新教材人教版高中物理必修第三冊(cè) 13.4　電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用（導(dǎo)學(xué)案 解析版）

1、精品文檔 精心整理精品文檔 可編輯的精品文檔13- 4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，知道電磁場(chǎng)的概念.2.知道電磁波的特點(diǎn)，掌握電磁波波長(zhǎng)、頻率、波速之間的關(guān)系.3.知道電磁波譜中各種電磁波的排列順序，了解各種電磁波的應(yīng)用，了解電磁波的能量二、學(xué)習(xí)過(guò)程【問(wèn)題探究】打開(kāi)收音機(jī)的開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)動(dòng)選臺(tái)旋鈕，使收音機(jī)收不到電臺(tái)的廣播，然后開(kāi)大音量。接著，按照如圖所示的方式在收音機(jī)附近將電池盒的兩引線反復(fù)碰觸，你會(huì)聽(tīng)到收音機(jī)中發(fā)出“咔咔咔”的響聲。為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象？【答案】電池盒的兩根引線反復(fù)碰觸時(shí)，電流迅速變化，產(chǎn)生的電場(chǎng)迅速變化，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)形成電

2、磁波向外傳播，當(dāng)電磁波遇到收音機(jī)時(shí)被接收到，從而發(fā)出咯咯的聲響?！局R(shí)點(diǎn)1】電磁場(chǎng)與電磁波1麥克斯韋電磁場(chǎng)理論(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)：在變化的磁場(chǎng)中放入一個(gè)閉合的電路，由于穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是變化的磁場(chǎng)在空間產(chǎn)生了電場(chǎng)即使在變化的磁場(chǎng)中沒(méi)有閉合電路，也同樣要在空間產(chǎn)生電場(chǎng)(2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)也相當(dāng)于一種電流，也在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，即變化的電場(chǎng)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)2電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)所形成的不可分割的統(tǒng)一體3電磁波：(1)電磁波的產(chǎn)生：周期性變化的電場(chǎng)和周期性變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周?chē)鷤鞑ィ纬呻姶挪?2)電磁波的特點(diǎn)：電磁波可以

3、在真空中傳播電磁波的傳播速度等于光速光在本質(zhì)上是一種電磁波即光是以波動(dòng)形式傳播的一種電磁振動(dòng)(3)電磁波的波速：波速、波長(zhǎng)、頻率三者之間的關(guān)系：波速波長(zhǎng)頻率電磁波的波速c與波長(zhǎng)、頻率f的關(guān)系是cf.電磁波在真空中的傳播速度c3108 m/s.例題1、（多選）根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法中正確的是（）A變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)B均勻變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)C周期性變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)D變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周?chē)鷤鞑?，形成電磁波【答案】CD【詳解】AB均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，所以A、B均錯(cuò)誤；C由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知，周期性變化的

4、電場(chǎng)一定產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)，故C正確；D由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知，故D正確。例題2、根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，在如圖所示的四種變化電場(chǎng)中，能產(chǎn)生電磁波的是（）ABCD【答案】CD【詳解】根據(jù)麥克斯韋電磁理論可知，周期性變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生電磁波，根據(jù)圖像可知，CD所示的變化電場(chǎng)能產(chǎn)生電磁波。例題3、如圖所示是沿z軸方向傳播的電磁波的模型圖，箭頭線段長(zhǎng)度表示了場(chǎng)強(qiáng)大小，已知光速為c。下列關(guān)于電磁波說(shuō)法正確的有（）A電磁波傳播空間，一定存在均勻變化的電場(chǎng)B電磁波傳播空間，一定存在均勻變化的磁場(chǎng)C圖示電磁波在真空中傳播的速度為cD圖示電磁波若在真空中傳播則說(shuō)明光頻率為E

5、.從圖示電磁波模型來(lái)看電磁波屬于橫波【答案】CDE【詳解】AB根據(jù)麥克斯韋電磁學(xué)理論，均勻變化的電場(chǎng)激發(fā)恒定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)激發(fā)恒定的電場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)不能激發(fā)電場(chǎng)，恒定的電場(chǎng)不能激發(fā)磁場(chǎng)，因此只有非均勻變化的電磁場(chǎng)才能激發(fā)電磁波，故AB錯(cuò)誤；C所有電磁波在真空中傳播的速度都為光速，故C正確；D根據(jù)波長(zhǎng)、波速和頻率之間的關(guān)系，得知光頻率為，故D正確；E所有電磁波都是橫波，故E正確。跟蹤訓(xùn)練：是“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”的簡(jiǎn)稱，其最顯著的特征之一為具有超高速的數(shù)據(jù)傳播速率。信號(hào)一般采用頻段的無(wú)線電波，而第四代移動(dòng)通信技術(shù)的頻段范圍是，則（）A信號(hào)比信號(hào)所用的無(wú)線電波在真空中傳播的更快B信號(hào)相比于

