2025人教高中物理同步講義練習(xí)必修三13.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用（人教版2019必修第三冊(cè)）（含答案）

2025人教高中物理同步講義練習(xí)必修三13.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用（人教版2019必修第三冊(cè)）（含答案）第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步第4節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過實(shí)驗(yàn)，了解電磁波，知道電磁場(chǎng)的物質(zhì)性。通過實(shí)例，了解電磁波的應(yīng)用及其帶來的影響1.了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，知道電磁場(chǎng)的概念.2.知道電磁波的特點(diǎn)，掌握電磁波波長、頻率、波速之間的關(guān)系.3.知道電磁波譜中各種電磁波的排列順序，了解各種電磁波的應(yīng)用，了解電磁波的能量．（一）課前閱讀：1．如圖所示，戰(zhàn)爭(zhēng)中，天上有衛(wèi)星，空中有戰(zhàn)機(jī)，地上有戰(zhàn)車，海里有戰(zhàn)艦。你知道是什么把這些戰(zhàn)場(chǎng)要素連成一個(gè)有機(jī)的整體的嗎？2.(1)觀察上面兩幅圖，變化的磁場(chǎng)所產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)線和以前所學(xué)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線有區(qū)別嗎？(2)變化的磁場(chǎng)一定能產(chǎn)生電磁波嗎？為什么？（二）基礎(chǔ)梳理一、電磁場(chǎng)1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)①在變化的磁場(chǎng)中放入一個(gè)閉合電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中會(huì)產(chǎn)生．這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是變化的磁場(chǎng)在空間產(chǎn)生了．②即使在變化的磁場(chǎng)中沒有閉合電路，也同樣會(huì)在空間產(chǎn)生．(2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)就像導(dǎo)線中的電流一樣，會(huì)在空間產(chǎn)生，即的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)．2．電磁場(chǎng)：變化的和互相聯(lián)系，所形成的不可分割的統(tǒng)一體．【拓展補(bǔ)充】赫茲的實(shí)驗(yàn)：如圖所示。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)線圈的兩個(gè)金屬球間有火花跳過時(shí)，導(dǎo)線環(huán)的兩個(gè)金屬小球間也跳過電火花。(1)赫茲實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在。()(2)電磁波不需要介質(zhì)可在真空中傳播。()(3)電磁波和光在真空中的傳播速度都是3.0×108m/s。()(4)麥克斯韋預(yù)言并驗(yàn)證了電磁波的存在。()(5)電磁波是帶有能量的，在介質(zhì)中傳播時(shí)能把部分能量傳遞給介質(zhì)。()二、電磁波1．產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成電磁波．2．特點(diǎn)(1)電磁波在真空中傳播．(2)電磁波的傳播速度等于．(3)光在本質(zhì)上是一種電磁波．即光是以形式傳播的一種電磁振動(dòng)．【即學(xué)即練】判斷下列說法的正誤.判斷下列說法的正誤．(1)變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)，但變化的電場(chǎng)不能產(chǎn)生磁場(chǎng)．()(2)電磁波在空氣中可以傳播，在真空中不能傳播．()(3)光在真空中的速度與電磁波在真空中的速度相同，光是一種電磁波．()(4)無線電波、紅外線、可見光、紫外線都屬于電磁波．()三、電磁波譜電磁波的能量電磁波通信1．電磁波譜(1)概念：按電磁波的或大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜．(2)電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關(guān)系是c＝λf.(3)電磁波在真空中的速度c＝.(4)各種電磁波按波長由大到小排列順序?yàn)椋骸⒓t外線、——、、X射線、γ射線．(5)各種電磁波的特性①無線電波：用于、衛(wèi)星通信、等的信號(hào)傳輸．②紅外線：用來等．③可見光：照亮自然界，也可用于．④紫外線：用于．⑤X射線：用于診斷病情．⑥γ射線：可以摧毀．2．電磁波的能量(1)光是一種電磁波，光具有能量．(2)電磁波具有，電磁波是一種物質(zhì)．【拓展補(bǔ)充】光子刀“光子刀”具有附帶損傷小，術(shù)后恢復(fù)快等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種惡性腫瘤的治療中。那么，你知道這種“光子刀”工作在什么波段？該波段有什么特點(diǎn)嗎？一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論(1)變化的磁場(chǎng)周圍會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)麥克斯韋提出，在變化的磁場(chǎng)周圍會(huì)激發(fā)出一種電場(chǎng)，不管有無閉合電路，變化的磁場(chǎng)激發(fā)的電場(chǎng)總是存在的，如圖所示．(2)變化的電場(chǎng)周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)麥克斯韋從場(chǎng)的觀點(diǎn)得出，即使沒有電流存在，只要空間某處的電場(chǎng)發(fā)生變化，就會(huì)在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)．2．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)周期性變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng)周期性變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)【典例精析】例1關(guān)于麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說法正確的是()A．電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)B．穩(wěn)定的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，穩(wěn)定的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)C．均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)D．周期性變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，周期性變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)二、電磁波1．電磁波的形成周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)傳播，形成電磁波．2．電磁波的特點(diǎn)(1)在傳播方向上，任意一點(diǎn)的E和B都隨時(shí)間周期性變化，E和B相互垂直，且與電磁波的傳播方向垂直．如圖．(2)電磁波可以在真空中傳播．電磁波在真空中傳播速度等于光速c＝3×108m/s.(3)電磁場(chǎng)儲(chǔ)存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程．(4)只有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)才能形成電磁波．(5)電磁波是電磁場(chǎng)在空間中的傳播，電磁場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)——場(chǎng)物質(zhì)．3．電磁波的波速對(duì)于電磁波，用λ表示電磁波的波長、f表示頻率、c表示波速，則有c＝λf.【典例精析】例2．(多選)關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是()A．只要電場(chǎng)或磁場(chǎng)發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波B．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在C．電磁波和機(jī)械波都依賴于介質(zhì)才能傳播D．電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的三、電磁波譜1．電磁波譜電磁波按波長由大到小排列順序?yàn)闊o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．它們共同構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜．2．不同電磁波的特性和用途種類波長范圍特性應(yīng)用無線電波大于1mm波動(dòng)能力強(qiáng)通信、廣播、射電望遠(yuǎn)鏡紅外線760～106nm熱作用強(qiáng)烘干、紅外遙感、測(cè)溫、夜視儀可見光400～760nm感光性強(qiáng)照明、照相紫外線10～400nm化學(xué)作用、熒光作用消毒、熒光效應(yīng)、促使人體合成維生素DX射線0.001～10nm較強(qiáng)的穿透能力透視人體、檢查金屬零件的質(zhì)量γ射線小于10－3nm穿透能力最強(qiáng)醫(yī)學(xué)上的γ刀技術(shù)、探測(cè)金屬內(nèi)部的缺陷例3．下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象．請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上．(1)X光機(jī)，.(2)紫外線燈，.(3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好．這里的“神燈”是利用．A．紅外線具有顯著的熱效應(yīng)B．紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C．紫外線具有殺菌消毒作用D．X射線具有很強(qiáng)的穿透力四、電磁波的能量電磁波通信1．電磁波的能量(1)電磁波是物質(zhì)存在的一種特殊形式電磁波和我們學(xué)過的電場(chǎng)、磁場(chǎng)一樣，是一種特殊的物質(zhì)，不是由分子、原子所組成的，與通常的實(shí)物不同，但它是客觀存在的，具有通常物質(zhì)所具有的質(zhì)量和能量等客觀屬性．(2)電磁波具有能量從場(chǎng)的觀點(diǎn)來看，電場(chǎng)具有電場(chǎng)能，磁場(chǎng)具有磁場(chǎng)能，電磁場(chǎng)具有電磁能，電磁波發(fā)射的過程就是輻射能量的過程，電磁波在空間傳播，電磁能就隨之一起傳播．2．電磁波通信(1)傳播途徑電磁波攜帶的信息，既可以有線傳播，也可以實(shí)現(xiàn)無線傳播．