电磁波的发现及应用（学生版）

13.4电磁波的发现及应用

题型1电磁场

1.麦克斯韦电磁场理论

（1座化的磁场产生电场

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，电路中会产生感应虫遮。这个现

象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。

②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生空场。

（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，会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场。

2.电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统•体。

【洌题精讲】

1.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（）

A.麦克斯韦预言并通过实验证明了电磁波的存在

B.变化的电场能够产生变化的磁场，变化的磁场能够产生变化的电场

C.紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒

D.红外线、X射线是电磁波，y射线是中子流

2.某商场为提升购物体验，引入了5G室内导航系统，通过发射特定频率的电磁波实现对顾客位置的精准

定位。已知该系统使用的电磁波频率高于4G网络。关于这些电磁波，下列说法正确的是（）

A.相比4G网络的电磁波，5G室内导航使用的电磁波更容易发生衍射现象

B.这些电磁波能在真空中传播，且传播速度随频率增大而增大

C.5G室内导航使用的电磁波可以发生偏振现象

D.麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在

3.如图所示，2024年9月22日中国科学院自主研制的水冷电磁体通入50540A的电流时，产生了42.02T

的稳态磁场（即磁感应强度不随时间变化），打破了美国创造的4L4T的世界纪录，成为国际强磁场水

冷磁体技术发展新的里程碑。下列说法正确的是（）

A.1T=lkg*A2>s2

B.电磁体产生的稳态磁场可能激发出电场

C.电磁体产生的稳态磁场一定是匀强磁场

D.无论是永磁体还是电磁体，磁场本质上都是由电流产生

4.某商场为提升购物体验，引入了5G室内导航系统，通过发射特定频率的电磁波实现对顾客位置的精准

定位C已知该系统使用的电磁波频率高干4G网络c关干这此电磁波,下列说法正确的是()

A.相比4G网络的电磁波，5G室内导航使用的电磁波更容易发生衍射现象

B.这些电磁波能在真空中传播，且传播速度随频率增大而妈大

C.5G室内导航使用的电磁波可以发生偏振现象

D.麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在

5.下列关于电磁波的说法正确的是()

A.丫射线波长比X射线长，可用于探测金属构件内部的缺陷

B.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场

C.无线电波的接收过程中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐

D.频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大

题型2电磁波

1.(1)麦克斯韦的伟大预言：周期性变化的电场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,这样变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围囹ft,形成电磁波。

(2)电磁波可以在真空中传播,因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，不需要传播介质。

说明电磁波传播虽然不需要介质，但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)光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波在真空中的传播速度等于皿，即c=

3X10sm/so

(4席兹的贡献：1886年，德国科学家赫兹通过实验捕提到了电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论。

(5)电磁场中储存着能最，电磁波的发射过程就是辐射电磁能的过程。

2.波长、频率与波速之间的关系

（1成速=波长X频率，即。="。

（2）频率由波源决定，与介质无关，而波长、波速的大小与介质有关，所以同一电磁波在不同介质中传播时，

频率不变，波速、波长发生改变,

（3）不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。

【例题精讲】

I.2022年3月23日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，航天员太空授课的画面（如I图）通过电磁

