高中物理教科版 (2019)必修 第三册4 电磁波的发现及其应用优质课课件ppt

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4　电磁波的发现及其应用
1.了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念。2.知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的关系(重点)。3.知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波的应用，了解电磁波的能量(重点)。
1.麦克斯韦电磁场理论
(1)变化的磁场产生电场①在变化的磁场中放入一个闭合回路，___________________________，由于穿过回路的磁通量
发生变化，电路中会产生 。这个现象的实质是变化的磁场在周围空间产生了 。②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在周围空间产生 。(2)变化的电场产生磁场变化的电场就像导线中的电流一样，会在周围空间产生 ，即_____的电场产生磁场。
2.电磁场：变化的 和变化的 交替产生，形成的不可分割的统一体。
　 (多选)下列关于电磁场理论的叙述正确的是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.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场C.变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，B正确；变化的电场和变化的磁场相互关联，形成电磁场，C错误；只有变化的电场才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，D错误。
对麦克斯韦电磁场理论的理解
1.电磁波(1)产生：变化的 在空间的传播称为电磁波。(2)麦克斯韦在1865年从理论上预见了电磁波的存在，1888年，德国物理学家 第一次用实验证实了电磁波的存在。2.电磁波的特点(1)在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。如图。
(2)电磁波可以在真空中传播。电磁波在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s。它也可以在其他介质如光纤中传播，且速度都比在真空中的小。(3)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。(4)对于电磁波，用λ表示电磁波的波长、f表示频率、c表示波速，则有c＝λf。
3.电磁波谱(1)概念：按 (或 )的顺序把所有电磁波排列起来，就是电磁波谱。(2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为： 、红外线、 、________、X射线、γ射线。
(3)不同电磁波的特性和用途
(1)变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场。(　　)(2)麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在。(　　)(3)电磁波依赖于介质才能传播。(　　)(4)无线电波、红外线、可见光、紫外线都属于电磁波。(　　)
　(2022·河北师范大学附属中学高二月考)有一个广播电台的频率f＝90.0 MHz，已知电磁波在真空中的速度为3×108 m/s，这个电台发射的电磁波的波长λ为 m B.270 m m
(2022·邯郸一中高二学业考试)在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的频率大小关系是A.红外线的频率最大，可见光的频率最小B.可见光的频率最大，红外线的频率最小C.X射线频率最大，红外线的频率最小D.X射线频率最大，可见光的频率最小
红外线、可见光和X射线三个波段的波长是从长到短的，所以其频率是从低到高的.则频率最大的是X射线，频率最小的红外线。故选C。
(2022·资阳市高二期末)下列关于电磁波的说法，不正确的是A.电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播B.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C.紫外线的热效应很强，可用来加热、烘干物体D.无线电波波动性很强，广泛用于通信、广播、导航等领域
电磁波是一种物质，可以在真空中传播，不需要介质，故A不符合题意；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，故B不符合题意；紫外线具有较强的杀菌消毒的作用，不能用于烘干物体，故C符合题意；无线电波波动性很强，广泛用于通信、广播、导航等领域，故D不符合题意，故选C。
1.电磁波的应用主要包括两个方面：一是利用电磁波传递 ，二是利用电磁波的 。2.电磁波通信(1)传播途径电磁波携带的信息，既可以进行有线传播，也可以实现无线传播。有线传播利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息，如台式电脑、电话等，具体的媒介有：光纤、电缆、电话线、网线等。无线传播仅利用电磁波而不通过线缆传递信息，如收音机、手机、GPS、无线鼠标等。
(2)传输特点电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递更多的信息。3.电磁波的能量(1)电磁波是物质存在的一种特殊形式，电磁波和我们学过的电场、磁场一样，是一种特殊的物质，不是由分子、原子所组成的，与通常的实物不同，但它是客观存在的。(2)从场的观点来看，电场具有电场能，磁场具有磁场能，电磁场具有电磁能，电磁波发射的过程就是辐射能量的过程，电磁波在空间传播，电磁能就随之一起传播。
　(2022·武汉市华中师大一附中期中)5G是“第五代移动通信技术”的简称，目前世界各国正大力发展5G网络，5G网络使用的无线电波通信频率在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段，比目前4G及以下网络(通信频率在0.3～3.0 GHz的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率。5G网络的传输速率(指单位时间传输的数据量大小)可达10 Gbps，是4G网络的50～100倍。
关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是A.在真空中的传播速度更快B.在真空中的波长更长C.在真空中的波长与4G网络使用的无线电波相同D.频率更高，相同时间传递的信息量更大
无线电波在真空中的传播速度与光速相同，保持不变，其速度与频率没有关系，A错误；由c＝λf，知频率变大，波长变短，B、C错误；无线电波频率越高，相同时间内传递的信息量越大，D正确。
考点一　电磁场1.(多选)在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是A.奥斯特发现了电流的磁效应B.法拉第发现了电磁感应现象C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，楞次用实验证实了电磁波的存在D.库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元　电荷的数值
奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A、B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，C错误；库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，D正确。
2.关于电磁场理论，下列说法中正确的是A.稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场B.非均匀变化的电场产生的磁场一定是均匀变化的C.均匀变化的磁场一定产生变化的电场D.均匀变化的电场一定产生稳定的磁场
稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，故D正确。
3.(多选)某电场中电场强度随时间变化的图像如选项图所示，能产生磁场的电场是
根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生磁场，选项A、B、C正确。
考点二　电磁波和电磁波谱4.(多选)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是A.电磁波由真空进入介质中，频率不变B.周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地传播，　形成电磁波C.电磁波是一种物质，只能在真空中传播D.电磁波在任何介质中的传播速度都是3×108 m/s
频率由波源决定，与介质无关，故电磁波由真空进入介质中，频率不变，A正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，由近及远地传播，形成电磁波，B正确；电磁波是一种物质，可以不依赖介质传播，电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，在不同介质中传播速度不一样，C、D错误。
5.下列各组电磁波中，按波长由小到大排列的是A.γ射线、紫外线、红外线、可见光B.γ射线、紫外线、可见光、红外线C.红外线、可见光、紫外线、γ射线D.紫外线、可见光、红外线、γ射线
依照波长由长到短，电磁波谱可大致分为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故选B。
6.(2023·常州市高二月考)关于电磁波，下列说法正确的是A.电磁波跟声波一样，只能在介质中传播B.电磁波可以传递信息，也可以传播能量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.各种频率的电磁波在真空中传播的速度不同
电磁波可以在真空中传播，故A错误；电磁波可以传递信息，也可以传播能量，故B正确；根据电磁波谱可知，遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率小，故C错误；各种频率的电磁波在真空中传播的速度都等于真空中的光速c，故D错误。
7.(多选)(2022·常州市高二期中)关于电磁波的说法正确的是A.红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最短B.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线C.微波可用于广播及其他信号的传播D.X射线可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞
红外线、X射线、γ射线中红外线的频率最小，波长最长，选项A错误；银行的验钞机发出的光是紫外线，家用电器的遥控器发出的光是红外线，选项B错误；微波不但能加热物体，而且能传播信息，故可以用于通信、广播及其他信号传输，选项C正确；X射线有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，γ射线有极强的穿透本领和很高的能量，可以摧毁病变的细胞，选项D正确。
考点三　电磁波的应用8.电磁波在日常生活中有着广泛的应用。下列说法正确的是A.微波炉加热食物是利用了红外线的热效应B.红外线应用在探测技术中，是利用了它穿透本领强的特性C.医院用X射线进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的D.利用紫外线灭菌消毒，是因为紫外线具有较高的能量
微波炉加热食物是利用微波进行加热的，A错误；红外探测技术是基于一切物体都在辐射红外线，用红外探测器接收物体发出的红外线，然后进行分析，从而得知被测物体的信息，B错误；γ射线的穿透能力比X射线的穿透能力强，C错误；利用紫外线具有较高的能量，可以进行灭菌消毒，D正确。
9.(多选)下列能说明电磁波具有能量的是A.可见光射入人的眼睛，人看到物体B.放在红外线区域的温度计升温很慢C.电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流D.γ射线的穿透能力强，可用于探测金属部件内部的缺陷
人眼看到物体，说明人眼感受到了可见光的能量，A项正确；红外线具有热效应，会使放在该区域的温度计升温很快，说明红外线具有能量，B错误；电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流，电流的能量来源于电磁波，C项正确；γ射线的穿透能力强，说明γ射线具有很高的能量，D项正确。
10.关于现代通信和电磁波，下列叙述正确的是A.光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播B.卫星通信利用人造卫星作为中继站进行通信C.电磁波的应用对人类有利无害D.电磁波不能在真空中传播
光纤通信以光为载体，需要用到光导纤维，不是无线传播，故A错误；由于微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕行，同时在传输过程中信号存在衰减等，因此人类用通信卫星作中继站，故B正确；电磁波的种类很多，长期被一些射线或微波照射会对人体产生危害，故C错误；电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，故D错误。
11.(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法正确的是A.真空中上述雷达发射的电磁波的传播速度为3×108 m/sB.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C.测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的　距离D.雷达使用的是无线电波的微波波段
真空中电磁波的传播速度为3×108 m/s，A正确；电磁波是由周期性变化的电场和磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知，C正确；雷达使用的是无线电波的微波波段，D正确。
12.电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。某办公区域内采用如图所示的无线路由器，它的电磁辐射功率是5.0 W，若要让电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不超过0.1 W/m2，则人体与该装置的安全距离至少为A.1.5 m B.2.0 mC.2.5 m D.3.0 m