第4、5节 电磁波的发现及应用 能量量子化
(强基课——逐点理清物理观念)
课标要求 层级达标
1.通过实验,了解电磁波,知道电磁场的物质性。 2.通过实例,了解电磁波的应用及其带来的影响。 学考 层级 1.了解人类发现电磁波的历史。 2.了解电磁波本身是一种特殊物质,电磁波能传递能量和信息。 3.了解电磁波谱中各波段的主要特性及其在科技、经济和社会信息化等领域的主要应用。 4.初步了解微观世界的量子化特征,知道普朗克常量。
选考 层级 1.了解赫兹证明麦克斯韦预言的电磁波存在的实验过程及实验方法。 2.理解电磁波的形成与传播。
逐点清(一) 电磁场 电磁波
[多维度理解]
一、电磁场
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电路,由于穿过电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产生了 。
②即使在变化的磁场中没有闭合电路,同样会在空间产生 。
(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,会在空间产生 ,即 的电场产生磁场。
2.电磁场:变化的 和 总是相互联系,所形成的不可分割的统一体。
二、电磁波
1.麦克斯韦推断:周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场,这个变化的磁场又引起新的变化的电场。
2.麦克斯韦预言: 变化的电场和磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成 。
3.机械波的传播离不开 ,电磁波可以在 中传播。
4.光的电磁理论:光是以波动形式传播的一种 振动,电磁波的速度等于 。
5.赫兹的贡献:1886年,德国科学家赫兹通过实验捕捉到了 ,后来做了大量实验证实了麦克斯韦的 理论。
[微点拨] 对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场
均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场。 ( )
(2)稳定的电场周围产生稳定的磁场,稳定的磁场周围产生稳定的电场。 ( )
(3)均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场。 ( )
(4)周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场。 ( )
2.关于电磁场和电磁波,下列说法不正确的是 ( )
A.变化的电场周围产生变化的磁场,变化的磁场周围产生变化的电场,两者互相联系,统称为电磁场
B.电磁场从发生区域由近及远地传播形成电磁波
C.电磁波是一种物质,可在真空中传播,所以,平时说真空中没有实物粒子,但不等于什么都没有,还有“场”这种特殊物质
D.电磁波可在真空中传播,也可在介质中传播
3.(多选)如图所示,在以下四种磁感应强度B随时间t变化的磁场中,下列判断正确的是 ( )
A.甲图能产生电场,不能产生电磁波
B.乙图能产生电场,不能产生电磁波
C.丙图能产生电场,不能产生电磁波
D.丁图能产生电场,也能产生电磁波
逐点清(二) 电磁波谱 电磁波的能量
[多维度理解]
1.电磁波谱
(1)概念:按电磁波的 或 大小的顺序把它们排列起来,就是电磁波谱。
(2)电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c= 。
(3)电磁波在真空中的速度c= 。
(4)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。
(5)各种电磁波的应用
①无线电波:用于 、卫星通信、 等的信号传输。
②红外线:用来 等。
③可见光:照亮自然界,也可用于 。
④紫外线:用于 。
⑤X射线:用于诊断病情。
⑥γ射线:可以摧毁 。
2.电磁波的能量
(1)光是一种电磁波,光具有能量。
(2)电磁波具有 ,电磁波是一种物质。
[全方位练明]
1.电磁波在真空中传播的速度c=3×108 m/s,有一个广播电台的频率f=90.0 MHz,这个电台发射的电磁波的波长λ约为 ( )
A.2.70 m B.270 m
C.3.00 m D.3.33 m
2.下列说法中正确的是 ( )
A.紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应
B.阳光可以晒黑皮肤,主要是阳光中红外线的作用
C.常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
D.微波炉利用红外线的热效应快速加热食物
3.第五代移动通信技术,简称5G,5G开启万物互联时代:车联网、物联网、智慧城市、自动驾驶技术等将逐一实现。5G应用3 300 MHz~5 000 MHz频段的无线电波传送信号,相比于现有的4G(1 880 MHz~2 635 MHz频段)而言,5G所应用的无线电波 ( )
A.在真空中的波长更长
B.在真空中的波长更短
C.在真空中的传播速度更小
D.在真空中的传播速度更大
逐点清(三) 热辐射 能量子
[多维度理解]
一、热辐射
1.概念:一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的 有关,所以叫作热辐射。
2.特点:温度升高时,热辐射中波长较 的成分越来越强。
3.黑体:能够完全吸收入射的各种波长的 而不发生反射的物体。
二、能量子
1.概念:振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的 ,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
2.大小:ε= ,其中普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。
3.爱因斯坦光子说:光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为ν的光的能量子为 ,这些能量子称为 。
[微点拨]
一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点
项目 热辐射特点 吸收、反射的特点
