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1、4.电磁波的发现及应用电磁波的发现及应用必备知识自主学习关键能力合作探究课堂检测素养达标新课程标准核心素养目标1.通过实验，了解电磁波，知道电磁场的物质性2通过实例，了解电磁波的应用及其带来的影响3知道光是一种电磁波物理观念了解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生机理，知道电磁波的特点科学思维通过电磁场理论建立过程，体会自然界对称、和谐之美；培养学生的逻辑推理和类比推理能力科学态度与责任了解麦克斯韦在物理学发展中的贡献，体会其研究物理问题的方法；了解电磁波在现代生活中的应用，激发学生对科学的热情必备知识自主学习一、电磁场1.麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场产生电场在变化的磁场中放入一个闭合电
2、路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生_这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了_即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生_(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_，即_的电场产生磁场2电磁场：变化的_和_互相联系，所形成的不可分割的统一体感应电流电场电场磁场变化电场磁场二、电磁波1产生：_变化的电场和_变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波2特点(1)电磁波_在真空中传播(2)电磁波的传播速度等于_(3)光在本质上是一种电磁波即光是以_形式传播的一种电磁振动3赫兹实验证实了_的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性周期性周期性可以光
3、速波动电磁波情境思考如图所示，战争中，天上有卫星，空中有战机，地上有战车，海里有战舰你知道是什么把这些战场要素连成一个有机的整体的吗？提示：电磁波三、电磁波谱电磁波的能量电磁波通信1电磁波谱(1)概念：按电磁波的_或_大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱(2)电磁波的波速c与波长、频率f的关系是c_(3)电磁波在真空中的速度c_(4)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：_、红外线、_、_、X射线、射线波长频率f3108m/s无线电波可见光紫外线(5)各种电磁波的特性无线电波：用于_、卫星通信、_等的信号传输红外线：用来_等可见光：照亮自然界，也可用于_紫外线：用于_X射线：用于诊断病情射线：
4、可以摧毁_广播电视加热理疗通信消毒病变的细胞2电磁波的能量(1)光是一种电磁波，光具有能量(2)电磁波具有_，电磁波是一种物质能量【思考辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”(1)变化的电场一定产生变化的磁场()(2)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场()(3)电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0108m/s.()(4)麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在()(5)电磁波在任何介质中的传播速度均为3108m/s.()(6)光也是一种电磁波()关键能力合作探究探究点一麦克斯韦电磁场理论探究点一麦克斯韦电磁场理论探究总结1.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
5、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电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场典例示范例1关于电磁场理论，下列说法正确的是()A在电场周围一定产生磁场，变化的磁场
6、周围一定产生电场B在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场C均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场【答案】D【解析】要注意电场或磁场是如何变化的，变化规律不同，产生的场的特点也不同根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场针对训练1下列关于电磁场的说法正确的是()A电磁场的本质是电场B电磁场的本质是磁场C电磁场是电场和磁场的统称D电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体答案：D解析：电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的
7、不可分离的统一体探究点二电磁波的理解探究点二电磁波的理解探究总结1.电磁波的形成示意图2电磁波的特点(1)在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直如图(2)电磁波可以在真空中传播电磁波在真空中传播速度等于光速c3108m/s.(3)电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程(4)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波(5)电磁波是电磁场在空间中的传播，电磁场是一种客观存在的物质场物质3电磁波的波速对于电磁波，用表示电磁波的波长、f表示频率、c表示波速，则有cf.典例示范例2(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是()A电磁波