波传输到地面接收站。下列有关电磁波的说法正确的是（）

A.电磁波是一种理想化的模型

B.电磁波是电场或者磁场的传播

C.可见光和无线电波都是电磁波

D.电磁波不能独立于场源而存在

2.在春晚舞台上很多演员使用了动圈式无线麦克风设备。这种麦克风能够将声音信号转换为电信号，然

后通过无线传输的方式发送到音响设备中。关于动圈式无线麦克风的工作原理，下列说法正确的是（）

A.动圈式麦克风是利用电磁感应原理将声音信号转换为电信号的

B.无线传输过程中，电信号是通过超声波进行传播的

C.音响设备将电信号转换为声音信号的过程中，利用了电流的热效应

D.无线麦克风的信号传输速度比光速快

3.关于电磁波及其应用，下列说法中正确的是（）

A.手机只能接收电磁波，不能发射电磁波

B.正在起飞和降落的飞机上允许使用手机

C.电磁波能被发射

D.塑料薄膜袋、金属薄膜袋、金属饼干盒等都能屏蔽电磁波

4.5G网络使用的无线电通信频率在超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在特高频段）拥

有更大的带宽，如图所示。5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达lOGbps（bps为

bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50~100倍。5G信号与4G信号相比（）

紫外线/

无线电波红外线可见光

X/Y射线

甚长波长波中波短波超短波分米波厘米波毫米波红外线可见光紫外线

AA.AAAA▲.AA▲

III)

JI。一】KT?IO_3IO_68X1O-7

|3G/4G手机WLAN

I劣受型字电视

甚低频低甚申.高.甚壹频特支频超声频以调蜘

（-r\rr\।।r

3X1033X1043X10°3X1063X103X1033X109SXlO^SXlO113X1014f/Hz

A.在真空中传播速度更慢

B.在真空中传播速度更快

C.波长更长

D.频率更高，传输速率更快

5.如图所示，的133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将他133原子基态超精细能级间跃迁对

应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为I秒。已知可见光波长范围为400nm〜700nm,

光速为3x1083$,则（）

激发态；

/超精细能级2

基态________

、超精细能级1

A.秒在国际单位制中是个导出单位

B.该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内

C.该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低

D.该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小

6.宇宙中到处存在的中性氢可以产生波长为21cm的谱线，这一谱线书写了宇宙的故事。我国于2016年

在贵州落成启用的世界最大的500m口径球面射电望远镜（简称FAST）其中一个重要的任务就是在茫

茫宇宙中探索中性氢的踪迹。下列数据与中性氢谱线的频率最接近的是（）

A.106HzB.107HzC.108HzD.109Hz

题型3电磁波谱

1.电磁波谱

⑴概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。

（2）各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可.见光、紫外线、X射线、丫射线。

2.不同电磁波的特性和用途

种类波长范围特性应用

无线电波大于1mm波动能力强通信、广播、射电望远镜

烘干、红外遥感、测温、夜

红外线760〜1()6nm热作用强

视仪

可见光400〜760nm感光性强照明、照相

消毒、荧光效应、促使人体

紫外线10~400nm化学作用、荧光作用

合成维生素D

透视人体、检查金属零件的

X射线0.001〜10nm较强的穿透能刀

质量

医学上的丫刀技术、探测金

Y射线小于103nm穿透能力最强

属内部的缺陷

【例题精讲】

I.我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段（X波段和S波段）”雷达系统，雷达发射的X波段的电

磁波频率为8GHz〜12GHz,S波段的电磁波频率为2GHz〜4GHz,下列说法正确的是（）

A.在空气中X波段的传播速度大于S波段的传播速度

B.X波段能量子的能量比S波段能量子的能量大

C.S波段和X波段的频率都比紫外线的大

D.在空气中S波段的波长比X波段的短

2.以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10□,中国载人潜水器

“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行

指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是（）

通信U星

卫星实时宓『工

通信,本面大线

探索一号——薯七a探索二号

水声日fi水声

通信II无线蓝绿光。通信

“奋斗行号£3曲写i“沧海,号

A.“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实时通信

B.“探索一号”与“探索二号”的通信的信息载体属于纵波

C.“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波

D.“奋斗者”号与“沧海”号通佶的信息载体蓝绿光频率都比红光须率高

3.在以下的电磁波中，波长由长到短排列正确的是（)

