电磁波的发现及应用（解析版）

第十三章电磁感应与电磁波初步

第4节电磁波的发现及应用

重点+难点核心素养思维导图

1.知道麦克斯韦电磁场理论及其在物理学发展史

电

上的意义。电新融邮------£,--------通过域雕

电股瞩*发电侬在生匕

2.了解电磁波的基本特点、发现过程及传播规----------|生活惭用

律，知道电磁波与机械波的区别。

知识点一电磁场

1.麦克斯韦认为

（1）变化的磁场产生电场。

⑵变化的电场产生磁场。

2.变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。

知识点二电磁波

1.麦克斯韦预言空间存在电磁波并推算电磁波的速度等于光速。

2.赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。

知识点三电磁波谱

1.波速、波长、频率三者之间的关系是波速=波长X频率。

2.电磁波的波速c与2、/的关系是

3.电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、丫射线，都是电磁波。

知识点四电磁波的能量、电磁波通信

1.电磁波具有能量,电磁波是一种物质。

2.互联网信息通过电磁波来传递。

3.电磁波携带的信息既可以有线传播，也可以无线传播。

易错易混点一麦克斯韦电磁场理论

易错易混点1.1对麦克斯韦电磁场理论基本认识不清。

例1.卜・列关于麦克斯韦的电磁场理论说法正确的是（）

A.变化的磁场产生的电场一定是变化的

B.不均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生不均匀变化的电场

C.稳定的磁场产生不稳定的电场

D.振荡的磁场在周围空间产生的电场是振荡的

【答案】D

【解析】

根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场周围能产生电场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电

场，故A错误；不均匀变化的电场产生变化的磁场，磁场有可能不是均匀变化的；均匀变化的磁场

周围产生稳定的电场，故B错误；稳定的磁场其周围不产生电场，故C错误；振荡的磁场在周围空

间产生的电场是振荡的，振荡的电场在周围空间产生的磁场也是振荡的，故D正确.

易错易混点1.1剖析

I.麦克斯韦电磁场理论

(1)变化的磁场周围会产生电场

麦克斯韦提出，在变化的磁场周围会激发出一种电场，不管有无闭合电路，变化的磁场激发的电场

总是存在的，如图所示.

(2)变化的电场周围会产生磁场

麦克斯韦从场的观点得出，即使没有电流存在，只要空间某处的电场发生变化，就会在其周围产生

磁场.

2.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均匀变化的电场在周围空间产生恒定

电场的磁场

不均匀变化的磁场在周围空间产生变化不均匀变化的电场在周围空间产生变

的电场化的磁场

周期性变化的磁场产生同频率的周期性周期性变化的电场产生同频率的周期

变化的电场性变化的磁场

易错易混点二电磁波

易错易混点2.1电磁波的波速

例2.电磁波在真空中传播的速度c=3X|()8m/s,有一个广播电台的频率/=90.0MHz,这个电台发

射的电磁波的波长2为()

A.2.70mB.270m

C.3.00mD.3.33m

【答案】D

3X1O8

【解析】根据c=，'可得，2=-------------733m

90.0X106

易错易混点2.1剖析

对•于电磁波，用2表示电磁波的波长、/表示频率、。表示波速，则有

易错易混点三电磁波谱

易错易混点2.2不同波长的电磁波的比较

例3.（多选）关于电磁波谱，下列说法中正确的是（）

A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变

B.y射线是波长最短的电磁波

C.紫外线的频率比紫光低

D.在电磁波谱中，穿透能力最强的是X射线

【答案】AB

【解析】X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，选项A正确：

Y射线是波长最短的电磁波，选项B正确；在也磁波谱中从无线也波到y射线，波长逐渐减小，频

率逐渐增大，紫外线的频率比紫光高，在电磁波谱中丫射线妁穿透能力最强，选项C、D错误.

易错易混点2.2剖析

、名称无线

红外线可见光紫外线X射线y射线

电波

红外探

灭菌、医学透治疗疾

主要通信、测器、引起

消毒、视、安病、金

应用广播红外体视觉

防伪检属探伤

温计

真空中

c=3X108m/s

的速度

频率小一大

针对训练

1.（2022•福建福州•高二期末）在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到

了重要作用。下列叙述符合史实的是（）

A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁存在联系

B.法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流

C.麦克斯韦从场的角度总结电与磁的联系，证实了电磁波的存在

D.法拉第用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同

【答案】A

【解析】A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁存在联系，选项A正确；

B.法拉第在实验中观察到，在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流，选

项B错误；

C.麦克斯韦从场的角度总结电与磁的联系，预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存

在，选项C错误；

D.赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同，选项D错误。

故选Ao

2.(2022•北京海淀•模拟预测)麦克斯韦的电磁场理论指出：变化的电场产生磁场，变化的磁场产

生电场。电场和磁场在空间的交替传播就形成了电磁波。从1888年赫兹用实验证实了电磁波的存

在至今，电磁波己经与我们的生活紧密相关：机场安检门使用频率为7kHz的电磁波，GPS定位系

统使用频率为10.23MHz(1MHZ=106HZ)的电磁波，手机工作时使用频率为8(X)〜19(X)MHz的电磁

波,无线WiFi使用频率为2.4GHz(lGHz=109Hz)的电磁波,地铁行李安检时使用频率为10四血的

电磁波。根据图中给出的电磁波谱和相关信息，下列说法正确的是()