8、是以波动的形式由发生区域向远处传播的电磁场B电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0108m/sC.电磁波由真空进入介质中传播时，波长将变短D电磁波由真空进入介质中传播时，频率将变大【答案】AC针对训练22022江苏南通检测我们的生活已经离不开电磁波，如：GPS定位系统使用频率为10.23MHz(1MHz106Hz)的电磁波，手机工作时使用频率为8001900MHz的电磁波，家用5GWiFi使用频率约为5725MHz的电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波关于这四种电磁波的说法正确的是()A家用5GWiFi电磁波的波长最长BGPS定位系统使用的电磁波在真空中的速度最大C地铁行李安检
9、时使用的电磁波利用了其穿透本领D手机工作时使用的电磁波是频率范围最大的，因此在真空中传播的速度范围也最大答案：C针对训练3电磁波在真空中传播的速度c3108m/s，有一个广播电台的频率f90.0MHz，这个电台发射的电磁波的波长为()A2.70mB270mC3.00mD3.33m答案：D探究点三电磁波谱的应用探究点三电磁波谱的应用导学探究中国“北斗”导航可以时刻告知车行驶过程的具体位置、车速，手机可以使两个人随时保持联系等，这一切都是因为电磁波这一大家族的作用电磁波是如何产生的？这一大家族还有哪些成员？在实际生活中都有哪些作用？探究探究总结总结1.电磁波谱电磁波按波长由大到小排列顺序为无线电波
10、、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线它们共同构成了范围广阔的电磁波谱2不同波长的电磁波的应用提醒：(1)波长越长的电磁波频率越低，能量越低，衍射能力越强，穿透力越差(2)波长越短的电磁波频率越高，能量越高，衍射能力越弱，穿透力越强种类特征主要应用无线电波波动性强无线电技术红外线热效应强红外线遥感、加热理疗可见光引起视觉照明、摄影紫外线化学效应强，荧光效应强，能杀菌医用消毒X射线贯穿性强检查、探测、医用透视射线贯穿本领更强工业探伤、摧毁病变的细胞3电磁波谱中的各部分没有严格的分界线无线电波的微波部分和红外线的一部分重叠；紫外线和X射线的一部分重叠；射线和X射线的一部分重叠4电磁波在真空中传播的
11、速度大于在介质中传播的速度，并满足cf.典例示范例3关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是()A电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中X射线波长相同【答案】B【解析】电磁波可以传播信息，声波也能传递信息，A错误；太阳光中的可见光的传播速度远大于医院“B超”中的超声波传播速度，C错误；遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中X射线波长，D错误针对训练4(多选)关于电磁波的应用，下列说法正确的是()A医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒B工业上利用射线检查金属部件
12、内有无砂眼或裂缝C刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高D卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线穿透能力较强答案：BC解析：医院里用紫外线杀菌消毒，A错误；卫星用红外遥感技术拍摄云图照片是利用了一切温度不同的物体都有频率不同的红外辐射的特点，再说红外线穿透能力并不强，故D错误，B、C正确针对训练5雷达在搜寻目标时，接收到回波所用时间为1.2104s，则此目标距雷达()A36kmB72kmC18kmD9km答案：C课堂检测素养达标1.高原上的人皮肤黝黑的原因是()A与高原上人的生活习惯有关B与高原上的风力过大有关C与高原上紫外线辐射过强有关D由遗传基因本身决定的答案：C解析：
13、高原上的紫外线辐射比平原高很多，而紫外线对皮肤有生理作用，可使皮肤变黑且粗糙2下列说法中正确的是()A各种电磁波中穿透能力最弱的是射线B红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用CX射线的穿透本领比射线更强D低温物体不能辐射红外线答案：B解析：在各种电磁波中，射线的频率最高，穿透能力最强，故A选项错误；频率越高，穿透本领越强，故C选项错误；一切物体都能辐射红外线，故D错误，正确选项为B.3某电路中电场随时间变化的图像如下列选项所示，能发射电磁波的电场是()答案：D解析：A中电场不随时间变化，不会产生磁场；B和C中电场都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，不会产生和发射电磁波；D中电场随
14、时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，发射电磁波，故D项正确4在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(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伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小C可见光的频率最大，红外线的频率最小D伦琴射线的频率最大，可见光的频率最小答案：B解析：在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从大到小的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线5某卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车对遥感照相机敏感的电磁波属于()A可见光波段B红外线波段C紫外线波段DX射线波段答案：B解析：红外线是看不见的光，它的波长比红光的波长还长，它的热作用比较强，并且不同的物体辐射的红外线的波长和强度不同，利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，然后用电子仪器对接收到的信号进行处理，就可以获得被探测物体的特征，可制成热谱仪、夜视仪等，题中对遥感照相机敏感的电磁波属于红外线波段
