①磁场
②电场
③赫兹
④横
⑤λf
⑥调谐
⑦传感器
⑧记录
[学思心得]
麦克斯韦的电磁场理论
1．麦克斯韦总结了人们对电磁规律的研究成果，大胆预言了电磁场的存在，完整建立了电磁场理论．其理论的根本：变化的磁场(电场)产生电场(磁场)；均匀变化的磁场(电场)产生稳定的电场(磁场)；周期性变化的磁场(电场)产生周期性变化的电场(磁场)．赫兹的实验验证了麦克斯韦的电磁理论.
2．周期性变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波．
【例1】 (多选)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)的关系图象中(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( )
BCD [A图中的上图磁场是恒定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图中的磁场是稳定的，所以B正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，C图是正确的；D图中的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，故D正确．]
[一语通关]
(1)变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场在周围空间产生磁场．
(2)周期性变化的磁场在周围空间产生同频率变化的电场，周期性变化的电场在周围空间产生同频率变化的磁场．
1．下列有关电磁场理论的说法中正确的是( )
A．任何磁场都能在空间产生电场
B．变化的磁场一定能产生变化的电场
C．非均匀变化的电场能产生变化的磁场
D．在电磁场中，变化的电场和变化的磁场是分立的
C [根据麦克斯韦电磁场理论，稳定的磁场不产生电场，变化的磁场产生电场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，反之也对，所以选项A、B错，选项C对；而电磁场的电场和磁场是不可分割的整体，选项D错．]
电磁波谱
在空间传播着的交变电磁场，即电磁波．它在真空中的传播速度为每秒30万千米．电磁波包括的范围很广．实验证明，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，它们的区别仅在于频率或波长有很大差别．光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波长比无线电波的波长短很多；而X射线和γ射线的频率则更高，波长则更短．为了对各种电磁波有个全面的了解，人们按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，这就是电磁波谱．随着科学技术的发展，各波段都已冲破界限与其他相邻波段重叠起来．目前在电磁波谱中除了波长极短的一端外，不再留有任何未知的空白了．在电磁波谱中各种电磁波由于频率或波长不同而表现出不同的特性．要求要了解它们的特点和应用．同时要明确电磁波是一种物质，它是客观存在的真实物质，是物质存在的另一种形式．电磁波具有能量，是以电磁场的形式存在的能量，也就是说电磁场的能量通过电磁波来传播．
【例2】 (多选)在下列说法中符合实际的是( )
A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒
B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒
C．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力
D．在人造地球卫星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
BD [紫外线具有杀菌、消毒的作用，X射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用X射线透视人体；在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用射线的衍射能力较强，容易透过云雾烟尘，因而用波长较长的红外线，所以答案为B、D.]
2．(多选)不同频率的电磁波组成了连续的电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．可见光是电磁波
B．可见光不是电磁波
C．红外线、紫外线都是电磁波
D．红外线、紫外线都不是电磁波
AC [根据电磁波的组成可知，无线电波，红外线，可见光，紫外线，X射线，γ射线都是电磁波，故A、C正确，B、D错误．]
课件21张PPT。第四章 电磁波及其应用章末复习课麦克斯韦的电磁场理论电磁波谱 点击右图进入…Thank you for watching !章末综合测评(四)
(时间：45分钟 分值：100分)
一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全都选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1．电磁场理论的建立，开拓了广泛的现代技术应用空间，促进了现代社会的发展，建立电磁场理论的科学家是( )
A．牛顿 B．爱迪生
C．爱因斯坦 D．麦克斯韦
D [麦克斯韦预言了电磁波的存在，并建立了电磁场理论，即“麦克斯韦定律”，故D正确．]
2．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，可见光的频率最小
D．X射线频率最大，红外线的频率最小
D [红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的波长是从长到短，所以其频率是从低到高．则频率最高的是伦琴射线(X射线)，频率最小的是红外线．]
3．电磁波最重要、最广泛的应用是信息传递，最先应用的是( )
A．电视 B．雷达
C．无线电广播 D．无线电报
D [最先应用电磁波进行信息传递的是无线电报，故D正确．]
4．如图所示为一小型继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头开关，A、B、C、D为四个接线柱．继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是( )
A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联
D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联
A [由题图可知A、B是电磁继电器线圈的两端，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压的变化可以使电磁继电器通断，从而使S接通或断开，起到了控制作用，所以C、D只能与被控电路串联，故选项A项正确，选项B、C、D均不正确．]
5．如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两极板间的( )
A．距离 B．正对面积
C．介质 D．电压
A [这个声电传感器又可归到电容器传感器中，对着话筒说话时，振动膜前后振动，则金属层和金属板间距离改变，即电容器两极板间距改变，故导致电容变化的原因是电容器两极板间的距离变化．]
6．有一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应．一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的．只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10～20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体．在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是( )
A． 化学能转化为电能 B. 内能转化为电能
C． 光能转化为光能 D． 机械能转化为电能
D [转化前要消耗机械能，转化后得到了电能，所以为机械能转化为电能．故选D.]