波长(米)

A.手机工作时使用的电磁波是纵波

B.机场安检门使用的电磁波只能在空气中传播

C.地铁行李安检时使用的电磁波是利用了电磁波的穿透本领

D.无线WiFi使用的电磁波比GPS定位系统使用的电磁波更容易发生衍射现象

【答案】C

【解析】A.电磁波是横波，所以手机工作时使用的电磁波都是横波，故A错误；

B.电磁波可以在空气中传播，也可以在介质中传播，故B错误；

C.地铁行李安检时使用的电磁波利用了电磁波的穿透本领来检查行李，故C正确；

D.由题可知，无线WiFi使用的电磁波比GPS定位系统使用的电磁波频率大，波长短，波长越长衍

射现象越明显，故D错误。

故选Co

3.(2022•山西运城•高二期末)5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之•为具有超

高速的数据传播速率。5G信号一般采用3300MHz〜5000MHz频段的无线电波，而第四代移动通信技

术4G的频段范围是1880MH〜2635MHz,则（）

A.5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播的更快

B.5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站

C.空间中的5G信号和4G信号会产生稳定的干涉现象

D.5G信号是横波，4G信号是纵波

【答案】B

【解析】A.5G信号与4G信号所用的无线电波在真空中传播时速度相同，都等于光速，A错误；

B.5G信号相比于4G信号频率更高，波长更短，更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更

密集的基站，B正确；

C.空间中的5G信号和4G信号频率不相同，不会产生稳定的干涉现象，C错误；

D.5G信号是横波，4G信号也是横波，D错误。

故选B.

4.（2022,江苏徐州•高二期中）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，下列说法正确的是（）

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

【答案】A

【解析】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；

B.单车和手机之间是利用电磁波传递信息的，故B错误；

C.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.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。

故选A。

5.（2022•福建宁德•高二期末）第五代移动通信技术，简称5G,5G将开启万物互联时代：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3300MHz〜5000MHz频段的无线电

波传送信号，相比于现有的4G（1880MHz〜2635MHz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

【答案】B

【解析】AB.5G应用3300MHz〜5000MHz频段的无线电波传送信号，4G应用1880MH〜2635MHz频

段的无线电波传送信号，则5G信号的频率比4G信号高，止

可知5G电波比4G电波在真空中的波长更短，A错误，B正确；

CD.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，CD错误。

故选Bo

6.（2022•福建•原门外国语学校高二期中）下列关于电磁波的说法错诺的是（）

A.红外线和紫外线都属于电磁波，红外线的频率比紫外线的频率大

B.变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场

C.紫外线可以用来灭菌消毒，无线电波广泛应用于通信和广播

D.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在

【答案】A

【解析】A.红外线和紫外线都属「电磁波，红外线的频率比紫外线的频率小，故A错误;

B.变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，故B正确；

C.紫外线可以用来灭菌消毒，无线电波广泛应用于通信和广播，故C正确；

D.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D正确。

本题选错误的，故选A。

7.（2022•山东淄博•高二期中）2021年7月4日，我们在电视中看到湖南湘潭籍航天员汤洪波走出

离地面高约为400km的中国空间站，标志着我国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。航

天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法不正确的是（）

A.生活中用微波炉来加热食物，可见电磁波具有能量

B.汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014s

C.1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开

拓了道路

D.英国物理学家麦克斯韦系统总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，在此基础上，

他最终建立了经典电磁场理论

【答案】B

【解析】A.生活中用微波炉来加热食物，可见电磁波具有能量，故A正确，不符合题意；

B.电磁波在真空中或空气中传播的速度y=3Qxl（）8m/s，空间站到地球表面的距离sndxlO5!!），

电磁波从空间站传播到地面的时间

r=-*0.0013s

V

故B错误，符合题意；

C.1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开

拓了道路，故C正确，不符合题意；

D.英国物理学家麦克斯韦系统总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，在此基础上，

他最终建立了经典电磁场理论，故D正确，不符合题意。

故选Bo

8.（2021•上海•上外附中高二期末）电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时

间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏

感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定：当电磁辐

射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不超过O.lW/n?时，对人体没有任何影

响。某ZZZ办公区域内采用如图所示的无线路由器，若它的电磁辐射功率是5.OW,则人体与该装

置的安全距离至少为（）

A.1.5mB.2.0mC.2.5mD.3.0m

【答案】B

【解析】设人体与该装置的安全距离至少为x，则

—=0.1