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高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步4 电磁波的发现及应用优秀学案
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步4 电磁波的发现及应用优秀学案，共8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，电路中会产生感应电流。这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。
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电场。
(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，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
2．电磁场：变化的电场和磁场互相联系，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
答案 AB
解析 变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，B正确；周期性变化的电场和变化的磁场相互关联，形成电磁场，C错误；只有变化的电场才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，D错误。
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周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场，这样变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。
(2)电磁波可以在真空中传播，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振动，电磁波在真空中的传播速度等于光速，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电磁波，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
答案 D
解析 这个电台发射的电磁波的波长λ＝eq \f(c,f)＝eq \f(3×108,90×106) m≈3.33 m，故选D。
三、电磁波谱
1．电磁波谱
(1)概念：按电磁波的波长或频率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：无线电波、红外线、可见光、紫外线、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
答案 B
解析 X射线具有较强的穿透能力，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，故A正确；紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应，故B错误；红外遥感技术利用了一切物体都不停地辐射红外线的现象，从而通过接收到的红外线来感知物体，故C正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故D正确。
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
答案 D
解析 由题图可知8～13 μm波段的电磁波，水和二氧化碳几乎均不吸收，故选D。
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
答案 D
解析 无线电波在真空中的传播速度与光速相同，保持不变，其速度与频率没有关系，A错误；由c＝λf，知频率变大，波长变短，B、C错误；无线电波频率越高，相同时间内传递的信息量越大，D正确。
课时对点练
考点一 麦克斯韦电磁场理论
1．(多选)在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流的磁效应
B．法拉第发现了电磁感应现象
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，楞次用实验证实了电磁波的存在
D．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
答案 ABD
解析 奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A、B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，C错误；库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，D正确。
2．关于电磁场理论，下列说法中正确的是( )
A．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
B．非均匀变化的电场产生的磁场一定是均匀变化的
C．均匀变化的磁场一定产生变化的电场
D．均匀变化的电场一定产生稳定的磁场
答案 D
解析 稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故D正确。
3．(多选)某电场中电场强度随时间变化的图像如选项图所示，能产生磁场的电场是( )
答案 ABC
解析 根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生磁场，选项A、B、C正确。
考点二 电磁波及电磁波谱
4．(多选)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波由真空进入介质中，频率不变
B．周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波
C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播
D．电磁波在任何介质中的传播速度都是3×108 m/s
答案 AB
解析 频率由波源决定，与介质无关，故电磁波由真空进入介质中，频率不变，A正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，由近及远地传播，形成电磁波，B正确；电磁波是一种物质，可以不依赖介质传播，电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，在不同介质中传播速度不一样，C、D错误。
5．下列各组电磁波中，按波长由小到大排列的是( )
A．γ射线、紫外线、红外线、可见光
B．γ射线、紫外线、可见光、红外线
C．红外线、可见光、紫外线、γ射线
D．紫外线、可见光、红外线、γ射线
答案 B
解析 依照波长由长到短，电磁波谱可大致分为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故选B。
6．(2023·常州市高二阶段练习)关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播
B．电磁波可以传递信息，也可以传播能量
C．遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大
D．各种频率的电磁波在真空中传播的速度不同
答案 B
