第04讲 电磁波的发现及应用-【暑假衔接讲义】2025年新高二物理暑假提升讲义（含答案）（人教版2019）

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第一步：学
析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习
练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法
练考点 强知识：核心考点精准练
第二步：记
串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步：测
过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识点1：电磁场
1.麦克斯韦电磁场理论
(1)变化的磁场产生电场
①在变化的磁场中放一个闭合的电路，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，也同样要在空间产生电场。
(2)变化的电场产生磁场
变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。
2.电磁场：变化的电场和变化的磁场所形成的不可分割的统一体。
3.对麦克斯韦电磁场理论的理解
4.电场、磁场的变化关系可用下面的框图表示
知识点2：电磁波
1.电磁波的产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。
2.电磁波的特点
①电磁波可以在真空中传播。
②电磁波的传播速度等于光速。
③光在本质上是一种电磁波。即光是以波动形式传播的一种电磁振动。
3.电磁波的波速
①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率。
电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf。
②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108m/s。
知识点3：电磁波谱、电磁波的能量及电磁波通信
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成谱，叫作电磁波谱。
(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。
(3)各种电磁波的特性
①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等信号的传输。
②红外线：用于加热理疗等。
③可见光：照亮自然界，也可用于通信。
④紫外线：用于灭菌消毒。
⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁病变的细胞。
2.电磁波的能量
(1)光是一种电磁波，光具有能量。
(2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质。
3.电磁波通信
电信网、广播电视网和互联网逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过电磁波来传递的。电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。
考点一：麦克斯韦电磁场理论
1．关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波不能在真空中传播
B．变化的磁场一定产生变化的电场
C．稳定的电场周围产生磁场，稳定的磁场周围产生电场
D．周期性变化的电场和周期性变化的磁场互相激发，形成电磁波
2．根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（ ）
A．变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是变化的
B．变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是稳定的
C．周期性变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）不一定是周期性变化的
D．周期性变化的电场（或磁场）一定可以产生电磁波
3．如图所示的磁场中，能产生电磁波的是（ ）
A．B．C．D．
考点二：电磁波
4．一雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图像如图，A是发射时的雷达探测波的脉冲波形，B是敌机反射回来的脉冲波形，则敌机距雷达站的距离是（ ）
A．9×105 mB．4.5×105 m
C．3×105 mD．无法确定
5．使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示，已知可见光的频率范围是：，则蓝牙通信的电磁波（ ）
A．是蓝光B．波长比手机通信的电磁波短
C．在真空中的传播速度大小为D．在真空中的传播速度比可见光传播的速度小
6．2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（ ）
A．电磁波是一种物质，也具有能量
B．电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D．航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
考点三：电磁波谱
7．5G网络使用的无线电通信频率在超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在特高频段）拥有更大的带宽，如图所示。5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps （bps为bits per secnd的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50~100倍。5G信号与4G信号相比（ ）
A．在真空中传播速度更慢B．在真空中传播速度更快
C．波长更长D．频率更高，传输速率更快
8．下列说法正确的是（ ）
A．甲图中收音机是利用电谐振接收电磁波信号
B．乙图中微波炉是利用紫外线对食物加热
C．丙图中机场安检利用了射线穿透本领强的特性
D．丁图中夜视仪利用了微波传播方向性好的特点
9．电磁波谱是指电磁波的频率和波长范围，包括了从无线电波到伽马射线的整个频谱范围。电磁波谱在现代科学技术中起着极其重要的作用，广泛应用于通信、医疗、能源、环境监测等各个领域。根据电磁波谱，下列选项中电磁波的波长顺序由短到长排列的是（ ）
A．X射线、紫外线、可见光、红外线B．X射线、紫外线、红外线、可见光
C．紫外线、红外线、可见光、X射线D．可见光、红外线、X射线、紫外线
知识导图记忆
知识目标复核
1.知道麦克斯韦电磁场理论，理解麦克斯韦电磁场理论的两个要点。
2.了解电磁波的形成及特点，掌握波长、频率和波速的关系。
3.知道电磁波谱及排列顺序。
1．“中国天眼”是世界最大的单口径射电望远镜，能接受来自宇宙深处的电磁波，帮助人类探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场
B．不同电磁波在真空中传播速度不同
C．电磁波不能在水中传播
D．微波炉加热食物是利用了红外线的热效应
2．2022年元旦，神舟十三号三名航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站内以“青春”“梦想”“奋斗”为关键词，同京港澳三地青年进行天地对话。他们的通话信息经处理后通过电磁波传输。对于在真空中传播的电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．波长越长的频率越低
