高中物理必修三同步專題講義：19 A電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用 基礎(chǔ)版（學(xué)生版）

電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用知識點：電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用一、電磁場與電磁波1．麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場產(chǎn)生電場①在變化的磁場中放一個閉合的電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流．這個現(xiàn)象的實質(zhì)是變化的磁場在空間產(chǎn)生了電場．②即使在變化的磁場中沒有閉合電路，也同樣要在空間產(chǎn)生電場．(2)變化的電場產(chǎn)生磁場變化的電場也相當(dāng)于一種電流，也在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場在空間產(chǎn)生磁場．2．電磁場：變化的電場和變化的磁場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：周期性變化的電場和周期性變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠向周圍傳播，形成電磁波．(2)電磁波的特點①電磁波可以在真空中傳播．②電磁波的傳播速度等于光速．③光在本質(zhì)上是一種電磁波．即光是以波動形式傳播的一種電磁振動．(3)電磁波的波速①波速、波長、頻率三者之間的關(guān)系：波速＝波長×頻率．電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關(guān)系是c＝λf.②電磁波在真空中的傳播速度c＝3×108m/s.二、電磁波譜與電磁波的能量1．電磁波譜(1)概念：按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列成譜，叫作電磁波譜．(2)各種電磁波按波長由大到小排列順序為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．(3)各種電磁波的特性①無線電波：用于廣播、衛(wèi)星通信、電視等信號的傳輸．②紅外線：用于加熱理療等．③可見光：照亮自然界，也可用于通信．④紫外線：用于滅菌消毒．⑤X射線和γ射線：用于診斷病情、摧毀病變的細胞．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)．技巧點撥一、麥克斯韋電磁場理論1．變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場也在周圍空間產(chǎn)生磁場．2．均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場．3．振蕩的磁場產(chǎn)生同頻率振蕩的電場，振蕩的電場產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場．4．周期性變化的電場和磁場相互聯(lián)系，形成一個統(tǒng)一的場，就是電磁場，而電磁場由近及遠地向周圍空間傳播形成電磁波．二、電磁波1．電磁波的形成周期性變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，形成電磁場，電磁場由近及遠傳播，形成電磁波．2．電磁波的特點(1)電磁波的傳播不需要介質(zhì)．在真空中傳播速度等于光速c＝3×108m/s.(2)電磁場儲存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程．(3)只有周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)才能形成電磁波．(4)電磁波是電磁場在空間中的傳播，電磁場是一種客觀存在的物質(zhì)——場物質(zhì)．3．電磁波的波速對于電磁波，用λ表示電磁波的波長、f表示頻率、c表示波速，則有c＝λf.三、電磁波譜1．電磁波譜電磁波譜的順序為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．它們共同構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜．2．