人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电磁波谱精品学案设计

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4.4 电磁波谱
基础知识梳理

一、电磁波谱
1．电磁波谱：按电磁波的 或频率高低的顺序排列成谱，叫作 ．
2．按照波长从长到短依次排列为 、 、 、紫外线、X射线、γ射线．不同的电磁波由于具有不同的 (频率)，具有不同的特性．
二、电磁波的特性及应用
1．无线电波：波长大于1 mm(频率低于300 GHz)的电磁波称作无线电波，主要用于 、 及其他信号传输．
雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生 ，以此来测定物体位置的无线电设备，其利用的是波长较短的 ．
2．红外线
(1)红外线是一种 ，波长比无线电波 ，比可见光 ．
(2)所有物体都发射 ，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射 ．
(3)红外线的应用主要有红外 和红外 ．
3．可见光：可见光的波长在400～760 nm之间．
4．紫外线
(1)波长范围在5～370_nm之间，不能引起人的视觉．
(2)具有较高的 ，应用于 ，具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光．
5．X射线和γ射线
(1)X射线波长比紫外线短，有很强的 ，用来检查金属构件内部有 或气孔，医学上用于检查人体的内部器官．
(2)γ射线波长比X射线更 ，具有很高的能量，穿透力更 ，医学上用来治疗某些癌症，工业上也可用于探测金属构件内部是否有缺陷．
典型例题分析

考点一：电磁波的波长和频率的关系
【例1】关于电磁波与机械波，以下说法正确的是（　　）
A．两者传播时都需要介质
B．两者传播时都伴随着机械能的传播
C．两者都能产生反射、折射、衍射和干涉等现象
D．两者传播的速度相同
【变式练习】
1．判断下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦预言并通过实验捕捉到了电磁波，证实了自己提出的麦克斯韦的电磁场理论
B．奥斯特发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加深入
C．法拉第发明了世界上第一台发电机——圆盘发电机
D．电磁波的波长越长，其能量子越大
2．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
考点二：无线电波的特性及作用
【例2】我国成功研发的反隐身米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在 1~10 m 范围内，对米波下列判断正确的是（　　）

A．米波必须靠介质传播
B．米波同声波一样会发生反射现象
C．真空中，米波的传播速度比微波速度快
D．米波只有波动性不具有粒子性
【变式练习】
1．人类通讯已进入5G网络时代，5G网络使用的无线电波通信频段为3300～5000MHz，比通信频段为1880～2635MHz的4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。则相比4G网络使用的无线电波，5G网络使用的无线电波（　　）
A．其能量子的能量更大 B．能透视人体
C．在真空中传播的速度更大 D．在真空中的波长更长
2．目前雷达发出的电磁波频率多在200~1000MHz的范围内。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．真空中，上述频率范围的电磁波的波长在30~150m之间
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．红外线的波长比紫外线的波长短
D．测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，就可以确定障碍物的距离
考点三：红外线的特性及作用
【例3】手机通信系统主要由手机、基站和交换网络组成，信号通过电磁波传播。关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波跟机械波一样，只能在介质中传播
B．额温枪测温利用的是接收人体辐射出的红外线，红外线的辐射强度与温度有关
C．麦克斯韦预言了电磁波，并首次用实验证实了电磁波的存在
D．不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小不同
【变式练习】
1．在抗击新冠疫情过程中，红外线测温仪发挥着重要作用，与传统的热传导测温仪相比，红外线测温仪具有操作简单、防交叉感染、测温效率高等特点。下列说法正确的是（    ）

A．当人体温度超过37℃时才向外辐射红外线
B．红外线属于电磁波，其波长小于紫外线的波长
C．红外线测温仪是通过感知人体辐射的红外线来测体温的
D．红外线测温仪工作原理跟传统水银体温计原理一样
2．在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，关于红外线下列说法正确的是（　　）
A．红外线属于电磁波，其波长小于可见光的波长
B．利用红外遥感技术可以勘测地热、寻找水源、预报风暴和寒潮
C．当人的体温超过37.3℃时才辐射红外线
D．红外线是人眼看不到的光，不会对人眼产生伤害
考点四：可见光的特性及作用
【例4】声波和电磁波均可传递信息，且都具有波的特征。下列说法正确的是（　　）
A．电吉他、电子琴发出的都是电磁波
B．声波和电磁波都能引起鼓膜振动
C．电磁波都不能被人看见，声波都能被人听见
D．在空气中，电磁波的传播速度大于声波的传播速度
【变式练习】
1．下列关于电磁波谱的说法正确的是（　　）
A．夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的
B．利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达与目标的距离
C．验钞机验钞票真伪体现了红外线的荧光效应
D．相同条件下，电磁波谱中最难发生衍射的是X射线
2．真空中的可见光与无线电波　　
A．波长相等 B．频率相等 C．传播速度相等 D．传播能量相等
考点五：紫外线的特性及作用
【例5】下列说法正确的是（　　）