有線傳播利用金屬導(dǎo)線、光纖等有形媒介傳送信息，如臺(tái)式電腦、電話等，具體的媒介有：光纖、電纜、電話線、網(wǎng)線等．無線傳播僅利用電磁波而不通過線纜傳遞信息，如收音機(jī)、手機(jī)、GPS、無線鼠標(biāo)等．(2)傳輸特點(diǎn)電磁波的頻率越高，相同時(shí)間傳遞的信息量越大，由于光的頻率比無線電波的頻率高得多，因此光纜可以傳遞大量的信息．例4．5G是“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”的簡(jiǎn)稱，目前世界各國正大力發(fā)展5G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波通信頻率在3.0GHz以上的超高頻段和極高頻段，比目前4G及以下網(wǎng)絡(luò)(通信頻率在0.3～3.0GHz的特高頻段)擁有更大的帶寬和更快的傳輸速率.5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率(指單位時(shí)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大小)可達(dá)20Gbps.關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波，下列說法正確的是()A．在真空中的傳播速度更快B．在真空中的波長更長C．在真空中的波長與4G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波相同D．頻率更高，相同時(shí)間傳遞的信息量更大1．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng)2．電場(chǎng)、磁場(chǎng)的變化關(guān)系可用下面的框圖表示3．電磁波的特點(diǎn)(1)只有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)才能形成電磁波。(2)電磁場(chǎng)中儲(chǔ)存著能量，電磁波的發(fā)射過程就是輻射電磁能的過程。(3)電磁波可以在真空中傳播，且任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于光在真空中的傳播速度，即c＝3×108m/s。(4)電磁波傳播雖然不需要介質(zhì)，但它可以在其他介質(zhì)如光纖中傳播，且速度都比在真空中的小。4．波長、頻率與波速之間的關(guān)系(1)波速＝波長×頻率，即c＝λf。(2)頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，而波長、波速的大小與介質(zhì)有關(guān)，所以同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變，波速、波長發(fā)生改變。(3)不同頻率的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度不同。5．各種頻率不同的電磁波既有共性，又有個(gè)性(1)共性：本質(zhì)上都是電磁波，它們的行為遵循相同的規(guī)律。(2)個(gè)性：不同電磁波的頻率或波長不同，表現(xiàn)出不同的特性。6．電磁波譜及其應(yīng)用：按電磁波的波長或頻率大小的順序把他們排列成譜。無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線(X射線)、γ射線等合起來，便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜，但相鄰波譜之間并沒有嚴(yán)格的界限。波譜特性應(yīng)用無線電波波動(dòng)性強(qiáng)通訊廣播、導(dǎo)航等紅外線熱作用加熱理療可見光感光性強(qiáng)照明、照相紫外線熒光效應(yīng)殺菌消毒、醫(yī)療等X射線穿透能力較強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)透視γ射線穿透能力最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)治療一、單選題1．電磁波在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。下列說法正確的是（）A．微波爐加熱食物是利用了紅外線的熱作用B．紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中，是利用了它穿透本領(lǐng)強(qiáng)的特性C．醫(yī)院用X射線進(jìn)行透視，是因?yàn)樗歉鞣N電磁波中穿透能力最強(qiáng)的D．利用紫外線滅菌消毒，是因?yàn)樽贤饩€具有較高的能量2．關(guān)于電磁波的傳播速度表達(dá)式c=λf，下列理解正確的是（）A．電磁波在真空中的傳播速度隨波長增大而增大B．電磁波在真空中的傳播速度隨頻率增大而增大C．當(dāng)電磁波的頻率減小時(shí)，它在真空中的波長不變D．當(dāng)電磁波的頻率減小時(shí)，它在真空中的波長增大3．在電磁波譜中，下列說法正確的是（）A．各種電磁波有明顯的頻率和波長區(qū)域界限B．γ射線的頻率一定大于X射線的頻率C．X射線的波長一定大于可見光的波長D．可見光的波長一定比無線電波的波長短4．在物理學(xué)發(fā)展過程中，觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用。下列敘述符合史實(shí)的是（）A．奧斯特在實(shí)驗(yàn)中觀察到電流的磁效應(yīng)，揭示了電和磁存在聯(lián)系B．法拉第在實(shí)驗(yàn)中觀察到，在通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流C．麥克斯韋從場(chǎng)的角度總結(jié)電與磁的聯(lián)系，證實(shí)了電磁波的存在D．法拉第用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并測(cè)出電磁波與光的傳播速度相同5．隱形飛機(jī)的原理是在飛機(jī)研制過程中設(shè)法降低其可探測(cè)性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊。根據(jù)你所學(xué)的物理知識(shí)，判斷下列說法正確的是（）A．運(yùn)用隱蔽色涂層，無論距你多近的距離，你也不能看到它B．使用吸收雷達(dá)電磁波的材料，在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)C．使用吸收雷達(dá)電磁波涂層后，傳播到復(fù)合金屬機(jī)翼上的電磁波在機(jī)翼上不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣尾管等因?yàn)楦邷厝菀桩a(chǎn)生紫外線輻射的部位采取隔熱、降溫等措施，使其不易被對(duì)方發(fā)現(xiàn)和攻擊6．5G是“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”的簡(jiǎn)稱，其最顯著的特征之一是具有超高速的數(shù)據(jù)傳輸速率。5G信號(hào)一般采用3.3×109~6×109Hz頻段的無線電波，而現(xiàn)行第四代移動(dòng)通信技術(shù)4G的頻段范圍是1.88×109~2.64×109Hz，則（）A．5G信號(hào)相比于4G信號(hào)更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站B．5G信號(hào)比4G信號(hào)所用的無線電波在真空中傳播得更快C．空間中的5G信號(hào)和4G信號(hào)相遇會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．5G信號(hào)是橫波，4G信號(hào)是縱波7．電磁波在空氣中的傳播速度為v。北京交通廣播電臺(tái)發(fā)射電磁波的頻率為f，該電磁波在空氣中傳播的波長λ為（）A．vf B． C． D．8．1864年，英國科學(xué)家麥克斯韋在前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場(chǎng)理論。下列說法正確的是（）A．電磁波是一種物質(zhì)B．電磁波可以傳遞信息，但不能傳遞能量C．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院CT中的X射線波長相同D．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電場(chǎng)二、多選題9．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)B．雷達(dá)是利用電磁波來進(jìn)行定位和導(dǎo)航的C．移動(dòng)電話是通過電磁波來傳遞信息的D．利用電磁波傳遞信息可以實(shí)現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸10．關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說法正確的是（）A．任何電場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)B．任何磁場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在D．電磁波可以在真空中傳播11．下列關(guān)于電磁波的敘述中正確的是（）A．電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播形成的B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3×108m/sC．電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)中傳播時(shí)，波長將變短D．電磁波只能在介質(zhì)中傳播12．下列有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用的說法正確的是（）A．紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體B．過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康C．電磁波中頻率最大的為γ射線，可以摧毀病變的細(xì)胞D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光13．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波在真空中的傳播速度等于光速B．周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波不能在真空中傳播D．麥克斯韋提出了電磁場(chǎng)理論并證實(shí)了電磁波的存在14．下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．麥克斯韋提出：變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)B．各種電磁波在真空中的傳播速度與光速一樣，為m/sC．X射線的穿透能力較強(qiáng)，醫(yī)院透視用的是X射線D．紅外線是波長比可見光波長還長的電磁波，常用于醫(yī)院和食品消毒15．關(guān)于光波和無線電波，下列說法正確的是（）A．都是電磁波B．都可以在真空中傳播C．在真空中的傳播速度都是3×108m/sD．二者的波長、頻率均相同16．某電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖像如選項(xiàng)圖所示，能產(chǎn)生磁場(chǎng)的電場(chǎng)是（）A． B．C． D．

