第3节 初识电磁波及其应用
[教材链接] (1)磁场 电场 (2)磁场 电场 电磁场
(3)电磁波 赫兹 (4)光速
例1 D [解析] 变化的电场在周围空间产生磁场,变化的磁场在周围空间产生电场,均匀变化的电场(磁场)在周围空间产生恒定的磁场(电场),周期性变化的电场(磁场)在周围空间产生同频率周期性变化的磁场(电场),选项D正确.
[教材链接] 1.(1)无线通信 (3)微波
2.(1)电磁波 射频辐射 (2)电磁波源 电磁波的传播途径
例2 B [解析] 接收器通过接收卫星发射的导航信号,实现对车辆的精确定位并导航.卫星向接收器传送信息依靠的是电磁波.
例3 A [解析] 电磁波是一种物质,也具有能量,A正确;电磁波的传播不依赖介质,可在真空中传播,声波是机械波,只能在介质中传播,B错误;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验捕捉到了电磁波,C错误;航天员讲话时画面能与声音同步,那是因为画面与声音同时转化成电信号,通过电磁波传回到地面接收器再转化成画面和声音,电磁波在真空的速度为光速,声波在空气中的传播速度约为340 m/s,D错误.
变式 D [解析] 电磁波在空间的存在不会因手机信号屏蔽器而消失,故A错误;电磁波可以在真空中传播,B错误;由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描,干扰由基站发出的电磁波信号,使手机不能正常工作,故C错误,D正确.
随堂巩固
1.BD [解析] 根据麦克斯韦的电磁场理论,可知A图的磁场是恒定的,不能产生电场,更不能产生电磁波;B图的磁场是周期性变化的,可以产生周期性变化的电场,因而可以产生持续的电磁波;C图的磁场是均匀变化的,能产生恒定的电场,而恒定的电场不能再产生磁场,因此不能产生持续的电磁波;D图的磁场是周期性变化的,能产生周期性变化的电场,故能产生持续的电磁波.
2.BC [解析] 无线电波属于电磁波的一种,故A错误;电磁波是由电场和磁场相互激发产生并向远处传播的,所以不需要介质,B正确;电磁波的传播过程中电场能和磁场能也随之传向了远方,所以电磁波的传播过程就是电磁场能量的传播过程,C正确;电磁波的传播速度和频率、介质都有关,所以在不同介质中电磁波的传播速度不同,D错误.
3.D 第3节 初识电磁波及其应用
1.B [解析] 麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,选项B正确.
2.BD [解析] 根据麦克斯韦电磁场理论可知,变化的电场一定产生磁场,稳定的电场不产生磁场,变化的磁场一定产生电场,故选B、D.
3.BC [解析] 选项A图中的上图磁场是稳定的,由麦克斯韦的电磁场理论可知,其周围空间不会产生电场,所以A图错误;选项B图中的上图是均匀变化的电场,应该产生稳定的磁场,下图的磁场是稳定的,所以B图正确;选项C图中的上图是周期性变化的磁场,它能产生同频率的周期性变化的电场,所以C图是正确的;选项D图的上图是周期性变化的电场,在其周围空间产生周期性变化的磁场,所以D图错误.
4.C [解析] 手机有电磁波的发射和接收装置,会产生电磁污染,长期使用手机会对人体健康产生影响,有线电话机不会辐射电磁波.
5.B [解析] 雷达是利用了无线电波中微波来测距的,故A正确;手机采用的是无线电波,X射线对人体有很大的辐射,不能用于通信,故B错误;紫外线具有很强的消毒作用,故C正确;红外线可以用于遥控器,故D正确.
6.D [解析] 在变化的电场周围一定产生磁场,变化的磁场一定产生电场,故A错误;在均匀变化的电场周围一定产生稳定的磁场,在均匀变化的磁场周围一定产生稳定的电场,故B、C错误;周期性振荡变化的电场周围一定产生同频率周期性振荡变化的磁场,故D正确.
7.B [解析] 电磁波传播过程中,电场和磁场是相互关联的,选项A错误;电磁波可以在真空中传播,选项B正确;可以用实验验证电磁波的存在,选项C错误;太空中航天员讲话时画面与声音都是通过电磁波传播到地面的,所以画面和声音同步,不能说明电磁波与声波具有相同的传播速度,选项D错误.