一般 物体 辐射电磁波的情况与温度有关,与材料的种类、表面状况有关 既吸收又反射,其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关
黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波,不反射
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)一切物体都在辐射电磁波。 ( )
(2)一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关。 ( )
(3)黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波。 ( )
2.(2025·江苏扬州阶段检测)关于黑体辐射,下列说法正确的是 ( )
A.黑体吸收了绝大部分电磁波
B.黑体辐射规律除与温度有关之外,还与材料及表面状况有关
C.黑体辐射中温度越高,辐射强度极大值向波长较长的方向移动
D.普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律
3.关于能量量子化,下列说法正确的是 ( )
A.能量子假设最早是由爱因斯坦提出的
B.微观粒子的能量是不连续的,只能是某一最小能量值的整数倍
C.电磁波的波长越长,其能量子越大
D.能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾,因而它一定是错误的观点
逐点清(四) 能级
[多维度理解]
1.定义
原子的能量是 的,这些 的能量值叫作能级。
2.原子的稳定性
原子处于能量最低的状态时最稳定,原子处于能量较高的状态时不稳定,会自发地向能量较低的能级跃迁,放出 。
3.能级跃迁规律
原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量, 前后两个能级之差。
4.原子的发射光谱的特征
原子的能级是分立的,放出的光子的能量也是分立的,因此原子的发射光谱只有一些 的亮线。
[微点拨]
能级之间的跃迁
处于低能级的原子受到高速运动的电子的撞击,有可能跃迁到较高的能量状态,处于高能级的原子是不稳定的,会自发地向能量较低的能级跃迁,放出光子。
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)原子不能从低能级向高能级跃迁。 ( )
(2)原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁,放出光子后从较高能级跃迁到较低能级。 ( )
(3)原子跃迁时无论是吸收光子还是放出光子,光子的能量都等于始、末两个能级的能量差的绝对值。 ( )
2.(多选)下列说法正确的是 ( )
A.原子的能量是连续的,原子的能量从某一能量值变为另一能量值,可以连续变化
B.原子从低能级向高能级跃迁时放出光子
C.原子从高能级向低能级跃迁时放出光子,且光子的能量等于前后两个能级之差
D.由于能级的存在,原子放出的光子的能量是分立的,所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线
3.(多选)下列关于氢原子光谱和能级的说法正确的是 ( )
A.氢原子光谱中的亮线是由于氢原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的
B.氢原子光谱是不连续的,是一些分立的亮线,说明了氢原子的能级是量子化的
C.原子能量越高,原子越稳定
D.原子从高能态向低能态跃迁会放出光子,光子能量等于两个能级之差
第4、5节 电磁波的发现及应用 能量量子化
逐点清(一)
[多维度理解]
一、1.(1)①感应电流 电场 ②电场 (2)磁场 变化 2.电场 磁场
二、2.周期性 电磁波 3.介质 真空 4.电磁 光速 5.电磁波 电磁场
[全方位练明]
1.(1)× (2)× (3)× (4)√
2.选A 根据麦克斯韦电磁场理论,非均匀变化的电场周围产生变化的磁场,均匀变化的电场周围产生的是稳定的磁场,所以A项错误。
3.选BD 根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场产生电场,故乙、丙、丁都可以产生电场,甲不能产生电场;周期性变化的磁场产生周期性变化的电场,从而产生电磁波,故丙、丁可以产生电磁波,乙不能产生电磁波。故选B、D。
逐点清(二)
[多维度理解]
1.(1)波长 频率 (2)λf (3)3×108 m/s (4)无线电波 可见光
紫外线 (5)①广播 电视 ②加热理疗 ③通信 ④消毒
⑥病变的细胞 2.(2)能量
[全方位练明]
1.选D 根据c=λf可得,λ= m≈3.33 m。故选D。
2.选A 紫外线有很强的荧光效应,紫外验钞机就是利用紫外线的荧光效应而工作的,故A正确;阳光晒黑皮肤是紫外线的作用,故B错误;常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机,故C错误;微波炉是利用微波使食物中的水分子热运动加剧,内能增加,温度升高,故D错误。
3.选B 5G应用3 300 MHz~5 000 MHz频段的无线电波传送信号,4G应用1 880 MHz~2 635 MHz 频段的无线电波传送信号,则5G信号的频率比4G信号高,由λ=可知5G电波比4G电波在真空中的波长更短,A错误,B正确;根据麦克斯韦电磁场理论,可知任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,C、D错误。
逐点清(三)
[多维度理解]
一、1.温度 2.短 3.电磁波
二、1.整数倍 2.hν 3.hν 光子
[全方位练明]
1.(1)√ (2)× (3)√
2.选D 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,故A错误;黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,与材料及表面状况无关,故B错误;黑体辐射中温度越高,辐射强度极大值向波长较短的方向移动,故C错误;普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律,故D正确。
3.选B 能量子假设最早是由普朗克提出的,故A错误;微观粒子的能量是不连续的,只能是某一最小能量值的整数倍,故B正确;根据ε=hν=可知,电磁波的波长越长,其能量子越小,故C错误;能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾,但它是正确的观点,故D错误。