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步第4節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過實(shí)驗(yàn)，了解電磁波，知道電磁場(chǎng)的物質(zhì)性。通過實(shí)例，了解電磁波的應(yīng)用及其帶來的影響1.了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，知道電磁場(chǎng)的概念.2.知道電磁波的特點(diǎn)，掌握電磁波波長、頻率、波速之間的關(guān)系.3.知道電磁波譜中各種電磁波的排列順序，了解各種電磁波的應(yīng)用，了解電磁波的能量．（一）課前閱讀：1．如圖所示，戰(zhàn)爭(zhēng)中，天上有衛(wèi)星，空中有戰(zhàn)機(jī)，地上有戰(zhàn)車，海里有戰(zhàn)艦。你知道是什么把這些戰(zhàn)場(chǎng)要素連成一個(gè)有機(jī)的整體的嗎？答案：是電磁波。戰(zhàn)場(chǎng)各個(gè)要素通過電磁波互通有無，傳遞信息，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)系統(tǒng)。2.(1)觀察上面兩幅圖，變化的磁場(chǎng)所產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)線和以前所學(xué)靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線有區(qū)別嗎？(2)變化的磁場(chǎng)一定能產(chǎn)生電磁波嗎？為什么？答案：(1)變化的磁場(chǎng)所產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的；而靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是不閉合的。(2)不一定，均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，如果變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)又能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，才能在周圍空間產(chǎn)生電磁波。（二）基礎(chǔ)梳理一、電磁場(chǎng)1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)①在變化的磁場(chǎng)中放入一個(gè)閉合電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是變化的磁場(chǎng)在空間產(chǎn)生了電場(chǎng)．②即使在變化的磁場(chǎng)中沒有閉合電路，也同樣會(huì)在空間產(chǎn)生電場(chǎng)．(2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)就像導(dǎo)線中的電流一樣，會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，即變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)．2．電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相聯(lián)系，所形成的不可分割的統(tǒng)一體．【拓展補(bǔ)充】赫茲的實(shí)驗(yàn)：如圖所示。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)線圈的兩個(gè)金屬球間有火花跳過時(shí)，導(dǎo)線環(huán)的兩個(gè)金屬小球間也跳過電火花。(1)赫茲實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在。(√)(2)電磁波不需要介質(zhì)可在真空中傳播。(√)(3)電磁波和光在真空中的傳播速度都是3.0×108m/s。(√)(4)麥克斯韋預(yù)言并驗(yàn)證了電磁波的存在。(×)(5)電磁波是帶有能量的，在介質(zhì)中傳播時(shí)能把部分能量傳遞給介質(zhì)。(√)二、電磁波1．產(chǎn)生：周期性變化的電場(chǎng)和周期性變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成電磁波．2．特點(diǎn)(1)電磁波可以在真空中傳播．(2)電磁波的傳播速度等于光速．(3)光在本質(zhì)上是一種電磁波．即光是以波動(dòng)形式傳播的一種電磁振動(dòng)．【即學(xué)即練】判斷下列說法的正誤.判斷下列說法的正誤．(1)變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)，但變化的電場(chǎng)不能產(chǎn)生磁場(chǎng)．(×)(2)電磁波在空氣中可以傳播，在真空中不能傳播．(×)(3)光在真空中的速度與電磁波在真空中的速度相同，光是一種電磁波．(√)(4)無線電波、紅外線、可見光、紫外線都屬于電磁波．(√)三、電磁波譜電磁波的能量電磁波通信1．電磁波譜(1)概念：按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜．(2)電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關(guān)系是c＝λf.(3)電磁波在真空中的速度c＝3×108m/s.(4)各種電磁波按波長由大到小排列順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．(5)各種電磁波的特性①無線電波：用于廣播、衛(wèi)星通信、電視等的信號(hào)傳輸．②紅外線：用來加熱理療等．③可見光：照亮自然界，也可用于通信．④紫外線：用于消毒．⑤X射線：用于診斷病情．⑥γ射線：可以摧毀病變的細(xì)胞．2．電磁波的能量(1)光是一種電磁波，光具有能量．(2)電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì)．【拓展補(bǔ)充】光子刀“光子刀”具有附帶損傷小，術(shù)后恢復(fù)快等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種惡性腫瘤的治療中。那么，你知道這種“光子刀”工作在什么波段？該波段有什么特點(diǎn)嗎？答案：這種“光子刀”工作在γ射線波段；該波段頻率高，能量大，穿透能力強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)金屬探傷、醫(yī)學(xué)腫瘤治療等領(lǐng)域。一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論(1)變化的磁場(chǎng)周圍會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)麥克斯韋提出，在變化的磁場(chǎng)周圍會(huì)激發(fā)出一種電場(chǎng)，不管有無閉合電路，變化的磁場(chǎng)激發(fā)的電場(chǎng)總是存在的，如圖所示．(2)變化的電場(chǎng)周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)麥克斯韋從場(chǎng)的觀點(diǎn)得出，即使沒有電流存在，只要空間某處的電場(chǎng)發(fā)生變化，就會(huì)在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)．2．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)周期性變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng)周期性變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)【典例精析】例1關(guān)于麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說法正確的是()A．電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)B．穩(wěn)定的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，穩(wěn)定的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)C．均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)D．周期性變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，周期性變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)答案D解析穩(wěn)定的電場(chǎng)不能產(chǎn)生磁場(chǎng)，穩(wěn)定的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電場(chǎng)，A、B錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，C錯(cuò)誤；根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，可知周期性變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，周期性變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，D正確．二、電磁波1．電磁波的形成周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)傳播，形成電磁波．2．電磁波的特點(diǎn)(1)在傳播方向上，任意一點(diǎn)的E和B都隨時(shí)間周期性變化，E和B相互垂直，且與電磁波的傳播方向垂直．如圖．(2)電磁波可以在真空中傳播．電磁波在真空中傳播速度等于光速c＝3×108m/s.(3)電磁場(chǎng)儲(chǔ)存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程．(4)只有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)才能形成電磁波．(5)電磁波是電磁場(chǎng)在空間中的傳播，電磁場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)——場(chǎng)物質(zhì)．3．電磁波的波速對(duì)于電磁波，用λ表示電磁波的波長、f表示頻率、c表示波速，則有c＝λf.【典例精析】例2．(多選)關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是()A．只要電場(chǎng)或磁場(chǎng)發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波B．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在C．電磁波和機(jī)械波都依賴于介質(zhì)才能傳播D．電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的答案BD解析要想產(chǎn)生電磁波，變化的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))產(chǎn)生的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))必須是周期性變化的，A錯(cuò)誤；麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，選項(xiàng)B正確；電磁波可以在真空中傳播，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電磁波具有能量，電磁波的傳播過程，也就是能量的傳播過程，D正確．三、電磁波譜1．電磁波譜電磁波按波長由大到小排列順序?yàn)闊o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．