13.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用題型1電磁場1．麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場產(chǎn)生電場①在變化的磁場中放入一個閉合電路，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，也同樣會在空間產(chǎn)生電場。(2)變化的電場產(chǎn)生磁場變化的電場就像導線中的電流一樣，會在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場產(chǎn)生磁場。2．電磁場：變化的電場和磁場互相聯(lián)系，所形成的不可分割的統(tǒng)一體?！纠}精講】1．關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是（）A．麥克斯韋預(yù)言并通過實驗證明了電磁波的存在 B．變化的電場能夠產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場能夠產(chǎn)生變化的電場 C．紫外線是一種波長比紫光更短的電磁波，能夠滅菌消毒 D．紅外線、X射線是電磁波，γ射線是中子流2．某商場為提升購物體驗，引入了5G室內(nèi)導航系統(tǒng)，通過發(fā)射特定頻率的電磁波實現(xiàn)對顧客位置的精準定位。已知該系統(tǒng)使用的電磁波頻率高于4G網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于這些電磁波，下列說法正確的是（）A．相比4G網(wǎng)絡(luò)的電磁波，5G室內(nèi)導航使用的電磁波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 B．這些電磁波能在真空中傳播，且傳播速度隨頻率增大而增大 C．5G室內(nèi)導航使用的電磁波可以發(fā)生偏振現(xiàn)象 D．麥克斯韋預(yù)言并證實了電磁波的存在3．如圖所示，2024年9月22日中國科學院自主研制的水冷電磁體通入50540A的電流時，產(chǎn)生了42.02T的穩(wěn)態(tài)磁場（即磁感應(yīng)強度不隨時間變化），打破了美國創(chuàng)造的41.4T的世界紀錄，成為國際強磁場水冷磁體技術(shù)發(fā)展新的里程碑。下列說法正確的是（）A．1T＝1kg?A﹣2?s﹣2 B．電磁體產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)磁場可能激發(fā)出電場 C．電磁體產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)磁場一定是勻強磁場 D．無論是永磁體還是電磁體，磁場本質(zhì)上都是由電流產(chǎn)生4．某商場為提升購物體驗，引入了5G室內(nèi)導航系統(tǒng)，通過發(fā)射特定頻率的電磁波實現(xiàn)對顧客位置的精準定位。已知該系統(tǒng)使用的電磁波頻率高于4G網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于這些電磁波，下列說法正確的是（）A．相比4G網(wǎng)絡(luò)的電磁波，5G室內(nèi)導航使用的電磁波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 B．這些電磁波能在真空中傳播，且傳播速度隨頻率增大而增大 C．5G室內(nèi)導航使用的電磁波可以發(fā)生偏振現(xiàn)象 D．麥克斯韋預(yù)言并證實了電磁波的存在5．下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．γ射線波長比X射線長，可用于探測金屬構(gòu)件內(nèi)部的缺陷 B．根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場 C．無線電波的接收過程中，使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧 D．頻率越高的電磁波，在真空中傳播的速度越大題型2電磁波1．(1)麥克斯韋的偉大預(yù)言：周期性變化的電場引起周期性變化的磁場，這個變化的磁場又引起新的變化的電場，這樣變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播，形成電磁波。(2)電磁波可以在真空中傳播，因為電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”，不需要傳播介質(zhì)。說明電磁波傳播雖然不需要介質(zhì)，但它也可以在其他介質(zhì)如光纖中傳播，且速度都比在真空中的小。(3)光的電磁理論：光是以波動形式傳播的一種電磁振動，電磁波在真空中的傳播速度等于光速，即c＝3×108m/s。(4)赫茲的貢獻：1886年，德國科學家赫茲通過實驗捕捉到了電磁波，證實了麥克斯韋的電磁場理論。(5)電磁場中儲存著能量，電磁波的發(fā)射過程就是輻射電磁能的過程。2．波長、頻率與波速之間的關(guān)系(1)波速＝波長×頻率，即c＝λf。