4.4電磁波譜（解析版）-2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第二冊）

4.4電磁波譜學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)1.知道什么是電磁波譜，知道電磁波譜中各種電磁波的排列順序.2.了解不同波長電磁波的特征及主要用途．物理觀念：認(rèn)識(shí)電磁波譜。知道各個(gè)波段的電磁波的名稱、特征和典型應(yīng)用?？茖W(xué)思維：能解釋電磁波在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，體會(huì)電磁波的應(yīng)用對社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用?？茖W(xué)探究：了解移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展情況，了解藍(lán)牙、Wi-Fi等無線通信設(shè)備的原理、使用的電磁波頻段和常用頻率。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解電磁波與科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)、環(huán)境之間的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)了人類、社會(huì)與自然和諧發(fā)展的重要性。。002思維導(dǎo)圖003知識(shí)梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：一、電磁波譜1．電磁波譜：按電磁波的波長大小或頻率高低的順序排列成的譜，叫作電磁波譜．2．按照波長從長到短依次排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．不同的電磁波由于具有不同的波長(頻率)，具有不同的特性．二、電磁波的特性及應(yīng)用1．無線電波：把波長大于1mm(頻率低于300GHz)的電磁波稱作無線電波，主要用于通信、廣播及其他信號(hào)傳輸．雷達(dá)是利用電磁波遇到障礙物要發(fā)生反射，以此來測定物體位置的無線電設(shè)備，其利用的是波長較短的微波．2．紅外線(1)紅外線是一種光波，波長比無線電波短，比可見光長．(2)所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強(qiáng)．(3)紅外線的應(yīng)用主要有紅外遙感技術(shù)和紅外體溫計(jì)．3．可見光可見光的波長在400～760nm之間．4．紫外線(1)波長范圍在5～370nm之間，不能引起人的視覺．(2)具有較高的能量，應(yīng)用于滅菌消毒，具有較強(qiáng)的熒光效應(yīng)，用來激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光．5．X射線和γ射線(1)X射線波長比紫外線短，有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，用來檢查金屬構(gòu)件內(nèi)部有無裂紋或氣孔，醫(yī)學(xué)上用于檢查人體的內(nèi)部器官．(2)γ射線波長比X射線更短，具有很高的能量，穿透力更強(qiáng)，醫(yī)學(xué)上用來治療某些癌癥，工業(yè)上也可用于探測金屬構(gòu)件內(nèi)部是否有缺陷．004題型精講【題型一】電磁波譜1．電磁波譜及介紹無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線合起來便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜．如圖所示是按波長由長到短(頻率由低到高)的順序排列的．2．各種電磁波的共性(1)在本質(zhì)上都是電磁波，遵循相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒有絕對的意義．(2)都遵循公式v＝λf，在真空中的傳播速度都是c＝3×108m/s.(3)傳播都不需要介質(zhì)．(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．【典型例題1】有“中國天眼”美譽(yù)的FAST是目前世界最大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，它是一種用于接收和研究天體發(fā)射的電磁波的特殊裝置。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．可見光不屬于電磁波B．電磁波能傳播信息，不能傳播能量C．X射線的波長比紅外線的波長更長D．電磁波在真空中的速度等于光速【答案】D【解析】A．可見光屬于電磁波，故A錯(cuò)誤；B．電磁波能傳播信息，也能傳播能量，故B錯(cuò)誤；C．紅外線的波長比X射線的波長更長，故C錯(cuò)誤；D．電磁波在真空中的速度等于光速c，故D正確。故選D?！緦c(diǎn)訓(xùn)練1】下列說法中正確的是（

