13.4電磁波的發現及應用學習目標學習目標課程標準物理素養3.3.4通過實驗，了解電磁波，知道電磁場的物質性。3.3.5通過實驗，了解電磁波的應用及其帶來的影響。物理觀念：了解電磁波本身是一種特殊物質，電磁波能傳遞能量和信息。知道可見光是電磁波譜家族中的一個頻段。科學思維：了解電磁波譜中各波段的主要特性及其在科技、經濟和社會信息化等方面的主要應用。科學探究：體驗赫茲證明麥克斯韋預言的電磁波存在的實驗觀察及實驗方法，領會物理理論和實驗的相互配合對科學發展的巨大作用。科學態度與責任：了解人類發現電磁波的歷史，知道麥克斯韋、赫茲等物理學家對電磁波發現做出的巨大貢獻，領會在電磁波的發現過程中所蘊含的科學方法和科學精神。002思維導圖電磁波譜電磁波的能量電磁波通信003知識梳理課前研讀課本，梳理基礎知識：一、電磁場1.麥克斯韋——經典電磁場理論2.電磁場二、電磁波1．產生條件：周期性變化的磁場或者周期性變化的電場2．特點(1)電磁場在空間由近及遠地向周圍傳播，形成．(2)電磁波的傳播不需要，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度同(都等于光速)．(3)不同頻率的電磁波，在同一介質中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速．(4)v＝λf，f是電磁波的．3．證實三、電磁波譜1．波長2．電磁波譜：按照電磁波的大小或高低的順序把它們排列成譜叫作電磁波譜．按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、、紫外線、X射線、γ射線．電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應用遞變規律無線電波＜3×1011＞10－3波動性強，易發生衍射無線電技術衍射能力減弱，直線傳播能力增強紅外線1011～101510－7～10－3熱效應紅外遙感可見光101510－7引起視覺照明、攝影紫外線1015～101610－8～10－7化學效應、熒光效應、滅菌消毒醫用消毒、防偽X射線1016～101910－11～10－8穿透本領強檢查、醫用透視γ射線＞1019＜10－11穿透本領更強工業探傷、醫用治療四、電磁波的能量1．電磁波是一種2．電磁波具有五、電磁波通信004題型精講【題型一】電磁場理論及電磁波的產生【典型例題1】下列四個選項中的四種磁場變化情況，能產生如圖所示電場的是（）A． B．C． D．【典型例題2】某電路中電場強度隨時間變化的關系圖像如圖所示，能發射電磁波的是()【對點訓練1】關于電磁場理論，下列說法正確的是()A．在電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場B．在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產生周期性變化的磁場【對點訓練2】（多選）梳子在梳頭后帶上電荷，搖動這把梳子會在空中產生電磁波，該電磁波（）A．是由于電荷運動產生的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【題型二】電磁波的特點及電磁波譜【典型例題3】(多選)下列說法正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關B．電磁波可以發生衍射現象和偏振現象C．簡諧機械波在給定的介質中傳播時，振動的頻率越高，則波傳播速度越大D．紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度【典型例題4】關于各種電磁波的性質比較，下列說法中正確的有()A．由于紅外線的波長比可見光長，所以比可見光更難發生干涉、衍射B．由于γ射線的波長太短了，所以根本無法發生干涉、衍射C．無論哪一種電磁波，在真空中的傳播速度都相同D．