6、信號(hào)更不容易繞過(guò)障礙物，所以通信需要搭建更密集的基站C空間中的信號(hào)和信號(hào)會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D信號(hào)是橫波，信號(hào)是縱波【答案】B【詳解】A所有電磁波在真空中的傳播速度都是3108m/s，與頻率無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；B根據(jù)v=f由于5G信號(hào)頻率更高，波長(zhǎng)更短，更不容易繞過(guò)障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，B正確；C由于5G信號(hào)和4G信號(hào)頻率不同，因此不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；D所有的電磁波都是橫波，因此5G信號(hào)和4G信號(hào)都是橫波，D錯(cuò)誤?！締?wèn)題探究】電磁波在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用相當(dāng)廣泛，請(qǐng)你列舉出下列電磁波的應(yīng)用實(shí)例：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線和射線？【答案】無(wú)線電波：收音機(jī)；紅外線：紅外線

7、理療儀；可見(jiàn)光：人看到的五彩繽紛的世界；紫外線：紫外線消毒燈；X射線：X光透視機(jī)；射線：射線探傷【知識(shí)點(diǎn)2】電磁波譜與電磁波的能量1電磁波譜(1)概念：按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序把它們排列起來(lái)，就是電磁波譜(2)各種電磁波按波長(zhǎng)由大到小排列順序?yàn)椋簾o(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、射線(3)各種電磁波的特性無(wú)線電波：用于廣播、衛(wèi)星通信、電視等的信號(hào)傳輸紅外線：用來(lái)加熱理療等可見(jiàn)光：照亮自然界，也可用于通信紫外線：用于消毒X射線：用于診斷病情射線：可以摧毀病變的細(xì)胞2電磁波的能量(1)光是一種電磁波，光具有能量(2)電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì)例題4、一般雷達(dá)發(fā)出的電磁波頻率多在

8、200MHz-1000MHz的范圍內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是（）A電磁波是由恒定不變的電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生的B上述頻率范圍的電磁波的波長(zhǎng)約在0.3m1.5m之間C波長(zhǎng)越短的電磁波，越容易繞過(guò)障礙物，便于遠(yuǎn)距離傳播D若測(cè)出雷達(dá)從發(fā)射電磁波到接收反射回來(lái)的電磁波的時(shí)間，就可以確定障礙物的體積【答案】B【詳解】A由麥克斯韋電磁理論，周期性變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)才能產(chǎn)生電磁波，A錯(cuò)誤；B由波長(zhǎng)=cf知200MHz電磁波的波長(zhǎng)為1=1.5m，1000MHz電磁波的波長(zhǎng)為2=0.3m B正確；C波長(zhǎng)越短的電磁波波動(dòng)性越小，越不易繞過(guò)障礙物，C錯(cuò)誤；D測(cè)出雷達(dá)從發(fā)射電磁波到接收反射回來(lái)的電磁波的時(shí)間，可以測(cè)出障礙物與雷達(dá)間的

9、距離，并不能確定障礙物的體積，D錯(cuò)誤。例題5、電磁波的頻率范圍很廣，無(wú)線電波、可見(jiàn)光、射線、紅外線、紫外線、X射線都是電磁波。下列電磁波按頻率由大到小的排列順序正確的是（）A無(wú)線電波、可見(jiàn)光、射線、紅外線、紫外線、X射線B無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、射線C射線、X射線、紫外線、可見(jiàn)光、紅外線、無(wú)線電波D射線、紫外線、紅外線、X射線、可見(jiàn)光、無(wú)線電波【答案】C【詳解】電磁波按頻率由大到小的排列順序是射線、X射線、紫外線、可見(jiàn)光、紅外線、無(wú)線電波。 13- 4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用 作業(yè)班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 一、選擇題1根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是（）A有電場(chǎng)的空間一定存在