解析 电磁波可以在真空中传播，故A错误；电磁波可以传递信息，也可以传播能量，故B正确；根据电磁波谱可知，遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率小，故C错误；各种频率的电磁波在真空中传播的速度都等于真空中的光速c，故D错误。
7．电磁波在日常生活中有着广泛的应用。下列说法正确的是( )
A．微波炉加热食物是利用了红外线的热效应
B．红外线应用在探测技术中，是利用了它穿透本领强的特性
C．医院用X射线进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的
D．利用紫外线灭菌消毒，是因为紫外线具有较高的能量
答案 D
解析 微波炉加热食物是利用微波进行加热的，A错误；红外探测技术是基于一切物体都在辐射红外线，用红外探测器接收物体发出的红外线，然后进行分析，从而得知被测物体的信息，B错误；γ射线的穿透能力比X射线的穿透能力强，C错误；利用紫外线具有较高的能量，可以进行灭菌消毒，D正确。
8．(多选)(2023·合肥一中期中)下列能说明电磁波具有能量的是( )
A．可见光射入人的眼睛，人看到物体
B．放在红外线区域的温度计升温很慢
C．电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流
D．γ射线的穿透能力强，可用于探测金属部件内部的缺陷
答案 ACD
解析 人眼看到物体，说明人眼感受到了可见光的能量，A项正确；红外线具有热效应，会使放在该区域的温度计升温很快，说明红外线具有能量，B错误；电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流，电流的能量来源于电磁波，C项正确；γ射线的穿透能力强，说明γ射线具有很高的能量，D项正确。
9．关于现代通信和电磁波，下列叙述正确的是( )
A．光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播
B．卫星通信利用人造卫星作为中继站进行通信
C．电磁波的应用对人类有利无害
D．电磁波不能在真空中传播
答案 B
解析 光纤通信以光为载体，需要用到光导纤维，不是无线传播，故A错误；由于微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕行，同时在传输过程中信号存在衰减等，因此人类用通信卫星作中继站，故B正确；电磁波的种类很多，长期被一些射线或微波照射会对人体产生危害，故C错误；电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，故D错误。
10．(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )
A．真空中上述雷达发射的电磁波的传播速度为3×108 m/s
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D．雷达使用的是无线电波的微波波段
答案 ACD
解析 真空中电磁波的传播速度为3×108 m/s，A正确；电磁波是由周期性变化的电场和磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知，C正确；雷达使用的是无线电波的微波波段，D正确。
11．频率为5×1014 Hz的红光，从10 m外的交通信号灯直接传到你的眼睛，大约需要多长时间？在这个距离中有多少个波长？
答案 3.3×10－8 s 1.7×107个
解析 传到眼睛需要的时间是
t＝eq \f(x,c)＝eq \f(10,3×108) s≈3.3×10－8 s，
由c＝λf得，
该红光的波长λ＝eq \f(c,f)＝eq \f(3×108,5×1014) m＝6×10－7 m。
在这个距离中的波长数为n＝eq \f(x,λ)＝eq \f(10,6×10－7)
≈1.7×107个。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
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，电路中会产生感应电流。这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。
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电场。
(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，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
2．电磁场：变化的电场和磁场互相联系，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
答案 AB
解析 变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，B正确；周期性变化的电场和变化的磁场相互关联，形成电磁场，C错误；只有变化的电场才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，D错误。
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周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场，这样变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。
(2)电磁波可以在真空中传播，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振动，电磁波在真空中的传播速度等于光速，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电磁波，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
答案 D
解析 这个电台发射的电磁波的波长λ＝eq \f(c,f)＝eq \f(3×108,90×106) m≈3.33 m，故选D。
三、电磁波谱
1．电磁波谱
(1)概念：按电磁波的波长或频率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：无线电波、红外线、可见光、紫外线、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
答案 B
解析 X射线具有较强的穿透能力，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，故A正确；紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应，故B错误；红外遥感技术利用了一切物体都不停地辐射红外线的现象，从而通过接收到的红外线来感知物体，故C正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故D正确。
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
答案 D
解析 由题图可知8～13 μm波段的电磁波，水和二氧化碳几乎均不吸收，故选D。
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
答案 D
解析 无线电波在真空中的传播速度与光速相同，保持不变，其速度与频率没有关系，A错误；由c＝λf，知频率变大，波长变短，B、C错误；无线电波频率越高，相同时间内传递的信息量越大，D正确。
