第1节 电磁波的海洋
1.(重点)知道电磁波的产生和传播；知道电磁波在真空中的传播速度；知道波长、频率和波速。 2．了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 3．通过电磁波的学习，了解科技为人类生活带来的便利，养成主动学习科学的习惯。
1. 电磁波的产生
当电路中有迅速变化的 时，其周围会产生电磁波。
2. 电磁波的传播
(1)在一列水波的传播中，凸起的最高处，叫作 ；凹下的最低处，叫作 。邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作 。
(2)波在1 s内通过 的个数叫作波的频率。电磁波频率的单位是 ，还有千赫(kHz)和兆赫(MHz)。
(3)用来描述波传播 的物理量叫作波速。真空中电磁波传播的速度大约是 m/s，等于光在真空中的传播速度。
3. 电磁波大家族
(1)电磁波家族包括：一般根据波长来划分，波长从大到小依次是 、 、可见光、 、 、γ射线等。
(2)无线电波：电磁波中用于广播、 和 的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫作无线电波。
(3)电磁波的应用。
①无线电波：用于广播、电视和移动通信等；②红外线：家电的遥控器、红外线测距仪等；③微波：可用来加热食物；④紫外线：消毒；⑤X射线：医学上用来做透视检查；⑥γ射线：金属探伤；⑦探测宇宙：射电望远镜。
重难突破
1．电磁波的产生
当电路中有迅速变化(方向或大小迅速变化，或者是方向和大小同时迅速变化)的电流时，其周围就会产生电磁波，光也是一种电磁波。
磁场和电磁波的产生
【典例1】如图所示，将导线一端与电池负极连接，用另一端与电池正极快速断续接触，可以听到收音机发出“咔咔”声，这表明收音机接收到了( )
A.热量 B．声波
C．光能 D．电磁波
2．电磁波与声波的区别与联系
项目 电磁波 声波
区别 产生条件 迅速变化的电流 发声体的振动
传播介质 不需要介质，真空中可以传播 需要介质，真空中不能传播
传播速度 在真空中传播速度最快，约为3×108 m/s 通常情况下，v固>v液>v气，15 ℃时，在空气中的传播速度约为340 m/s
联系 (1)都有波速、波长、频率三个特征(关系：v＝λf，其中λ的单位是m，f的单位是Hz)； (2)都既能传递信息，又能传递能量
（1）各种光和射线都是波长不同的电磁波。
（2）同一列电磁波在不同介质中的频率相同。
【典例2】电磁波家族如图所示：
(1)家庭网络中，聪聪觉得5G Wi?Fi比2.4G Wi?Fi网速更快，则下列相关表述正确的是________(填选项)。
A.5G比2.4G的传播速度更快
B.5G比2.4G的频率更高
C.5G比2.4G的波长更长
D.5G和2.4G分别用电磁波、声波传递信息
(2)微波炉是利用________加热食物的。
1.如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中发出“咔咔”声。关于这个实验，下列说法错误的是( )
A.这个实验对电池有损害，最好用旧电池来做
B.迅速变化的电流能够产生电磁波
C.收音机可以接收到电磁波信号
D.电磁波只能在空气中传播
2．中国自主建设的射电望远镜FAST自建成以后，在测量星际磁场、快速射电暴、脉冲星搜索等方面取得了丰硕的成果。它接收的信号是来自太空的( )
A.电磁波 B．超声波
C.次声波 D．红外线
3．将手机“背景灯光提示”和“声音提示”功能打开，放到真空钟罩中，用抽气机抽去罩中空气。然后打电话呼叫手机，看到背景灯光亮却听不到铃声。该现象说明( )
A.声音和电磁波都能在真空中传播
B.声音和电磁波都不能在真空中传播
C.声音能在真空中传播，电磁波不能在真空中传播
D.声音不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播
4．下列装置利用紫外线工作的是( )
A.声呐 B．消毒灯
C.电视遥控器 D．手机
5．电磁波具有信息特征和能量特性。以下设备中，主要利用电磁波的能量特性工作的是( )
A.微波炉 B．手机
C.雷达 D．电吹风
基础巩固
1．我国珠峰地区建有全球海拔最高的5G基站。手机和5G基站之间信息传输依靠( )
A.电磁波 B．超声波
C.次声波 D．可听声
2．(2024·湖北)我国于2018年和2024年先后发射了鹊桥号和鹊桥二号中继星，架起了地球与月球背面通信的“天桥”。相比于鹊桥号，鹊桥二号距月球更近(如图)，采用了反射率更高的镀金钼丝天线。下列说法不正确的是( )
A.鹊桥号利用声波进行信号传输
B.鹊桥二号利用电磁波进行信号传输