它們共同構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜．2．不同電磁波的特性和用途種類波長范圍特性應(yīng)用無線電波大于1mm波動(dòng)能力強(qiáng)通信、廣播、射電望遠(yuǎn)鏡紅外線760～106nm熱作用強(qiáng)烘干、紅外遙感、測(cè)溫、夜視儀可見光400～760nm感光性強(qiáng)照明、照相紫外線10～400nm化學(xué)作用、熒光作用消毒、熒光效應(yīng)、促使人體合成維生素DX射線0.001～10nm較強(qiáng)的穿透能力透視人體、檢查金屬零件的質(zhì)量γ射線小于10－3nm穿透能力最強(qiáng)醫(yī)學(xué)上的γ刀技術(shù)、探測(cè)金屬內(nèi)部的缺陷例3．下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象．請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上．(1)X光機(jī)，.(2)紫外線燈，.(3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好．這里的“神燈”是利用．A．紅外線具有顯著的熱效應(yīng)B．紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C．紫外線具有殺菌消毒作用D．X射線具有很強(qiáng)的穿透力答案(1)D(2)C(3)A解析(1)X光機(jī)是用來透視人體內(nèi)的器官的，因此需要具有較強(qiáng)穿透力的電磁波，但又不能對(duì)人體造成太大的傷害，因此采用了X射線，因此選D.(3)“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快，因此選A.四、電磁波的能量電磁波通信1．電磁波的能量(1)電磁波是物質(zhì)存在的一種特殊形式電磁波和我們學(xué)過的電場(chǎng)、磁場(chǎng)一樣，是一種特殊的物質(zhì)，不是由分子、原子所組成的，與通常的實(shí)物不同，但它是客觀存在的，具有通常物質(zhì)所具有的質(zhì)量和能量等客觀屬性．(2)電磁波具有能量從場(chǎng)的觀點(diǎn)來看，電場(chǎng)具有電場(chǎng)能，磁場(chǎng)具有磁場(chǎng)能，電磁場(chǎng)具有電磁能，電磁波發(fā)射的過程就是輻射能量的過程，電磁波在空間傳播，電磁能就隨之一起傳播．2．電磁波通信(1)傳播途徑電磁波攜帶的信息，既可以有線傳播，也可以實(shí)現(xiàn)無線傳播．有線傳播利用金屬導(dǎo)線、光纖等有形媒介傳送信息，如臺(tái)式電腦、電話等，具體的媒介有：光纖、電纜、電話線、網(wǎng)線等．無線傳播僅利用電磁波而不通過線纜傳遞信息，如收音機(jī)、手機(jī)、GPS、無線鼠標(biāo)等．(2)傳輸特點(diǎn)電磁波的頻率越高，相同時(shí)間傳遞的信息量越大，由于光的頻率比無線電波的頻率高得多，因此光纜可以傳遞大量的信息．例4．5G是“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”的簡(jiǎn)稱，目前世界各國正大力發(fā)展5G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波通信頻率在3.0GHz以上的超高頻段和極高頻段，比目前4G及以下網(wǎng)絡(luò)(通信頻率在0.3～3.0GHz的特高頻段)擁有更大的帶寬和更快的傳輸速率.5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率(指單位時(shí)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大小)可達(dá)20Gbps.關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波，下列說法正確的是()A．在真空中的傳播速度更快B．在真空中的波長更長C．在真空中的波長與4G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波相同D．頻率更高，相同時(shí)間傳遞的信息量更大答案D解析無線電波在真空中的傳播速度與光速相同，保持不變，其速度與頻率沒有關(guān)系，A錯(cuò)誤；由c＝λf，知頻率變大，波長變短，B、C錯(cuò)誤；無線電波頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量越大，D正確．1．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng)2．電場(chǎng)、磁場(chǎng)的變化關(guān)系可用下面的框圖表示3．電磁波的特點(diǎn)(1)只有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)才能形成電磁波。(2)電磁場(chǎng)中儲(chǔ)存著能量，電磁波的發(fā)射過程就是輻射電磁能的過程。(3)電磁波可以在真空中傳播，且任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于光在真空中的傳播速度，即c＝3×108m/s。(4)電磁波傳播雖然不需要介質(zhì)，但它可以在其他介質(zhì)如光纖中傳播，且速度都比在真空中的小。4．波長、頻率與波速之間的關(guān)系(1)波速＝波長×頻率，即c＝λf。(2)頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，而波長、波速的大小與介質(zhì)有關(guān)，所以同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變，波速、波長發(fā)生改變。(3)不同頻率的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度不同。5．各種頻率不同的電磁波既有共性，又有個(gè)性(1)共性：本質(zhì)上都是電磁波，它們的行為遵循相同的規(guī)律。(2)個(gè)性：不同電磁波的頻率或波長不同，表現(xiàn)出不同的特性。6．電磁波譜及其應(yīng)用：按電磁波的波長或頻率大小的順序把他們排列成譜。無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線(X射線)、γ射線等合起來，便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜，但相鄰波譜之間并沒有嚴(yán)格的界限。波譜特性應(yīng)用無線電波波動(dòng)性強(qiáng)通訊廣播、導(dǎo)航等紅外線熱作用加熱理療可見光感光性強(qiáng)照明、照相紫外線熒光效應(yīng)殺菌消毒、醫(yī)療等X射線穿透能力較強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)透視γ射線穿透能力最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)治療一、單選題1．電磁波在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。下列說法正確的是（）A．微波爐加熱食物是利用了紅外線的熱作用B．紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中，是利用了它穿透本領(lǐng)強(qiáng)的特性C．醫(yī)院用X射線進(jìn)行透視，是因?yàn)樗歉鞣N電磁波中穿透能力最強(qiáng)的D．利用紫外線滅菌消毒，是因?yàn)樽贤饩€具有較高的能量【答案】D【解析】A．微波爐加熱食物是利用微波進(jìn)行加熱的，A錯(cuò)誤；B．紅外遙感技術(shù)是基于一切物體都在輻射紅外線，用紅外探測(cè)器接收物體發(fā)出的紅外線，然后進(jìn)行分析，從而得知被測(cè)物體的信息，B錯(cuò)誤；C．γ射線的穿透能力比X射線的強(qiáng)，C錯(cuò)誤；D．紫外線具有較高的能量，足以破壞細(xì)胞核中的物質(zhì)，從而進(jìn)行滅菌消毒，D正確；故選D。2．關(guān)于電磁波的傳播速度表達(dá)式c=λf，下列理解正確的是（）A．電磁波在真空中的傳播速度隨波長增大而增大B．電磁波在真空中的傳播速度隨頻率增大而增大C．當(dāng)電磁波的頻率減小時(shí)，它在真空中的波長不變D．當(dāng)電磁波的頻率減小時(shí)，它在真空中的波長增大【答案】D【解析】AB．電磁波在真空中的傳播速度都相同，不隨波長和頻率的變化而變化，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；CD．根據(jù)當(dāng)電磁波的頻率減小時(shí)，它在真空中的波長增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選D。3．在電磁波譜中，下列說法正確的是（）A．各種電磁波有明顯的頻率和波長區(qū)域界限B．γ射線的頻率一定大于X射線的頻率C．X射線的波長一定大于可見光的波長D．可見光的波長一定比無線電波的波長短【答案】D【解析】AB．X射線和γ射線、X射線和紫外線有一部分頻率重疊，界限不明顯，AB錯(cuò)誤；CD．可見光的波長一定比X射線的波長長，比無線電波的波長短，C錯(cuò)誤，D正確。故選D。4．在物理學(xué)發(fā)展過程中，觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用。下列敘述符合史實(shí)的是（）A．奧斯特在實(shí)驗(yàn)中觀察到電流的磁效應(yīng)，揭示了電和磁存在聯(lián)系B．法拉第在實(shí)驗(yàn)中觀察到，在通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流C．麥克斯韋從場(chǎng)的角度總結(jié)電與磁的聯(lián)系，證實(shí)了電磁波的存在D．法拉第用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并測(cè)出電磁波與光的傳播速度相同【答案】A【解析】A．奧斯特在實(shí)驗(yàn)中觀察到電流的磁效應(yīng)，揭示了電和磁存在聯(lián)系，選項(xiàng)A正確；B．法拉第在實(shí)驗(yàn)中觀察到，在通有變化電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．麥克斯韋從場(chǎng)的角度總結(jié)電與磁的聯(lián)系，預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并測(cè)出電磁波與光的傳播速度相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。5．隱形飛機(jī)的原理是在飛機(jī)研制過程中設(shè)法降低其可探測(cè)性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊。根據(jù)你所學(xué)的物理知識(shí)，判斷下列說法正確的是（）A．運(yùn)用隱蔽色涂層，無論距你多近的距離，你也不能看到它B．使用吸收雷達(dá)電磁波的材料，在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)C．使用吸收雷達(dá)電磁波涂層后，傳播到復(fù)合金屬機(jī)翼上的電磁波在機(jī)翼上不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣尾管等因?yàn)楦邷厝菀桩a(chǎn)生紫外線輻射的部位采取隔熱、降溫等措施，使其不易被對(duì)方發(fā)現(xiàn)和攻擊【答案】B【解析】A．雷達(dá)向外發(fā)射電磁波，當(dāng)電磁波遇到飛機(jī)時(shí)就要發(fā)生反射，雷達(dá)通過接收反射回來的電磁波，就可以測(cè)定飛機(jī)的位置，飛機(jī)運(yùn)用隱蔽色涂層后還要反射電磁波，故A錯(cuò)誤；B．