逐点清(四)
[多维度理解]
1.量子化 量子化 2.光子 3.等于 4.分立
[全方位练明]
1.(1)× (2)√ (3)√
2.选CD 原子的能量是量子化的,原子从高能级向低能级跃迁时向外放出光子,光子的能量hν=E初-E末,由于原子的能级是分立的,放出的光子的能量也是分立的,所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线,故C、D正确。
3.选ABD 原子处于能量越低的状态越稳定,C错误。
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电磁波的发现及应用 能量量子化
(强基课——逐点理清物理观念)
第 4、5 节
课标要求 层级达标 1.通过实验，了解电磁波，知道电磁场的物质性。 2.通过实例，了解电磁波的应用及其带来的影响。 学考 层级 1.了解人类发现电磁波的历史。
2.了解电磁波本身是一种特殊物质，电磁波能传递能量和信息。
3.了解电磁波谱中各波段的主要特性及其在科技、经济和社会信息化等领域的主要应用。
4.初步了解微观世界的量子化特征，知道普朗克常量。
选考 层级 1.了解赫兹证明麦克斯韦预言的电磁波存在的实验过程及实验方法。
2.理解电磁波的形成与传播。
1
逐点清(一) 电磁场 电磁波
2
逐点清(二) 电磁波谱 电磁波的能量
3
逐点清(三) 热辐射 能量子
4
逐点清(四) 能级
CONTENTS
目录
5
课时跟踪检测
逐点清(一) 电磁场 电磁波
一、电磁场
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电路，由于穿过电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产生了_____。
②即使在变化的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产生_____。
多维度理解
感应电流
电场
电场
(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，会在空间产生_____，即_____的电场产生磁场。
2.电磁场:变化的_____和_____总是相互联系，所形成的不可分割的统一体。
磁场
变化
电场
磁场
二、电磁波
1.麦克斯韦推断:周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场。
2.麦克斯韦预言:________变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成_______。
3.机械波的传播离不开_____，电磁波可以在_____中传播。
4.光的电磁理论:光是以波动形式传播的一种_____振动，电磁波的速度等于_____。
5.赫兹的贡献:1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了_______，后来做了大量实验证实了麦克斯韦的________理论。
周期性
电磁波
介质
真空
电磁
光速
电磁波
电磁场
[微点拨] 对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场
均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场
1.判断下列说法是否正确。
(1)电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场。 ( )
(2)稳定的电场周围产生稳定的磁场，稳定的磁场周围产生稳定的电场。
( )
(3)均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场。 ( )
(4)周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场。 ( )
全方位练明
×
×
×
√
2.关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是 ( )
A.变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者互相联系，统称为电磁场
B.电磁场从发生区域由近及远地传播形成电磁波
C.电磁波是一种物质，可在真空中传播，所以，平时说真空中没有实物粒子，但不等于什么都没有，还有“场”这种特殊物质
D.电磁波可在真空中传播，也可在介质中传播
√
解析:根据麦克斯韦电磁场理论，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生的是稳定的磁场，所以A项错误。
3.(多选)如图所示，在以下四种磁感应强度B随时间t变化的磁场中，下列判断正确的是 ( )
A.甲图能产生电场，不能产生电磁波
B.乙图能产生电场，不能产生电磁波
C.丙图能产生电场，不能产生电磁波
D.丁图能产生电场，也能产生电磁波
解析:根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故乙、丙、丁都可以产生电场，甲不能产生电场;周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故丙、丁可以产生电磁波，乙不能产生电磁波。故选B、D。
√
√
逐点清(二) 电磁波谱
电磁波的能量
1.电磁波谱
(1)概念:按电磁波的_____或_____大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
(2)电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c=_____。
(3)电磁波在真空中的速度c= ___________。
(4)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。
多维度理解
波长
频率
3×108 m/s
无线电波
可见光
紫外线
λf
(5)各种电磁波的应用
①无线电波:用于_____、卫星通信、 _____等的信号传输。
②红外线:用来__________等。
③可见光:照亮自然界，也可用于_____ 。
④紫外线:用于_____ 。
