2025年新高二物理暑假銜接第15講 電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用 （學(xué)生版）-新高二物理暑假銜接（人教版）

第15講電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用1.理解麥克斯韋電磁場理論2.掌握電磁波的特性，波長、波速、頻率的關(guān)系。一、麥克斯韋電磁場理論1．麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場周圍會產(chǎn)生電場麥克斯韋提出，在變化的磁場周圍會激發(fā)出一種電場，不管有無閉合電路，變化的磁場激發(fā)的電場總是存在的，如圖所示．(2)變化的電場周圍會產(chǎn)生磁場麥克斯韋從場的觀點(diǎn)得出，即使沒有電流存在，只要空間某處的電場發(fā)生變化，就會在其周圍產(chǎn)生磁場．2．對麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的磁場不產(chǎn)生電場恒定的電場不產(chǎn)生磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場二、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(yuǎn)傳播，形成電磁波．2．電磁波的特點(diǎn)(1)在傳播方向上，任意一點(diǎn)的E和B都隨時間周期性變化，E和B相互垂直，且與電磁波的傳播方向垂直．如圖(2)電磁波可以在真空中傳播．電磁波在真空中傳播速度等于光速c＝3×108m/s.(3)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．(4)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．(5)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(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)電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關(guān)系是c＝λf.(3)電磁波在真空中的速度c＝3×108m/s.(4)各種電磁波按波長由大到小排列順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．(5)各種電磁波的特性①無線電波：用于廣播、衛(wèi)星通信、電視等的信號傳輸．②紅外線：用來加熱理療等．③可見光：照亮自然界，也可用于通信．④紫外線：用于消毒．⑤X射線：用于診斷病情．⑥γ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)．【特別提醒】1．電磁波譜電磁波按波長由大到小排列順序?yàn)闊o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(jì)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c＝3×108m/s頻率小→大考點(diǎn)一：麥克斯韋電磁場理論【例1】關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是（）A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路有關(guān)B．周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場C．變化的電場和穩(wěn)定的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場D．電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場考點(diǎn)二：電磁波【例2】2022年6月5日，中央電視臺對神舟十四號飛船與天和核心艙交會對接進(jìn)行了直播，其間航天員與北京飛控中心保持通話聯(lián)絡(luò)，直播畫面通過電磁波傳送到地面接收站。下列關(guān)于電磁波和聲波的說法正確的是（）A．電磁波是橫波，聲波是縱波B．電磁波跟聲波一樣，只能在介質(zhì)中傳播C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在D．航天員講話時畫面能與聲音同步，說明電磁波與聲波具有相同的傳播速度考點(diǎn)三、電磁波譜及應(yīng)用【例3】電磁波譜家族有眾多的成員。關(guān)于電磁波的應(yīng)用，下列說法不正確的是（）A．電磁爐是利用電磁波來工作的B．微波爐是利用電磁波的能量來快速煮熟食物的C．雷達(dá)是利用電磁波的反射來偵測目標(biāo)的D．夜視儀是利用紅外線來幫助人們在夜間看見物體的1.(2021·福建高考真題）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米的深潛紀(jì)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(jìn)行指令傳輸或數(shù)據(jù)交換,如圖所示。下列說法正確的是 (BD)A.“奮斗者”號與“探索一號”通信的信息載體屬于橫波B.“奮斗者”號與“滄?！碧柾ㄐ诺男畔⑤d體屬于橫波C.“探索一號”與“通信衛(wèi)星”的實(shí)時通信可以通過機(jī)械波實(shí)現(xiàn)D.“探索一號”與“探索二號”的通信過程也是能量傳播的過程2.(2021·浙江高考真題)大功率微波對人和其他生物有一定的殺傷作用。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)人體單位面積接收的微波功率達(dá)到250W/m2時會引起神經(jīng)混亂,達(dá)到1000W/m2時會引起心肺功能衰竭。現(xiàn)有一微波武器,其發(fā)射功率P=3×107W。若發(fā)射的微波可視為球面波,則引起神經(jīng)混亂和心肺功能衰竭的有效攻擊的最遠(yuǎn)距離約為()A.100m25m B.100m50m C.200m100m D.200m50m3.(2020·天津高考真題)新冠肺炎疫情突發(fā),中華兒女風(fēng)雨同舟、守望相助,筑起了抗擊疫情的巍峨長城。