(2)頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，而波長、波速的大小與介質(zhì)有關(guān)，所以同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，波速、波長發(fā)生改變。(3)不同頻率的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時，傳播速度不同?！纠}精講】1．2022年3月23日，“天宮課堂”第二課在中國空間站開講，航天員太空授課的畫面（如圖）通過電磁波傳輸?shù)降孛娼邮照?。下列有關(guān)電磁波的說法正確的是（）A．電磁波是一種理想化的模型 B．電磁波是電場或者磁場的傳播 C．可見光和無線電波都是電磁波 D．電磁波不能獨立于場源而存在2．在春晚舞臺上很多演員使用了動圈式無線麥克風設(shè)備。這種麥克風能夠?qū)⒙曇粜盘栟D(zhuǎn)換為電信號，然后通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到音響設(shè)備中。關(guān)于動圈式無線麥克風的工作原理，下列說法正確的是（）A．動圈式麥克風是利用電磁感應(yīng)原理將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的 B．無線傳輸過程中，電信號是通過超聲波進行傳播的 C．音響設(shè)備將電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號的過程中，利用了電流的熱效應(yīng) D．無線麥克風的信號傳輸速度比光速快3．關(guān)于電磁波及其應(yīng)用，下列說法中正確的是（）A．手機只能接收電磁波，不能發(fā)射電磁波 B．正在起飛和降落的飛機上允許使用手機 C．電磁波能被發(fā)射 D．塑料薄膜袋、金屬薄膜袋、金屬餅干盒等都能屏蔽電磁波4．5G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電通信頻率在超高頻段和極高頻段，比4G及以下網(wǎng)絡(luò)（通信頻率在特高頻段）擁有更大的帶寬，如圖所示。5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率（指單位時間傳送的數(shù)據(jù)量大小）可達10Gbps（bps為bitspersecond的英文縮寫，即比特率、比特/秒），是4G網(wǎng)絡(luò)的50～100倍。5G信號與4G信號相比（）A．在真空中傳播速度更慢 B．在真空中傳播速度更快 C．波長更長 D．頻率更高，傳輸速率更快5．如圖所示，銫133原子基態(tài)有兩個超精細能級，國際計量大會將銫133原子基態(tài)超精細能級間躍遷對應(yīng)輻射電磁波的9192631770個周期所持續(xù)的時間定為1秒。已知可見光波長范圍為400nm～700nm，光速為3×108m/s，則（）A．秒在國際單位制中是個導出單位 B．該躍遷輻射出的電磁波波長在可見光波長范圍內(nèi) C．該躍遷輻射出的電磁波頻率比可見光的頻率低 D．該躍遷輻射出的電磁波在真空中傳播比光速小6．宇宙中到處存在的中性氫可以產(chǎn)生波長為21cm的譜線，這一譜線書寫了宇宙的故事。我國于2016年在貴州落成啟用的世界最大的500m口徑球面射電望遠鏡（簡稱FAST）其中一個重要的任務(wù)就是在茫茫宇宙中探索中性氫的蹤跡。下列數(shù)據(jù)與中性氫譜線的頻率最接近的是（）A．106Hz B．107Hz C．108Hz D．109Hz題型3電磁波譜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起來，就是電磁波譜。(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。2．不同電磁波的特性和用途種類波長范圍特性應(yīng)用無線電波大于1mm波動能力強通信、廣播、射電望遠鏡紅外線760～106nm熱作用強烘干、紅外遙感、測溫、夜視儀可見光400～760nm感光性強照明、照相紫外線10～400nm化學作用、熒光作用消毒、熒光效應(yīng)、促使人體合成維生素DX射線0.001～10nm較強的穿透能力透視人體、檢查金屬零件的質(zhì)量γ射線小于10－3nm穿透能力最強醫(yī)學上的γ刀技術(shù)、探測金屬內(nèi)部的缺陷【例題精講】1．我國研制的055新型防空驅(qū)逐艦采用“雙波段（X波段和S波段）”雷達系統(tǒng)，雷達發(fā)射的X波段的電磁波頻率為8GHz～12GHz，S波段的電磁波頻率為2GHz～4GHz，下列說法正確的是（）A．在空氣中X波段的傳播速度大于S波段的傳播速度 B．X波段能量子的能量比S波段能量子的能量大 C．S波段和X波段的頻率都比紫外線的大 D．在空氣中S波段的波長比X波段的短2．以聲波作為信息載體的水聲通信是水下長距離通信的主要手段。2020年11月10日，中國載人潛水器“奮斗者”號創(chuàng)造了10909米深潛紀錄。此次深潛作業(yè)利用了水聲通信和電磁通信等多種通信方式進行指令傳輸或數(shù)據(jù)交換，如圖所示。下列說法正確的是（）A．“探索一號”與通信衛(wèi)星的實時通信可以通過機械波實時通信 B．“探索一號”與“探索二號”的通信的信息載體屬于縱波 C．“奮斗者”號與“探索一號”通信的信息載體屬于橫波 D．“奮斗者”號與“滄?！碧柾ㄐ诺男畔⑤d體藍綠光頻率都比紅光頻率高3．在以下的電磁波中，波長由長到短排列正確的是（）A．