8.AD [解析] 单车和手机之间是利用电磁波传递信息的,故A正确,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,D正确.第3节 初识电磁波及其应用
学习任务一 电磁波的产生
[教材链接] 阅读教材,完成以下填空.
电磁波的产生
(1)英国物理学家麦克斯韦提出:变化的 在周围空间激发出一种电场,变化的 也能够产生磁场.
(2)周期性变化的 周围会产生周期性变化的电场,周期性变化的 周围也会产生周期性变化的磁场.变化的电场和变化的磁场相互联系在一起,就会在空间形成一个统一的、不可分割的 .
(3)空间交替变化的电磁场传播出去就形成 . 证实了电磁波的存在.
(4)电磁波特点:①横波;②传播速度与 相同.
例1 关于电磁场理论,下列说法正确的是 ( )
A.电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
B.变化的电场周围一定产生变化的磁场,变化的磁场周围一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
[反思感悟]
【要点总结】
1.恒定的磁场(电场)不产生电场(磁场).
2.均匀变化的磁场(电场)在周围空间产生不变的电场(磁场).
3.周期性变化的磁场(电场)在周围空间产生同频率的周期性变化的电场(磁场).
学习任务二 电磁波的应用 电磁污染及防护
[教材链接] 阅读教材,完成以下填空.
1.电磁波的应用
(1)手机通话是靠一种特殊的 系统来实现的.
(2)雷达是一种检测飞行器、船只等远距离物体位置的系统.
(3)卫星通信利用地球同步卫星传递 通信信号.
2.电磁污染及防护
(1)电磁污染又称 污染或 污染.
(2)电磁辐射的防护:从物理学的角度看,可以从 、 及受辐射的人三个方面进行防护.
例2 现在车辆常安装卫星导航系统接收器,可用来接收卫星发射的信号,实现对车辆的精确定位和导航.卫星向接收器传送信息通过的是 ( )
A.激光 B.电磁波
C.红外线 D.紫外线
[反思感悟]
例3 2022年6月5日,中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播,其间航天员与北京飞控中心保持通话联络,直播画面通过电磁波传送到地面接收站.下列关于电磁波和声波的说法正确的是 ( )
A.电磁波是一种物质,也具有能量
B.电磁波跟声波一样,不能在真空中传播
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,并通过实验捕捉到了电磁波
D.航天员讲话时画面与声音同步,说明电磁波与声波具有相同的传播速度
[反思感悟]
变式 为了体现高考的公平、公正,高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器,该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描,该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰,手机不能检测从基站发出的正常数据,使手机不能与基站建立连接,达到屏蔽手机信号的目的,手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象.由以上信息可知( )
A.由于手机信号屏蔽器的作用,考场内没有电磁波了
B.电磁波必须在介质中才能传播
C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
[反思感悟]
1.(对麦克斯韦电磁场理论的理解)(多选)各磁场的磁感应强度B随时间t变化的情况如图所示,其中能产生持续电磁波的是 ( )
2.(对电磁波的理解)(多选)[2023·福州三中月考] 下列说法中正确的是 ( )
A.电磁波又叫无线电波
B.电磁波的传播不需要任何介质
C.电磁波的传播过程就是电磁场能量的传播过程
D.电磁波在各种介质中的传播速度都相等
3.(电磁波的应用)当今世界各军事强国都在积极研究电子干扰技术.所谓电子干扰,具体来说就是( )
A.接收对方发射的电磁波
B.对敌方发射很强的电磁波,把敌方杀伤
C.对敌方发射频率很高的电磁波
D.对敌方发射与敌方电子设备工作频率相同的高强度的电磁波,用来干扰敌方电子设备第3节 初识电磁波及其应用建议用时:20分钟
◆ 知识点一 电磁波的产生
1.证实了电磁波的存在的物理学家是 ( )
A.法拉第
B.赫兹
C.安培
D.奥斯特
2.(多选)根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是 ( )
A.电场一定能产生磁场,磁场也一定能产生电场
B.变化的电场一定产生磁场
C.稳定的电场也可以产生磁场
D.变化的磁场一定产生电场
3.(多选)[2024·福州一中期末] 应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场,下图是表示变化的场产生的另外的场),正确的是( )
◆ 知识点二 电磁波的应用、电磁污染及防护
4.电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时,也带来了电磁污染.长期使用如图所示的通信装置,会对人体健康产生影响的是 ( )
5.[2024·古田一中月考] 电磁波在生活中有着广泛的应用.不同波长的电磁波具有不同的特性,因此也有不同的应用.下列器材与其所应用的电磁波对应关系不正确的是 ( )