）A．在真空中紅外線、可見光、紫外線的波長依次變短，速度依次變小B．飛機(jī)場用射線對旅客的行李箱進(jìn)行安全檢查C．電磁波在真空中傳播時(shí)的電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度互相平行D．在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是射線【答案】B【解析】A．在真空中紅外線、可見光、紫外線的波長依次變短，速度相等，均為光速，故A錯(cuò)誤；B．飛機(jī)場用射線對旅客的行李箱進(jìn)行安全檢查，故B正確；C．電磁波在真空中傳播時(shí)的電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度互相垂直，故C錯(cuò)誤；D．波長越長越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，在電磁波譜中，射線的頻率最大，波長最短，所以射線最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。故選B。【題型二】電磁波的特性及應(yīng)用知識(shí)深化不同電磁波的特性及應(yīng)用電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線頻率由左向右，頻率變化為由低到高真空中的波長由左向右，波長變化為由長到短特性波動(dòng)性強(qiáng)熱效應(yīng)強(qiáng)感光性強(qiáng)化學(xué)作用、熒光效應(yīng)強(qiáng)穿透力強(qiáng)穿透力最強(qiáng)用途通信、廣播、天體物理研究遙控、遙測、加熱、紅外攝像、紅外制導(dǎo)照明、照相等殺菌、防偽、治療皮膚病等檢查、探測、透視探測、治療【典型例題2】下列情景中關(guān)于電磁波特性和應(yīng)用的描述，正確的是（）A．圖甲中手機(jī)通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波B．圖乙中“CT”利用可見光檢查多種疾病C．圖丙中“B超”中的超聲波屬于電磁波D．圖丁中遙控器發(fā)出的紅外線有很高的穿透本領(lǐng)【答案】A【解析】A．手機(jī)通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波，故A正確；B．“CT”利用X線束對身體部位進(jìn)行掃描，檢查多種疾病，故B錯(cuò)誤；C．“B超”中的超聲波屬于聲波，故C錯(cuò)誤；D．遙控器發(fā)出的紅外線，頻率比可見光低，波長長，穿透本領(lǐng)較弱，故D錯(cuò)誤；故選A?！镜湫屠}3】不同的電磁波具有不同的波長和特性，因此在現(xiàn)代科技和生活生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用。下列說法正確的是（）A．如圖雷達(dá)利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性來工作，長波的衍射現(xiàn)象明顯，傳播方向性好，所以雷達(dá)的是長波B．如圖紅外熱成像儀利用不同溫度的物體有不同的紅外輻射的強(qiáng)度這一特點(diǎn)來工作，因此該成像儀無法給不對外發(fā)射紅外線的物體拍照成像C．如圖紫外線燈可以滅菌消毒，是因?yàn)樽贤饩€的波長比可見光更長，具有較高的能量D．如圖機(jī)場安檢機(jī)利用了X射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)這一特點(diǎn)，可以用來探測行李箱內(nèi)的物體，防止乘客攜帶違禁品進(jìn)入機(jī)場【答案】D【解析】A．如圖雷達(dá)利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性來工作，微波的衍射現(xiàn)象不明顯，傳播方向性好，所以雷達(dá)的是微波。故A錯(cuò)誤；B．如圖紅外熱成像儀利用不同溫度的物體有不同的紅外輻射的強(qiáng)度這一特點(diǎn)來工作，根據(jù)黑體輻射理論，可知一切物體都在不停的發(fā)射紅外線，所以不存在不對外發(fā)射紅外線的物體。故B錯(cuò)誤；C．如圖紫外線燈可以滅菌消毒，是因?yàn)樽贤饩€的波長比可見光更短，具有較高的能量。故C錯(cuò)誤；D．如圖機(jī)場安檢機(jī)利用了X射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)這一特點(diǎn)，可以用來探測行李箱內(nèi)的物體，防止乘客攜帶違禁品進(jìn)入機(jī)場。故D正確?！緦c(diǎn)訓(xùn)練2】春季是流行病高發(fā)季，某肺炎病人拍攝的CT胸片如圖所示，病毒感染處的密度與其它部分不同，片中顯示為白斑。拍攝CT胸片時(shí)使用下列哪種電磁波（）A．γ射線 B．X射線 C．紫外線 D．紅外線【答案】B【解析】拍攝CT胸片時(shí)使用X射線。故選B?！緦c(diǎn)訓(xùn)練3】關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是（）A．雷達(dá)是用X光來測定物體位置的設(shè)備B．紅外體溫計(jì)的工作原理是人的體溫越高，發(fā)射的紅外線越強(qiáng)，但有時(shí)物體溫度較低，不發(fā)射紅外線，導(dǎo)致無法使用C．紫外線的頻率比可見光高，醫(yī)學(xué)中常用于殺菌消毒，長時(shí)間照射人體可能損害健康D．醫(yī)學(xué)檢查中的CT拍片實(shí)際上是讓患者接受一定劑量的射線照射【答案】C【解析】A．雷達(dá)是用無線電波來測定物體位置的設(shè)備，故A錯(cuò)誤；B．人們利用紅外線來測溫，是利用紅外線的熱效應(yīng)，體溫越高人體發(fā)射的紅外線越強(qiáng)，溫度較低，仍發(fā)射紅外線，故B錯(cuò)誤；C．由題中圖像可知，紫外線的頻率比可見光高，醫(yī)學(xué)中常用于殺菌消毒，長時(shí)間照射人體可能損害健康，故C正確；D．醫(yī)學(xué)檢查中的CT拍片實(shí)際上是讓患者接受一定劑量的X射線照射，故D錯(cuò)誤。故選C。00501強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．