不同波長的電磁波的比較名稱特性無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線主要應(yīng)用通信、廣播紅外探測器、紅外體溫計引起視覺滅菌、消毒、防偽醫(yī)學(xué)透視、安檢治療疾病、金屬探傷真空中的速度都是c＝3×108m/s頻率小→大同介質(zhì)中速度大→小例題精練1．（和平區(qū)期末）據(jù)報道：截止2020年12月我國5G基站建設(shè)累積71.8萬個，已建成全球最大5G網(wǎng)絡(luò)，中國將進入全面5G時代，開啟了萬物互聯(lián)時代：車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，智慧城市、無人機網(wǎng)絡(luò)、自動駕駛技術(shù)等將一元變?yōu)楝F(xiàn)實。5G，即第五代移動通信技術(shù)，采用3300﹣5000MHz頻段，相比于現(xiàn)有的4G（即第四代移動通信技術(shù)，1880﹣2635MHz頻段）技術(shù)而言，具有極大的帶寬、極大的容量和極低的時延。關(guān)于5G信號與4G信號下列說法正確的是（）A．5G信號和4G信號都具有偏振現(xiàn)象 B．5G信號和4G信號有可能是縱波 C．5G信號相比4G信號光子能量更小 D．5G信號相比4G信號在真空中的傳播速度更小2．（成都期末）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．變化的電場產(chǎn)生變化的磁場 B．電磁波必須依賴介質(zhì)才能傳播 C．電磁波在真空中和介質(zhì)中的傳播速度相同 D．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象隨堂練習(xí)1．（湖北月考）在5G技術(shù)領(lǐng)域，華為絕對是領(lǐng)跑者。與4G相比，5G使用的電磁波頻率更高。下列說法中正確的是（）A．5G使用的電磁波是橫波 B．4G使用的電磁波是縱波 C．5G使用的電磁波在真空中傳播速度比4G的快 D．5G使用的電磁波比4G的更容易繞過障礙物2．（義烏市模擬）近日，由義烏城建攜手中國移動建設(shè)的浙江省首個5G停車場——江濱綠廊三公園停車場正式投入運營。在過去的10年，義烏市通信行業(yè)經(jīng)歷了從2G、3G、4G到5G的飛速發(fā)展。5G信號使用的電磁波頻率更高，每秒傳送的數(shù)據(jù)量也實現(xiàn)了數(shù)量級的增大。相比與4G信號，下列判斷正確的是（）A．5G信號的光子能量更大 B．5G信號的衍射更明顯 C．5G信號的傳播速度更大 D．5G信號的波長更長3．（萊州市校級月考）如圖，為生活中遇到的各種波，以下關(guān)于波的說法正確的是（）A．聲波可以發(fā)生多普勒效應(yīng) B．Wifi信號的傳播需要介質(zhì) C．丙圖是泊松亮斑圖樣 D．月全食時的紅月亮是因為紅光在月球表面發(fā)生干涉所致綜合練習(xí)一．選擇題（共20小題）1．（邯鄲期中）下列關(guān)于磁場和電場的說法正確的是（）A．恒定的磁場能夠在其周圍空間產(chǎn)生恒定的電場 B．均勻變化的磁場能夠在其周圍空間產(chǎn)生恒定的電場 C．均勻變化的磁場能夠在其周圍空間產(chǎn)生均勻變化的電場 D．按正弦規(guī)律變化的磁場能夠在其周圍空間產(chǎn)生恒定的電場2．（啟東市校級月考）為了消殺新冠病毒，防控重點場所使用一種人體感應(yīng)紫外線燈。這種燈裝有紅外線感應(yīng)開關(guān)，人來燈滅，人走燈亮，為人民的健康保駕護航。下列說法錯誤的是（）A．紅外線的衍射能力比紫外線的強 B．紫外線能消殺病毒是因為紫外線具有較高的能量 C．真空中紅外線的傳播速度比紫外線的大 D．紅外線感應(yīng)開關(guān)通過接收到人體輻射的紅外線來控制電路通斷3．（江寧區(qū)校級月考）下列不屬于利用電磁波的醫(yī)用器械是（）A．殺菌用的紫外燈 B．拍胸片的X光機 C．測量體溫的紅外線體溫計 D．檢查血流情況的“彩超”機4．（閔行區(qū)二模）下列不屬于電磁波的是（）A．陰極射線 B．紅外線 C．X射線 D．γ射線5．（青浦區(qū)二模）電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中，下列不屬于電磁波應(yīng)用的醫(yī)用器械有（）A．殺菌用的紫外燈 B．拍胸片的X光機 C．測量體溫的紅外線測溫槍 D．檢查血流情況的超聲波“彩超”機6．（浙江月考）下列關(guān)于電磁波、原子物理方面的知識，正確的是（）A．