B．频率越高的传播速度越大
C．电磁波能量越大传播速度越大
D．首次通过实验证实电磁波的存在的科学家是麦克斯韦
3．某电路中电场随时间变化的图像有如图所示几种情况，能激发电磁波的电场是（ ）
A．B．
C．D．
4．下列关于电磁场、电磁波的说法中正确的是（ ）
A．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
B．电磁波在不同介质中的传播速度大小都相同
C．人们利用电磁波传递信息或者能量
D．电磁场仅仅是一种描述方式，不是真正的物质存在
5．关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
B．医院里经常利用红外线能摧毁病变细胞的作用对患者进行治疗
C．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
6．蓝牙是一种使用2.4GHz频段的无线电波支持设备短距离通信的技术，能在手机、无线耳机、智能手环、打印机等众多设备之间进行信息交换，则（ ）
A．这个频段的电磁波比射线能量更高
B．这个频段的电磁波比紫外线的波长要短
C．蓝牙信号“穿墙”时，在墙壁中的传播速率大于
D．智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能
7．关于电磁学，下列说法不正确的是（ ）
A．移动通信是通过电磁波来传输信息的
B．赫兹预言电磁波的存在
C．变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场
D．紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒
8．关于生活中遇到的各种电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．医院里“CT”机使用的电磁波是γ射线，它具有较强的穿透能力
B．紫外线常用于卫星通信、电视等信号的传输，它还可用于消毒
C．“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线，它具有显著的热效应
D．X射线可以摧毁病变的细胞，常用于治疗各种癌症
9．用于杀菌消毒的紫外线、用于通信的无线电波、用于检验金属内部缺陷的射线，它们的频率分别为，它们的频率大小关系是（ ）
A．B．C．D．
10．非接触式体温测量仪是通过人体辐射的红外线来测量体温，紫外线灯可以在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。下列关于红外线和紫外线的说法正确的是（ ）
A．红外线的波长比无线电波长
B．只有热的物体才能辐射红外线
C．紫外线的波长比红外线长
D．红外线和紫外线都是电磁波
11．英国物理学家麦克斯韦系统地总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，再加上他本人的创造性工作，得出诸多关于电磁场和电磁波的科学结论。下列关于电磁场和电磁波的说法中不正确的是（ ）
A．变化的电场所在空间一定会产生磁场
B．电磁波和机械波一样，它们的传播离不开传播介质
C．电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式
D．红外线、可见光、紫外线都是电磁波
12．高原冰雪探测雷达系统简称为雪深雷达，是珠峰高程测量的主力设备之一，主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测地面雪深。通过雪深雷达探测获得珠峰峰顶冰雪层厚度，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验捕捉到了电磁波
B．电磁波从空气进入冰雪层，传播速度会变大
C．雷达使用的电磁波比红外遥感使用的电磁波频率大
D．在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化
13．近年来国产手机产业发展迅猛，在芯片、5G通信等相关技术领域取得巨大突破。关于手机通讯，说法正确的是（ ）
A．电磁波不是一种物质
B．电磁波在真空中的传播速度等于光速
C．手机通话时手机通过X射线进行信息传输
D．手机通话时电磁波从一台手机直接发射到另一台手机
14．2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约400km的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功，航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站的，下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．电磁波波长越长，其能量子越大
B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
C．赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论
D．汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.013s
15．麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，1886年，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。下列说法中符合科学实际的是（ ）
A．周期性变化的磁场产生稳定的电场
B．均匀变化的磁场不能产生电场
C．电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度
D．电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联
恒定的电场不产生磁场
恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场
振荡磁场产生同频率的振荡电场
教材习题01
关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播
C．电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
D．赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
解题方法
A．变化的电场一定会在周围空间产生磁场，但并不一定是变化的磁场。如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化磁场。A错误；
B．电磁波在真空中传播的速度。故B错误；
C．电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要依赖介质。故C错误；
D．赫兹最先用实验证实了电磁波的存在。故D正确。故选D。
【答案】D
教材习题02
关于电磁波的传播速度表达式c=λf，下列理解正确的是（ ）
A．电磁波在真空中的传播速度随波长增大而增大
B．电磁波在真空中的传播速度随频率增大而增大
C．当电磁波的频率减小时，它在真空中的波长不变
D．当电磁波的频率减小时，它在真空中的波长增大
解题方法
AB．电磁波在真空中的传播速度都相同，不随波长和频率的变化而变化，选项AB错误；
CD．根据当电磁波的频率减小时，它在真空中的波长增大，选项C错误，D正确。故选D。
【答案】D
教材习题03
在以下的电磁波中，波长由长到短排列正确的是（ ）
A．短波、红外线、紫外线、微波
B．短波、紫外线、红外线、微波
C．短波、微波、红外线、紫外线
D．微波、短波、红外线、紫外线
解题方法
按照波长从大到小的顺序依次是无线电波（长、中、短、微）、红外线、可见光、紫外线、x射线和射线，故C正确，ABD错误。故选C。
【答案】C