⑤X射线:用于诊断病情。
⑥γ射线:可以摧毁____________ 。
广播
电视
加热理疗
通信
消毒
病变的细胞
2.电磁波的能量
(1)光是一种电磁波，光具有能量。
(2)电磁波具有_____ ，电磁波是一种物质。
能量
1.电磁波在真空中传播的速度c=3×108 m/s，有一个广播电台的频率f=90.0 MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ约为 ( )
A.2.70 m B.270 m
C.3.00 m D.3.33 m
解析:根据c=λf可得，λ= m≈3.33 m。故选D。
全方位练明
√
2.下列说法中正确的是 ( )
A.紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应
B.阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中红外线的作用
C.常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
D.微波炉利用红外线的热效应快速加热食物
√
解析:紫外线有很强的荧光效应，紫外验钞机就是利用紫外线的荧光效应而工作的，故A正确;阳光晒黑皮肤是紫外线的作用，故B错误;常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，故C错误;微波炉是利用微波使食物中的水分子热运动加剧，内能增加，温度升高，故D错误。
3.第五代移动通信技术，简称5G，5G开启万物互联时代:车联网、物联网、智慧城市、自动驾驶技术等将逐一实现。5G应用
3 300 MHz~5 000 MHz频段的无线电波传送信号，相比于现有的4G
(1 880 MHz~2 635 MHz频段)而言，5G所应用的无线电波 ( )
A.在真空中的波长更长
B.在真空中的波长更短
C.在真空中的传播速度更小
D.在真空中的传播速度更大
√
解析:5G应用3 300 MHz~5 000 MHz频段的无线电波传送信号，4G应用1 880 MHz~2 635 MHz 频段的无线电波传送信号，则5G信号的频率比4G信号高，由λ=可知5G电波比4G电波在真空中的波长更短，A错误，B正确;根据麦克斯韦电磁场理论，可知任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，C、D错误。
逐点清(三) 热辐射 能量子
一、热辐射
1.概念:一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的_____有关，所以叫作热辐射。
2.特点:温度升高时，热辐射中波长较 _____的成分越来越强。
3.黑体:能够完全吸收入射的各种波长的________而不发生反射的物体。
多维度理解
温度
短
电磁波
二、能量子
1.概念:振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的________，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
2.大小:ε=____，其中普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。
3.爱因斯坦光子说:光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为 ____，这些能量子称为_____ 。
整数倍
光子
hν
hν
[微点拨]
一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点
项目 热辐射特点 吸收、反射的特点
一般 物体 辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关
黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波，不反射
1.判断下列说法是否正确。
(1)一切物体都在辐射电磁波。 ( )
(2)一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关。 ( )
(3)黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波。 ( )
全方位练明
×
√
√
2.(2025·江苏扬州阶段检测)关于黑体辐射，下列说法正确的是 ( )
A.黑体吸收了绝大部分电磁波
B.黑体辐射规律除与温度有关 外，还与材料及表面状况有关
C.黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动
D.普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律
√
解析:黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，故A错误;黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料及表面状况无关，故B错误;黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较短的方向移动，故C错误;普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律，故D正确。
3.关于能量量子化，下列说法正确的是 ( )
A.能量子假设最早是由爱因斯坦提出的
B.微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
C.电磁波的波长越长，其能量子越大
D.能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点
√
解析:能量子假设最早是由普朗克提出的，故A错误;微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，故B正确;根据ε=hν=可知，电磁波的波长越长，其能量子越小，故C错误;能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，但它是正确的观点，故D错误。
逐点清(四) 能级
1.定义
原子的能量是________的，这些________的能量值叫作能级。
2.原子的稳定性
