的能量　电磁波通信
3
内容索引
课时测评
4
知识点一　电磁场
基础梳理　
1．麦克斯韦的电磁场理论
(1)变化的磁场产生电场
①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生__________。这个现象的实质是变化的磁场产生了______。
②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生______。
(2)变化的电场产生磁场
变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生_____，即_____的电场产生磁场。
2．电磁场：变化的_____和____相互联系，所形成的不可分割的统一体。
自主学习
感应电流
电场
电场
磁场
变化
电场
磁场
师生互动　任务1．变化的电场产生磁场，变化的电场是否一定产生变化的磁场？
提示：不一定。
任务2．变化的磁场产生电场，恒定的磁场是否产生恒定的电场？
提示：恒定的磁场不产生电场。
课堂探究
探究归纳　
对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场
均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场
关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是
A．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．稳定的电场周围产生稳定的磁场，稳定的磁场周围产生稳定的电场
C．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D．周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场
√
例1
稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，A、B错误；均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，C错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，D正确。故选D。
针对练1．(多选)下列关于电磁场理论的叙述正确的是
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．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和稳定的磁场相互联系，形成一个统一的场，即电磁场
D．变化的磁场周围一定存在电场，但变化的电场周围不存在磁场
√
√
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；周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，B正确；变化的电场和变化的磁场相互联系，形成电磁场，C错误；变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，D错误。故选AB。
针对练2．如图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电场强度E应是
A．逐渐增强 B．逐渐减弱
C．不变 D．无法确定
√
由题图可知，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，产生的电场为恒定电场。故选C。
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知识点二　电磁波
基础梳理　
1．产生：_______变化的电场和________变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。
2．特点
(1)电磁波______在真空中传播。
(2)电磁波的传播速度等于______。
(3)光在本质上是一种电磁波。即光是以______形式传播的一种电磁振动。
3．验证：1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波。后来他证实了麦克斯韦的电磁场理论。
自主学习
周期性
周期性
可以
光速
波动
师生互动　任务．电磁波能否在真空中传播？
提示：电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播。
课堂探究
探究归纳　
1．电磁波的形成示意图
2．电磁波的特点
(1)在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直，如图所示。

(2)电磁波可以在真空中传播。电磁波在真空中的传播速度等于光速c，c＝3×108 m/s。
(3)电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。
(4)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。
(5)电磁波是电磁场在空间中的传播，电磁场是一种客观存在的物质——场物质。
(多选)下列关于电磁场和电磁波的说法正确的是
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．电磁波在真空中的传播速度是2×108 m/s
D．电磁场是一种物质，可以在真空中传播
√
√
例2
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，称为电磁场，A错误；电磁场由发生的区域向远处传播形成电磁波，B正确；电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，C错误；电磁场是一种物质，可以在真空中传播，D正确。故选BD。
针对练1．(2026·北京市丰台二中高二下学期月考)关于电磁场和电磁波，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．各种频率的电磁波在真空中以相同的速度传播
C．电磁波要依赖于介质才能传播
D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在并通过实验进行了证实
√
根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场一定在周围空间产生磁场，但不一定产生变化的磁场，非均匀变化的电场才能在周围空间产生变化的磁场，故A错误；各种频率的电磁波在真空中以相同的速度传播，故B正确；电磁波不依赖于介质就能传播，故C错误；麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而赫兹通过实验进行了证实，故D错误。故选B。