使用吸收雷達(dá)電磁波的材料，可以減少電磁波的反射，故B正確；C．使用吸收雷達(dá)電磁波涂層后，機(jī)翼為導(dǎo)體，根據(jù)電磁感應(yīng)知識(shí)可知，傳播到復(fù)合金屬機(jī)翼上的電磁波在機(jī)翼上仍會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C錯(cuò)誤；D．發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣尾管等采取隔熱、降溫等措施后仍會(huì)反射電磁波，故D錯(cuò)誤。故選B。6．5G是“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”的簡(jiǎn)稱，其最顯著的特征之一是具有超高速的數(shù)據(jù)傳輸速率。5G信號(hào)一般采用3.3×109~6×109Hz頻段的無線電波，而現(xiàn)行第四代移動(dòng)通信技術(shù)4G的頻段范圍是1.88×109~2.64×109Hz，則（）A．5G信號(hào)相比于4G信號(hào)更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站B．5G信號(hào)比4G信號(hào)所用的無線電波在真空中傳播得更快C．空間中的5G信號(hào)和4G信號(hào)相遇會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．5G信號(hào)是橫波，4G信號(hào)是縱波【答案】A【解析】A．5G信號(hào)的頻率更高，則波長小，故5G信號(hào)更不容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，因此5G信號(hào)相比于4G信號(hào)更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故A正確；B．任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，故傳播速度相同，故B錯(cuò)誤；C．5G信號(hào)和4G信號(hào)的頻率不一樣，不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；D．電磁波為橫波，可以發(fā)生偏振現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。故選A。7．電磁波在空氣中的傳播速度為v。北京交通廣播電臺(tái)發(fā)射電磁波的頻率為f，該電磁波在空氣中傳播的波長λ為（）A．vf B． C． D．【答案】D【解析】該電磁波在空氣中傳播的波長為故選D。8．1864年，英國科學(xué)家麥克斯韋在前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場(chǎng)理論。下列說法正確的是（）A．電磁波是一種物質(zhì)B．電磁波可以傳遞信息，但不能傳遞能量C．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院CT中的X射線波長相同D．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電場(chǎng)【答案】A【解析】A．電磁波是一種物質(zhì)，故A正確；B．電磁波既可以傳遞信息，也可以傳播能量，故B錯(cuò)誤；C．紅外線的波長大于X射線的波長，故C錯(cuò)誤；D．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，故D錯(cuò)誤。故選A。二、多選題9．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)B．雷達(dá)是利用電磁波來進(jìn)行定位和導(dǎo)航的C．移動(dòng)電話是通過電磁波來傳遞信息的D．利用電磁波傳遞信息可以實(shí)現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸【答案】BC【解析】A．電磁波在真空中的傳播速度等于光速，與電磁波的頻率無關(guān)，故A錯(cuò)誤；BC．雷達(dá)、移動(dòng)電話都是利用電磁波來工作的，B、C正確；D．利用電磁波傳遞信息可以實(shí)現(xiàn)無線通信，電磁波也能通過電纜、光纜傳播，如光纖通信，故D錯(cuò)誤。故選BC。10．關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說法正確的是（）A．任何電場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)B．任何磁場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在D．電磁波可以在真空中傳播【答案】CD【解析】AB．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，故AB錯(cuò)誤；C．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，而赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故C正確；D．電磁波由周期性變化的電場(chǎng)與周期性變化的磁場(chǎng)激發(fā)產(chǎn)生，電磁波能在真空中傳播，故D正確。故選CD。11．下列關(guān)于電磁波的敘述中正確的是（）A．電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播形成的B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3×108m/sC．電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)中傳播時(shí)，波長將變短D．電磁波只能在介質(zhì)中傳播【答案】AC【解析】A．由電磁波的產(chǎn)生過程可知，電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播形成的，A正確；BD．電磁波在真空中的傳播速度為3×108m/s，在介質(zhì)中的傳播速度小于在真空中的傳播速度，BD錯(cuò)誤；C．由波速公式v=λf得λ=電磁波在傳播過程中，頻率保持不變，由真空進(jìn)入介質(zhì)中傳播時(shí)，速度減小，波長變短，C正確。故選AC。12．下列有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用的說法正確的是（）A．紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體B．過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康C．電磁波中頻率最大的為γ射線，可以摧毀病變的細(xì)胞D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光【答案】CD【解析】A．X射線有很高的穿透本領(lǐng)，醫(yī)學(xué)上常用于透視人體，紅外線不能用于透視人體，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．過強(qiáng)的紫外線照射對(duì)人的皮膚有害，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．電磁波中頻率最大的為γ射線，可以摧毀病變的細(xì)胞，選項(xiàng)C正確；D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光，選項(xiàng)D正確。故選CD。13．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A．電磁波在真空中的傳播速度等于光速B．周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波不能在真空中傳播D．麥克斯韋提出了電磁場(chǎng)理論并證實(shí)了電磁波的存在【答案】AB【解析】A．電磁波在真空中的傳播速度等于光速，選項(xiàng)A正確；B．如果在空間區(qū)域中有周期性變化的電場(chǎng)，那么它就在空間引起周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又引起新的變化的電場(chǎng)，于是變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，從而形成了電磁波，選項(xiàng)B正確；C．電磁波可以在真空中傳播，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．麥克斯韋提出了電磁場(chǎng)理論并預(yù)言電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選AB。14．下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A．麥克斯韋提出：變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)B．各種電磁波在真空中的傳播速度與光速一樣，為m/sC．X射線的穿透能力較強(qiáng)，醫(yī)院透視用的是X射線D．紅外線是波長比可見光波長還長的電磁波，常用于醫(yī)院和食品消毒【答案】BC【解析】A．均勻變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．各種電磁波在真空中的傳播速度與光速一樣，為m/s，選項(xiàng)B正確；C．X射線的穿透能力較強(qiáng)，醫(yī)院透視用的是X射線，選項(xiàng)C正確；D．紅外線是波長比可見光波長還長的電磁波，紫外線常用于醫(yī)院和食品消毒，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選BC。15．關(guān)于光波和無線電波，下列說法正確的是（）A．都是電磁波B．都可以在真空中傳播C．在真空中的傳播速度都是3×108m/sD．二者的波長、頻率均相同【答案】ABC【解析】ABC．光波和無線電波本質(zhì)上都是電磁波，都可以在真空中傳播，在真空中傳播的速度都是3×108m/s，ABC正確；D．光波和無線電波波長、頻率不同，D錯(cuò)誤。故選ABC16．某電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖像如選項(xiàng)圖所示，能產(chǎn)生磁場(chǎng)的電場(chǎng)是（）A． B．C． D．【答案】ABC【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，穩(wěn)定的電場(chǎng)不能產(chǎn)生磁場(chǎng)。故選ABC。

