13-4.电磁波的发现及应用
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第十三章 电磁感应与电磁波初步
4．电磁波的发现及应 用
1．了解麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点：变化的磁场产生电场， 变化的电场产生磁场。
2．了解电磁波是怎样形成的；了解电磁波的传播，以及与光的联系； 知道赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。
3．知道波长、频率与波速的关系，了解电磁波谱及各种电磁波的应用。 4．知道电磁波具有能量，电磁波是一种物质，了解电磁波在通信中的 应用。
3．电磁波的特性及应用
电磁波 无 长波、中 线 波、短波 电
微波 波
红外线 可见光
紫外线
X射线
γ射线
应用 广播及其他信号的传输 卫星通信、电视等的信号传输 加热理疗、遥感、遥控
通信 消毒、鉴别钞票真伪(荧光效应)
诊断病情(人体透视) 摧毁病变细胞(治疗癌症)
四、电磁波的能量、电磁波通信 1．电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 2．负责通话的电信网、广播电视网和互联网中的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。
二、电磁波 1．麦克斯韦对电磁波的预言 变化的电场和变化的磁场交替产生， 由近及远向周围传播，形成了电磁波。
2．电磁波的传播：电磁波可以在真空中传播，速度等于光速。 3．光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动。 4．电磁场理论的证实：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，为无线电技术的发展开拓了道路。
完美答案
[规范解答] X 射线常用于医学上透视人体，A 错误；过强的紫外线照 射对人的皮肤有害，B 错误；电磁波谱中频率最高的是 γ 射线，波长最长的 是无线电波，C 错误，D 正确。
规范解答
[变式训练 2] 长波的波长范围为 3000～30000 m，短波的波长范围为
10～50 m，则长波的频率范围是___1_0_～__1_0_0__k_H_z___，短波的频率范围是 ____6_～__3_0__M__H_z____。
答案
解析 变化的磁场周围一定存在电场，当电场中存在闭合电路时，电 路中有电流，若无闭合电路，电场仍然存在，故 A 正确；周期性变化的电 场产生周期性变化的磁场，B 正确；不均匀变化的电场或磁场才能激发出变 化的磁场或电场，从而可能形成电磁波，C 正确；恒定的电场不产生磁场， 恒定的磁场也不产生电场，D 错误。
完美答案
[规范解答] 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场(或磁场)才能 产生磁场(或电场)，变化的电场(或磁场)不一定产生变化的磁场(或电场)， 周期性变化的电场(或磁场)一定产生周期性变化的磁场(或电场)，C、D 正 确。
规范解答
A 组：合格性水平训练
1．(物理学史)第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是( )
一、电磁场 1．麦克斯韦对电磁感应现象的分析
电磁感应现象的实质是变化的磁场产生了电场。 2．麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点
①变化的磁场产生电场 ②变化的电场产生磁场 3．电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的， 形成一个不可分割的统一的电磁场。
☆ 恒定的磁场不产生电场，恒定的电场不产生磁场。 ☆ 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 ☆ 周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场。
解析
3．(电磁波谱)下列各组电磁波，按频率由高到低的正确排列顺序是 ()
A．无线电波、红外线、可见光、X 射线 B．X 射线、红外线、可见光、无线电波 C．X 射线、可见光、红外线、无线电波 D．无线电波、可见光、红外线、X 射线 解析 由 c＝fλ，得波长越长，频率越低。根据电磁波按波长排列顺序， 可得按频率由高到低排列的顺序是 X 射线、可见光、红外线、无线电波，C 正确。
解析 答案
4．(对电磁波的理解)对于声波和电磁波的比较，下面说法中正确的是 ()
解析
三、电磁波谱 1．波长、频率、波速 (1)波长：邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长。 (2)频率：在1 s内波峰(或波谷)通过的次数。 (3)波速：用来描述波传播快慢的物理量。
(4)波速、波长、频率的关系： c＝λf。 ☆ 电磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s。
2．电磁波谱 ① 按电磁波的波长或频率大小的顺序把各种电磁波排列起来，就是电磁波 谱。 ② 按波长从长到短依次排列为：无线电波(长波、中波、短波、微波)、红 外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
A．法拉第
B．奥斯特
C．赫兹
D．麦克斯韦
解析 法拉第发现电磁感应现象，奥斯特发现电流的磁效应，麦克斯 韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故 C 正确，A、 B、D 错误。
解析 答案
2．(对麦克斯韦电磁场理论的理解)(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论， 下列说法正确的是( )
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．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场 C．不均匀变化的电场或磁场才可能产生电磁波 D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
解析 已知长波波长范围为 3000～30000 m，而波速 c＝3.0×108 m/s。
由
c＝λf
可知
3.0×108 f1＝ 3000
Hz＝1×105
Hz＝100
3.0×108 kHz，f2＝ 30000
Hz＝
1×104 Hz＝10 kHz，则长波频率范围是 10～100 kHz。同理短波的波长范
围是 10～50 m，频率范围是 6～30 MHz。
☆ 实物粒子是物质存在的一种形式，场是物质存在的另一种形式，它们都 是客观存在的。场具有能量。
例 2 关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是( ) A．红外线和 X 射线都常用于医学上透视人体 B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C．电磁波谱中频率最小的为 γ 射线 D．无线电波的波长比可见光长
例 1 (多选)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( ) A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场 B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产 生变化的电场 C．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 D．周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场
