人教版高中物理精讲精练-必修3第22讲：电磁波的发现及应用 （原卷版）

第22讲:电磁波的发现及应用

【考点梳理】

考点一、电磁场与电磁波

1．麦克斯韦电磁场理论

(1)变化的磁场产生电场

①在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流．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，也同样要在空间产生电场．

(2)变化的电场产生磁场

变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场．

2．电磁场：变化的电场和变化的磁场所形成的不可分割的统一体．

3．电磁波

(1)电磁波的产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波．

(2)电磁波的特点

①电磁波可以在真空中传播．

②电磁波的传播速度等于光速．

③光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动．

(3)电磁波的波速

①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率．

电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf.

②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108m/s.

考点二、电磁波谱与电磁波的能量

1．电磁波谱

(1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱．

(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、γ射线．

(3)各种电磁波的特性

①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等信号的传输．

②红外线：用于加热理疗等．

③可见光：照亮自然界，也可用于通信．

④紫外线：用于灭菌消毒．

⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁病变的细胞．

2．电磁波的能量

(1)光是一种电磁波，光具有能量．

(2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质．

技巧方法：．不同波长的电磁波的比较

名称

无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线

特性

灭菌、治疗疾

通信、红外探测器、引起医学透视、

主要应用消毒、病、金

广播红外体温计视觉安检

防伪属探伤

真空中的速度都是c＝3×108m/s

频率小→大

同介质中速度大→小

【题型归纳】

题型一：麦克斯韦电磁场理论

1．（2023秋·高二）关于电磁波，下列叙述正确的是（）

A．电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速

B．电磁波可以发生反射现象

C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播

D．随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息

2．（2023春·四川自贡·高二校考期中）根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是（）

A．变化的电场一定产生变化的磁场

B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场

C．稳定的电流不产生磁场

D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场

3．（2023春·湖北武汉·高二校联考期中）“小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备，随着无线电技术的应用，很多老师

用上了蓝牙“小蜜蜂”（蓝牙属于电磁波），麦克风与扩音器不用导线连接，老师拿着麦克风在教室中间说话，放在

讲台上的扩音器也能工作。下列说法正确的是（）

A．“小蜜蜂”只能接收来自麦克风的信号

B．麦克风发出蓝牙信号是因为其中有恒定电流产生的磁场

C．均匀变化的电场可以产生匀强磁场

D．麦克风回路可通过减小发射电磁波的波长来提高LC振荡电路发射电磁波的本领

题型二：电磁波的频率与波长问题（电磁波谱）问题

4．（2023春·重庆渝中·高二重庆巴蜀中学校考期末）2022年元旦，神舟十三号三名航天员翟志刚、王亚平、叶光富

在中国空间站内以“青春”“梦想”“奋斗”为关键词，同京港澳三地青年进行天地对话。这场别开生面的“天宫对话”激

发了包括港澳在内全国青年对太空的探索之心，更点燃了他们为祖国骄傲的爱国热情。他们的通话信息经处理后通

过电磁波传输。对于在真空中传播的电磁波，下列说法正确的是（）

A．波长越长的频率越低

B．频率越高的传播速度越大

C．电磁波能量越大传播速度越大

D．首次通过实验证实电磁波的存在的科学家是麦克斯韦

5．（2023秋·山东菏泽·高二山东省鄄城县第一中学校考期末）交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成，红灯表示禁止

通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示，红灯发出的红光频率为51014Hz，从12m外的交通信号灯传到你的眼

睛，需要时间为t，在这个距离中有n个波长，光速c3108m/s，则（）

A．t4108s，n4107B．t4108s，n2107

C．t8108s，n2107D．t8108s，n2107

6．（2023春·海南省直辖县级单位·高二校考期末）使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示，已

知可见光的频率范围是：4.210147.81014Hz，则蓝牙通信的电磁波（）

A．是蓝光B．波长比手机通信的电磁波短

C．在真空中的传播速度大小为340m/sD．在真空中的传播速度比可见光传播的速度小

题型三：电磁波与信息化社会的应用

7．（2023春·广东广州·高二统考期末）使用蓝牙耳机接听手机来电，手机与基地台及耳机的信号传输如下图所示。

若基地台与手机、手机与蓝牙耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则（）

A．甲波的波长比乙波短

B．真空中甲波的传播速度比乙波小

C．甲波与乙波有可能发生干涉现象

D．甲、乙波都是横波，都能在真空中传播

8．（2023春·广东佛山·高二统考期末）下列关于电磁波的说法正确的是（）

A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波

B．5G网比4G网传输数据快，是因为5G的电磁波在真空中传播速度更快

C．蓝牙通讯采用的电磁波和太阳光一样，传播时都可能发生折射、衍射、干涉等现象

D．红外体温计可发射红外线，进而根据人体反射的红外线来测量人的体温

9．（2022春·浙江嘉兴·高二校联考期中）5G移动网络正在悄悄改变着人们的生活。5G网络信号使用的通信频率在

3.0GHz以上的超高频段和极高频段，4G网络使用的通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段，5G网络比4G网

