高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电磁波的发现及应用导学案及答案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电磁波的发现及应用导学案及答案，共4页。

一、电磁场
1．麦克斯韦电磁场理论
(1)变化的磁场产生电场
①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生________________。这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了________。
②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生________。
(2)变化的电场产生磁场
变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生________，即________的电场产生磁场。
2．电磁场：变化的________和________互相联系，所形成的不可分割的统一体。
例1 (多选)下列关于电磁场理论的叙述正确的是( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
对麦克斯韦电磁场理论的理解
二、电磁波
1．(1)麦克斯韦的伟大预言：周期性变化的电场引起________变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的________，这样变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围________，形成电磁波。
(2)电磁波可以在________中传播，因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，不需要传播介质。
说明 电磁波传播虽然不需要介质，但它也可以在其他介质如光纤中传播，且速度都比在真空中的小。
(3)光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种________________，电磁波在真空中的传播速度等于________，即c＝3×108 m/s。
(4)赫兹的贡献：1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了________，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
(5)电磁场中储存着能量，电磁波的发射过程就是辐射电磁能的过程。
2．波长、频率与波速之间的关系
(1)波速＝波长×频率，即c＝λf。
(2)频率由波源决定，与介质无关，而波长、波速的大小与介质有关，所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变。
(3)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。
(1)变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场。( )
(2)麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在。( )
(3)电磁波依赖于介质才能传播。( )
例2 (2022·河北师范大学附属中学高二阶段练习)有一个广播电台的频率f＝90.0 MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ为( )
A．2.70 m B．270 m
C．3.00 m D．3.33 m
三、电磁波谱
1．电磁波谱
(1)概念：按电磁波的________或________大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
(2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：________________、红外线、________、________、X射线、γ射线。
2．不同电磁波的特性和用途
(1)过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康。( )
(2)电磁波频率最大的是γ射线，医学上常用它进行人体透视检查。( )
(3)紫外线和X射线都可以使感光底片感光。( )
例3 (2022·济宁市育才中学高二期中)关于电磁波谱及对一些应用的解释，下列说法中不正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．紫外验钞机是利用紫外线的化学作用
C．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
D．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
针对训练 红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况。地球大气中的水(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收。如图所示为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况。由图可知，在该波段红外遥感卫星大致能够接收到的波长范围为( )
A．2.5～3.5 μm B．4～4.5 μm
C．5～7 μm D．8～13 μm
四、电磁波的能量 电磁波通信
1．电磁波的能量
(1)电磁波是物质存在的一种特殊形式
电磁波和我们学过的电场、磁场一样，是一种特殊的物质，不是由分子、原子所组成的，与通常的实物不同，但它是客观存在的。
(2)电磁波具有能量
从场的观点来看，电场具有电场能，磁场具有磁场能，电磁场具有电磁能，电磁波发射的过程就是辐射能量的过程，电磁波在空间传播，电磁能就随之一起传播。
2．电磁波通信
(1)传播途径
电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。
有线传播利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息，如台式电脑、电话等。
无线传播仅利用电磁波而不通过线缆传递信息，如收音机、手机、GPS、无线鼠标等。
(2)传输特点
电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。
例4 (2022·武汉市华中师大一附中期中)5G是“第五代移动通信技术”的简称，目前世界各国正大力发展5G网络，5G网络使用的无线电波通信频率在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段，比目前4G及以下网络(通信频率在0.3～3.0 GHz的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率。5G网络的传输速率(指单位时间传输的数据量大小)可达10 Gbps，是4G网络的50～100倍。关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是( )
A．在真空中的传播速度更快
B．在真空中的波长更长
C．在真空中的波长与4G网络使用的无线电波相同
D．频率更高，相同时间传递的信息量更大恒定的磁场不产生电场
恒定的电场不产生磁场
均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场
周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场
种类
波长范围
特性
应用
无线电波
大于1 mm
波动能力强
通信、广播、射电望远镜
红外线
760～106 nm
热作用强
烘干、红外遥感、测温、夜视仪
可见光
400～760 nm
感光性强
照明、照相
紫外线
10～400 nm
化学作用、荧光作用
消毒、荧光效应、促使人体合成维生素D
X射线
0.001～10 nm
较强的穿透能力
透视人体、检查金属零件的质量
γ射线
小于10－3 nm
穿透能力最强
医学上的γ刀技术、探测金属内部的缺陷