针对练2．电场强度随时间变化的图像如下列选项所示，能发射电磁波的是
选项A中电场强度不随时间变化，不会产生磁场；选项B和C中电场强度都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，不会发射电磁波；选项D中电场强度随时间周期性变化，能在周围空间产生周期性变化的磁场，周期性变化的电场和磁场相互激发，从而形成一个不可分割的、统一的电磁场，能发射电磁波。故选D。
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知识点三　电磁波谱　电磁波的能量　电磁波通信
情境导入　我们身边到处都有电磁波，它的应用更是比比皆是。下面列出的设备中工作时所发出的波，哪些属于电磁波？
(1)微波炉加热食物时发出的波。
(2)电视发射塔发出的波。
(3)互联网光缆中传播的波。
(4)电视机遥控器发出的波。
提示：题中的设备发出的波都是电磁波。
自主学习
基础梳理　
1．电磁波谱
(1)电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝_____。
(2)电磁波在真空中的速度c＝_______ m/s。
(3)电磁波谱：按电磁波的______或______大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
(4)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：________、红外线、______、 _______、X射线、γ射线。
λf
3×108
波长
频率
无线电波
可见光
紫外线
(5)各种电磁波的应用
①无线电波：用于______、卫星通信、______等的信号传输。
②红外线：用来__________。
③可见光：照亮自然界，也可用于______。
④紫外线：用于______。
⑤X射线：用于诊断病情。
⑥γ射线：可以摧毁____________。
广播
电视
加热理疗
通信
消毒
病变的细胞
2．电磁波的能量
(1)光是一种电磁波——传播着的电磁场，光具有能量。
(2)电磁波具有______，电磁波是一种物质。
3．电磁波通信
电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过______来传递的。电磁波携带的信息，既可以______传播，也可以______传播。
能量
电磁波
有线
无线
某广播电台发射“中波”段某套节目的信号，家用微波炉中的微波，人体透视用的X光，这些都是电磁波，它们的频率分别为f1、f2、f3，则
A．f1＞f2＞f3 B．f1＜f2＜f3
C．f1＜f3＜f2 D．f1＞f3＞f2
课堂探究
√
根据电磁波谱可知f1＜f2＜f3。故选B。
例3
1．不同波长的电磁波的特征及应用
　
总结提升
种类 特征 主要应用
无线电波 波动性强 无线电技术
红外线 热效应强 红外遥感、加热理疗
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 贯穿性强 检查、探测、医用透视
γ射线 贯穿本领更强 工业探伤、摧毁病变的细胞
2．电磁波谱中各部分没有严格的分界线。如无线电波的微波部分和红外线的一部分重叠。
3．电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度，并满足v＝λf。　　　
总结提升
(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是
A．红外线和X射线都有很强的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波谱中频率最大的为γ射线
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
√
√
X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波谱中γ射线波长最短，频率最大，C正确；紫外线和X射线都具有能量，都可以使感光底片感光，D正确。故选CD。
例4
针对练1．(2026·江苏省镇江六校月考)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长
C．在真空中的传播速度大小为
340 m/s
D．能在真空中传播
√
蓝牙通信的电磁波频率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大，由c＝λf可知其波长比手机通信的电磁波短，故B错误；电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s ，故C错误，D正确。故选D。
针对练2．电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下列说法正确的是
A．机场、车站用来检查旅客行李的透视仪利用了X射线的穿透本领
B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线
C．微波炉能快速加热食物是因为红外线具有显著的热效应
D．手机通信使用的无线电波，其波长比可见光的波长短
√
机场、车站用来检查旅客行李的透视仪利用了X射线的穿透本领，故A正确；家电电器的遥控器发出的光是红外线，故B错误；微波炉是利用微波的频率与水分子的频率接近，使水分子振动而发热的，故C错误；手机通信使用的无线电波，其波长大于可见光的波长，故D错误。故选A。
课堂回眸
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课时测评
1．(多选)在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是
A．奥斯特发现了电流的磁效应
B．法拉第发现了电磁感应现象
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，安培用实验证实了电磁波的存在
D．库仑发现了电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
√
√
基础排查
√
奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A、B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，C错误；库仑发现了电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，D正确。故选ABD。
2．根据麦克斯韦电磁场理论判断，在如图所示的4组电场产生的磁场(或磁场产生的电场)随时间t变化的规律中，错误的是
√
稳定的电场不能产生磁场，故A正确；均匀变化的磁场产生稳定的电场，故B正确；周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场，产生电场的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比，故C错误，D正确。故选C。