课时对点练
考点一 麦克斯韦电磁场理论
1．(多选)在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流的磁效应
B．法拉第发现了电磁感应现象
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，楞次用实验证实了电磁波的存在
D．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
答案 ABD
解析 奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A、B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，C错误；库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，D正确。
2．关于电磁场理论，下列说法中正确的是( )
A．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
B．非均匀变化的电场产生的磁场一定是均匀变化的
C．均匀变化的磁场一定产生变化的电场
D．均匀变化的电场一定产生稳定的磁场
答案 D
解析 稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故D正确。
3．(多选)某电场中电场强度随时间变化的图像如选项图所示，能产生磁场的电场是( )
答案 ABC
解析 根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生磁场，选项A、B、C正确。
考点二 电磁波及电磁波谱
4．(多选)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波由真空进入介质中，频率不变
B．周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波
C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播
D．电磁波在任何介质中的传播速度都是3×108 m/s
答案 AB
解析 频率由波源决定，与介质无关，故电磁波由真空进入介质中，频率不变，A正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，由近及远地传播，形成电磁波，B正确；电磁波是一种物质，可以不依赖介质传播，电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，在不同介质中传播速度不一样，C、D错误。
5．下列各组电磁波中，按波长由小到大排列的是( )
A．γ射线、紫外线、红外线、可见光
B．γ射线、紫外线、可见光、红外线
C．红外线、可见光、紫外线、γ射线
D．紫外线、可见光、红外线、γ射线
答案 B
解析 依照波长由长到短，电磁波谱可大致分为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故选B。
6．(2023·常州市高二阶段练习)关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播
B．电磁波可以传递信息，也可以传播能量
C．遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大
D．各种频率的电磁波在真空中传播的速度不同
答案 B
解析 电磁波可以在真空中传播，故A错误；电磁波可以传递信息，也可以传播能量，故B正确；根据电磁波谱可知，遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率小，故C错误；各种频率的电磁波在真空中传播的速度都等于真空中的光速c，故D错误。
7．电磁波在日常生活中有着广泛的应用。下列说法正确的是( )
A．微波炉加热食物是利用了红外线的热效应
B．红外线应用在探测技术中，是利用了它穿透本领强的特性
C．医院用X射线进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的
D．利用紫外线灭菌消毒，是因为紫外线具有较高的能量
答案 D
解析 微波炉加热食物是利用微波进行加热的，A错误；红外探测技术是基于一切物体都在辐射红外线，用红外探测器接收物体发出的红外线，然后进行分析，从而得知被测物体的信息，B错误；γ射线的穿透能力比X射线的穿透能力强，C错误；利用紫外线具有较高的能量，可以进行灭菌消毒，D正确。
8．(多选)(2023·合肥一中期中)下列能说明电磁波具有能量的是( )
A．可见光射入人的眼睛，人看到物体
B．放在红外线区域的温度计升温很慢
C．电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流
D．γ射线的穿透能力强，可用于探测金属部件内部的缺陷
答案 ACD
解析 人眼看到物体，说明人眼感受到了可见光的能量，A项正确；红外线具有热效应，会使放在该区域的温度计升温很快，说明红外线具有能量，B错误；电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流，电流的能量来源于电磁波，C项正确；γ射线的穿透能力强，说明γ射线具有很高的能量，D项正确。
9．关于现代通信和电磁波，下列叙述正确的是( )
A．光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播
B．卫星通信利用人造卫星作为中继站进行通信
C．电磁波的应用对人类有利无害
D．电磁波不能在真空中传播
答案 B
解析 光纤通信以光为载体，需要用到光导纤维，不是无线传播，故A错误；由于微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕行，同时在传输过程中信号存在衰减等，因此人类用通信卫星作中继站，故B正确；电磁波的种类很多，长期被一些射线或微波照射会对人体产生危害，故C错误；电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，故D错误。
10．(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )
A．真空中上述雷达发射的电磁波的传播速度为3×108 m/s
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D．雷达使用的是无线电波的微波波段
答案 ACD
解析 真空中电磁波的传播速度为3×108 m/s，A正确；电磁波是由周期性变化的电场和磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知，C正确；雷达使用的是无线电波的微波波段，D正确。
11．频率为5×1014 Hz的红光，从10 m外的交通信号灯直接传到你的眼睛，大约需要多长时间？在这个距离中有多少个波长？
答案 3.3×10－8 s 1.7×107个
解析 传到眼睛需要的时间是
t＝eq \f(x,c)＝eq \f(10,3×108) s≈3.3×10－8 s，
由c＝λf得，
该红光的波长λ＝eq \f(c,f)＝eq \f(3×108,5×1014) m＝6×10－7 m。
在这个距离中的波长数为n＝eq \f(x,λ)＝eq \f(10,6×10－7)
≈1.7×107个。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
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