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步第5節(jié)能量量子化課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)知道光的能量是不連續(xù)的。初步了解微觀世界的量子化特征。1.了解熱輻射和黑體的概念.2.初步了解微觀世界的量子化特征，知道普朗克常量.3.了解原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)．（一）課前閱讀：把鐵塊投進(jìn)火爐中，剛開始鐵塊只是發(fā)熱，并不發(fā)光。隨著溫度的升高，鐵塊會(huì)慢慢變紅，開始發(fā)光。鐵塊依次呈現(xiàn)暗紅、赤紅、橘紅等顏色，直至成為黃白色為什么會(huì)有這樣的變化呢?（二）基礎(chǔ)梳理一、熱輻射1．概念：一切物體都在輻射電磁波，且這種輻射與物體的有關(guān)，所以叫熱輻射．2．特點(diǎn)：溫度升高時(shí)，熱輻射中波長較的成分越來越強(qiáng)．3．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的而不發(fā)生反射．【拓展補(bǔ)充】量子通信衛(wèi)星“墨子號(hào)”如圖所示為我國首顆量子通信衛(wèi)星“墨子號(hào)”?！澳犹?hào)”的成功發(fā)射使我國在量子通信技術(shù)領(lǐng)域走在了世界前列。(1)量子通信的理論基礎(chǔ)是普朗克的能量量子化假設(shè)。()(2)該理論的提出背景是經(jīng)典電磁理論解釋不了黑體輻射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。()(3)黑體就是黑色的物體，所以它不向外輻射電磁波。()(4)黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的。()二、能量子1．概念：振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，這個(gè)最小的能量值ε叫能量子．2．大?。害牛絟ν，其中h＝6.63×10－34J·s.3．愛因斯坦光子說：光是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成，能量大小為hν，光的能量子稱為光子．【即學(xué)即練】判斷下列說法的正誤.判斷下列說法的正誤．(1)紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線．()(2)黑體一定是黑色的．()(3)熱輻射只能產(chǎn)生于高溫物體．()(4)當(dāng)原子從能量較高的能態(tài)躍遷到能量較低的能態(tài)時(shí)，會(huì)放出任意能量的光子．()三、能級(jí)1．原子的能量是的，量子化的能量值叫．2．原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)光子，光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)．【拓展補(bǔ)充】氫原子光譜圖如圖所示為氫原子光譜圖，為什么只有一些分立的亮線？一、熱輻射和黑體輻射1．黑體實(shí)際上是不存在的，只是一種理想情況．2．黑體不一定是黑的，只有當(dāng)自身輻射的可見光非常微弱時(shí)看上去才是黑的；有些可看成黑體的物體由于有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮，如煉鋼爐口上的小孔．3．黑體同其他物體一樣也在輻射電磁波，黑體的輻射規(guī)律最為簡(jiǎn)單，黑體輻射強(qiáng)度只與溫度有關(guān)．4．一般物體和黑體的熱輻射、反射、吸收的特點(diǎn)熱輻射不一定需要高溫，任何溫度都能發(fā)生熱輻射，只是溫度低時(shí)輻射弱，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)．在一定溫度下，不同物體所輻射的光譜的成分有顯著不同．熱輻射特點(diǎn)吸收、反射的特點(diǎn)一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，與材料的種類、表面狀況有關(guān)既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波的波長等因素有關(guān)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射【典例精析】例1(多選)下列敘述正確的是()A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波二、能量子1．普朗克的能量子概念(1)能量子：普朗克認(rèn)為微觀世界中帶電粒子的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，當(dāng)帶電粒子輻射或吸收能量時(shí)，也只能以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射，這樣的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，實(shí)驗(yàn)測(cè)得h＝6.63×10－34J·s，ν為電磁波的頻率．(2)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范圍內(nèi)取值是不連續(xù)的．2．愛因斯坦的光子說光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱為光子．頻率為ν的光子的能量為ε＝hν.【典例精析】例2．(多選)對(duì)于帶電微粒在輻射和吸收能量時(shí)的特點(diǎn)，以下說法正確的是()A．以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射或吸收B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．吸收的能量可以是連續(xù)的D．輻射和吸收的能量是量子化的三、能級(jí)1．能級(jí)原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值叫作能級(jí)．2．能級(jí)之間的躍遷處于低能級(jí)的原子受到高速運(yùn)動(dòng)的電子的撞擊，有可能躍遷到較高的能量狀態(tài)，處于高能級(jí)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷，放出光子．拓展延伸①能級(jí)越低，原子越穩(wěn)定．②除受到高速運(yùn)動(dòng)的電子的撞擊外，當(dāng)吸收一定大小的光子的能量(等于躍遷前后的兩能級(jí)之差)時(shí)，原子也能躍遷到高能級(jí)．3．原子的發(fā)射光譜(1)光譜特征如圖所示是氦原子的光譜，原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．(2)光譜分立的原因原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出的光子的能量，等于前后兩個(gè)能級(jí)之差，因?yàn)樵拥哪芗?jí)是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的．例3．(多選)下列說法正確的是()A．原子的能量是連續(xù)的，原子的能量從某一能量值變?yōu)榱硪荒芰恐?，可以連續(xù)變化B．原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)放出光子C．原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，且光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差D．由于能級(jí)的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線1．對(duì)黑體的理解(1)絕對(duì)的黑體實(shí)際上是不存在的，但可以用某裝置近似地代替。如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)小孔，那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會(huì)發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個(gè)小孔就成了一個(gè)絕對(duì)黑體。(2)黑體不一定是黑的，只有當(dāng)自身輻射的可見光非常微弱時(shí)看上去才是黑的；有些可看作黑體的物體由于有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮，如煉鋼爐口上的小孔。一些發(fā)光的物體(如太陽、白熾燈燈絲)也被當(dāng)作黑體來處理。2．一般物體與黑體的比較一般物體黑體熱輻射特點(diǎn)輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況有關(guān)輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)吸收、反射特點(diǎn)既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波長等因素有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射3．能量的量子化在微觀世界里，能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫作能量的量子化。4．能量子觀點(diǎn)與黑體輻射實(shí)驗(yàn)的比較普朗克的能量子假設(shè)認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的。借助于能量子的假說，普朗克得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得很好。5．對(duì)能級(jí)躍遷的理解(1)原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能級(jí)。(2)原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出光子，光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差。(3)放出的光子的能量是分立的，所以原子的發(fā)射光譜是一些分立的亮線。一、單選題1．以下關(guān)于光子的說法正確的是（）A．光子的能量跟它的頻率無關(guān)B．紫光光子的能量比紅光光子的能量小C．光子是具有質(zhì)量、能量和體積的實(shí)物微粒D．在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子2．紅外線熱像儀可以監(jiān)測(cè)人的體溫，當(dāng)被測(cè)者從儀器前走過時(shí)，便可知道被測(cè)者的體溫是多少。關(guān)于紅外線熱像儀測(cè)體溫的原理，下列說法正確的是（）A．人的體溫會(huì)影響周圍空氣溫度，儀器通過測(cè)量空氣溫度便可知道人的體溫B．儀器發(fā)出的紅外線遇人反射，反射情況與被測(cè)者的體溫有關(guān)C．被測(cè)者會(huì)輻射紅外線，所輻射紅外線的強(qiáng)度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)，且較短波長的輻射強(qiáng)度大D．被測(cè)者會(huì)輻射紅外線，所輻射紅外線的強(qiáng)度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)，且較長波長的輻射強(qiáng)度大3．下列說法正確的是（）A．只有溫度高的物體才會(huì)有熱輻射B．黑體只是從外界吸收能量，從不向外界輻射能量C．黑體可以看起來很明亮，是因?yàn)楹隗w可以反射電磁波D．一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面情況有關(guān)4．第五代移動(dòng)通信技術(shù)，簡(jiǎn)稱，將開啟萬物互聯(lián)時(shí)代：車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、自動(dòng)駕駛技術(shù)等將逐一實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用頻段的無線電波傳送信號(hào)，相比于現(xiàn)有的（頻段）而言，所應(yīng)用的無線電波（）A．在真空中的波長更長 B．在真空中的波長更短C．在真空中的傳播速度更小 D．在真空中的傳播速度更大5．如圖所示，用一束太陽光去照射橫截面為三角形的玻璃磚，在光屏上能觀察到一條彩色光帶。下列說法正確的是（）A．玻璃對(duì)b光的折射率大B．c光子比b光子的能量大C．此現(xiàn)象是因?yàn)楣庠诓ＡТu中發(fā)生全反射形成的D．減小a光的入射角度，各種色光會(huì)在光屏上依次消失，最先消失的是b光6．硅光電池是將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能。