7．以下关于红外线和紫外线描述正确的是( )
A．车站安检口使用红外线对行李包进行检测
B．所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强
C．电视机的遥控利用的是紫外线
D．紫外线可使人民币上的荧光物质发光
BD [车站安检口使用X射线对行李进行检测，利用X射线的穿透能力强，故A错误．所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，故B正确．电视机的遥控利用的是红外线，故C错误．紫外线可使人民币上的荧光物质发光，故D正确．]
8．电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱．如图所示，由电磁波谱可知( )
A．微波是不可见光
B．红外线可以灭菌消毒
C．紫外线的波长比红外线长
D．X射线能穿透物质，可以用来检查生物骨骼结构
AD [由题图和各种波的特点知选项A、D正确．]
9．下列说法中正确的是( )
A．夏天太阳光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．医院里用X射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的
C．科学家关注南极臭氧层空洞是因为它会使气候恶化
D．在热学中所说的热辐射就是指红外线辐射
CD [热效应最强的是红外线，A选项错误；贯穿本领最强的是γ射线，B选项错误；臭氧层可吸收阻挡过强的紫外线照射，使地球上动植物免受紫外线的伤害，另外臭氧层空洞可引起气候恶化，所以选项C正确；热学中所说热辐射就是指红外线辐射，所以选项D正确．]
10．下列仪器或装置没有使用到传感器的是( )
A．自动报警器 B．弹簧测力计
C．电视遥控器 D．红外线探测仪
BC [自动报警器是通过感知某些信息来控制报警器的，如火警中的烟尘、温度等，所以应用传感器．红外探测仪探测红外线，所以应用红外传感器，而电视机遥控器装有红外线发射装置，不是传感器．]
二、填空题(本题共2小题，每空3分，共15分)
11．“北斗”导航卫星向地面发射频率为1.5×109 Hz的电磁波，其波长为________ m(真空中光速为3×108 m/s)．电磁波在进入地球大气层后频率________(选填“增大”、“不变”或“减小”)．
[解析] 由波的传播速度公式c＝λf得：λ＝
代入数据解得：λ＝0.2 m
波在传播的过程中，频率是不发生变化的，所以电磁波在进入地球大气层后频率不变．
[答案] 0.2 不变
12．(1)太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还有X射线、γ射线、无线电波．太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内．在这三个区域内的电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为______、可见光和__________________．
(2)有一种生命探测仪可以探测生命的存在．在抗震救灾中，为了尽快营救废墟中的伤员，救援人员就广泛应用了这种仪器，该仪器主要是接收人体发出电磁波中的________(填“可见光”“红外线”或“紫外线”)．
[答案] (1)紫外线 红外线
(2)红外线
三、计算题(本题共4小题，共45分)
13．(10分)毫米波的波长范围为1 mm～10 nm，若波速为3.0×108 m/s，则它的最高频率和最低频率是多少？
[解析] 根据公式f＝可得，当λ＝10 nm时频率最高为fmax＝＝＝3.0×1016 Hz
当λ＝1 mm时频率最低为fmin＝＝＝3.0×1011 Hz
[答案] 3.0×1016 Hz 3.0×1011 Hz
14．(10分)若某种紫外线频率为1.5×1015 Hz，试回答下列问题：
(1)该紫外线的波长为多少？
(2)紫外线的主要作用有哪些？
(3)请简要说明人们接受紫外线少量照射和大量照射会产生什么后果．
[解析] (1)λ＝＝＝2×10－7 m.
(2)紫外线的主要作用就是杀菌、消毒、荧光作用、化学作用．
(3)少量紫外线的照射能杀灭人体表面的细菌，增强人体皮肤的抗病能力．并能通过皮肤产生维生素，有利于人体健康；而且使皮肤内的胆固醇转化为维生素D，促进钙的吸收；而过量照射紫外线，特别是频率较高的紫外线，会透入皮肤深处使皮肤产生皮炎，使正常细胞蜕变为癌细胞，过量的紫外线还会引起角膜炎、白内障等疾病．
[答案] (1)2×10－7 m
(2)杀菌、消毒、荧光作用、化学作用
(3)见解析
15．(12分)频率为5×1014 Hz的红光，从100 m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？在这个距离中有多少个波长？
[解析] 该红光的波长由c＝λf得，λ＝＝ m＝6.0×10－7 m．传到眼睛需要的时间是t＝＝ s≈3.3×10－7 s，在这个距离中的波长数有n＝＝≈1.7×108个．
[答案] 3.3×10－7 s 1.7×108个
16．(13分)如果中央人民广播电台向外发射500 kHz的电磁波，若距该台6×103 km处有一台收音机，问：
(1)此电磁波的波长是多大？
(2)从电台发出的信号经过多长时间可以到达收音机处？
(3)其他条件不变，仅将发射电磁波的频率变大，第(2)问中的时间是否发生变化？
[解析] (1)根据电磁波的波长、波速和频率的关系式v＝λf和电磁波在真空中的传播速度v＝c＝3×108 m/s，得λ＝＝600 m.
(2)从电台发出的信号经过t＝＝ s＝0.02 s.
(3)其他条件不变，仅将发射电磁波的频率变大，第(2)问中的时间不发生变化．
[答案] (1)600 m (2)0.02 s (3)不变