γ射線的穿透能力最強，所以最適于用來透視人體，檢查骨骼和其他病變情況【對點訓練3】(多選)以下關于機械波與電磁波的說法中，正確的是()A．機械波與電磁波本質上是一致的B．機械波的波速只與介質有關，而電磁波在介質中的波速，不僅與介質有關，還與電磁波的頻率有關C．機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波D．它們都能發生反射、折射、干涉和衍射現象【對點訓練4】(多選)下列說法中正確的是()A．北斗導航系統是利用電磁波進行定位和導航的B．微波爐能快速加熱食物是利用紅外線具有顯著的熱效應C．常用的電視機遙控器通過發出紫外線脈沖信號來搖控電視機D．遙感技術中利用了紅外線探測器接收物體發出的紅外線來探測被測物體的特征【題型三】電磁波的應用及危害的防止 【典型例題5】(多選)第五代移動通信技術(簡稱5G)是最新一代蜂窩移動通信技術，5G的性能目標是高數據速率、減少延遲、大規模設備連接等。與4G相比，5G使用的電磁波頻率更高。下列說法中正確的是()A．5G和4G使用的電磁波都是橫波B．5G和4G使用的電磁波在真空中的傳播速度相同C．5G和4G使用的電磁波都可以發生干涉和衍射現象D．在真空中5G使用的電磁波波長比4G的長【典型例題6】電磁輻射是一種復合的電磁波，以相互垂直的電場和磁場隨時間的變化而傳遞能量。人體生命活動包含一系列的生物電活動，這些生物電對環境的電磁波非常敏感，因此，電磁輻射可以對人體造成影響和損害。《環境電磁波衛生標準》等法規規定：當電磁輻射強度（單位時間內垂直通過單位面積的電磁輻射能量）不超過時，對人體沒有任何影響。某ZZZ辦公區域內采用如圖所示的無線路由器，若它的電磁輻射功率是，則人體與該裝置的安全距離至少為（）A． B． C． D．【對點訓練5】(多選)電磁波廣泛應用在現代醫療中。下列屬于電磁波應用的醫用器械有()A．殺菌用的紫外燈B．拍胸片的X光機C．治療咽喉炎的超聲波霧化器D．檢查血流情況的“彩超”機【對點訓練6】電焊作業時，會產生對人體有害的電焊弧光，輻射出大量頻率為1.0×1015Hz的電磁波。根據如圖所示的電磁波譜，判斷它屬于哪種電磁波（）A．微波 B．紅外線 C．紫外線 D．X射線00501強化訓練【基礎強化】1．關于電磁場和電磁波的正確說法是（）A．電場和磁場總是相互聯系的，它們統稱為電磁場B．電磁場由發生的區域向遠處的傳播就是電磁波C．電磁波傳播速度總是3×108m/sD．電磁波是一種物質，不能在真空中傳播2.電信網、廣播電視網和互聯網逐步整合成為統一的信息通信網絡，這些信息都是通過電磁波來傳遞的。關于麥克斯韋的電磁場理論，下列說法正確的是（）A．變化的磁場一定能產生電磁波B．磁場一定在周圍空間產生電場C．不均勻變化的電場產生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場產生不均勻變化的電場D．麥克斯韋推算出電磁波傳播的速度等于光速，提出了光的電磁理論：光是電磁波3.(1)觀察上面兩幅圖，變化的磁場所產生電場的電場線和以前所學靜電場的電場線有區別嗎？(2)變化的磁場一定能產生電磁波嗎？為什么？4.測溫是防控新冠肺炎的重要環節。在公共場所常用如圖所示的測溫槍為出入人員測溫，測溫槍是通過傳感器接收紅外線，得出感應溫度數據，使用時只要將測溫槍靠近皮膚表面，修正皮膚與實際體溫的溫差便能準確顯示體溫，下列說法正確的是()A.測溫槍利用的紅外線也可用于殺菌消毒B.紅外線是波長比紫外線長的電磁波C.紅外線的穿透能力很強，接受紅外線照射是會傷害身體的D.紅外線的頻率大于X光的頻率5.（多選）關于機械波與電磁波，下列說法中正確的是()A.機械波在介質中傳播時，介質中后振動的質點總是重復先振動的相鄰的質點的振動，是受迫振動B.彈簧振子在四分之一個周期里運動的路程一定等于一個振幅C.有經驗的戰士可以根據炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈是接近還是遠去D.