若有個(gè)波長為的光子打在硅光電池極板上，這些光子的總能量為為普朗克常量，為真空中的光速（）A． B． C． D．7．能引起人的眼睛視覺效應(yīng)的最小能量為，已知可見光的平均波長約為，普朗克常量為，則進(jìn)入人眼的光子數(shù)至少為（）A．個(gè) B．個(gè) C．個(gè) D．個(gè)8．對(duì)于帶電微粒在輻射和吸收能量時(shí)的特點(diǎn)，以下說法不正確的是（）A．以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射或吸收B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．吸收的能量可以是連續(xù)的D．輻射和吸收的能量是量子化的二、多選題9．對(duì)宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀的研究被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)。下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關(guān)的說法中正確的是（）A．微波是指波長在10-3m到10m之間的電磁波B．微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播C．黑體的熱輻射實(shí)際上是電磁輻射D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說10．關(guān)于普朗克“能量量子化”的假設(shè)，下列說法正確的是（）A．認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，是一份一份的B．認(rèn)為能量值是連續(xù)的C．認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的、連續(xù)的D．認(rèn)為微觀粒子的能量是分立的11．關(guān)于波的性質(zhì)，下列說法正確的是（

）A．波是振動(dòng)的傳播，所以波的傳播都需要介質(zhì)B．只要兩列波的頻率相同，就能形成穩(wěn)定干涉C．哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到遙遠(yuǎn)恒星發(fā)光的紅移現(xiàn)象（頻率變小），證明了宇宙在膨脹D．兩列機(jī)械波疊加時(shí)，振動(dòng)減弱點(diǎn)可能一直處于平衡位置E．光的衍射現(xiàn)象證明了光是一種波，而偏振現(xiàn)象則說明它是橫波12．下列說法正確的是（）A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．黑體的熱輻射實(shí)質(zhì)上是電磁輻射D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說13．對(duì)于帶電微粒在輻射和吸收能量時(shí)的特點(diǎn)，以下說法正確的是（）A．以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射或吸收B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．吸收的能量可以是連續(xù)的D．輻射和吸收的能量是量子化的14．2006年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了兩名美國科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化。他們的出色工作被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)。下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說法正確的是（）A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．黑體的熱輻射實(shí)質(zhì)上是電磁輻射D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說15．關(guān)于對(duì)普朗克能量子假說的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是（）A．振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一能量值εB．帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C．能量子與電磁波的頻率成正比D．這一假說與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾，因而是錯(cuò)誤的16．下列說法正確的是（）A．只有溫度高的物體才會(huì)有熱輻射B．黑體只是從外界吸收能量，從不向外界輻射能量C．黑體可以看起來很明亮，是因?yàn)楹隗w可以有較強(qiáng)的輻射D．一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面情況有關(guān)

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步第5節(jié)能量量子化課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)知道光的能量是不連續(xù)的。初步了解微觀世界的量子化特征。1.了解熱輻射和黑體的概念.2.初步了解微觀世界的量子化特征，知道普朗克常量.3.了解原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)．（一）課前閱讀：把鐵塊投進(jìn)火爐中，剛開始鐵塊只是發(fā)熱，并不發(fā)光。隨著溫度的升高，鐵塊會(huì)慢慢變紅，開始發(fā)光。鐵塊依次呈現(xiàn)暗紅、赤紅、橘紅等顏色，直至成為黃白色為什么會(huì)有這樣的變化呢?答案：隨著溫度的升高，鐵塊從發(fā)熱，再到發(fā)光，鐵塊的顏色也不斷發(fā)生變化。（二）基礎(chǔ)梳理一、熱輻射1．概念：一切物體都在輻射電磁波，且這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫熱輻射．2．特點(diǎn)：溫度升高時(shí)，熱輻射中波長較短的成分越來越強(qiáng)．3．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的而不發(fā)生反射．【拓展補(bǔ)充】量子通信衛(wèi)星“墨子號(hào)”如圖所示為我國首顆量子通信衛(wèi)星“墨子號(hào)”?！澳犹?hào)”的成功發(fā)射使我國在量子通信技術(shù)領(lǐng)域走在了世界前列。(1)量子通信的理論基礎(chǔ)是普朗克的能量量子化假設(shè)。(√)(2)該理論的提出背景是經(jīng)典電磁理論解釋不了黑體輻射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。(√)(3)黑體就是黑色的物體，所以它不向外輻射電磁波。(×)(4)黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的。(×)二、能量子1．概念：振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，這個(gè)最小的能量值ε叫能量子．2．大?。害牛絟ν，其中h＝6.63×10－34J·s.3．愛因斯坦光子說：光是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成，能量大小為hν，光的能量子稱為光子．【即學(xué)即練】判斷下列說法的正誤.判斷下列說法的正誤．(1)紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線．(×)(2)黑體一定是黑色的．(×)(3)熱輻射只能產(chǎn)生于高溫物體．(×)(4)當(dāng)原子從能量較高的能態(tài)躍遷到能量較低的能態(tài)時(shí)，會(huì)放出任意能量的光子．(×)三、能級(jí)1．原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能級(jí)．2．原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出光子，光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差．分立分立【拓展補(bǔ)充】氫原子光譜圖如圖所示為氫原子光譜圖，為什么只有一些分立的亮線？答案：原子放出光子，放出的光子的能量等于始、末兩個(gè)能級(jí)的能量差值，能量一定，放出光子的頻率也一定，因此氫原子的光譜只有些分立的亮線。一、熱輻射和黑體輻射1．黑體實(shí)際上是不存在的，只是一種理想情況．2．黑體不一定是黑的，只有當(dāng)自身輻射的可見光非常微弱時(shí)看上去才是黑的；有些可看成黑體的物體由于有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮，如煉鋼爐口上的小孔．3．黑體同其他物體一樣也在輻射電磁波，黑體的輻射規(guī)律最為簡(jiǎn)單，黑體輻射強(qiáng)度只與溫度有關(guān)．4．一般物體和黑體的熱輻射、反射、吸收的特點(diǎn)熱輻射不一定需要高溫，任何溫度都能發(fā)生熱輻射，只是溫度低時(shí)輻射弱，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)．在一定溫度下，不同物體所輻射的光譜的成分有顯著不同．熱輻射特點(diǎn)吸收、反射的特點(diǎn)一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，與材料的種類、表面狀況有關(guān)既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波的波長等因素有關(guān)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射【典例精析】例1(多選)下列敘述正確的是()A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波答案ACD解析根據(jù)熱輻射定義知，A正確；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知，一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類、表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)，B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)黑體定義知，D正確．二、能量子1．普朗克的能量子概念(1)能量子：普朗克認(rèn)為微觀世界中帶電粒子的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，當(dāng)帶電粒子輻射或吸收能量時(shí)，也只能以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射，這樣的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，實(shí)驗(yàn)測(cè)得h＝6.63×10－34J·s，ν為電磁波的頻率．(2)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范圍內(nèi)取值是不連續(xù)的．2．愛因斯坦的光子說光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱為光子．頻率為ν的光子的能量為ε＝hν.【典例精析】例2．(多選)對(duì)于帶電微粒在輻射和吸收能量時(shí)的特點(diǎn)，以下說法正確的是()A．