3．(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是
A．电磁波是以波动的形式由发生区域向远处传播的电磁场
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质中传播时，波长将变短
D．电磁波由真空进入介质中传播时，频率将变大
周期性变化的电场、磁场相互激发并以波动的形式向外传播，形成电磁波，A正确；电磁波只有在真空中时波速才为3×108 m/s，在其他介质中波速均小于3×108 m/s，B错误；电磁波由真空进入介质中，频率不变，波速减小，根据λ＝可知，波长λ变短，C正确，D错误。故选AC。
√
√
4．(多选)关于可见光和无线电波，下列说法正确的是
A．都是电磁波
B．都可以在真空中传播
C．在真空中的传播速度都是3×108 m/s
D．在真空中的波长、频率均相同
可见光和无线电波本质上都是电磁波，都可以在真空中传播，在真空中传播的速度都是3×108 m/s，A、B、C正确；可见光和无线电波在真空中的波长、频率不同，D错误。故选ABC。
√
√
√
5．电磁波在真空中传播的速度c＝3×108 m/s，有一个广播电台的频率f＝90.0 MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ约为
A．2.70 m B．270 m
C．3.00 m D．3.33 m
根据c＝λf，可得λ＝ m≈3.33 m。故选D。
√
6．(多选)下列电磁波中，按波长从长到短排列的是
A．无线电波、可见光、红外线
B．无线电波、可见光、γ射线
C．红光、黄光、绿光
D．紫外线、X射线、γ射线
电磁波谱中，按波长由长到短排列顺序依次是无线电波→红外线→可见光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)→紫外线→X射线→γ射线。故选BCD。
√
√
√
7．(2026·陕西宝鸡金台区高二下期末)英国物理学家麦克斯韦总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，得出诸多关于电磁场和电磁波的科学结论。下列关于电磁场和电磁波的说法中正确的是
A．变化的电场一定会产生变化的磁场
B．电磁波的传播需要介质
C．电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式c＝λf
D．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波
√
变化的电场一定会产生磁场，但不一定产生变化的磁场，因为均匀变化的电场会产生稳定的磁场，故A错误；电磁波的传播不需要介质，故B错误；电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式c＝λf，故C正确；红外线、可见光、紫外线都是电磁波，超声波不是电磁波，故D错误。故选C。
8．以下对一些电磁波应用的解释，正确的是
A．紫外线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穿透力强的特点
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
√
紫外线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，B错误；工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力，C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正确。故选D。
9．在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线的频率大小关系是
A．红外线的频率最大，可见光的频率最小
B．X射线的频率最大，红外线的频率最小
C．可见光的频率最大，红外线的频率最小
D．X射线的频率最大，可见光的频率最小
在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线按照频率从大到小的排列顺序是：X射线、可见光、红外线。故选B。
√
10．(多选)近几年，我国多地引进了“γ刀”，治疗效果好，因此该刀成为治疗脑肿瘤的最佳仪器之一。令人惊奇的是，用“γ刀”治疗不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无须住院。“γ刀”治疗脑肿瘤主要是利用
A．γ射线具有很强的穿透本领
B．γ射线具有很强的电离作用
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线能很容易地绕过障碍物到达目的地
√
√
综合应用
“γ刀”治疗脑肿瘤主要是利用：γ射线波长极短，穿透本领很强，能量很高。故选AC。
11．(多选)大多数雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内，c＝3×108 m/s。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为0.3～1.5 m
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电磁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
√
√
√
由c＝λf可得λmin＝＝0.3 m，λmax＝＝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。
12．(8分)频率为5×1014Hz的红光，从10 m处的交通信号灯直接传到你的眼睛，大约需要多长时间？在这个距离中有多少个波长？(c＝3×108 m/s，结果均保留2位有效数字)
答案：3.3×10-8 s　1.7×107个
从交通信号灯传到眼睛需要的时间是
t＝ s≈3.3×10-8 s
由c＝λf可得，该红光的波长
λ＝ m＝6×10-7 m
在这个距离中的波长个数为
n＝个≈1.7×107个。
13．(8分)波长为50～100 m的无线电波可通过电离层的反射向远处传播，这些无线电波的频率范围是多大？若传到相隔1 500 km的远处至少需要多长时间？(c＝3×108 m/s)
答案：3×106～6×106 Hz　5×10-3 s
由c＝λf可得
f1＝ Hz＝6×106 Hz
f2＝ Hz＝3×106 Hz
所以频率范围为3×106～6×106 Hz
由x＝ct可得t＝ s＝5×10-3 s。
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第十三章　电磁感应与电磁波初步

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