A．图甲中放在小磁针正上方直导线通图示电流时，N极将垂直纸面向外转动
B．图乙中将有开口的圆环从S1处移至S2处，圆环中有感应电流产生
C．图丙中线圈ABCD平行通电直导线移动时，线圈中有感应电流
D．图丁中工人在电焊时，电焊发出的紫色弧光是紫外线
【变式练习】
1．现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是（  ）
A．麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在
B．红外线波长小于紫外线的波长
C．空间有变化的电场（或磁场）存在，不一定能形成电磁波
D．把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不到电磁波信号而无法接通
2．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．变化的电场一定能够产生电磁波
B．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线都是电磁波
D．紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，有显著的热效应
考点六：X、γ射线的特性及作用
【例6】关于电磁波，下却说法正确的是（　　）
A．电磁波和机械波的传播都需要依靠介质
B．各种频率的电磁波在真空中传播的速度不同
C．遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大
D．手机是人们生活中普遍使用的通信工具，它是利用电磁波进行通信的
【变式练习】
1．关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（　　）
A．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
B．工业上利用γ射线检查金属部件内部有无裂缝
C．刑侦上用紫外线拍摄指纹照片
D．卫星利用红外遥感技术拍摄云图照片
2．新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红外线和紫外线都是电磁波，下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度都与传播方向垂直
B．麦克斯韦首先证实了电磁波的存在
C．射线也是一种电磁波，在电磁波谱中，是波长最长的电磁波
D．通过调谐电路接收到无线电波后，还需要把声音或图像信号从高频电流中还原出来，这个过程叫做调制
方法探究

一、电磁波谱
1．电磁波谱及介绍
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱．如图是按波长由长到短(频率由低到高)的顺序排列的．

2．各种电磁波的共性
(1)在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义．
(2)都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是c＝3×108 m/s.
(3)传播都不需要介质．
(4)都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．
二、电磁波的特性及应用
电磁波谱
无线电波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
频率
由左向右，频率变化为由低到高
真空中的波长
由左向右，波长变化为由长到短
特性
波动性强
热效应强
感光性强
化学作用、荧光效应强
穿透力强
穿透力最强
用途
通信、广播、天体物理研究
遥控、遥测、遥测、加热、红外摄像、红外制导
照明、照相等
杀菌、防伪、治疗皮肤病等
检查、探测、透视
探测、治疗
课后小练

一、单选题
1．下列关于电磁场的说法中正确的是（　　）
A．麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波的存在
B．振荡频率越低，电磁波越容易发射和接收
C．电磁波在真空中传播时的电场强度E与磁感应强度B互相平行
D．可见光的波长为，其中红光的波长较短，紫光的波长较长
2．关于电磁波的特性，下列说法正确的是（　　）
A．X射线可深入骨骼，杀死病变细胞
B．验钞机检验钞票真伪体现了紫光的荧光作用
C．红外遥感是利用了红外线波长较长的特点
D．一切物体都在不停地辐射紫外线，温度越高，辐射越强
3．下列电磁波中穿透能力最强的是（　　）
A．射线 B．X射线 C．紫外线 D．红外线
4．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（  ）
A．电磁波在任何介质中传播速度均为
B．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
C．紫外线的波长比红外线小
D．普朗克通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论
5．物理在科技和生活中有着广泛的应用，下列有关物理的应用说法不正确的是（　　）

A．图甲中，开关S断开瞬间，灯泡一定会突然闪亮一下
B．图乙中，FAST射电望远镜是在无线电波段观测天体的
C．图丙中，农林喷灌装置能够一边喷水一边旋转是利用了反冲原理
D．图丁中，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来是利用了电磁阻尼
6．新型冠状病毒威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是（  ）
A．一切物体都在不停地发射红外线
B．紫外线有助于人体合成维生素D
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等
D．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更难发生干涉、衍射
7．某同学利用太阳光和三棱镜重复了牛顿的色散实验，并将5支相同的温度计分别放在屏幕A、B、C、D、E五处位置，其中B处是红光边缘，D处是紫光边缘，观察到的现象是A处的温度计升温最快，下列解释最合理的是（    ）

A．A处照射到的电磁波波长最长 B．A处照射到的电磁波能量最大
C．A处照射到的电磁波含有红外线 D．A处照射到的电磁波含有紫外线
8．为了做好新冠疫情防控工作，学校利用红外测温枪对出入学生进行体温检测。下列关于红外测温枪的说法正确的是（　　）

A．红外测温枪接收到的是学生身体的热量信号
B．体温越高，测温枪接收到的最强辐射频率越高
C．红外线是光，不属于电磁波
D．红外线属于电磁波，其波长小于紫外线的波长
二、多选题
9．下列关于电磁波的说法，正确的是（　　）
A．无线电波波动性很强，广泛用于通信、广播、导航等领域
B．紫外线的热效应很强，可用来加热烘干物体
C．γ射线的杀伤作用和穿透作用都很强，可用于肿瘤切除手术
D．电磁波的传播需要介质，在真空中不可以传播
10．关于电磁场和电磁波的说法中，下列叙述正确的是（　　）
A．电磁波是横波，传播不需要介质，可以在真空中传播
B．微波炉加热食物是利用了微波有很强的热效应
C．麦克斯韦建立了经典电磁理论，并预言了电磁波的存在
D．安培通过实验发现磁场对运动电荷有力的作用
11．关于电磁波谱及电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是（　　）
A．接收电磁波时，调谐使接收电路中产生的振荡电流最强
B．要使电视机的屏上有图像，必须要有检波过程
C．验钞机检验钞票真伪体现了紫外线波长较长的点
D．X射线可深入人的骨骼，杀死病变细胞
三、解答题
12．某广播电台发射的电磁波的频率f是。求：
（1）该电磁波在真空中的速度v。
（2）该电磁波在真空中的波长。
13．若某种电磁波在真空中的频率为，试回答下列问题：
（1）该电磁波的波长为多少？
（2）该电磁波属于哪一波段？
（3）若该电磁波从真空射入水中，判断电磁波的频率、传播速度及波长分别如何变化。