4．电磁波的发现及应 用
1．了解麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点：变化的磁场产生电场， 变化的电场产生磁场。
2．了解电磁波是怎样形成的；了解电磁波的传播，以及与光的联系； 知道赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。
3．知道波长、频率与波速的关系，了解电磁波谱及各种电磁波的应用。 4．知道电磁波具有能量，电磁波是一种物质，了解电磁波在通信中的 应用。
3．电磁波的特性及应用
电磁波 无 长波、中 线 波、短波 电
微波 波
红外线 可见光
紫外线
X射线
γ射线
应用 广播及其他信号的传输 卫星通信、电视等的信号传输 加热理疗、遥感、遥控
通信 消毒、鉴别钞票真伪(荧光效应)
诊断病情(人体透视) 摧毁病变细胞(治疗癌症)
四、电磁波的能量、电磁波通信 1．电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 2．负责通话的电信网、广播电视网和互联网中的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。
二、电磁波 1．麦克斯韦对电磁波的预言 变化的电场和变化的磁场交替产生， 由近及远向周围传播，形成了电磁波。
2．电磁波的传播：电磁波可以在真空中传播，速度等于光速。 3．光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动。 4．电磁场理论的证实：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，为无线电技术的发展开拓了道路。
完美答案
[规范解答] X 射线常用于医学上透视人体，A 错误；过强的紫外线照 射对人的皮肤有害，B 错误；电磁波谱中频率最高的是 γ 射线，波长最长的 是无线电波，C 错误，D 正确。
规范解答
[变式训练 2] 长波的波长范围为 3000～30000 m，短波的波长范围为
10～50 m，则长波的频率范围是___1_0_～__1_0_0__k_H_z___，短波的频率范围是 ____6_～__3_0__M__H_z____。
答案
解析 变化的磁场周围一定存在电场，当电场中存在闭合电路时，电 路中有电流，若无闭合电路，电场仍然存在，故 A 正确；周期性变化的电 场产生周期性变化的磁场，B 正确；不均匀变化的电场或磁场才能激发出变 化的磁场或电场，从而可能形成电磁波，C 正确；恒定的电场不产生磁场， 恒定的磁场也不产生电场，D 错误。
完美答案
[规范解答] 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场(或磁场)才能 产生磁场(或电场)，变化的电场(或磁场)不一定产生变化的磁场(或电场)， 周期性变化的电场(或磁场)一定产生周期性变化的磁场(或电场)，C、D 正 确。
规范解答
A 组：合格性水平训练
1．(物理学史)第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是( )
一、电磁场 1．麦克斯韦对电磁感应现象的分析
电磁感应现象的实质是变化的磁场产生了电场。 2．麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点
①变化的磁场产生电场 ②变化的电场产生磁场 3．电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的， 形成一个不可分割的统一的电磁场。
☆ 恒定的磁场不产生电场，恒定的电场不产生磁场。 ☆ 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 ☆ 周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场。
解析
3．(电磁波谱)下列各组电磁波，按频率由高到低的正确排列顺序是 ()
A．无线电波、红外线、可见光、X 射线 B．X 射线、红外线、可见光、无线电波 C．X 射线、可见光、红外线、无线电波 D．无线电波、可见光、红外线、X 射线 解析 由 c＝fλ，得波长越长，频率越低。根据电磁波按波长排列顺序， 可得按频率由高到低排列的顺序是 X 射线、可见光、红外线、无线电波，C 正确。
解析 答案
4．(对电磁波的理解)对于声波和电磁波的比较，下面说法中正确的是 ()
解析
三、电磁波谱 1．波长、频率、波速 (1)波长：邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长。 (2)频率：在1 s内波峰(或波谷)通过的次数。 (3)波速：用来描述波传播快慢的物理量。
(4)波速、波长、频率的关系： c＝λf。 ☆ 电磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s。
2．电磁波谱 ① 按电磁波的波长或频率大小的顺序把各种电磁波排列起来，就是电磁波 谱。 ② 按波长从长到短依次排列为：无线电波(长波、中波、短波、微波)、红 外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
A．法拉第
B．奥斯特
C．赫兹
D．麦克斯韦
解析 法拉第发现电磁感应现象，奥斯特发现电流的磁效应，麦克斯 韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故 C 正确，A、 B、D 错误。
解析 答案
2．(对麦克斯韦电磁场理论的理解)(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论， 下列说法正确的是( )
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．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场 C．不均匀变化的电场或磁场才可能产生电磁波 D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
解析 已知长波波长范围为 3000～30000 m，而波速 c＝3.0×108 m/s。
由
c＝λf
可知
3.0×108 f1＝ 3000
Hz＝1×105
Hz＝100
3.0×108 kHz，f2＝ 30000
Hz＝
1×104 Hz＝10 kHz，则长波频率范围是 10～100 kHz。同理短波的波长范
围是 10～50 m，频率范围是 6～30 MHz。
☆ 实物粒子是物质存在的一种形式，场是物质存在的另一种形式，它们都 是客观存在的。场具有能量。
例 2 关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是( ) A．红外线和 X 射线都常用于医学上透视人体 B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C．电磁波谱中频率最小的为 γ 射线 D．无线电波的波长比可见光长
例 1 (多选)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( ) A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场 B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产 生变化的电场 C．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 D．周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场