4.4電磁波譜（解析版）-2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第二冊）

4.4電磁波譜學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)1.知道什么是電磁波譜，知道電磁波譜中各種電磁波的排列順序.2.了解不同波長電磁波的特征及主要用途．物理觀念：認識電磁波譜。知道各個波段的電磁波的名稱、特征和典型應(yīng)用?？茖W(xué)思維：能解釋電磁波在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，體會電磁波的應(yīng)用對社會發(fā)展的促進作用。科學(xué)探究：了解移動通信技術(shù)的發(fā)展情況，了解藍牙、Wi-Fi等無線通信設(shè)備的原理、使用的電磁波頻段和常用頻率。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解電磁波與科學(xué)、技術(shù)與社會、環(huán)境之間的聯(lián)系，強調(diào)了人類、社會與自然和諧發(fā)展的重要性。。002思維導(dǎo)圖003知識梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識：一、電磁波譜1．電磁波譜：按電磁波的波長大小或頻率高低的順序排列成的譜，叫作電磁波譜．2．按照波長從長到短依次排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．不同的電磁波由于具有不同的波長(頻率)，具有不同的特性．二、電磁波的特性及應(yīng)用1．無線電波：把波長大于1mm(頻率低于300GHz)的電磁波稱作無線電波，主要用于通信、廣播及其他信號傳輸．雷達是利用電磁波遇到障礙物要發(fā)生反射，以此來測定物體位置的無線電設(shè)備，其利用的是波長較短的微波．2．紅外線(1)紅外線是一種光波，波長比無線電波短，比可見光長．(2)所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強．(3)紅外線的應(yīng)用主要有紅外遙感技術(shù)和紅外體溫計．3．可見光可見光的波長在400～760nm之間．4．紫外線(1)波長范圍在5～370nm之間，不能引起人的視覺．(2)具有較高的能量，應(yīng)用于滅菌消毒，具有較強的熒光效應(yīng)，用來激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光．5．X射線和γ射線(1)X射線波長比紫外線短，有很強的穿透本領(lǐng)，用來檢查金屬構(gòu)件內(nèi)部有無裂紋或氣孔，醫(yī)學(xué)上用于檢查人體的內(nèi)部器官．(2)γ射線波長比X射線更短，具有很高的能量，穿透力更強，醫(yī)學(xué)上用來治療某些癌癥，工業(yè)上也可用于探測金屬構(gòu)件內(nèi)部是否有缺陷．004題型精講【題型一】電磁波譜1．電磁波譜及介紹無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線合起來便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜．如圖所示是按波長由長到短(頻率由低到高)的順序排列的．2．各種電磁波的共性(1)在本質(zhì)上都是電磁波，遵循相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒有絕對的意義．(2)都遵循公式v＝λf，在真空中的傳播速度都是c＝3×108m/s.(3)傳播都不需要介質(zhì)．(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．【典型例題1】有“中國天眼”美譽的FAST是目前世界最大口徑的射電望遠鏡，它是一種用于接收和研究天體發(fā)射的電磁波的特殊裝置。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．可見光不屬于電磁波B．電磁波能傳播信息，不能傳播能量C．X射線的波長比紅外線的波長更長D．電磁波在真空中的速度等于光速【答案】D【解析】A．可見光屬于電磁波，故A錯誤；B．電磁波能傳播信息，也能傳播能量，故B錯誤；C．紅外線的波長比X射線的波長更長，故C錯誤；D．電磁波在真空中的速度等于光速c，故D正確。故選D?！緦c訓(xùn)練1】下列說法中正確的是（