志愿者用非接觸式體溫測量儀,通過人體輻射的紅外線測量體溫,防控人員用紫外線燈在無人的環(huán)境下消殺病毒,為人民健康保駕護(hù)航。紅外線和紫外線相比較 (B)A.紅外線的光子能量比紫外線的大B.真空中紅外線的波長比紫外線的長C.真空中紅外線的傳播速度比紫外線的大D.紅外線能發(fā)生偏振現(xiàn)象,而紫外線不能4.(2020·浙江高考真題)在抗擊新冠病毒的過程中,廣泛使用了紅外體溫計(jì)測量體溫,如圖所示。下列說法正確的是 (D)A.當(dāng)體溫超過37.3℃時人體才輻射紅外線B.當(dāng)體溫超過周圍空氣溫度時人體才輻射紅外線C.紅外體溫計(jì)是依據(jù)體溫計(jì)發(fā)射紅外線來測體溫的D.紅外體溫計(jì)是依據(jù)人體溫度越高,輻射的紅外線強(qiáng)度越大來測體溫的5.(2020·北京高考真題)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)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6.(2018·江蘇高考真題)梳子在梳頭后帶上電荷,搖動這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波。該電磁波 ()A.是橫波B.不能在真空中傳播C.只能沿著梳子搖動的方向傳播D.在空氣中的傳播速度約為3×108m/s7.(2016·全國高考真題)關(guān)于電磁波,下列說法正確的是 (ABC)A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波C.電磁波在真空中自由傳播時,其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直D.利用電磁波傳遞信號可以實(shí)現(xiàn)無線通信,但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失1．關(guān)于電磁波的傳播速度表達(dá)式c=λf，下列理解正確的是（）A．電磁波在真空中的傳播速度隨波長增大而增大B．電磁波在真空中的傳播速度隨頻率增大而增大C．當(dāng)電磁波的頻率減小時，它在真空中的波長不變D．當(dāng)電磁波的頻率減小時，它在真空中的波長增大3．目前，我國正在開展5G網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)工作，并將于2020年進(jìn)入全面5G時代。屆時，將開啟萬物互聯(lián)時代：車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動駕駛技術(shù)等將一一變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。5G，即第五代移動通信技術(shù)，采用頻段，相比于現(xiàn)有的4G（即第四代移動通信技術(shù)，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。5G信號與4G信號相比下列說法正確的是（）A．5G信號比4G信號在真空中的傳播速度更快 B．5G信號比4G信號更容易被障礙物阻擋C．5G信號比4G信號需要更少的通信基站 D．5G信號比4G信號更適合長距離傳輸4．目前雷達(dá)發(fā)出的電磁波頻率多在200~1000MHz的范圍內(nèi)。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．真空中，上述頻率范圍的電磁波的波長在30~150m之間B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C．紅外線的波長比紫外線的波長短D．測出從發(fā)射無線電波到接收反射回來的無線電波的時間，就可以確定障礙物的距離5．（多選）下列關(guān)于電磁波說法正確的是（）A．紅外線與紫外線都不屬于電磁波B．赫茲從理論上預(yù)言了電磁波的存在C．電磁波傳播時不需要介質(zhì)可以在真空中傳播D．可見光與微波爐中的微波一樣都屬于電磁波6．（多選）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波在真空中的傳播速度等于光速B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波不能在真空中傳播D．麥克斯韋提出了電磁場理論并證實(shí)了電磁波的存在7．關(guān)于電磁場及電磁波，下列說法錯誤的是（）A．麥克斯韋提出電磁場理論，赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在B．變化的電場能夠產(chǎn)生磁場，變化的磁場能夠產(chǎn)生電場C．不同電磁波具有不同的波長，電磁波中無線電波可用于通信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8．關(guān)于電磁場理論，下面說法中正確的是（）A．電場周圍空間中產(chǎn)生磁場B．穩(wěn)定電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場C．靜止電荷能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場D．變化的電場和變化的磁場互相激發(fā)，形成由近及遠(yuǎn)傳播的電磁波9．關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法不正確的是（）A．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波B．發(fā)射電磁波需經(jīng)過調(diào)制過程，調(diào)制的方法分為調(diào)頻和調(diào)幅，接收電磁波需經(jīng)過解調(diào)過程，解調(diào)是調(diào)制的逆過程C．無線電波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、射線都是電磁波D．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失10．電磁波給人類生活帶來日新月異變化的同時，也帶來了電磁污染。長期使用如圖所示的通信裝置，會對人體健康產(chǎn)生影響的是（）A． B．C． D．11．“神舟十三號”載人飛船于2021年10月16日凌晨成功發(fā)射，在軌運(yùn)行6個月后于2022年4月16