A.短波、X射线、紫外线、微波

B.微波、红外线、可见光、丫射线

C.丫射线、紫外线、红外线、微波

D.X射线、短波、紫外线、可见光

4.下列说法中正确的是（）

A.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同

B.麦克斯韦预言「空间存在电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在

C.电磁波传播过程中，电场却磁场是独立存在的，没有关联

D.红外线最显著的作用是荧光效应，紫外线最显著的作用是热效应

（多选）5.有源相控阵雷达的辐射器如图所示，每个辐射器都配装有一个发射/接收组件，每个组件都能

自己产生、接收微波。关于电磁波，下列说法正确的是（）

A.X射线的波长比微波的波长更长

B.遥控器是利用红外线工作的

C.电磁波中，红外线的热效应最显著

D.红外线的频率比紫外线的频率大

（多选）6.下列有关电与磁的四幅情景图像，说法正确的是（）

A.对甲：当线圈绕00'轴匀速转动时，会产生感应电流

B.对乙：当导线中通有从左向右的电流时，小磁针的N极向里偏转

C.对丙：变化的电场和变化的磁场互相激发交替产生，形成电磁波

D.对丁：电磁波谱中，红外线就是红光，紫外线就是紫光，均属于可见光

题型4电磁波的能量电磁波通信

1.电磁波的能量

（1）电磁波是物质存在的一种特殊形式

电滋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）电磁波具有能量

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

最的过程，电磁波在空间传播，电磁能就随之一起传播。

2.电磁波通信

（1）传播途径

电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。

有线传播利用金属导线、光纤等芍形媒介传送信息，如台式电脑、电话等。

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

电破波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以

传递大量的信息。

【例题精讲】

I.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传

输的信息量更大。第5代移动通信技术（简称5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，与4G

相比，5G使用的电磁波（）

A.光子能量更大

B.能透视人体

C.在真空中传播的速度更大

D.波长更长

2.我国外销明星战机歼-IOCE,使用了有源相控阵雷达，我国有源相控阵雷达探测距离远，抗干扰能力

强，能够实现先敌发现，先敌攻击。有源相控阵雷达的辐射器如图所示，每个辐射器都配装有一个发射、

接收组件，每个组件都能自己产生、接收电磁波中的微波。关于电磁波，下列说法正确的是（）

A.电磁波波长越长，其能量子越大

B.红外线的频率比紫外线的频率小

C.红外线的波长比可见光的波长短

D.只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波

3.近年来军事行动中，士兵都配带“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为（）

A.“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体

B.一切物体均在不停地辐射红外线

C.一切高温物体均在不停地辐射红外线

D.“红外夜视仪”发射出X射线，被照射物体受到激发而发出红外线

4.使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。关于蓝牙通信采用的电磁波，下列说法正确

的是（）

A.是蓝光

B.波长比手机通信的电磁波短

C.比手机通信的电磁波更容易发生明显的衍射现象

D.在真空中的传播速度比手机通信的电磁波速度小

5.验钞机是利用下列哪种光照射使纸币上的荧光物质发光来鉴别纸币真伪的（）

A.红光B.白光C.红外线D.紫外线

6.为了消杀新冠病毒，防控重点场所使用一种人体感应紫外线灯。这种灯装有红外线感应开关，人来灯

灭，人走灯亮，为人民的健康保驾护航。下列说法正确的是（）

A.红外线和紫外线都是电磁波

B.紫外线能消杀病毒是因为紫外线波长长