電磁波衍射能力由強到弱的順序是無線電波、可見光、紅外線、γ射線6.根據電磁波譜選出下列各組電磁波，其中頻率互相交錯重疊，且波長順序由短到長排列的是()A．微波、紅外線、紫外線B．γ射線、X射線、紫外線C．紫外線、可見光、紅外線D．紫外線、X射線、γ射線【素養提升】7.(多選)電磁感應現象在科技和生活中有著廣泛的應用，下列說法正確的是()A.圖(a)中利用了發射線圈和接收線圈之間的互感現象構成變壓器，從而實現手機充電B.圖(b)中給電磁爐接通恒定電流，可以在鍋底產生渦流，給鍋中食物加熱C.圖(c)中如果線圈B不閉合，S斷開將不會產生延時效果D.圖(d)中給電子感應加速器通以恒定電流時，被加速的電子獲得恒定的加速度8．(多選)下列關于無線電波的敘述中，正確的是()A．無線電波是波長從幾十千米到幾毫米的電磁波B．無線電波在任何介質中的傳播速度均為3.0×108m/sC．無線電波不能產生干涉和衍射現象D．無線電波由真空進入介質傳播時，波長變短9.新型冠狀病毒疫情已被我國有效控制。為了戰勝疫情，我們的志愿者在社區、機場等公共場所不顧個人安危，為行人量體溫、查信息，嚴防死守，確保一方平安。志愿者使用的體溫檢測器通過非接觸的方法感應人體的體溫以此來排查新型冠狀病毒的疑似感染病例。請問這種體溫檢測器工作時利用了哪種電磁波的特性()A．紅外線 B．紫外線C．X射線 D．γ射線10．間諜衛星上裝有某種遙感照相機，可用來探測軍用和民用目標。這種照相機能拍到晚上關燈行駛的汽車，即使車輛離開，也瞞不過它。這種遙感照相機敏感的電磁波屬于()A．可見光波段 B．紅外波段C．紫外波段 D．X射線波段11．在物理學發展過程中，觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用。下列敘述符合史實的是（）A．奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應，揭示了電和磁存在聯系B．法拉第在實驗中觀察到，在通有恒定電流的靜止導線附近的固定導線圈中會出現感應電流C．麥克斯韋從場的角度總結電與磁的聯系，證實了電磁波的存在D．法拉第用實驗證實了電磁波的存在，并測出電磁波與光的傳播速度相同12.關于電磁波，下列說法正確的是（）A．麥克斯韋不但預言了電磁波的存在，而且通過實驗證實了電磁波的存在B．麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在C．赫茲不但預言了電磁波的存在，而且通過實驗證實了電磁波的存在D．赫茲首先預言了電磁波的存在，麥克斯韋通過實驗證實了電磁波的存在13.1864年，英國科學家麥克斯韋在前人研究電磁現象的基礎上，建立了完整的電磁場理論。下列說法正確的是（）A．電磁波是一種物質B．電磁波可以傳遞信息，但不能傳遞能量C．遙控器發出的紅外線波長和醫院CT中的X射線波長相同D．變化的電場產生磁場，變化的磁場不能產生電場14.國際宇航聯合會將2020年度“世界航天獎”授予我國“嫦娥四號”任務團隊。“嫦娥四號”任務創造了多項世界第一、在探月任務中，“玉兔二號”月球車朝正下方發射一束頻率為f的電磁波，該電磁波分別在月壤層的上、下表面被反射回來，反射波回到“玉兔二號”的時間差為。已知電磁波在月壤層中傳播的波長為，求該月壤層的厚度d。【能力培優】15.關于電磁波的傳播速度表達式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．當電磁波的頻率減小時，它在真空中的波長不變D．當電磁波的頻率減小時，它在真空中的波長增大16．使用藍牙耳機接聽手機來電，其信號傳輸的示意圖如圖所示，已知可見光的頻率范圍是：，則藍牙通信的電磁波（）A．是藍光 B．波長比手機通信的電磁波短C．在真空中的傳播速度大小為 D．在真空中的傳播速度比可見光傳播的速度小17.具有NFC（近距