A.雷达——无线电波
B.手机——X射线
C.紫外消毒柜——紫外线
D.遥控器——红外线
6.关于电磁场理论,下列说法正确的是 ( )
A.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.周期性振荡变化的电场周围一定产生同频率周期性振荡变化的磁场
7.[2024·江西上饶期末] 2023年10月26日11时14分,长征二号F遥十七运载火箭托举着神舟十七号载人飞船,在酒泉卫星发射中心点火升空,送汤洪波、唐胜杰、江新林3名航天员奔赴“天宫”.如图所示,神十六、神十七两个乘组“太空会师”,航天员能与地面工作人员保持实时联络,直播画面通过电磁波传送到地面.下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.电磁波传播过程中,电场和磁场是独立存在的,没有关联
B.电磁波可以在真空中传播
C.不能用实验验证电磁波的存在
D.太空中航天员讲话时画面与声音同步,说明电磁波与声波具有相同的传播速度
8.(多选)[2024·漳州一中期中] 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,下列说法正确的是 ( )
A.单车和手机之间是利用电磁波传递信息的
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主要是借助用户手机确定的
D.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(共24张PPT)
第3节 初识电磁波及其应用
学习任务一 电磁波的产生
学习任务二 电磁波的应用 电磁污染及防护
随堂巩固
备用习题
学习任务一 电磁波的产生
［教材链接］ 阅读教材，完成以下填空.
电磁波的产生
(1) 英国物理学家麦克斯韦提出：变化的______在周围空间激发出一种电场，变化的______也能够产生磁场.
磁场
电场
(2) 周期性变化的______周围会产生周期性变化的电场，周期性变化的______周围也会产生周期性变化的磁场.变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的________.
磁场
电场
电磁场
(3) 空间交替变化的电磁场传播出去就形成________.______证实了电磁波的存在.
(4) 电磁波特点：①横波；②传播速度与______相同.
电磁波
赫兹
光速
例1 关于电磁场理论，下列说法正确的是( )
A.电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B.变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
√
[解析] 变化的电场在周围空间产生磁场，变化的磁场在周围空间产生电场，均匀变化的电场(磁场)在周围空间产生恒定的磁场(电场)，周期性变化的电场(磁场)在周围空间产生同频率周期性变化的磁场(电场)，选项D正确.
【要点总结】
1.恒定的磁场(电场)不产生电场(磁场).
2.均匀变化的磁场(电场)在周围空间产生不变的电场(磁场).
3.周期性变化的磁场(电场)在周围空间产生同频率的周期性变化的电场(磁场).
学习任务二 电磁波的应用 电磁污染及防护
［教材链接］ 阅读教材，完成以下填空.
1.电磁波的应用
(1) 手机通话是靠一种特殊的__________系统来实现的.
无线通信
(2)雷达是一种检测飞行器、船只等远距离物体位置的系统.
(3) 卫星通信利用地球同步卫星传递______通信信号.
微波
2.电磁污染及防护
(1) 电磁污染又称________污染或__________污染.
(2) 电磁辐射的防护：从物理学的角度看，可以从__________、___________________及受辐射的人三个方面进行防护.
电磁波
射频辐射
电磁波源
电磁波的传播途径
例2 现在车辆常安装卫星导航系统接收器，可用来接收卫星发射的信号，实现对车辆的精确定位和导航.卫星向接收器传送信息通过的是( )
A.激光 B.电磁波 C.红外线 D.紫外线
[解析] 接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航.卫星向接收器传送信息依靠的是电磁波.
√
例3 2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站.下列关于电磁波和声波的说法正确的是( )
A.电磁波是一种物质，也具有能量
B.电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D.航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
√
[解析] 电磁波是一种物质，也具有能量，A正确；电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波，只能在介质中传播，B错误；麦克斯韦
预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，C错误；航天员讲话时画面能与声音同步，那是因为画面与声音同时转化成电信号，通过电磁波传回到地面接收器再转化成画面和声音，电磁波在真空的速度为光速，声波在空气中的传播速度约为，D错误.