10、磁場(chǎng)，有磁場(chǎng)的空間也一定能產(chǎn)生電場(chǎng)B在變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，在變化的磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的電場(chǎng)C均勻變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D周期性變化的磁場(chǎng)周?chē)臻g一定產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)【答案】D【詳解】根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，只有變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生磁場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，選項(xiàng)D正確ABC錯(cuò)誤。故選D。2關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波的說(shuō)法中正確的是（）A紫外線是一種波長(zhǎng)比紫光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的電磁波，能夠滅菌B變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)C電磁波是橫波，可以在真空中傳播D麥克斯韋第一次在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在【答案】

11、C【詳解】A紫外線是一種波長(zhǎng)比紫光波長(zhǎng)更短的電磁波，能夠滅菌，故A錯(cuò)誤；B變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)不一定是變化的，當(dāng)均勻變化時(shí)，則產(chǎn)生恒定的。當(dāng)非均勻變化時(shí)，則產(chǎn)生非均勻變化的。故B錯(cuò)誤；C電磁波是橫波，可以在真空中傳播，故C正確；D赫茲第一次在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在，故D錯(cuò)誤。故選C。3下列圖中所示的四種磁場(chǎng)變化情況，能產(chǎn)生如圖所示的電場(chǎng)的是（）ABCD【答案】C【詳解】由圖可知，產(chǎn)生的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可知，只有磁場(chǎng)隨著時(shí)間均勻變化，才會(huì)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。故選C。4電磁波在真空中的速度。滕州廣播電臺(tái)的頻率，則該電臺(tái)所發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)約為（

12、）A3mBCD【答案】A【詳解】根據(jù)光速、頻率、波長(zhǎng)之間關(guān)系有v=f所以=vf=310899.5106m3.0m故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。5如圖所示是我國(guó)口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST），它可以接收來(lái)自宇宙深處的電磁波。關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是（）A電磁波是縱波B麥克斯韋通過(guò)實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波C頻率越高的電磁波，波長(zhǎng)越長(zhǎng)D電磁波可以傳遞信息和能量【答案】D【詳解】A電磁波是橫波，所以A錯(cuò)誤；B赫茲是最早用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波存在、證明麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的科學(xué)家，所以B錯(cuò)誤；C頻率越高的電磁波，波長(zhǎng)越短，所以C錯(cuò)誤；D電磁波可以傳遞信息和能量，所以D正確；故選D。6紅外線、紫外線、無(wú)線電波、可見(jiàn)光

13、、射線、倫琴射線按波長(zhǎng)由大到小的排列順序是（）A無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、倫琴射線、射線B紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、無(wú)線電波、射線、倫琴射線C射線、倫琴射線、紫外線、可見(jiàn)光、紅外線、無(wú)線電波D紫外線、紅外線、射線、倫琴射線、無(wú)線電波、可見(jiàn)光【答案】A【詳解】按波長(zhǎng)由大到小的排列順序?yàn)椋簾o(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、倫琴射線、射線。故選A。7在電磁波譜中，紅外線、可見(jiàn)光和X射線三個(gè)波段的頻率大小關(guān)系是（）A紅外線的頻率最大，可見(jiàn)光的頻率最小B可見(jiàn)光的頻率最大，紅外線的頻率最小CX射線頻率最大，紅外線的頻率最小DX射線頻率最大，可見(jiàn)光的頻率最小【答案】C【詳解】紅外線、可見(jiàn)光和倫琴射線（

14、X射線）三個(gè)波段的波長(zhǎng)是從長(zhǎng)到短，所以其頻率是從低到高。則頻率最高的是倫琴射線（X射線），頻率最小的紅外線。故選C。8電磁波譜家族有眾多的成員。關(guān)于電磁波的應(yīng)用，下列說(shuō)法不正確的是（）A電磁爐是利用電磁波來(lái)工作的B微波爐是利用電磁波的能量來(lái)快速煮熟食物的C雷達(dá)是利用電磁波的反射來(lái)偵測(cè)目標(biāo)的D夜視儀是利用紅外線來(lái)幫助人們?cè)谝归g看見(jiàn)物體的【答案】A【詳解】A電磁爐是利電磁感應(yīng)原理和電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，故A錯(cuò)誤，符合題意；B微波時(shí)電磁波的一部分，食物分子在微波的作用下劇烈震動(dòng)，內(nèi)能增大，溫度升高，達(dá)到加熱的目的，故B正確，不符合題意；C雷達(dá)是利用電磁波的反射來(lái)偵測(cè)目標(biāo)的，故C正確，不符合題意；D不