原子处于能量最低的状态时最稳定，原子处于能量较高的状态时不稳定，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出_____ 。
多维度理解
量子化
量子化
光子
3.能级跃迁规律
原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量， _____前后两个能级 差。
4.原子的发射光谱的特征
原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些_____的亮线。
等于
分立
[微点拨]
能级之间的跃迁
处于低能级的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态，处于高能级的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。
1.判断下列说法是否正确。
(1)原子不能从低能级向高能级跃迁。 ( )
(2)原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级。 ( )
(3)原子跃迁时无论是吸收光子还是放出光子，光子的能量都等于始、末两个能级的能量差的绝对值。 ( )
×
√
√
2.(多选)下列说法正确的是 ( )
A.原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化
B.原子从低能级向高能级跃迁时放出光子
C.原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差
D.由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线
√
√
解析:原子的能量是量子化的，原子从高能级向低能级跃迁时向外放出光子，光子的能量hν=E初-E末，由于原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线，故C、D正确。
3.(多选)下列关于氢原子光谱和能级的说法正确的是 ( )
A.氢原子光谱中的亮线是由于氢原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的
B.氢原子光谱是不连续的，是一些分立的亮线，说明了氢原子的能级是量子化的
C.原子能量越高，原子越稳定
D.原子从高能态向低能态跃迁会放出光子，光子能量等于两个能级之差
解析:原子处于能量越低的状态越稳定，C错误。
√
√
√
课时跟踪检测
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
A级——学考达标
1.下列说法不正确的是( )
A.光是一种电磁波
B.电磁波是一种物质
C.爱因斯坦提出了相对论时空观
D.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
解析:赫兹用实验证实了电磁波的存在，其余选项表述正确，故选D。
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2.(2025·安徽黄山阶段检测)下列说法正确的是 ( )
A.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射
B.只有温度高的物体才会有热辐射
C.电磁波是一种物质，不能在真空中传播
D.一个物体所具有的能量是非量子化的，可以是一个任意值
2
3
4
√
1
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
解析:黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，A正确;任何物体都会有热辐射，B错误;电磁波是一种物质，能在真空中传播，C错误;一个物体所具有的能量是量子化的，是一个非连续值，D错误。
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3.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.红外线测温仪是依据人体温度越高辐射的红外线强
度越大来测体温的
D.红外线测温仪工作原理跟传统水银体温计工作原理一样，都是利用热胀冷缩原理
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解析:无论人体温度高低都会向外辐射红外线，故A错误;红外线属于电磁波，其波长大于紫外线的波长，故B错误;红外线测温仪是依据人体温度越高辐射的红外线强度越大来测体温的，故C正确，D错误。
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4.如图所示是医生用计算机辅助某种射线断层摄影(简称“CT”)检查身体的情况，这种能穿透身体的射线是 ( )
A.X射线 B.红外线
C.紫外线 D.可见光
解析:X射线具有较强的穿透能力，在医学上常用来检查身体，A正确。
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5.关于黑体与黑体辐射，下列说法正确的是 ( )
A.热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B.黑体是黑色的
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关
D.煤烟很接近黑体，如置于阳光下照射，煤烟温度会不断上升
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解析:任何物体在任何温度下都会发生热辐射，A错误;黑体可以辐射电磁波，不一定是黑色的，B错误;黑体是一种理想模型，其辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与其他因素无关，C正确;煤烟的温度不会持续上升，因为能量不断被吸收的同时，还伴随着能量的辐射，最终将趋于平衡，D错误。
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6.已知某单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则该单色光的能量子ε的值为 ( )
A.h B.