短波、X射線、紫外線、微波 B．微波、紅外線、可見光、γ射線 C．γ射線、紫外線、紅外線、微波 D．X射線、短波、紫外線、可見光4．下列說法中正確的是（）A．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同 B．麥克斯韋預(yù)言了空間存在電磁波，赫茲用實驗證實了電磁波的存在 C．電磁波傳播過程中，電場和磁場是獨立存在的，沒有關(guān)聯(lián) D．紅外線最顯著的作用是熒光效應(yīng)，紫外線最顯著的作用是熱效應(yīng)（多選）5．有源相控陣雷達的輻射器如圖所示，每個輻射器都配裝有一個發(fā)射/接收組件，每個組件都能自己產(chǎn)生、接收微波。關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．X射線的波長比微波的波長更長 B．遙控器是利用紅外線工作的 C．電磁波中，紅外線的熱效應(yīng)最顯著 D．紅外線的頻率比紫外線的頻率大（多選）6．下列有關(guān)電與磁的四幅情景圖像，說法正確的是（）A．對甲：當線圈繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流 B．對乙：當導線中通有從左向右的電流時，小磁針的N極向里偏轉(zhuǎn) C．對丙：變化的電場和變化的磁場互相激發(fā)交替產(chǎn)生，形成電磁波 D．對?。弘姶挪ㄗV中，紅外線就是紅光，紫外線就是紫光，均屬于可見光題型4電磁波的能量電磁波通信1．電磁波的能量(1)電磁波是物質(zhì)存在的一種特殊形式電磁波和我們學過的電場、磁場一樣，是一種特殊的物質(zhì)，不是由分子、原子所組成的，與通常的實物不同，但它是客觀存在的。(2)電磁波具有能量從場的觀點來看，電場具有電場能，磁場具有磁場能，電磁場具有電磁能，電磁波發(fā)射的過程就是輻射能量的過程，電磁波在空間傳播，電磁能就隨之一起傳播。2．電磁波通信(1)傳播途徑電磁波攜帶的信息，既可以有線傳播，也可以無線傳播。有線傳播利用金屬導線、光纖等有形媒介傳送信息，如臺式電腦、電話等。無線傳播僅利用電磁波而不通過線纜傳遞信息，如收音機、手機、GPS、無線鼠標等。(2)傳輸特點電磁波的頻率越高，相同時間傳遞的信息量越大，由于光的頻率比無線電波的頻率高得多，因此光纜可以傳遞大量的信息?！纠}精講】1．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，與4G相比，5G使用的電磁波（）A．光子能量更大 B．能透視人體 C．在真空中傳播的速度更大 D．波長更長2．我國外銷明星戰(zhàn)機殲﹣10CE，使用了有源相控陣雷達，我國有源相控陣雷達探測距離遠，抗干擾能力強，能夠?qū)崿F(xiàn)先敵發(fā)現(xiàn)，先敵攻擊。有源相控陣雷達的輻射器如圖所示，每個輻射器都配裝有一個發(fā)射、接收組件，每個組件都能自己產(chǎn)生、接收電磁波中的微波。關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波波長越長，其能量子越大 B．紅外線的頻率比紫外線的頻率小 C．紅外線的波長比可見光的波長短 D．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3．近年來軍事行動中，士兵都配帶“紅外夜視儀”，在夜間也能清楚地看清目標，主要是因為（）A．“紅外夜視儀”發(fā)射出強大的紅外線，照射被視物體 B．一切物體均在不停地輻射紅外線 C．一切高溫物體均在不停地輻射紅外線 D．“紅外夜視儀”發(fā)射出X射線，被照射物體受到激發(fā)而發(fā)出紅外線4．使用藍牙耳機接聽手機來電，信號傳輸示意圖如圖所示。關(guān)于藍牙通信采用的電磁波，下列說法正確的是（）A．是藍光 B．波長比手機通信的電磁波短 C．比手機通信的電磁波更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 D．在真空中的傳播速度比手機通信的電磁波速度小5．驗鈔機是利用下列哪種光照射使紙幣上的熒光物質(zhì)發(fā)光來鑒別紙幣真?zhèn)蔚模ǎ〢．紅光 B．白光 C．紅外線 D．紫外線6．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。下列說法正確的是（）A．紅外線和紫外線都是電磁波 B．紫外線能消殺病毒是因為紫外線波長長 C．紅外線的波長比無線電波長 D．只有熱的物體才能輻射紅外線課時精練一．選擇題（共8小題）1．下列利用電磁波工作的是（）A．手機通話 B．電熨斗 C．電熱水壺燒水 D．電飯鍋加熱食物2．在春晚舞臺上很多演員使用了動圈式無線麥克風設(shè)備。這種麥克風能夠?qū)⒙曇粜盘栟D(zhuǎn)換為電信號，然后通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到音響設(shè)備中。關(guān)于動圈式無線麥克風的工作原理，下列說法正確的是（）A．動圈式麥克風是利用電磁感應(yīng)原理將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的 B．無線傳輸過程中，電信號是通過超聲波進行傳播的 C．音響設(shè)備將電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號的過程中，利用了電流的熱效應(yīng) D．無線麥克風的信號傳輸速度比光速快3．