電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用

13.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用知識點(diǎn)1：麥克斯韋電磁場理論1、變化的磁場周圍會產(chǎn)生電場麥克斯韋提出，在變化的磁場周圍會激發(fā)出一種電場，不管有無閉合電路，變化的磁場激發(fā)的電場總是存在的。如下圖所示：2、變化的電場周圍會產(chǎn)生磁場麥克斯韋相信自然規(guī)律的統(tǒng)一性和和諧性，相信電場與磁場的對稱之美，從場的觀點(diǎn)得出，即使沒有電流存在，只要空間某處的電場發(fā)生變化，就會在其周圍產(chǎn)生磁場，如下圖所示：麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的磁場不產(chǎn)生電場恒定的電場不產(chǎn)生磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場電磁場理論【典題】關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是（）A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路有關(guān)B．周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場C．變化的電場和穩(wěn)定的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場，即電磁場D．電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場【答案】B【解析】A．變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，當(dāng)電場中有閉合回路時(shí)，回路中有電流，若無閉合回路，電場仍然存在，與電路是否閉合無關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．周期性變化的磁場產(chǎn)生的電場一定也是周期性變化的，且頻率相同，故B正確；C．若形成電磁場必須有周期性變化的電場和磁場，故C錯(cuò)誤；D．只有變化的電場才能產(chǎn)生磁場，只有變化的磁場才能產(chǎn)生電場，故D錯(cuò)誤。故選B。知識點(diǎn)2：電磁波1、形成周期性變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，形成電磁場，電磁場由近及遠(yuǎn)傳播，形成電磁波，如下圖所示：2、特點(diǎn)在傳播方向上，任意一點(diǎn)的E和B都隨時(shí)間周期性變化，E和B相互垂直，且與電磁波的傳播方向垂直。只有周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)才能形成電磁波，恒定的電場和磁場無法形成電磁波。電磁場是一種客觀存在的物質(zhì)。電磁波可以在真空中傳播，在真空中傳播速度等于光速c＝3×108m/s。電磁場儲存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程。電磁場理論與電磁波發(fā)現(xiàn)1．關(guān)于電磁場理論，下列說法中正確的是（）A．在電場的周圍空間一定產(chǎn)生磁場B．任何變化的電場周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場C．均勻變化的電場周圍空間產(chǎn)生變化的磁場D．周期性變化的電場在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場【答案】D【詳解】A．只有變化的電場才能產(chǎn)生磁場，同樣，只有變化的磁場才能產(chǎn)生電場，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，均勻變化的電場周圍只能產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，故B錯(cuò)誤；C．變化的電場周圍不一定產(chǎn)生變化的磁場，例如均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場，故D正確。故選D。2．關(guān)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(lián)系的，它們統(tǒng)稱為電磁場B．電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)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(zhì)，不能在真空中傳播【答案】B【詳解】A．變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系的不可分割的統(tǒng)一整體，統(tǒng)稱為電磁場，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播形成電磁波，選項(xiàng)B正確；C．電磁波在真空中的傳播速度總是3×108m/s，在其它介質(zhì)中的傳播速度小于3×108m/s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．電磁波是一種以波的形式存在的物質(zhì)，可以不需要介質(zhì)在真空中傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。知識點(diǎn)3：電磁波譜概念：按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。用λ表示電磁波的波長、f表示頻率、c表示波速，則有c＝λf，電磁波在真空中的速度c＝3×108m/s。各種電磁波按波長由大到?。l率則為由小到大）排列順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，如下圖所示：它們的各自特性如下表所示：電磁波特性無線電波用于廣播、衛(wèi)星通信、電視等的信號傳輸紅外線用來加熱理療可見光照亮自然界，也可用于通信紫外線用于消毒X射線用于診斷病情γ射線可以摧毀病變的細(xì)胞電磁波的能量：電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì)；光是一種電磁波，光具有能量。電磁波與信息化社會3．使用藍(lán)牙耳機(jī)可以接聽來電，藍(lán)牙通信的電磁波波段為。已知可見光的波段為，則藍(lán)牙通信的電磁波（）A．