C. D.以上均不正确
解析:由光速与频率、波长的关系可得出光的频率ν=，能量子ε=hν=h，故A正确。
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7.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作用
B.红外线应用在遥感技术中，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
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解析:微波炉加热食物是利用微波进行加热的，A错误;红外遥感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射线的强，C错误;紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质，从而进行灭菌消毒，D正确。
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8.(2025·江苏镇江阶段检测)使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波 ( )
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A.是蓝光
B.波长比手机通信的电磁波长
C.在真空中的传播速度大小为340 m/s
D.能在真空中传播
解析:蓝牙通信的电磁波频率不在可见光频率范围内，不是蓝光，故A错误;蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波频率大，由公式c=λf可知，其波长比手机通信的电磁波短，故B错误;电磁波在真空中的传播速度为 3.0×108 m/s，故C错误，D正确。
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9.如图所示，共享单车打通了公共交通的“最后一公里”，方便了居民出行。共享单车上的定位技术，可以给单车精准定位。单车在被骑行过程中车内电池自行充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电。用户仅需用手机上的客户端软件(APP)扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机APP上能实时显示单车的位置，骑行到指定的停车区域时才可以顺利还车;还车关锁后APP就显示计时、计价、
里程等信息。根据以上信息，下列说法正确是 ( )
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A.单车是利用电磁感应原理实现充电的
B.单车和手机之间是利用声波传递信息的
C.单车某个时刻的位置是主要借助用户手机确定的
D.由手机APP上的显示信息，可求出骑行的平均速度
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解析:单车在被骑行过程中车内电池自行充电，是通过安装在轮轴处的发电机实现的，所以单车是利用电磁感应原理实现充电的，故A正确;单车和手机之间是利用电磁波传递信息的，故B错误;由题意可知单车某个时刻的位置主要是借助单车上的定位系统确定的，故C错误;由手机APP上的显示信息，可知时间和里程(即路程)，而无法得知位移，所以只能求出骑行的平均速率，不能求出平均速度，故D错误。
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B级——选考进阶
10.(2025·合肥阶段检测)“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法，能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示其起源。如图所示是中国天眼FAST——500 m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，真空中的光速c=3.0×108 m/s，下列说法正确的是( )
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A.天眼接收的射电波是电磁波，麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
B.天眼只能在白天晴朗的天气工作
C.天眼接收的射电波的频率区间为108~109 Hz
D.电磁波是一种物质，具有能量，电磁波的传播需要介质
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解析:第一个用实验的方法证实电磁波的科学家是赫兹，麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，故A错误;中国天眼接收来自宇宙的射电波信号，射电波是一种波长更长、频率更低的电磁波，可以穿透云层、星云等天体物质，所以中国天眼在任何天气下都可以正常运行，不受白天黑夜的影响，故B错误;根据题意知天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，由f=，得射电波的频率区间为108~109 Hz，故C正确;电磁波的本质是电场和磁场的交替变化，在空间中以波的形式传播，不需要通过物质介质来传递能量，故D错误。
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11.(2025·山东德州阶段检测)对于下列实验和生活用品，说法正确的是 ( )
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A.甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的
B.乙图中，若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流，则接在cd端的电流表会有偏转
C.丙图中，微波炉加热食物，微波是一种电磁波，微波具有可连续变化的能量
D.奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象
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解析:题图甲中，通电直导线周围产生磁场，则两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过磁场实现的，A错误;题图乙中，若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流，则穿过线圈的磁场不断变化，磁通量不断变化，cd线圈中产生感应电流，接在cd端的电流表会有偏转，B正确;题图丙中，微波炉加热食物，微波是一种电磁波，微波的能量是不连续的，是量子化的，C错误;奥斯特利用题图丁实验装置发现了电流的磁效应，D错误。