某商場為提升購物體驗，引入了5G室內(nèi)導航系統(tǒng)，通過發(fā)射特定頻率的電磁波實現(xiàn)對顧客位置的精準定位。已知該系統(tǒng)使用的電磁波頻率高于4G網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于這些電磁波，下列說法正確的是（）A．相比4G網(wǎng)絡(luò)的電磁波，5G室內(nèi)導航使用的電磁波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 B．這些電磁波能在真空中傳播，且傳播速度隨頻率增大而增大 C．5G室內(nèi)導航使用的電磁波可以發(fā)生偏振現(xiàn)象 D．麥克斯韋預(yù)言并證實了電磁波的存在4．如圖所示，2024年9月22日中國科學院自主研制的水冷電磁體通入50540A的電流時，產(chǎn)生了42.02T的穩(wěn)態(tài)磁場（即磁感應(yīng)強度不隨時間變化），打破了美國創(chuàng)造的41.4T的世界紀錄，成為國際強磁場水冷磁體技術(shù)發(fā)展新的里程碑。下列說法正確的是（）A．1T＝1kg?A﹣2?s﹣2 B．電磁體產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)磁場可能激發(fā)出電場 C．電磁體產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)磁場一定是勻強磁場 D．無論是永磁體還是電磁體，磁場本質(zhì)上都是由電流產(chǎn)生5．目前，我國5G通信用戶已突破10億戶，標志著5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)使用頻率更高的電磁波，具有“高速率、低時延、大容量”等優(yōu)點。若某區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化如圖所示，則該區(qū)域內(nèi)（）A．能產(chǎn)生電場，能產(chǎn)生電磁波 B．能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波 C．不能產(chǎn)生電場，能產(chǎn)生電磁波 D．不能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波6．某商場為提升購物體驗，引入了5G室內(nèi)導航系統(tǒng)，通過發(fā)射特定頻率的電磁波實現(xiàn)對顧客位置的精準定位。已知該系統(tǒng)使用的電磁波頻率高于4G網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于這些電磁波，下列說法正確的是（）A．相比4G網(wǎng)絡(luò)的電磁波，5G室內(nèi)導航使用的電磁波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 B．這些電磁波能在真空中傳播，且傳播速度隨頻率增大而增大 C．5G室內(nèi)導航使用的電磁波可以發(fā)生偏振現(xiàn)象 D．麥克斯韋預(yù)言并證實了電磁波的存在7．二氧化碳對波長較長的電磁輻射（如紅外線）有較強的吸收作用，而對波長較短的電磁輻射（如可見光）的吸收作用較弱。陽光中多種波長的電磁輻射透過大氣照到地球表面，使地面升溫，而地面的熱輻射是波長較長的電磁輻射，它不容易透過大氣中的二氧化碳，于是大氣溫度上升。大氣中二氧化碳的作用像暖房的玻璃一樣：太陽的熱輻射容易進來，地面的熱輻射卻不易出去。這種效應(yīng)叫“溫室效應(yīng)”。二氧化碳是一種重要的“溫室氣體”。溫室效應(yīng)使得大氣的溫度不致太低，晝夜溫差不致太大，各種生物能夠繁衍生息。然而，近年來由于人類的活動，大氣中的二氧化碳含量增加，溫室效應(yīng)加劇，這是全球變暖的重要原因。根據(jù)上述觀點及你所掌握的其它信息，判斷下列說法正確的是（）A．紅外線具有明顯的熱效應(yīng)是因為其頻率大于可見光的頻率 B．溫室效應(yīng)是指二氧化碳對可見光吸收較弱，大量的可見光照射到地面，導致地球溫度升高 C．在地球形成的早期，火山活動頻繁，排出大量的二氧化碳，溫室效應(yīng)顯著，當時地球的氣溫很高 D．由于現(xiàn)代工業(yè)大量燃燒煤炭、石油等燃料，燃燒過程放出大量熱，導致地球溫度升高，氣候變暖。8．電磁波在生活中有廣泛應(yīng)用。關(guān)于紅外線與X射線，下列說法正確的是（）A．紅外線的頻率大于X射線的頻率 B．紅外線的波長大于X射線的波長 C．真空中紅外線的傳播速度小于X射線的傳播速度 D．真空中紅外線的傳播速度大于X射線的傳播速度二．多選題（共5小題）（多選）9．我國自行研制的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是用時間測距方法進行導航定位。時間測距是通過定位衛(wèi)星與用戶間發(fā)出信號和接受信號的時間差計算出用戶與衛(wèi)星間的距離，通常導航信號傳輸使用電磁波。下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是（）A．電磁波可以傳遞信息和能量，只能在介質(zhì)中傳播 B．無線電臺利用LC電路形成振蕩電流，從而發(fā)射電磁波 C．增大電容器的電容C，可以增大LC電路產(chǎn)生的電磁波頻率