電磁波信號在被發(fā)射前要被圖象信號調(diào)制，調(diào)制后的電磁波頻率高于原圖象信號頻率 B．紅外線的頻率高于倫琴射線的頻率，γ射線的波長小于紫光的波長 C．盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 D．人類目前已經(jīng)大量和平利用裂變及聚變產(chǎn)生的能量7．（金臺區(qū)期末）下列關(guān)于電磁波說法中正確的是（）A．電磁波在真空中以光速c傳播 B．電磁波是縱波 C．電磁波不能在空氣中傳播 D．光需要介質(zhì)才能傳播8．（煙臺期末）電磁波和機械波具有的共同性質(zhì)是（）A．都是橫波 B．都能夠傳輸能量 C．傳播都需要介質(zhì) D．在介質(zhì)中的傳播速度都與波的頻率有關(guān)9．（濰坊期末）下列有關(guān)電磁波的說法正確的是（）A．麥克斯韋最早通過實驗證實了電磁波的存在 B．周期性變化的電場可以產(chǎn)生周期性變化的磁場 C．電磁波在所有介質(zhì)中的傳播速度均為3×108m/s D．微波爐主要利用電磁波中的紅光加熱食物10．（臨沂期末）下列判斷正確的是（）A．機械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波 B．機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 C．電磁波和機械波傳播都需要介質(zhì) D．在雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則相鄰干涉條紋間距變窄11．（西城區(qū)期末）下列關(guān)于電磁波和能量量子化的說法正確的是（）A．量子的頻率越高，其能量越大 B．法拉第最先預(yù)言了電磁波的存在 C．微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線的波長順序由短到長 D．從距離地面340km的天宮一號空間站發(fā)送信號到地面接收站，至少需要103s12．（天津期末）關(guān)于電磁波下列說法正確的是（）A．可見光不是電磁波 B．微波爐用來加熱的微波不是電磁波 C．黑體既會吸收電磁波也會反射電磁波 D．電磁波傳播是一份一份的，每一份稱為一個光子13．（撫順期末）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．只要有電場就能形成電磁波 B．電磁波是一種物質(zhì)，不能在真空中傳播 C．紅外線的波長比X射線的波長長 D．電磁波能傳播信息，但不能傳播能量14．（合肥期末）關(guān)于電磁波下列說法正確的是（）A．麥克斯韋通過實驗驗證了“變化的電場產(chǎn)生磁場”和“變化的磁場產(chǎn)生電場”，并證實了電磁波的存在 B．醫(yī)院里常用X射線照射病房和手術(shù)室進行消毒 C．一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān) D．電磁波的傳播需要介質(zhì)，其在介質(zhì)中的傳播速度等于光速15．（北京模擬）真空中的可見光與無線電波（）A．波長相等 B．頻率相等 C．傳播速度相等 D．傳播能量相等16．（上海模擬）以下關(guān)于電磁場和電磁波的說法中正確的是（）A．電場和磁場總是同時存在的，統(tǒng)稱為電磁場 B．電磁波是機械波，傳播需要介質(zhì) C．電磁波的傳播速度是3×108m/s D．電磁波是一種物質(zhì)，可在真空中傳播17．（棗莊期末）測溫是防控新冠肺炎的重要環(huán)節(jié)。額溫槍是通過傳感器接收人體輻射的紅外線，對人體測溫的。下列說法正確的是（）A．紅外線是波長比紫外線短的電磁波 B．紅外線可以用來殺菌消毒 C．體溫越高，人體輻射的紅外線越強 D．紅外線在真空中的傳播速度比紫外線的大18．（泰州期末）關(guān)于電磁場、電磁波下列說法正確的是（）A．變化的磁場一定能產(chǎn)生變化的電場 B．紅外線測溫儀根據(jù)人體發(fā)射的紅外線強弱判斷體溫的高低 C．觀察者接近頻率恒定的波源時，接收到波的頻率比波源的頻率小 D．黑體會吸收任何射向它的電磁波，而不向外輻射電磁波19．（平邑縣期中）關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是（）A．變化的電場一定在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場 B．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在 C．