15、同溫度的物體發(fā)出的紅外線特征不同，夜視儀是利用紅外線來(lái)幫助人們?cè)谝归g看見(jiàn)物體的，故D正確，不符合題意。故選A。9如圖為公交車(chē)上車(chē)時(shí)刷卡的情景，當(dāng)聽(tīng)到“嘀”的聲音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡內(nèi)部有電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC振蕩電路。刷卡時(shí)，讀卡機(jī)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波，IC卡內(nèi)的LC振蕩電路產(chǎn)生電諧振，線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給電容C充電，達(dá)到一定的電壓后，驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。下列說(shuō)法正確的是（）A讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波不能在真空中傳播BIC卡工作所需要的能量來(lái)源于卡內(nèi)的電源C若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率，則IC卡內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流DIC卡既能接收讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，也有

16、向讀卡機(jī)傳輸數(shù)據(jù)功能【答案】D【詳解】A讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波能在真空中傳播，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；BIC卡工作所需要的能量來(lái)源于卡內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率，則IC卡內(nèi)仍會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，只不過(guò)不能產(chǎn)生電諧振，從而不能產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；DIC卡既能接收讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，也有向讀卡機(jī)傳輸數(shù)據(jù)功能，選項(xiàng)D正確。故選D。二、非選擇題10電磁場(chǎng)與電磁波（1）麥克斯韋電磁場(chǎng)理論a.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)在變化的磁場(chǎng)中放入一個(gè)閉合的電路，由于穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中會(huì)產(chǎn)生_。這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是變化的磁場(chǎng)在空間產(chǎn)生了_。即使在變化的磁場(chǎng)中沒(méi)有閉合電路，也同樣要在空

17、間產(chǎn)生_ 。b變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)也相當(dāng)于一種電流，也在空間產(chǎn)生_，即_的電場(chǎng)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。（2）電磁場(chǎng)：變化的_ 和_所形成的不可分割的統(tǒng)一體。（3）電磁波a.電磁波的產(chǎn)生：_變化的電場(chǎng)和_變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周?chē)鷤鞑ィ纬呻姶挪?。b.電磁波的特點(diǎn)電磁波_在真空中傳播。電磁波的傳播速度等于_。光在本質(zhì)上是一種電磁波。即光是以_形式傳播的一種電磁振動(dòng)。c.電磁波的波速波速、波長(zhǎng)、頻率三者之間的關(guān)系：波速=_ _。電磁波的波速c與波長(zhǎng)、頻率f的關(guān)系是c=_。電磁波在真空中的傳播速度c=3108 m/s。【答案】感應(yīng)電流 電場(chǎng) 電場(chǎng) 生磁場(chǎng) 變化 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 周期性 周期性

18、可以 光速 波動(dòng) 波長(zhǎng) 頻率 f 【詳解】 略11中國(guó)航天員在天宮一號(hào)上成功進(jìn)行了太空授課（如圖）。已知天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室軌道半徑為，地球半徑為，試計(jì)算航天員講課的實(shí)時(shí)畫(huà)面從天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室發(fā)至地面接收站，最少需要多少時(shí)間？【答案】1.1310-3s【詳解】根據(jù)運(yùn)動(dòng)公式得t=sc=6740-64003108103s1.1310-3s12若某種電磁波在真空中的頻率為，試回答下列問(wèn)題：(1)該電磁波的波長(zhǎng)為多少？（電磁波在真空中的傳播速度為）(2)該電磁波屬于哪個(gè)波段？（紅外線波長(zhǎng)范圍為，紫外線的波長(zhǎng)范圍為5370nm）(3)現(xiàn)代科技可以使電磁波在特定介質(zhì)中的傳播速度大大減小。當(dāng)頻率為的電磁波以900m/s的速度傳播時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)變?yōu)槎嗌?？【答案?1)210-7m；(2)紫外線波段；(3)610-13m【詳解】（1）由波速公式c=f得=cf=31081.51015m=210-7m（2）該電磁波屬于紫外線波段。（3）由v=f得=vf=9001.51015m=610-13m13某高速公路自動(dòng)測(cè)速儀裝置如圖2甲所示，雷達(dá)向汽車(chē)駛來(lái)的方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波，每次發(fā)射時(shí)間約為106 s，相鄰