络拥有更大的带宽和更快的传输效率。下列说法正确的是（）

A．4G、5G信号传播不需要介质

B．5G信号的传播速度比4G信号要大

C．5G信号比4G信号的波长更长

D．相同时间内4G信号比5G信号传递的信息量更大

题型四：电磁波的能量

10．（2022春·山东日照·高二统考期中）关于电磁波的说法中，下列叙述正确的是（）

A．电磁波和机械波一样，都不能在真空中传播

B．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在，验证了麦克斯韦的电磁场理论

C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为X光的穿透能力最强

D．微波炉加热食物是利用了微波有很强的热效应

11．（2022春·安徽安庆·高二校考开学考试）下列说法不正确的是（）

A．微波炉中使用的微波是一种无线电波

B．所有物体都会发射红外线，热物体的红外线辐射比冷物体的红外线辐射强

C．可见光也是一种电磁波，不同颜色的光是波长（频率）范围不同的电磁波

D．太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还有X射线、射线，但无无线电波

12．（2021秋·高二课时练习）大口径天文望远镜大大提高了人类观测宇宙的范围。目前美国最大口径的射电望远镜

位于阿雷西博天文台（阿雷西博射天望远镜），其口径约为300米。而位于我国贵州的射电望远镜FAST是目前世界

上最大单口径射电望远镜，其口径约为500米。在宇宙大尺度上，天体的空间分布可认为是均匀的，假定两望远镜

能分辨的最小功率相同。以下说法正确的是（）

A．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为3:5

B．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为9:25

C．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为3:5

D．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为9:25

【双基达标】

一、单选题

13．（2023秋·江苏宿迁·高二泗阳县实验高级中学校）关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是（）

A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体

B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康

C．电磁波频率最高的是γ射线，最容易用它来观察衍射现象

D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光

14．（2023春·安徽芜湖·高二安徽师范大学附属中学校考期中）关于电磁波，下列说法正确的是（）

A．电磁波是一种纵波

B．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在

C．电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波

D．变化的电场和磁场由近及远向周围传播形成了电磁波

15．（2023春·江西九江·高二统考阶段练习）2022年6月5日，中央电视台对“神舟十四号”飞船与“天和”核心舱交

会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于

电磁波的说法正确的是（）

A．验钞机检验钞票真伪应用了紫外线的荧光作用

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．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在