是藍(lán)光 B．波長比可見光短C．比可見光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．在真空中的傳播速度比可見光小【答案】C【詳解】A．根據(jù)題意可知，藍(lán)牙通信的電磁波頻率小于可見光頻率，所以藍(lán)牙通信的電磁波不可能是藍(lán)光，故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)樗{(lán)牙通信的電磁波頻率小于可見光頻率，根據(jù)可知，波長比可見光長，故B錯(cuò)誤；C．因?yàn)椴ㄩL比可見光長，所以更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故C正確；D．所有電磁波在真空中傳播速度都為光速，是一樣的，故D錯(cuò)誤。故選C。2時(shí)，對人體沒有任何影響。某辦公區(qū)域內(nèi)采用如圖所示的無線路由器，若它的電磁輻射功率是7.5W，則人體與該裝置的安全距離至少為（）【答案】A【詳解】設(shè)人體與該裝置的安全距離至少為x，則解得x故選A。電磁波的波長和頻率5．關(guān)于電磁波的傳播速度表達(dá)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(dāng)電磁波的頻率減小時(shí)，它在真空中的波長不變D．當(dāng)電磁波的頻率減小時(shí)，它在真空中的波長增大【答案】D【詳解】AB．電磁波在真空中的傳播速度都相同，不隨波長和頻率的變化而變化，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；CD．根據(jù)當(dāng)電磁波的頻率減小時(shí)，它在真空中的波長增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選D。6．在電磁波譜中，下列說法正確的是（）A．各種電磁波有明顯的頻率和波長區(qū)域界限B．γ射線的頻率一定大于X射線的頻率C．X射線的波長一定大于可見光的波長D．可見光的波長一定比無線電波的波長短【答案】D【詳解】AB．X射線和γ射線、X射線和紫外線有一部分頻率重疊，界限不明顯，AB錯(cuò)誤；CD．可見光的波長一定比X射線的波長長，比無線電波的波長短，C錯(cuò)誤，D正確。故選D。電磁波的能量7．大口徑天文望遠(yuǎn)鏡大大提高了人類觀測宇宙的范圍。目前美國最大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡位于阿雷西博天文臺（阿雷西博射天望遠(yuǎn)鏡），其口徑約為300米。而位于我國云南貴州的射電望遠(yuǎn)鏡是目前世界上最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，其口徑約為500米。在宇宙大尺度上，天體的空間分布可認(rèn)為是均勻的，假定兩望遠(yuǎn)鏡能分辨的最小功率相同。以下說法正確的是（）A．兩望遠(yuǎn)鏡接收到的同一天體的輻射功率之比約為B．兩望遠(yuǎn)鏡接收到的同一天體的輻射功率之比約為C．兩望遠(yuǎn)鏡能觀測到輻射功率相同的天體數(shù)量之比約為D．兩望遠(yuǎn)鏡能觀測到輻射功率相同的天體數(shù)量之比約為【答案】B【詳解】AB．直徑為D的望遠(yuǎn)鏡能接受到輻射的有效面積（即垂直射電信號的方向的投影面積）那么，根據(jù)來自同一天體的輻射均勻分布可得：功率和有效面積成正比，故有故A錯(cuò)誤，B正確；CD．天體空間分布均勻，設(shè)望遠(yuǎn)鏡能觀測到的最遠(yuǎn)距離為L，望遠(yuǎn)鏡口徑為D，望遠(yuǎn)鏡能觀測到此類天體的電磁波總功率最小值為P0，則有天體的空間分布可認(rèn)為是均勻的，單位體積中天體數(shù)為n，能夠觀測到的此類天體數(shù)目由于兩望遠(yuǎn)鏡能分辨的最小功率相同所以則故CD錯(cuò)誤。故選B。8．微波爐、紅外烤箱、電磁爐這三種電器已經(jīng)進(jìn)入多數(shù)家庭的廚房，下面關(guān)于這三者的分析正確的是（）A．微波爐加熱食物的方式與煤氣灶相同都是用明火加熱B．微波爐可以直接對放在陶瓷碗里面的食物加熱C．電磁爐可以直接對放在陶瓷碗里面的食物加熱D．這三者加熱食物時(shí)都是通過電磁波直接作用食物進(jìn)行加熱【答案】B【詳解】A．微波爐加熱食物的方式是利用微波的能量特征加熱與煤氣灶用明火加熱不同，所以A錯(cuò)誤；B．微波爐是利用微波的能量特征加熱，可以直接對放在陶瓷碗里面的食物加熱，所以B正確；C．電磁爐不可以直接對放在陶瓷碗里面的食物加熱，因?yàn)殡姶艩t的工作原理是利用電磁感應(yīng)，所以C錯(cuò)誤；D．這三者加熱食物的方式都不相同，所以D錯(cuò)誤；故選B。多選題9．下列說法中正確的是（）A．電磁波又叫無線電波B．電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)C．電磁波的傳播過程就是電磁場能量的傳播過程D．電磁波在各種介質(zhì)中的傳播速度都相等【答案】BC【詳解】A．無線電波屬于電磁波的一種，故A錯(cuò)誤；B．電磁波是由電場和磁場相互激發(fā)產(chǎn)生并向遠(yuǎn)處傳播的，所以不需要介質(zhì)，B正確；C．電磁波傳播的過程中電場能和磁場能也隨之傳向了遠(yuǎn)方，所以電磁波的傳播過程就是電磁場能量的傳播過程，C正確；D．電磁波的傳播速度和頻率、介質(zhì)都有關(guān)，所以在不同介質(zhì)中電磁波的傳播速度不同，D錯(cuò)誤。故選BC。10．關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是（）A．任何電場都會產(chǎn)生磁場B．任何磁場都會產(chǎn)生電場C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在D．電磁波可以在真空中傳播【答案】CD【詳解】AB．變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場，故AB錯(cuò)誤；C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，而赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故C正確；D．電磁波由周期性變化的電場與周期性變化的磁場激發(fā)產(chǎn)生，電磁波能在真空中傳播，故D正確。故選CD。11．關(guān)于電磁波，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(guān)B．雷達(dá)是利用電磁波來進(jìn)行定位和導(dǎo)航的C．移動是通過電磁波來傳遞信息的D．