）A．在真空中紅外線、可見光、紫外線的波長依次變短，速度依次變小B．飛機場用射線對旅客的行李箱進行安全檢查C．電磁波在真空中傳播時的電場強度與磁感應(yīng)強度互相平行D．在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是射線【答案】B【解析】A．在真空中紅外線、可見光、紫外線的波長依次變短，速度相等，均為光速，故A錯誤；B．飛機場用射線對旅客的行李箱進行安全檢查，故B正確；C．電磁波在真空中傳播時的電場強度與磁感應(yīng)強度互相垂直，故C錯誤；D．波長越長越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，在電磁波譜中，射線的頻率最大，波長最短，所以射線最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故D錯誤。故選B。【題型二】電磁波的特性及應(yīng)用知識深化不同電磁波的特性及應(yīng)用電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線頻率由左向右，頻率變化為由低到高真空中的波長由左向右，波長變化為由長到短特性波動性強熱效應(yīng)強感光性強化學(xué)作用、熒光效應(yīng)強穿透力強穿透力最強用途通信、廣播、天體物理研究遙控、遙測、加熱、紅外攝像、紅外制導(dǎo)照明、照相等殺菌、防偽、治療皮膚病等檢查、探測、透視探測、治療【典型例題2】下列情景中關(guān)于電磁波特性和應(yīng)用的描述，正確的是（）A．圖甲中手機通話時涉及的波既有電磁波又有聲波B．圖乙中“CT”利用可見光檢查多種疾病C．圖丙中“B超”中的超聲波屬于電磁波D．圖丁中遙控器發(fā)出的紅外線有很高的穿透本領(lǐng)【答案】A【解析】A．手機通話時涉及的波既有電磁波又有聲波，故A正確；B．“CT”利用X線束對身體部位進行掃描，檢查多種疾病，故B錯誤；C．“B超”中的超聲波屬于聲波，故C錯誤；D．遙控器發(fā)出的紅外線，頻率比可見光低，波長長，穿透本領(lǐng)較弱，故D錯誤；故選A。【典型例題3】不同的電磁波具有不同的波長和特性，因此在現(xiàn)代科技和生活生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用。下列說法正確的是（）A．如圖雷達利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性來工作，長波的衍射現(xiàn)象明顯，傳播方向性好，所以雷達的是長波B．如圖紅外熱成像儀利用不同溫度的物體有不同的紅外輻射的強度這一特點來工作，因此該成像儀無法給不對外發(fā)射紅外線的物體拍照成像C．如圖紫外線燈可以滅菌消毒，是因為紫外線的波長比可見光更長，具有較高的能量D．如圖機場安檢機利用了X射線具有很強的穿透本領(lǐng)這一特點，可以用來探測行李箱內(nèi)的物體，防止乘客攜帶違禁品進入機場【答案】D【解析】A．如圖雷達利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性來工作，微波的衍射現(xiàn)象不明顯，傳播方向性好，所以雷達的是微波。故A錯誤；B．如圖紅外熱成像儀利用不同溫度的物體有不同的紅外輻射的強度這一特點來工作，根據(jù)黑體輻射理論，可知一切物體都在不停的發(fā)射紅外線，所以不存在不對外發(fā)射紅外線的物體。故B錯誤；C．如圖紫外線燈可以滅菌消毒，是因為紫外線的波長比可見光更短，具有較高的能量。故C錯誤；D．如圖機場安檢機利用了X射線具有很強的穿透本領(lǐng)這一特點，可以用來探測行李箱內(nèi)的物體，防止乘客攜帶違禁品進入機場。故D正確?！緦c訓(xùn)練2】春季是流行病高發(fā)季，某肺炎病人拍攝的CT胸片如圖所示，病毒感染處的密度與其它部分不同，片中顯示為白斑。拍攝CT胸片時使用下列哪種電磁波（）A．γ射線 B．X射線 C．紫外線 D．紅外線【答案】B【解析】拍攝CT胸片時使用X射線。故選B。【對點訓(xùn)練3】關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是（）A．雷達是用X光來測定物體位置的設(shè)備B．紅外體溫計的工作原理是人的體溫越高，發(fā)射的紅外線越強，但有時物體溫度較低，不發(fā)射紅外線，導(dǎo)致無法使用C．紫外線的頻率比可見光高，醫(yī)學(xué)中常用于殺菌消毒，長時間照射人體可能損害健康D．醫(yī)學(xué)檢查中的CT拍片實際上是讓患者接受一定劑量的射線照射【答案】C【解析】A．雷達是用無線電波來測定物體位置的設(shè)備，故A錯誤；B．人們利用紅外線來測溫，是利用紅外線的熱效應(yīng)，體溫越高人體發(fā)射的紅外線越強，溫度較低，仍發(fā)射紅外線，故B錯誤；C．由題中圖像可知，紫外線的頻率比可見光高，醫(yī)學(xué)中常用于殺菌消毒，長時間照射人體可能損害健康，故C正確；D．醫(yī)學(xué)檢查中的CT拍片實際上是讓患者接受一定劑量的X射線照射，故D錯誤。故選C。00501強化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強化】1．我國成功研發(fā)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它標(biāo)志著我國雷達研究又創(chuàng)新的里程碑，米波雷達發(fā)射無線電波的波長在1~10m范圍內(nèi)，則對該無線電波的判斷正確的是（）A．