C.镀金钼丝天线反射的信号传播速度为3×108 m/s
D.信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短
3．电磁波是个大家族，如图所示，则下列说法正确的是( )
A.电磁波的传播不需要介质
B.体检时胸透用的X射线频率比可见光低
C.电视机遥控器是利用紫外线工作的
D.在真空中，红外线比紫外线的传播速度快
4．5G技术的发展，催生了大量的新兴科技。5G智能巡检机器人、空中课堂、“智能快递小哥”……5G越来越深入我们的生活，5G技术也是依靠电磁波传递信息的，下列有关电磁波的说法正确的是( )
A.太空是真空，电磁波不能传播
B.光是一种电磁波
C.电磁波的频率越高，传播的速度就越大
D.电磁波在空气中的传播速度是340 m/s
5．2024年5月3日，嫦娥六号探测器由长征五号运载火箭成功发射，探测器是通过________(选填“电磁波”或“次声波”)与地球通信的；采集的月壤样品带回地球后质量________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
6．关于电磁波，下列说法正确的是( )
A.5G通信是利用电磁波来传递信息的
B.我国的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的
C.电磁波在真空中的传播速度是340 m/s
D.遥控器发出的红外线不是电磁波
7.某红光的波形图如图所示，已知OA＝AB＝BC＝CD＝335 nm，则该红光的波长为( )
A.335 nm，合3.35×10－4 m
B.335 nm，合3.35×10－7 m
C.670 nm，合6.70×10－4 m
D.670 nm，合6.70×10－7 m
8．目前主流的无线Wi Fi网络常用的频率约是2.4 GHz(2.4×109Hz)。根据如图所示电磁波家族的信息，可以推测Wi Fi信号( )
A.频率比可见光大
B.属于红外线
C.波长比可见光长
D.在真空中传播的速度比可见光小
9．(2024·山西)小亮发现进入电梯后手机信号会变弱，老师告诉小亮这是因为密闭的电梯对手机信号有屏蔽作用。小亮想知道不同材质的密闭容器对手机信号是否都有屏蔽作用，于是设计了如下实验进行探究。
步骤一：收集纸盒、塑料盒、木盒、装茶叶的铁盒、铝质饭盒和锡箔纸做成的密闭盒子。
步骤二：将一部手机分别放入各密闭盒中，用另一部手机拨打该手机并记录现象(如下表)。
盒子材质 纸 塑料 木头 铁 铝 锡箔
能否打通 能 能 能 不能 不能 不能
步骤三：从铁盒、铝盒和锡箔纸盒中拿出手机，手机立刻打通。
(1)手机是用________传递信息的。通过实验，可得出初步结论：________________________________。
(2)过量的电磁波辐射对人体有害。小亮调查发现很多地方需要进行电磁波屏蔽，如：为减少微波泄漏，微波炉玻璃门上安装有致密的细金属网；医院CT室为防止射线泄漏，房门用含有铅板夹层的厚钢板制成。根据以上信息，请你提出一个可探究的科学问题：_____________________________________________。 第1节 电磁波的海洋
1.(重点)知道电磁波的产生和传播；知道电磁波在真空中的传播速度；知道波长、频率和波速。 2．了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 3．通过电磁波的学习，了解科技为人类生活带来的便利，养成主动学习科学的习惯。
1. 电磁波的产生
当电路中有迅速变化的电流时，其周围会产生电磁波。
2. 电磁波的传播
(1)在一列水波的传播中，凸起的最高处，叫作波峰；凹下的最低处，叫作波谷。邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波峰或波谷。
(2)波在1 s内通过波长的个数叫作波的频率。电磁波频率的单位是赫兹(Hz)，还有千赫(kHz)和兆赫(MHz)。
(3)用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。真空中电磁波传播的速度大约是3×108m/s，等于光在真空中的传播速度。
3. 电磁波大家族
(1)电磁波家族包括：一般根据波长来划分，波长从大到小依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
(2)无线电波：电磁波中用于广播、电视和移动通信的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫作无线电波。
(3)电磁波的应用。