C.红外线的波长比无线电波长

D.只有热的物体才能辐射红外线

课时精练

一.选择题（共8小题）

1.下列利用电磁波工作的是（）

A.手机通话B.电熨斗

C.电热水壶烧水D.电饭锅加热食物

2.在春晚舞台上很多演员使用了动圈式无线麦克风设备。这种麦克风能够将声音信号转换为电信号，然

后通过无线传输的方式发送到音响设备中。关于动圈式无线麦克风的工作原理，下列说法正确的是（）

A,动圈式麦克风是利用电磁感应原理将声音信号转换为电信号的

B.无线传输过程中，电信号是通过超声波进行传播的

C.音响设备将电信号转换为声音信号的过程中，利用了电流的热效应

D.无线麦克风的信号传输速度比光速快

3.某商场为提升购物体验，引入了5G室内导航系统，通过发射特定频率的电磁波实现对顾客位置的精准

定位。已知该系统使用的电磁波频率高于4G网络。关于这些电磁波，下列说法正确的是（）

A.相比4G网络的电磁波，5G室内导航使用的电磁波更容易发生衍射现象

B.这些电磁波能在真空中传播，且传播速度随频率增大而增大

C.5G室内导航使用的电磁波可以发生偏振现象

D.麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在

4.如图所示，2024年9月22口中国科学院自主研制的水冷电磁体通入50540A的电流时，产生了42.02T

的稳态磁场（即磁感应强度不随时间变化），打破了美国创造的4I.4T的世界纪录，成为国际强磁场水

冷磁体技术发展新的里程碑。下列说法正确的是（）

A.1T=lkg*A2*s2

B.电磁体产生的稳态磁场可能激发出电场

C.电磁体产生的稳态磁场•定是匀强磁场

D.无论是永磁体还是电磁体，磁场本质上都是由电流产生

5.目前，我国5G通信用户已突破10亿户，标志着5G技术的广泛应用。5G网络使用频率更高的电磁波，

具有“高速率、低时延、大容量”等优点。若某区域磁场的磁感应强度B随时间t变化如图所示，则该

A.能产生电场，能产生电磁波

B.能产生电场，不能产生电磁波

C.不能产生电场，能产生电磁波

D.不能产生电场，不能产生电磁波

6.某商场为提升购物体验，引入了5G室内导航系统，通过发射特定频率的电磁波实现对顾客位置的精准

定位。已知该系统使用的电磁波频率高于4G网络。关于这些电磁波，下列说法正确的是（）

A.相比4G网络的电磁波，5G室内导航使用的电磁波更容易发生衍射现象

B.这些电磁波能在真空中传播，且传播速度随频率增大而妈大

C.5G室内导航使用的电磁波可以发生偏振现象

D.麦克斯韦预言并证实了电遨波的存在

7.二氧化碳对波长较长的电磁辐射（如红外线）有较强的吸收作用，而对波长较短的电磁辐射（如可见

光）的吸收作用较弱。阳光中多种波长的电磁辐射透过大气照到地球表面，使地面升温，而地面的热辐

射是波长较长的电磁辐射，它不容易透过大气中的二氧化碳，于是大气温度上升。大气中二氧化碳的作

用像暖房的玻璃一样：太阳的热辐射容易进来，地面的热辐射却不易出去。这种效应叫“温室效应二

二氧化碳是一种重要的“温室气体二温室效应使得大气的温度不致太低，昼夜温差不致太大，各种生

物能够繁衍生息。然而，近年来由于人类的活动，人气中的二氧化碳含量增加，温室效应加剧，这是全

球变暖的重要原因。根据上述观点及你所掌握的其它信息，判断下列说法正确的是（）

A.红外线具有明显的热效应是因为其频率大于可见光的频率

B.温室效应是指二氧化碳对可见光吸收较弱，大量的可见光照射到地面，导致地球温度升高

C.在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，温室效应显著，当时地球的气温很高

D.由于现代工业大量燃烧煤炭、石油等燃料，燃烧过程放出大量热，导致地球温度升高，气候变跋。

8.电磁波在生活中有广泛应用。关于红外线与X射线，下列说法正确的是（）

A.红外线的频率大于X射线的频率

B.红外线的波长大于X射线的波长

C.真空中红外线的传播速度小于X射线的传播速度

D.真空中红外线的传播速度大于X射线的传播速度

多选题（共5小题）

（多选）9.我国自行研制的北斗卫星导航系统，是用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位

卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计算出用户与卫星间的距离，通常导航信号传输使用电磁波。

下列关于电磁波的说法中，正确的是（）

A.电磁波可以传递信息和能量，只能在介质中传播

B.无线电台利用LC电路形成振荡电流，从而发