米波的頻率比厘米波頻率高 B．和機械波一樣須靠介質(zhì)傳播C．同光波一樣均為橫波 D．比聲波的傳播速度小【答案】C【解析】A．由可知波長越長頻率越低，所以米波頻率比厘米波的頻率低，故A錯誤；B．無線電波是電磁波，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，故B錯誤；C．電磁波與光波都為橫波，故C正確；D．電磁波的傳播速度為光速，故比聲波波速大，故D錯誤。故選C。2．2024年5月18日，我國成功發(fā)射了全球首顆6G衛(wèi)星“中星6G-1號”，是我國在6G通信領(lǐng)域取得的重大突破。6G使用的無線電波頻率在100GHz以上頻段，5G使用的無線電波頻率在3GHz~5GHz頻段，下列說法正確的是（）A．6G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波需靠介質(zhì)傳播B．6G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C．在真空中6G比5G使用的無線電波傳播速度更快D．在真空中6G比5G使用的無線電波的波長更長【答案】B【解析】A．無線電波可以在真空中傳播，故6G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波不需要靠介質(zhì)，故A錯誤；B．干涉現(xiàn)象是波的特有屬性，故B正確；C．在真空中6G和5G使用的無線電波傳播速度都為真空中光的傳播速度，故C錯誤；D．根據(jù)可知5G使用的無線電波的波長更長，故D錯誤。故選B。3．2024年4月25日，搭載葉光富等三名航天員的神舟十八號載人飛船順利發(fā)射升空，并與天宮空間站順利對接。飛船在升空過程中，航天員能與地面工作人員保持實時聯(lián)絡(luò)，直播畫面通過無線電波傳送到地面。下列關(guān)于無線電波說法正確的是（）A．在無線電波傳播過程中，電場和磁場是周期性變化的B．在真空中無線電波的波長比可見光波長短C．要有效發(fā)射無線電波，振蕩電路要有較低的振蕩頻率D．太空中航天員講話時畫面與聲音同步，說明無線電波與聲波具有相同的傳播速度【答案】A【解析】A．無線電波屬于電磁波，根據(jù)電磁波產(chǎn)生的原理，在無線電波傳播過程中，電場和磁場是周期性變化的，A正確；B．由電磁波譜可知，在真空中無線電波的波長比可見光波長長，B錯誤；C．無線電波屬于電磁波，要有效地向外界發(fā)射電磁波，振蕩電路要有足夠高的振蕩頻率，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大，C錯誤；D．太空中航天員講話時畫面與聲音都是通過無線電波傳播到地面的，所以畫面和聲音同步，無線電波與聲波具有不同的傳播速度，D錯誤；故選A。4．電磁波在日常生活和生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，下列說法正確的是（）A．驗鈔機使用紅外線照射錢幣使熒光物質(zhì)發(fā)光來鑒別真?zhèn)蜝．機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀使用的是射線C．汽車噴漆后，進入烘干車間烘干使用的是X射線D．醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進行消毒【答案】D【解析】A．驗鈔機使用紫外線照射錢幣使熒光物質(zhì)發(fā)光來鑒別真?zhèn)?，故A錯誤；B．機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀利用了X射線，故B錯誤；C．紅外線具有典型的熱效應(yīng)，所以汽車廠造出的新車噴漆后進入烘干車間烘干利用了紅外線，故C錯誤；D．醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進行消毒，故D正確。故選D。5．北京時間2024年5月21日，中國首顆商業(yè)紅外氣象衛(wèi)星“星環(huán)號?南信大星”發(fā)射升空，地面衛(wèi)星控制中心利用電磁波向衛(wèi)星發(fā)送指令，未來實現(xiàn)星座組網(wǎng)后可提供全球范圍內(nèi)任意地區(qū)紅外監(jiān)測數(shù)據(jù)。下列說法正確的是（）A．紅外線有顯著的熱效應(yīng) B．紅外線屬于可見光C．電磁波不能在真空中傳播 D．電磁波經(jīng)過大氣層時頻率發(fā)生變化【答案】A【解析】AB．紅外線有顯著的熱效應(yīng)，紅外線屬于不可見光，故A正確，B錯誤；C．電磁波能在真空中傳播，故C錯誤；D．電磁波經(jīng)過大氣層時頻率不發(fā)生變化，波速和波長發(fā)生變化，故D錯誤。故選A。6．2016年在貴州建成了500米口徑的球面射電望遠鏡——“中國天眼”，這是世界上單口徑最大、靈敏度最高的射電望遠鏡，它對電磁波的各個波段都具有良好的接收能力。