①无线电波：用于广播、电视和移动通信等；②红外线：家电的遥控器、红外线测距仪等；③微波：可用来加热食物；④紫外线：消毒；⑤X射线：医学上用来做透视检查；⑥γ射线：金属探伤；⑦探测宇宙：射电望远镜。
重难突破
1．电磁波的产生
当电路中有迅速变化(方向或大小迅速变化，或者是方向和大小同时迅速变化)的电流时，其周围就会产生电磁波，光也是一种电磁波。
磁场和电磁波的产生
【典例1】如图所示，将导线一端与电池负极连接，用另一端与电池正极快速断续接触，可以听到收音机发出“咔咔”声，这表明收音机接收到了( )
A.热量 B．声波
C．光能 D．电磁波
解析 将导线的一端与电池负极相连，再用导线的另一端与电池的正极快速断续接触，这时导线中就会有变化的电流，故周围就会产生电磁波，产生的电磁波被收音机接收，故能听到收音机发出“咔咔”声，故A、B、C不符合题意，D符合题意。
答案 D
2．电磁波与声波的区别与联系
项目 电磁波 声波
区别 产生条件 迅速变化的电流 发声体的振动
传播介质 不需要介质，真空中可以传播 需要介质，真空中不能传播
传播速度 在真空中传播速度最快，约为3×108 m/s 通常情况下，v固>v液>v气，15 ℃时，在空气中的传播速度约为340 m/s
联系 (1)都有波速、波长、频率三个特征(关系：v＝λf，其中λ的单位是m，f的单位是Hz)； (2)都既能传递信息，又能传递能量
（1）各种光和射线都是波长不同的电磁波。
（2）同一列电磁波在不同介质中的频率相同。
【典例2】电磁波家族如图所示：
(1)家庭网络中，聪聪觉得5G Wi?Fi比2.4G Wi?Fi网速更快，则下列相关表述正确的是________(填选项)。
A.5G比2.4G的传播速度更快
B.5G比2.4G的频率更高
C.5G比2.4G的波长更长
D.5G和2.4G分别用电磁波、声波传递信息
(2)微波炉是利用________加热食物的。
解析 (1)5G网络比2.4G网络的频率更高，波长更短，但在空气中的传播速度是相同的，故B正确，A、C、D错误，故选B。
(2)微波炉是利用微波加热食物的，食物的分子在微波的作用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高，微波是一种电磁波，具有电磁能。
答案 (1)B (2)电磁波
随堂练习
知识点一 电磁波的产生
1.如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中发出“咔咔”声。关于这个实验，下列说法错误的是( D )
A.这个实验对电池有损害，最好用旧电池来做
B.迅速变化的电流能够产生电磁波
C.收音机可以接收到电磁波信号
D.电磁波只能在空气中传播
【解析】用导线将电源正负极相连，会将电池短路，容易损坏电池，最好用旧电池来做，故A正确，不符合题意；导线和电池时断时续地接触，会产生变化的电流，变化的电流能够激起电磁波，故B正确，不符合题意；收音机中发出“咔咔”声，说明收音机接收到了电磁波信号，故C正确，不符合题意； 电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质，故D错误，符合题意。故选D。
知识点二 电磁波的传播
2．中国自主建设的射电望远镜FAST自建成以后，在测量星际磁场、快速射电暴、脉冲星搜索等方面取得了丰硕的成果。它接收的信号是来自太空的( A )
A.电磁波 B．超声波
C.次声波 D．红外线
3．将手机“背景灯光提示”和“声音提示”功能打开，放到真空钟罩中，用抽气机抽去罩中空气。然后打电话呼叫手机，看到背景灯光亮却听不到铃声。该现象说明( D )
A.声音和电磁波都能在真空中传播
B.声音和电磁波都不能在真空中传播
C.声音能在真空中传播，电磁波不能在真空中传播
D.声音不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播
【解析】将手机“背景灯光提示”和“声音提示”功能打开，放到真空钟罩中，用抽气机抽去罩中空气。然后打电话呼叫手机，看到背景灯光亮，说明电磁波能在真空中传播；却听不到铃声，说明声音不能在真空中传播。故A、B、C不符合题意，D符合题意。故选D。
知识点三 电磁波家族
4．下列装置利用紫外线工作的是( B )
A.声呐 B．消毒灯
C.电视遥控器 D．手机
5．电磁波具有信息特征和能量特性。以下设备中，主要利用电磁波的能量特性工作的是( A )
A.微波炉 B．手机
C.雷达 D．电吹风
基础巩固
1．我国珠峰地区建有全球海拔最高的5G基站。手机和5G基站之间信息传输依靠( A )
A.电磁波 B．超声波
C.次声波 D．可听声
2．(2024·湖北)我国于2018年和2024年先后发射了鹊桥号和鹊桥二号中继星，架起了地球与月球背面通信的“天桥”。相比于鹊桥号，鹊桥二号距月球更近(如图)，采用了反射率更高的镀金钼丝天线。下列说法不正确的是( A )