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12.(2025·江苏南京期中)为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为，确保普通高考公平顺利进行，各市无线电管理处周密部署，多措并举，全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的特性，下列说法正确的是 ( )
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A.X射线有显著的化学作用，医院可用来杀菌消毒，也可用于进行人体透视
B.红外线波长短，分辨率高，侦察上可用红外线拍摄指纹照片
C.雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用
D.空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
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解析:X射线没有显著的化学作用，不能用来杀菌消毒，但X射线有较强的穿透能力，能用来进行人体透视，故A错误;侦察上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高，故B错误;电磁波的使用不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜使用，故C错误;红外线的热作用很强，有较好的穿透云雾烟尘的能力，可以制成热谱仪、红外线夜视仪等等，所以在空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力，故D正确。
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13.如图所示是现在市场上常用来激光打标的355 nm 紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为(取普朗克常量 h=6.6×10-34 J·s，真空中光速c=3×108 m/s ( )
A.10-22 J B.10-19 J
C.10-16 J D.10-13 J
解析:打断该材料分子键需要的能量为该激光器
单光子能量，则该激光的光子能量为ε=hν=≈5.5×10-19 J ，故选B。
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14.(多选)某光源放出波长为500~600 nm的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mW，则它每秒钟发射的光子数可能是(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s) ( )
A.2.0×1015 B.3.0×1015
C.2.6×1015 D.1.5×1015
解析:每秒内该光源发光的能量E光源=Pt=1×10-3 J，而波长为λ的光子的能量为E光子=，则每秒钟发射的光子数为n==，代入数据解得2.5×10152
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√课时跟踪检测(二十三) 电磁波的发现及应用 能量量子化
A级——学考达标
1.下列说法不正确的是 ( )
A.光是一种电磁波
B.电磁波是一种物质
C.爱因斯坦提出了相对论时空观
D.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
2.(2025·安徽黄山阶段检测)下列说法正确的是 ( )
A.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射
B.只有温度高的物体才会有热辐射
C.电磁波是一种物质,不能在真空中传播
D.一个物体所具有的能量是非量子化的,可以是一个任意值
3.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.红外线测温仪是依据人体温度越高辐射的红外线强度越大来测体温的
D.红外线测温仪工作原理跟传统水银体温计工作原理一样,都是利用热胀冷缩原理
4.如图所示是医生用计算机辅助某种射线断层摄影(简称“CT”)检查身体的情况,这种能穿透身体的射线是 ( )
A.X射线 B.红外线
C.紫外线 D.可见光
5.关于黑体与黑体辐射,下列说法正确的是 ( )
A.热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只吸收电磁波
B.黑体是黑色的
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,与材料的种类及表面状况无关
D.煤烟很接近黑体,如置于阳光下照射,煤烟温度会不断上升
6.已知某单色光的波长为λ,在真空中光速为c,普朗克常量为h,则该单色光的能量子ε的值为 ( )
A.h B.
C. D.以上均不正确
7.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作用
B.红外线应用在遥感技术中,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
8.(2025·江苏镇江阶段检测)使用蓝牙耳机接听手机来电,信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波 ( )
A.是蓝光
B.波长比手机通信的电磁波长
C.在真空中的传播速度大小为340 m/s
D.能在真空中传播
9.如图所示,共享单车打通了公共交通的“最后一公里”,方便了居民出行。共享单车上的定位技术,可以给单车精准定位。单车在被骑行过程中车内电池自行充电,满足定位和自动开锁等过程中的用电。用户仅需用手机上的客户端软件(APP)扫描二维码,即可自动开锁,骑行时手机APP上能实时显示单车的位置,骑行到指定的停车区域时才可以顺利还车;还车关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息。根据以上信息,下列说法正确是 ( )
A.单车是利用电磁感应原理实现充电的
B.单车和手机之间是利用声波传递信息的
C.单车某个时刻的位置是主要借助用户手机确定的
D.由手机APP上的显示信息,可求出骑行的平均速度
B级——选考进阶