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．頻率越高的電磁波越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．在水中紅外線的傳播速度小于紫外線的傳播速度C．利用X射線的穿透本領(lǐng)，可在機場等地進行安全檢查D．紅外線的顯著作用是熱效應(yīng)，溫度較低的物體不能輻射紅外線【答案】C【解析】A．頻率越高的電磁波波長越短，越不容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項A錯誤；B．紅外線的頻率小于紫外線的頻率，則紅外線的折射率小于紫外線的折射率，根據(jù)在水中紅外線的傳播速度大于紫外線的傳播速度，選項B錯誤；C．利用X射線的穿透本領(lǐng)，可在機場等地進行安全檢查，選項C正確；D．紅外線的顯著作用是熱效應(yīng)，任何溫度的物體都能輻射紅外線，選項D錯誤。故選C。【素養(yǎng)提升】7．（多選）關(guān)于電磁波的下列說法，正確的是（）A．可見光實質(zhì)上也是一種電磁波，紅光波長最短B．紅外遙感是利用了所有物體都發(fā)射紅外線的特點C．驗鈔機檢驗鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紫外線的熒光作用D．X射線可深入人的骨骼，殺死病變細胞【答案】BC【解析】A．可見光實質(zhì)上也是一種電磁波，紅光波長最長，故A錯誤；B．所有物體都發(fā)射紅外線，紅外線波長較長，能夠發(fā)生明顯衍射，紅外遙感是利用了紅外線波長較長的特點，故B正確；C．鈔票上有熒光物質(zhì)，驗鈔機發(fā)出的紫外線具有熒光作用，可以使熒光物質(zhì)發(fā)光，故C正確；D．在人體內(nèi)殺死病變細胞是利用了射線的放射作用，射線可用來檢查人體器官，故D錯誤；故選BC。8．（多選）電磁波在生活中有著廣泛的應(yīng)用。不同波長的電磁波具有不同的特性，因此也有不同的應(yīng)用。下列器件與其所應(yīng)用的電磁波對應(yīng)關(guān)系正確的是（）A．雷達——無線電波B．手機——X射線C．紫外消毒柜——紫外線D．紅外遙控器——紅外線【答案】ACD【解析】A．雷達是利用無線電波中的微波來測距，故A正確；B．手機利用的是無線電波，故B錯誤；C．紫外線有殺菌的作用，可用于消毒柜，故C正確；D．紅外線可用于遙控器，故D正確。故選ACD。9．（多選）無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線合起來，形成了范圍非常廣闊的電磁波譜，不同的電磁波表現(xiàn)出的特性不同，因而其用途也不同。下列說法正確的是（）A．紅外線、紫外線、X射線和γ射線在真空中傳播的速度均為3×108m/sB．紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中，是利用它穿透本領(lǐng)強的特性C．紫外線在水中的傳播速度大于紅外線在水中的傳播速度D．日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用【答案】AD【解析】A．電磁波在真空中傳播的速度等于光速，故紅外線、紫外線、倫琴射線和γ射線在真空中傳播的速度均為3.0×108m/s，故A正確；B．紅外線用于遙感技術(shù)，是因為其波長很長，衍射能力強，不容易被云霧里的小分子散射掉，穿過云霧的能力比較好，故B錯誤；C．紫外線的折射率大于紅外線的折射率，根據(jù)知紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度，故C錯誤；D．日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用，故D正確。故選AD。10．（多選）下列說法中正確的是（）A．周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場B．要有效發(fā)射電磁波，需要用高頻振蕩，頻率越高發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大C．夜視儀是利用紫外線的熒光效應(yīng)來幫助人們在夜間看見物體的D．肺炎診斷中，要用X光掃描肺部，是因為在電磁波中X光的穿透能力最強【答案】AB【解析】A．根據(jù)麥克斯韋理論可知，周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場，故A正確；B．發(fā)射電磁波的本領(lǐng)由振蕩電路頻率決定，振蕩電路頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大，故B正確；C．不同溫度的物體發(fā)出的紅外線特征不同，夜視儀是利用紅外線來幫助人們在夜間看見物體的，故C錯誤；D．肺炎診斷中，要用X光掃描肺部，是因為在電磁波中X光的穿透能力不是最強，射線穿透能力最強，故D錯誤；故選AB。11．（多