以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射或吸收B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．吸收的能量可以是連續(xù)的D．輻射和吸收的能量是量子化的答案ABD解析根據(jù)普朗克能量子假說，帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，能量的輻射、吸收要一份份地進(jìn)行，故選A、B、D.三、能級(jí)1．能級(jí)原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值叫作能級(jí)．2．能級(jí)之間的躍遷處于低能級(jí)的原子受到高速運(yùn)動(dòng)的電子的撞擊，有可能躍遷到較高的能量狀態(tài)，處于高能級(jí)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷，放出光子．拓展延伸①能級(jí)越低，原子越穩(wěn)定．②除受到高速運(yùn)動(dòng)的電子的撞擊外，當(dāng)吸收一定大小的光子的能量(等于躍遷前后的兩能級(jí)之差)時(shí)，原子也能躍遷到高能級(jí)．3．原子的發(fā)射光譜(1)光譜特征如圖所示是氦原子的光譜，原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．(2)光譜分立的原因原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出的光子的能量，等于前后兩個(gè)能級(jí)之差，因?yàn)樵拥哪芗?jí)是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的．例3．(多選)下列說法正確的是()A．原子的能量是連續(xù)的，原子的能量從某一能量值變?yōu)榱硪荒芰恐担梢赃B續(xù)變化B．原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)放出光子C．原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，且光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差D．由于能級(jí)的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線答案CD解析原子的能量是量子化的，原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)向外放出光子．光子的能量hν＝E初－E末，由于原子的能級(jí)是分立的，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線，故C、D正確．1．對(duì)黑體的理解(1)絕對(duì)的黑體實(shí)際上是不存在的，但可以用某裝置近似地代替。如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)小孔，那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會(huì)發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個(gè)小孔就成了一個(gè)絕對(duì)黑體。(2)黑體不一定是黑的，只有當(dāng)自身輻射的可見光非常微弱時(shí)看上去才是黑的；有些可看作黑體的物體由于有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮，如煉鋼爐口上的小孔。一些發(fā)光的物體(如太陽、白熾燈燈絲)也被當(dāng)作黑體來處理。2．一般物體與黑體的比較一般物體黑體熱輻射特點(diǎn)輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況有關(guān)輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)吸收、反射特點(diǎn)既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波長等因素有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射3．能量的量子化在微觀世界里，能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫作能量的量子化。4．能量子觀點(diǎn)與黑體輻射實(shí)驗(yàn)的比較普朗克的能量子假設(shè)認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的。借助于能量子的假說，普朗克得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得很好。5．對(duì)能級(jí)躍遷的理解(1)原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能級(jí)。(2)原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出光子，光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差。(3)放出的光子的能量是分立的，所以原子的發(fā)射光譜是一些分立的亮線。一、單選題1．以下關(guān)于光子的說法正確的是（）A．光子的能量跟它的頻率無關(guān)B．紫光光子的能量比紅光光子的能量小C．光子是具有質(zhì)量、能量和體積的實(shí)物微粒D．在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子【答案】D【解析】A．根據(jù)可知光子的能量與光子的頻率成正比，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．在可見光范圍內(nèi)，紫光的頻率最大，紅光的頻率最小，根據(jù)可知紫光光子的能量比紅光光子的能量大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．光子具有能量，但沒有靜止質(zhì)量，也沒有具體的體積，它不是實(shí)物粒子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．光是在空間傳播的電磁波，是不連續(xù)的，是一份一份的能量，每一份叫做一個(gè)光子，選項(xiàng)D正確。故選D。2．紅外線熱像儀可以監(jiān)測(cè)人的體溫，當(dāng)被測(cè)者從儀器前走過時(shí)，便可知道被測(cè)者的體溫是多少。關(guān)于紅外線熱像儀測(cè)體溫的原理，下列說法正確的是（）A．人的體溫會(huì)影響周圍空氣溫度，儀器通過測(cè)量空氣溫度便可知道人的體溫B．儀器發(fā)出的紅外線遇人反射，反射情況與被測(cè)者的體溫有關(guān)C．被測(cè)者會(huì)輻射紅外線，所輻射紅外線的強(qiáng)度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)，且較短波長的輻射強(qiáng)度大D．被測(cè)者會(huì)輻射紅外線，所輻射紅外線的強(qiáng)度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)，且較長波長的輻射強(qiáng)度大【答案】C【解析】AB．根據(jù)熱輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可知，人的體溫升高，人體輻射的紅外線的頻率和強(qiáng)度就會(huì)增加，通過監(jiān)測(cè)被測(cè)者輻射的紅外線的頻率和強(qiáng)度，就可以知道該人的體溫了，故A、B錯(cuò)誤；CD．被測(cè)者會(huì)輻射紅外線，輻射強(qiáng)度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)，隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)，因此熱輻射中較短波長的成分越來越多，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。3．下列說法正確的是（）A．只有溫度高的物體才會(huì)有熱輻射B．黑體只是從外界吸收能量，從不向外界輻射能量C．黑體可以看起來很明亮，是因?yàn)楹隗w可以反射電磁波D．一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面情況有關(guān)【答案】D【解析】A．任何物體在任何溫度下都存在輻射，溫度越高輻射的能力越強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；BC．能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體叫作黑體，黑體不反射電磁波，但可以向外輻射電磁波，有些黑體有較強(qiáng)的輻射，看起來也可以很明亮，故BC錯(cuò)誤；D．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，與構(gòu)成黑體的材料、形狀無關(guān)，而一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面情況有關(guān)，故D正確。故選D。4．第五代移動(dòng)通信技術(shù)，簡(jiǎn)稱，將開啟萬物互聯(lián)時(shí)代：車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、自動(dòng)駕駛技術(shù)等將逐一實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用頻段的無線電波傳送信號(hào)，相比于現(xiàn)有的（頻段）而言，所應(yīng)用的無線電波（）A．在真空中的波長更長 B．在真空中的波長更短C．在真空中的傳播速度更小 D．在真空中的傳播速度更大【答案】B【解析】AB．5G應(yīng)用3300MHz~5000MHz頻段的無線電波傳送信號(hào)，4G應(yīng)用1880MH~2635MHz頻段的無線電波傳送信號(hào)，則5G信號(hào)的頻率比4G信號(hào)高，由可知5G電波比4G電波在真空中的波長更短，A錯(cuò)誤，B正確；CD．根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，可知任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，CD錯(cuò)誤。故選B。5．如圖所示，用一束太陽光去照射橫截面為三角形的玻璃磚，在光屏上能觀察到一條彩色光帶。下列說法正確的是（）A．玻璃對(duì)b光的折射率大B．c光子比b光子的能量大C．此現(xiàn)象是因?yàn)楣庠诓ＡТu中發(fā)生全反射形成的D．減小a光的入射角度，各種色光會(huì)在光屏上依次消失，最先消失的是b光【答案】B【解析】AB．由光路可知，c光的偏折程度較大，可知玻璃對(duì)c光的折射率大，則c光的頻率較大，根據(jù)可知，c光子比b光子的能量大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；C．此現(xiàn)象是因?yàn)楣庠诓ＡТu中發(fā)生折射形成的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．因可知，c光的臨界角較小，若減小a光的入射角度，各種色光在右側(cè)面的入射角變大，c光的入射角最先達(dá)到臨界角發(fā)生全反射，則最先消失的是c光，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。6．硅光電池是將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能。若有個(gè)波長為的光子打在硅光電池極板上，這些光子的總能量為為普朗克常量，為真空中的光速（）A． B． C． D．【答案】B【解析】由于單個(gè)光子的能量為所以