利用電磁波傳遞信息可以實(shí)現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸【答案】BC【詳解】A．電磁波在真空中的傳播速度等于光速，與電磁波的頻率無關(guān)，故A錯(cuò)誤；BC．雷達(dá)、移動都是利用電磁波來工作的，B、C正確；D．利用電磁波傳遞信息可以實(shí)現(xiàn)無線通信，電磁波也能通過電纜、光纜傳播，如光纖通信，故D錯(cuò)誤。故選BC。12．下列說法中正確的是（）A．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是利用電磁波進(jìn)行定位和導(dǎo)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(yīng)C．常用的電視機(jī)遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機(jī)D．天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡接收天體輻射的無線電波進(jìn)行天體物理研究E．遙感技術(shù)中利用了紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線來探測被測物體的特征【答案】ADE【詳解】A．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是利用電磁波工作的，A正確；B．食物中的水分子在微波的作用下熱運(yùn)動加劇，溫度升高，內(nèi)能增加，B錯(cuò)誤；C．常用的電視機(jī)遙控器通過發(fā)出紅外線脈沖信號來遙控電視機(jī)，C錯(cuò)誤；D．天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡接收天體輻射的無線電波進(jìn)行天體物理研究，D正確；E．遙感技術(shù)中利用紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線來探測被測物體的特征，E正確。故選ADE。13．關(guān)于光波和無線電波，下列說法正確的是（）A．都是電磁波B．都可以在真空中傳播C．在真空中的傳播速度都是3×108m/sD．二者的波長、頻率均相同【答案】ABC【詳解】ABC．光波和無線電波本質(zhì)上都是電磁波，都可以在真空中傳播，在真空中傳播的速度都是3×108m/s，ABC正確；D．光波和無線電波波長、頻率不同，D錯(cuò)誤。故選ABC14．關(guān)于電磁波，以下說法中正確的是（

）A．電磁波是人為想象出來的，實(shí)際上并不存在B．電磁波只能沿直線傳播C．不同頻率的電磁波在真空中傳播速度是一樣的D．真空中，電磁波的波長與頻率成反比【答案】CD【詳解】A．麥克斯韋第一次預(yù)言了電磁波的存在，赫茲第一次通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在。故A錯(cuò)誤；B．電磁波具有波的一切特性，能夠發(fā)生干涉、衍射和偏振現(xiàn)象；故B錯(cuò)誤；C．不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同，約為3.0×108m/s，故C正確；D．電磁波在真空中傳播速度是一樣的，由可知，電磁波的波長與頻率成反比，故D正確。故選CD。15．無人駕駛汽車是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達(dá)預(yù)定目標(biāo)的智能汽車，國內(nèi)外各大企業(yè)正在緊密布局發(fā)展之中。其核心設(shè)備是各種車載傳感器，如圖像傳感器（可見光和紅外攝像頭）、超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及毫米波雷達(dá)。以下關(guān)于各種光和波的說法正確的是（）A．超聲波和毫米波一樣都能在真空中傳播B．紅外線的光子能量比可見光的小C．真空中激光的傳播速度比毫米波的大D．可見光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而超聲波不能【答案】BD【詳解】A．毫米波可以在真空中傳播，而超聲波不能在真空中傳播，故A錯(cuò)誤；B．紅外線的頻率比可見光的小，所以紅外線的光子能量比可見光的小，故B正確；C．真空中激光的傳播速度與毫米波的速度相等，故C錯(cuò)誤；D．可見光是橫波，所以能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而超聲波是縱波，所以不能發(fā)生偏振現(xiàn)象，故D正確。故選BD。16．關(guān)于電磁波及其應(yīng)用，下列說法正確的是（

）A．麥克斯韋首先通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在B．電磁波是橫波且能夠發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象C．電磁波的接收要經(jīng)過調(diào)諧和調(diào)制兩個(gè)過程D．微波能使食物中的水分子的熱運(yùn)動加劇從而實(shí)現(xiàn)加熱的目的【答案】BD【詳解】A．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲首先通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故A錯(cuò)誤；B．電磁波能發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，電磁波是橫波，干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，故B正確；C．電磁波的接收要經(jīng)過調(diào)諧和解調(diào)兩個(gè)過程，故C錯(cuò)誤；D．微波爐的工作應(yīng)用了一種電磁波叫做微波．食物中的水分子在微波的作用下加劇了熱運(yùn)動，內(nèi)能增加，溫度升高，故D正確。故選BD。17．如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的以下四種磁場中，下列判斷正確的是（）A．甲圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波B．乙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波C．丙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波D．丁圖能產(chǎn)生電場