我國成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星，它標(biāo)志著我國雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑，米波雷達(dá)發(fā)射無線電波的波長在1~10m范圍內(nèi)，則對該無線電波的判斷正確的是（）A．米波的頻率比厘米波頻率高 B．和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播C．同光波一樣均為橫波 D．比聲波的傳播速度小【答案】C【解析】A．由可知波長越長頻率越低，所以米波頻率比厘米波的頻率低，故A錯(cuò)誤；B．無線電波是電磁波，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，故B錯(cuò)誤；C．電磁波與光波都為橫波，故C正確；D．電磁波的傳播速度為光速，故比聲波波速大，故D錯(cuò)誤。故選C。2．2024年5月18日，我國成功發(fā)射了全球首顆6G衛(wèi)星“中星6G-1號(hào)”，是我國在6G通信領(lǐng)域取得的重大突破。6G使用的無線電波頻率在100GHz以上頻段，5G使用的無線電波頻率在3GHz~5GHz頻段，下列說法正確的是（）A．6G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波需靠介質(zhì)傳播B．6G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C．在真空中6G比5G使用的無線電波傳播速度更快D．在真空中6G比5G使用的無線電波的波長更長【答案】B【解析】A．無線電波可以在真空中傳播，故6G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波不需要靠介質(zhì)，故A錯(cuò)誤；B．干涉現(xiàn)象是波的特有屬性，故B正確；C．在真空中6G和5G使用的無線電波傳播速度都為真空中光的傳播速度，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)可知5G使用的無線電波的波長更長，故D錯(cuò)誤。故選B。3．2024年4月25日，搭載葉光富等三名航天員的神舟十八號(hào)載人飛船順利發(fā)射升空，并與天宮空間站順利對接。飛船在升空過程中，航天員能與地面工作人員保持實(shí)時(shí)聯(lián)絡(luò)，直播畫面通過無線電波傳送到地面。下列關(guān)于無線電波說法正確的是（）A．在無線電波傳播過程中，電場和磁場是周期性變化的B．在真空中無線電波的波長比可見光波長短C．要有效發(fā)射無線電波，振蕩電路要有較低的振蕩頻率D．太空中航天員講話時(shí)畫面與聲音同步，說明無線電波與聲波具有相同的傳播速度【答案】A【解析】A．無線電波屬于電磁波，根據(jù)電磁波產(chǎn)生的原理，在無線電波傳播過程中，電場和磁場是周期性變化的，A正確；B．由電磁波譜可知，在真空中無線電波的波長比可見光波長長，B錯(cuò)誤；C．無線電波屬于電磁波，要有效地向外界發(fā)射電磁波，振蕩電路要有足夠高的振蕩頻率，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大，C錯(cuò)誤；D．太空中航天員講話時(shí)畫面與聲音都是通過無線電波傳播到地面的，所以畫面和聲音同步，無線電波與聲波具有不同的傳播速度，D錯(cuò)誤；故選A。4．電磁波在日常生活和生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，下列說法正確的是（）A．驗(yàn)鈔機(jī)使用紅外線照射錢幣使熒光物質(zhì)發(fā)光來鑒別真?zhèn)蜝．機(jī)場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀使用的是射線C．汽車噴漆后，進(jìn)入烘干車間烘干使用的是X射線D．醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒【答案】D【解析】A．驗(yàn)鈔機(jī)使用紫外線照射錢幣使熒光物質(zhì)發(fā)光來鑒別真?zhèn)?，故A錯(cuò)誤；B．機(jī)場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀利用了X射線，故B錯(cuò)誤；C．紅外線具有典型的熱效應(yīng)，所以汽車廠造出的新車噴漆后進(jìn)入烘干車間烘干利用了紅外線，故C錯(cuò)誤；D．醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進(jìn)行消毒，故D正確。故選D。5．北京時(shí)間2024年5月21日，中國首顆商業(yè)紅外氣象衛(wèi)星“星環(huán)號(hào)?南信大星”發(fā)射升空，地面衛(wèi)星控制中心利用電磁波向衛(wèi)星發(fā)送指令，未來實(shí)現(xiàn)星座組網(wǎng)后可提供全球范圍內(nèi)任意地區(qū)紅外監(jiān)測數(shù)據(jù)。下列說法正確的是（）A．紅外線有顯著的熱效應(yīng) B．紅外線屬于可見光C．電磁波不能在真空中傳播 D．電磁波經(jīng)過大氣層時(shí)頻率發(fā)生變化【答案】A【解析】AB．紅外線有顯著的熱效應(yīng)，紅外線屬于不可見光，故A正確，B錯(cuò)誤；C．電磁波能在真空中傳播，故C錯(cuò)誤；D．電磁波經(jīng)過大氣層時(shí)頻率不發(fā)生變化，波速和波長發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤。故選A。6．