D．红外线的波长比紫外线的波长短

16．（2023春·宁夏吴忠·高二青铜峡市高级中学校考期中）物理学发展源于生活，沉于理论，归于实验，下列关于

物理学史的说法正确的是（）

A．麦克斯韦通过实验得出了电磁场统一理论，为电磁学的发展奠定了基础

B．楞次发现了电磁感应现象，并通过实验得出了产生电磁感应现象的条件

C．奥地利物理学家开普勒在铁道旁散步时发现波源与观察者相互靠近或相互远离时，接收到波的频率都会发

生变化，人们把这种现象称为开普勒效应

D．惠更斯通过详尽的实验研究，发现单摆做简谐运动的周期T和摆长的二次方根l成正比

17．（2023春·浙江·高二校联考期中）从1985年开始，全国两会有在3月召开的惯例，今年中华人民共和国第十四

届全国人民代表大会第一次会议于2023年3月5日在北京召开，某司机通过车载收音机收听相关新闻，他接收的

无线电波频率是FM100.4MHz则下列说法中正确的是（）

A．赫兹最早预言了电磁波的存在，并通过自己的实验证实了电磁波的存在

B．无线电波的传播速度是340m/s，司机收听到的新闻信息比在人民大会堂实时信息有所滞后

C．无线电波与光一样都是电磁波，都能发生干涉、衍射现象

D．由于汽车外壳是金属，则在雷电天气，在空旷地面上人在车子里比在木屋里更不安全

18．（2023春·云南曲靖·高二会泽县实验高级中学校校考阶段练习）关于电磁理论，下列几种说法正确的是（）

A．电场周围总有磁场，磁场周围总有电场

B．电磁波和机械波一样，传播需要介质

C．电磁波在任何物质中传播速度相同

D．电磁波在真空中的传播速度是3108m/s

19．（2023秋·江西赣州·高二统考期末）以下关于电磁场和电磁波说法正确的是（）

A．变化的电场可以产生磁场，变化的磁场也可以产生电场

B．电磁场仅仅是一种描述方式，不是真正的物质存在

C．麦克斯韦提出了电磁场理论，并通过实验捕捉到了电磁波

D．电磁波不可以在真空中传播

20．（2023春·江西新余·高二统考期末）2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进

行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和

声波的说法正确的是（）

A．电磁波是一种物质，也具有能量

B．电磁波跟声波一样，不能在真空中传播

C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波

D．航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度

【高分突破】

一、单选题

21．（2023春·湖南衡阳·高二衡阳市八中校考）我国的5G通信技术已居世界前列，其使用的电磁波频率比4G更高，

在相同时间内能够传输的信息量更大。与4G相比，5G使用的电磁波（）

A．波长更长B．光子能量更大C．在真空中传播速度更大D．在真空中传播速度更小

22．（2023春·河北邯郸·高二邯郸一中校考期中）在以下的电磁波中，波长由长到短排列正确的是（）

A．短波、红外线、紫外线、微波B．短波、紫外线、红外线、微波

C．短波、微波、红外线、紫外线D．微波、短波、红外线、紫外线

23．（2022·全国·高二专题练习）关于电磁场和电磁波的说法正确的是（）

A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电场

B．电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波

C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场

D．电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同种性质的波动

24．（2023秋·天津和平·高二天津市第二南开中学校考期末）关于电磁波，下列说法正确的是（）

A．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播

B．电磁波可以传递信息，也可以传播能量

C．遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大

D．各种频率的电磁波在真空中传播的速度不同

25．（2023·全国·高二假期作业）目前，我国正在开展5G网络试点工作，并将于2020年进入全面5G时代。届时，

将开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、无人机网络、自动驾驶技术等将一一变为现实。5G，即第五代

移动通信技术，采用33005000MHz频段，相比于现有的4G（即第四代移动通信技术，18802635MHz频段）技

术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延。5G信号与4G信号相比下列说法正确的是（）

A．5G信号比4G信号在真空中的传播速度更快B．5G信号比4G信号更容易被障碍物

阻挡

C．5G信号比4G信号需要更少的通信基站D．5G信号比4G信号更适合长距离传输

26．（2022·高二课时练习）关于电磁场理论，下列说法中正确的是（）

A．在电场的周围空间一定产生磁场

B．任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场

C．均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场

D．周期性变化的电场在周围空间产生周期性变化的磁场

27．（2023秋·新疆塔城·高二塔城市第三中学校考期末）电磁波在日常生活中有着广泛的应用。下列说法正确的是

（）

A．微波炉加热食物是利用了红外线的热作用

B．红外线应用在遥感技术中，是利用了它穿透本领强的特性

C．医院用X射线进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的

D．利用紫外线灭菌消毒，是因为紫外线具有较高的能量

二、多选题

28．（2023春·四川南充·高二四川省南充高级中学校考阶段练习）下列有关电磁波的叙述中正确的是（）

A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次在实验室中证明了电磁波的存在

B．均匀变化的磁场产生恒定的电场，不能形成电磁波，但非均匀变化的磁场可能形成电磁波

C．一切物体都在辐射紫外线，紫外线具有荧光效应，还可以消毒杀菌

D．γ射线又叫伦琴射线，其穿透性很强，医学上可以用于透视

E．电磁波也可以传播能量，且具有干涉、衍射等波动现象

29．（2023秋·高二课时练习）许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是（）

A．紫外验钞机利用的是紫外线的化学作用

B．X光透视利用的是光的穿透作用

C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力

D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点

30．（2023春·广西百色·高二统考期末）第五代移动通信技术（简称5G）是目前普遍使用的蜂窝移动通信技术，5G

的性能是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的

是（）

A．5G和4G使用的电磁波都是横波

B．5G使用的电磁波在真空中的传播速度比4G快

C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象

D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长

31．（2023春·福建厦门·高二福建省厦门第二中学校考阶段练习）关于电磁波，下列说法正确的是（）

A．5G信号4G信号都是电磁波，5G信号比4G信号在真空中传播得更快

B．麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在

C．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波

D．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关

32．（2022秋·湖南常德·高二汉寿县第一中学校考阶段练习）关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（）

A．变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场

B．麦克斯韦预言电磁波的存在

C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波

D．紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，有显著的热效应

33．（2023秋·浙江金华·高二校联考期末）“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。

它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（）

A．电磁波在任何介质中传播速度均为3108m/s

B．红外线的波长比紫外线大

C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波

D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论

34．（2022·高二课时练习）关于电磁波，下列说法正确的是（）

A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关

B．雷达是利用电磁波来进行定位和导航的

C．移动电话是通过电磁波来传递信息的

D．利用电磁波传递信息可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输

35．（2023·全国·高二假期作业）下列有关电磁波的特性和应用的说法正确的是（）

A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体

B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康

C．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞

D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光

三、填空题

36．（2023春·上海金山·高二统考阶段练习）天宫二号是中国首个具备补加功能的载人航天科学实验空间实验室，

在预设的离地390km处在轨运行，重8.6吨，设计在轨寿命2年。其中搭载了空间冷原子钟是国际上首台在轨运行

的冷原子钟，可以支持开展广义相对论验证、基本物理常数测量、地球重力位测