電磁波和機械波都依賴于介質(zhì)才能傳播 D．各種頻率的電磁波在真空中以不同的速度來傳播20．（北京）隨著通信技術(shù)的更新?lián)Q代，無線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐富，在相同時間內(nèi)能夠傳輸?shù)男畔⒘扛?。?代移動通信技術(shù)（簡稱5G）意味著更快的網(wǎng)速和更大的網(wǎng)絡(luò)容載能力，“4G改變生活，5G改變社會”。與4G相比，5G使用的電磁波（）A．光子能量更大 B．衍射更明顯 C．傳播速度更大 D．波長更長二．多選題（共10小題）21．（香坊區(qū)校級四模）關(guān)于電磁波和電磁振蕩，下列說法正確的是（）A．LC振蕩電路中，當(dāng)電流最大時，線圈L中的磁通量變化率最大 B．電磁波的頻率等于激起電磁波的振蕩電流的頻率 C．根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波中的電場和磁場方向互相垂直，電磁波是橫波 D．電磁波從發(fā)射電路向空間傳播時，電磁振蕩一旦停止，產(chǎn)生的電磁波就立即消失 E．雷達是利用波長較長的無線電波來測定物體位置的無線電裝置22．（海南期末）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．變化的電場和變化的磁場由近及遠向外傳播，形成電磁波 B．電磁波是一種物質(zhì)，不能在真空中傳播 C．紅外線的波長比X射線的波長短 D．電磁波不僅能傳播信息，而且能傳播能量23．（三元區(qū)校級期中）關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波是橫波 B．電磁波的傳播需要介質(zhì) C．電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 D．紅外線的頻率比紫外線的頻率更高24．（龍海市校級月考）關(guān)于電磁波和機械波的說法中不正確的是（）A．電磁波和機械波在真空中都能進行傳播 B．電磁波和機械波在傳播中：速度＝波長×周期 C．電磁波和機械波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 D．電磁波和機械波都能夠傳遞能量和信息25．（和平區(qū)校級期末）不同頻率的電磁波產(chǎn)生機理不同、特性不同、用途也不同，紅外測溫槍在這次疫情防控過程中發(fā)揮了重要作用，射電望遠鏡通過接收天體輻射的無線電波來進行天體研究，人體透視、機場安檢和CT是通過X射線來研究相關(guān)問題，γ射線在醫(yī)學(xué)上有很重要的應(yīng)用。下列關(guān)于紅外線、無線電波、X射線和γ射線的說法正確的是（）A．紅外線波動性最明顯而γ射線粒子性最明顯 B．它們和機械波本質(zhì)相同，都是橫波且都可以發(fā)生多普勒現(xiàn)象 C．紅外線、X射線和γ射線都是原子由高能級向低能級躍遷產(chǎn)生的 D．一切物體都在不停的發(fā)射紅外線，而且溫度越高發(fā)射紅外線強度就越大26．（亭湖區(qū)校級期中）關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是（）A．X射線穿透性強，機場安檢用來檢查旅客是否攜帶違禁品 B．高溫物體才能向外輻射紅外線 C．紫外線可使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光 D．無線電波可廣泛用于通信和廣播27．（沭陽縣期中）下列關(guān)于磁場、電場及電磁波的說法中正確的是（）A．均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生均勻變化的電場 B．只要空間某處的電場或磁場發(fā)生變化，就會在其周圍產(chǎn)生電磁波 C．赫茲通過實驗證實了電磁波的存在 D．只有空間某個區(qū)域有振蕩變化的電場或磁場，才能產(chǎn)生電磁波28．（路南區(qū)校級期中）下列說法正確的是（）A．變化的磁場激發(fā)電場，變化的電場激發(fā)磁場 B．電磁波和機械波都能傳遞能量和信息 C．紅光的頻率低于紫光的頻率，在真空中紅光的傳播速度大于紫光的傳播速度 D．若在地球上接收到來自某遙遠星球的光波的頻率變低，則可判斷該星球正在離我們遠去29．（武侯區(qū)校級期中）下列說法中正確的是（）A．LC振蕩電流的周期只與電容器的電容大小有關(guān) B．只有按正弦或余弦規(guī)律變化的電場才能在空間產(chǎn)生磁場 C．不管閉合回路是否存在，