变式 为了体现高考的公平、公正，高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰，手机不能检测从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象.由以上信息可知( )
A.由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了
B.电磁波必须在介质中才能传播
C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
√
[解析] 电磁波在空间的存在不会因手机信号屏蔽器而消失，故A错误；电磁波可以在真空中传播，B错误；由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故C错误，D正确.
1. 2022年3月8日,航天员王亚平从空间站送来的“国际妇女节的节日祝福”通过电磁波传播到祖国各地,下列关于电磁波的说法正确的是 ( )
A.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
B.只要有电场就能产生电磁波
C.电磁波传播需要介质,机械波传播不需要介质
D.电磁波中每一处的电场强度方向和磁感应强度方向总是互相垂直的,且都与波的传播方向垂直
√
[解析] 麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹证实了电磁波的存在,A错误;
若只有电场,而电场是稳定的或电场仅均匀变化都不能产生电磁波,B错误;
电磁波传播不需要介质,机械波传播需要介质,C错误;
电磁波中每一处的电场强度方向和磁感应强度方向总是互相垂直的,且与波的传播方向垂直,D正确.
2.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 ( )
√
√
√
[解析] 根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生磁场,所以A、B、C正确,D错误.
3. (多选)下列关于电磁波的叙述中正确的是( )
A.电磁波是电磁场由产生区域向远处传播形成的
B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C.电磁波由真空进入介质中传播时,波长将变短
D.电磁波不能发生干涉、衍射现象
√
√
[解析] 由电磁波的产生过程可知,选项A正确;
电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s,在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度,选项B错误;
由波速公式v=λf得λ=,电磁波在传播过程中,频率保持不变,由真空进入介质中传播时,速度减小,波长变短,选项C正确;
电磁波同所有波一样,均能发生干涉、衍射现象,选项D错误.
4. (多选)如图所示是我国500 m口径的球面射电望远镜(FAST),它可以通过接收来自宇宙深处的电磁波,探索宇宙.截止目前,它已经发现的脉冲星超过800颗,我国也因此成为世上发现脉冲星数量最多的国家.下列关于电磁波的说法正确的是 ( )
A.真空中频率越高的电磁波,波长越短
B.电磁波在任何介质中传播速度均为3×108 m/s
C.赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了奥斯特的电磁理论
D.变化的电场可能激发出变化的磁场,空间将可能产生电磁波
√
√
[解析] 根据公式c=λf可知,真空中频率越高的电磁波,波长越短,故A正确;
电磁波在不同介质中的传播速度不一样,电磁波在真空中传播速度为
3×108 m/s,故B错误;
赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁理论,故C错误;
周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场,空间将可能产生电磁波,故D正确.
1. (对麦克斯韦电磁场理论的理解)(多选)各磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图所示，其中能产生持续电磁波的是( )
A.&1& B.&2& C.&3& D.&4&
√
√
[解析] 根据麦克斯韦的电磁场理论，可知A图的磁场是恒定的，不能产生电场，更不能产生电磁波；B图的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；C图的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，因此不能产生持续的电磁波；D图的磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，故能产生持续的电磁波.
2. (对电磁波的理解)(多选)[2023·福州三中月考] 下列说法中正确的是( )
A.电磁波又叫无线电波
B.电磁波的传播不需要任何介质
C.电磁波的传播过程就是电磁场能量的传播过程
D.电磁波在各种介质中的传播速度都相等
√
√
[解析] 无线电波属于电磁波的一种，故A错误；电磁波是由电场和磁场相互激发产生并向远处传播的，所以不需要介质，B正确；电磁波的传播过程中电场能和磁场能也随之传向了远方，所以电磁波的传播过程就是电磁场能量的传播过程，C正确；电磁波的传播速度和频率、介质都有关，所以在不同介质中电磁波的传播速度不同，D错误.
3. (电磁波的应用)当今世界各军事强国都在积极研究电子干扰技术.所谓电子干扰，具体来说就是( )
A.接收对方发射的电磁波
B.对敌方发射很强的电磁波，把敌方杀伤
C.对敌方发射频率很高的电磁波
D.对敌方发射与敌方电子设备工作频率相同的高强度的电磁波，用来干扰敌方电子设备
√