2016年在貴州建成了500米口徑的球面射電望遠(yuǎn)鏡——“中國天眼”，這是世界上單口徑最大、靈敏度最高的射電望遠(yuǎn)鏡，它對電磁波的各個(gè)波段都具有良好的接收能力。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．頻率越高的電磁波越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．在水中紅外線的傳播速度小于紫外線的傳播速度C．利用X射線的穿透本領(lǐng)，可在機(jī)場等地進(jìn)行安全檢查D．紅外線的顯著作用是熱效應(yīng)，溫度較低的物體不能輻射紅外線【答案】C【解析】A．頻率越高的電磁波波長越短，越不容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．紅外線的頻率小于紫外線的頻率，則紅外線的折射率小于紫外線的折射率，根據(jù)在水中紅外線的傳播速度大于紫外線的傳播速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．利用X射線的穿透本領(lǐng)，可在機(jī)場等地進(jìn)行安全檢查，選項(xiàng)C正確；D．紅外線的顯著作用是熱效應(yīng)，任何溫度的物體都能輻射紅外線，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。【素養(yǎng)提升】7．（多選）關(guān)于電磁波的下列說法，正確的是（）A．可見光實(shí)質(zhì)上也是一種電磁波，紅光波長最短B．紅外遙感是利用了所有物體都發(fā)射紅外線的特點(diǎn)C．驗(yàn)鈔機(jī)檢驗(yàn)鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紫外線的熒光作用D．X射線可深入人的骨骼，殺死病變細(xì)胞【答案】BC【解析】A．可見光實(shí)質(zhì)上也是一種電磁波，紅光波長最長，故A錯(cuò)誤；B．所有物體都發(fā)射紅外線，紅外線波長較長，能夠發(fā)生明顯衍射，紅外遙感是利用了紅外線波長較長的特點(diǎn)，故B正確；C．鈔票上有熒光物質(zhì)，驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的紫外線具有熒光作用，可以使熒光物質(zhì)發(fā)光，故C正確；D．在人體內(nèi)殺死病變細(xì)胞是利用了射線的放射作用，射線可用來檢查人體器官，故D錯(cuò)誤；故選BC。8．（多選）電磁波在生活中有著廣泛的應(yīng)用。不同波長的電磁波具有不同的特性，因此也有不同的應(yīng)用。下列器件與其所應(yīng)用的電磁波對應(yīng)關(guān)系正確的是（）A．雷達(dá)——無線電波B．手機(jī)——X射線C．紫外消毒柜——紫外線D．紅外遙控器——紅外線【答案】ACD【解析】A．雷達(dá)是利用無線電波中的微波來測距，故A正確；B．手機(jī)利用的是無線電波，故B錯(cuò)誤；C．紫外線有殺菌的作用，可用于消毒柜，故C正確；D．紅外線可用于遙控器，故D正確。故選ACD。9．（多選）無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線合起來，形成了范圍非常廣闊的電磁波譜，不同的電磁波表現(xiàn)出的特性不同，因而其用途也不同。下列說法正確的是（）A．紅外線、紫外線、X射線和γ射線在真空中傳播的速度均為3×108m/sB．紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中，是利用它穿透本領(lǐng)強(qiáng)的特性C．紫外線在水中的傳播速度大于紅外線在水中的傳播速度D．日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用【答案】AD【解析】A．電磁波在真空中傳播的速度等于光速，故紅外線、紫外線、倫琴射線和γ射線在真空中傳播的速度均為3.0×108m/s，故A正確；B．紅外線用于遙感技術(shù)，是因?yàn)槠洳ㄩL很長，衍射能力強(qiáng)，不容易被云霧里的小分子散射掉，穿過云霧的能力比較好，故B錯(cuò)誤；C．紫外線的折射率大于紅外線的折射率，根據(jù)知紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度，故C錯(cuò)誤；D．日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用，故D正確。故選AD。10．（多選）下列說法中正確的是（）A．周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場B．要有效發(fā)射電磁波，需要用高頻振蕩，頻率越高發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大C．夜視儀是利用紫外線的熒光效應(yīng)來幫助人們在夜間看見物體的D．肺炎診斷中，要用X光掃描肺部，是因?yàn)樵陔姶挪ㄖ蠿光的穿透能力最強(qiáng)【答案】AB【解析】A．根據(jù)麥克斯韋理論可知，周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場，故A正確；B．發(fā)射電磁波的本領(lǐng)由振蕩電路頻率決定，振蕩電路頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大，故B正確；C．不同溫度的物體發(fā)出的紅外線特征不同，夜視儀是利用紅外線來幫助人們在夜間看見物體的，故C錯(cuò)誤；D．肺炎診斷中，要用X光掃描肺部，是因?yàn)樵陔姶挪ㄖ蠿光的穿透能力不是最強(qiáng)，射線穿透能力最強(qiáng)，故D錯(cuò)誤；故選AB。11．（多