10.(2025·合肥阶段检测)“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法,能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号,有望最终揭示其起源。如图所示是中国天眼FAST——500 m口径球面射电望远镜,天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围,真空中的光速c=3.0×108 m/s,下列说法正确的是 ( )
A.天眼接收的射电波是电磁波,麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
B.天眼只能在白天晴朗的天气工作
C.天眼接收的射电波的频率区间为108~109 Hz
D.电磁波是一种物质,具有能量,电磁波的传播需要介质
11.(2025·山东德州阶段检测)对于下列实验和生活用品,说法正确的是 ( )
A.甲图中,两根通电方向相反的长直导线相互排斥,是通过电场实现的
B.乙图中,若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流,则接在cd端的电流表会有偏转
C.丙图中,微波炉加热食物,微波是一种电磁波,微波具有可连续变化的能量
D.奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象
12.(2025·江苏南京期中)为防范和打击利用无线电技术手段进行考试作弊行为,确保普通高考公平顺利进行,各市无线电管理处周密部署,多措并举,全力以赴确保高考期间无线电安全。关于电磁波的特性,下列说法正确的是 ( )
A.X射线有显著的化学作用,医院可用来杀菌消毒,也可用于进行人体透视
B.红外线波长短,分辨率高,侦察上可用红外线拍摄指纹照片
C.雷达发出或接收的电磁波受天气影响,在浓雾天能见度低的黑夜不能使用
D.空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
13.如图所示是现在市场上常用来激光打标的355 nm 紫外纳秒固体激光器,该激光器单光子能量高,能直接打断某种材料的分子键,使之从材料表面脱离。据此判断,打断该材料分子键需要的能量约为(取普朗克常量 h=6.6×10-34 J·s,真空中光速c=3×108 m/s ( )
A.10-22 J B.10-19 J
C.10-16 J D.10-13 J
14.(多选)某光源放出波长为500~600 nm的各种光子,若已知该光源的发光功率为1 mW,则它每秒钟发射的光子数可能是(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s) ( )
A.2.0×1015 B.3.0×1015
C.2.6×1015 D.1.5×1015
课时跟踪检测(二十三)
1.选D 赫兹用实验证实了电磁波的存在,其余选项表述正确,故选D。
2.选A 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,A正确;任何物体都会有热辐射,B错误;电磁波是一种物质,能在真空中传播,C错误;一个物体所具有的能量是量子化的,是一个非连续值,D错误。
3.选C 无论人体温度高低都会向外辐射红外线,故A错误;红外线属于电磁波,其波长大于紫外线的波长,故B错误;红外线测温仪是依据人体温度越高辐射的红外线强度越大来测体温的,故C正确,D错误。
4.选A X射线具有较强的穿透能力,在医学上常用来检查身体,A正确。
5.选C 任何物体在任何温度下都会发生热辐射,A错误;黑体可以辐射电磁波,不一定是黑色的,B错误;黑体是一种理想模型,其辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,与其他因素无关,C正确;煤烟的温度不会持续上升,因为能量不断被吸收的同时,还伴随着能量的辐射,最终将趋于平衡,D错误。
6.选A 由光速与频率、波长的关系可得出光的频率ν=,能量子ε=hν=h,故A正确。
7.选D 微波炉加热食物是利用微波进行加热的,A错误;红外遥感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射线的强,C错误;紫外线具有较高的能量,足以破坏细胞核中的物质,从而进行灭菌消毒,D正确。
8.选D 蓝牙通信的电磁波频率不在可见光频率范围内,不是蓝光,故A错误;蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波频率大,由公式c=λf可知,其波长比手机通信的电磁波短,故B错误;电磁波在真空中的传播速度为 3.0×108 m/s,故C错误,D正确。
9.选A 单车在被骑行过程中车内电池自行充电,是通过安装在轮轴处的发电机实现的,所以单车是利用电磁感应原理实现充电的,故A正确;单车和手机之间是利用电磁波传递信息的,故B错误;由题意可知单车某个时刻的位置主要是借助单车上的定位系统确定的,故C错误;由手机APP上的显示信息,可知时间和里程(即路程),而无法得知位移,所以只能求出骑行的平均速率,不能求出平均速度,故D错误。
10.选C 第一个用实验的方法证实电磁波的科学家是赫兹,麦克斯韦只是预言了电磁波的存在,故A错误;中国天眼接收来自宇宙的射电波信号,射电波是一种波长更长、频率更低的电磁波,可以穿透云层、星云等天体物质,所以中国天眼在任何天气下都可以正常运行,不受白天黑夜的影响,故B错误;根据题意知天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围,由f=,得射电波的频率区间为108~109 Hz,故C正确;电磁波的本质是电场和磁场的交替变化,在空间中以波的形式传播,不需要通过物质介质来传递能量,故D错误。
11.选B 题图甲中,通电直导线周围产生磁场,则两根通电方向相反的长直导线相互排斥,是通过磁场实现的,A错误;题图乙中,若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流,则穿过线圈的磁场不断变化,磁通量不断变化,cd线圈中产生感应电流,接在cd端的电流表会有偏转,B正确;题图丙中,微波炉加热食物,微波是一种电磁波,微波的能量是不连续的,是量子化的,C错误;奥斯特利用题图丁实验装置发现了电流的磁效应,D错误。
12.选D X射线没有显著的化学作用,不能用来杀菌消毒,但X射线有较强的穿透能力,能用来进行人体透视,故A错误;侦察上用紫外线拍摄指纹照片,因为紫外线波长短,分辨率高,故B错误;电磁波的使用不受天气影响,故雷达在能见度低的黑夜使用,故C错误;红外线的热作用很强,有较好的穿透云雾烟尘的能力,可以制成热谱仪、红外线夜视仪等等,所以在空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力,故D正确。
13.选B 打断该材料分子键需要的能量为该激光器单光子能量,则该激光的光子能量为ε=hν=≈5.5×10-19 J ,故选B。
14.选BC 每秒内该光源发光的能量E光源=Pt=1×10-3 J,而波长为λ的光子的能量为E光子=,则每秒钟发射的光子数为n==,代入数据解得2.5×10151 / 4