A.鹊桥号利用声波进行信号传输
B.鹊桥二号利用电磁波进行信号传输
C.镀金钼丝天线反射的信号传播速度为3×108 m/s
D.信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短
3．电磁波是个大家族，如图所示，则下列说法正确的是( A )
A.电磁波的传播不需要介质
B.体检时胸透用的X射线频率比可见光低
C.电视机遥控器是利用紫外线工作的
D.在真空中，红外线比紫外线的传播速度快
4．5G技术的发展，催生了大量的新兴科技。5G智能巡检机器人、空中课堂、“智能快递小哥”……5G越来越深入我们的生活，5G技术也是依靠电磁波传递信息的，下列有关电磁波的说法正确的是( B )
A.太空是真空，电磁波不能传播
B.光是一种电磁波
C.电磁波的频率越高，传播的速度就越大
D.电磁波在空气中的传播速度是340 m/s
5．2024年5月3日，嫦娥六号探测器由长征五号运载火箭成功发射，探测器是通过________(选填“电磁波”或“次声波”)与地球通信的；采集的月壤样品带回地球后质量________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】电磁波 不变
能力达标
6．关于电磁波，下列说法正确的是( A )
A.5G通信是利用电磁波来传递信息的
B.我国的北斗卫星定位系统是利用超声波进行定位的
C.电磁波在真空中的传播速度是340 m/s
D.遥控器发出的红外线不是电磁波
7.某红光的波形图如图所示，已知OA＝AB＝BC＝CD＝335 nm，则该红光的波长为( D )
A.335 nm，合3.35×10－4 m
B.335 nm，合3.35×10－7 m
C.670 nm，合6.70×10－4 m
D.670 nm，合6.70×10－7 m
【解析】一个完整的波长包括一个波峰和一个波谷，即从O到B的距离。OA、AB、BC、CD之间的距离都是335 nm，一个完整的波长为2个OA的长度，即2×335 nm＝670 nm，因此，该红光的波长为670 nm，合6.70×10－7 m。故选D。
8．目前主流的无线Wi Fi网络常用的频率约是2.4 GHz(2.4×109Hz)。根据如图所示电磁波家族的信息，可以推测Wi Fi信号( C )
A.频率比可见光大
B.属于红外线
C.波长比可见光长
D.在真空中传播的速度比可见光小
【解析】由图可知，可见光的频率大于1014 Hz，所以Wi Fi信号的频率小于可见光的频率，故A不符合题意；由图可知，Wi Fi信号属于无线电波，不属于红外线，故B不符合题意；由图可知，Wi Fi信号的频率小于可见光的频率，波速一定时，由c＝λf可知，Wi Fi信号的波长大于可见光，故C符合题意；各种电磁波在真空中的传播速度是相同的，故D不符合题意。故选C。
9．(2024·山西)小亮发现进入电梯后手机信号会变弱，老师告诉小亮这是因为密闭的电梯对手机信号有屏蔽作用。小亮想知道不同材质的密闭容器对手机信号是否都有屏蔽作用，于是设计了如下实验进行探究。
步骤一：收集纸盒、塑料盒、木盒、装茶叶的铁盒、铝质饭盒和锡箔纸做成的密闭盒子。
步骤二：将一部手机分别放入各密闭盒中，用另一部手机拨打该手机并记录现象(如下表)。
盒子材质 纸 塑料 木头 铁 铝 锡箔
能否打通 能 能 能 不能 不能 不能
步骤三：从铁盒、铝盒和锡箔纸盒中拿出手机，手机立刻打通。
(1)手机是用________传递信息的。通过实验，可得出初步结论：________________________________。
(2)过量的电磁波辐射对人体有害。小亮调查发现很多地方需要进行电磁波屏蔽，如：为减少微波泄漏，微波炉玻璃门上安装有致密的细金属网；医院CT室为防止射线泄漏，房门用含有铅板夹层的厚钢板制成。根据以上信息，请你提出一个可探究的科学问题：_____________________________________________。
【答案】(1)电磁波 不同材质的密闭容器对手机信号的屏蔽效果不同(答案不唯一)
(2)对电磁波的屏蔽作用是否与金属的厚度有关(答案不唯一)
【解析】(1)手机是人们常用的通信工具，它传递信息依靠的是电磁波；根据表格中的数据可知，纸盒、塑料盒、木盒对手机信号没有屏蔽作用，而铁盒、铝盒和锡箔纸盒对手机信号有屏蔽作用，所以可得出初步结论：不同材质的密闭容器对手机信号的屏蔽效果不同。(可以从不同角度考虑，合理即可)
(2)根据题中信息，可提出可探究的科学问题：不同材质的金属对电磁波屏蔽效果的强弱；对电磁波的屏蔽作用是否与金属的厚度有关。(合理即可)
