21.2 电磁波的海洋（考点解读）（解析版）

212 电磁波的海洋（考点解读）（解析版） 1、电磁波的产生 （1）电流的迅速变化会在周围空间激起电磁波，不变化的电流不能激起电磁波； （2）可以在真空中或者介质中通过变化的电场和磁场相互激发，形成电磁波。 （3）常见的电磁波发射器有广播电台、电视台，接收器有收音机、电视机；手机既可以 发 射电磁波，又可以接收电磁波 。 2、电磁波的传播与应用 （1）电磁波的传播：电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播， 也可以在真空中传播。 （2）电磁波的应用：①微波炉：利用电磁波（波长很短的微波）来加热食品。②雷达： 利用无线电波测定物体位置的无线电设备；工作原理：电磁波如果遇到尺寸明显大于波长 的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个原理，波长越短，传播直线性越好， 反射性能越强。③无线电波：电磁波中用于广播、电视和移动电话的频率为数值数百千赫 兹至数百兆赫兹的那部分叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）；根据波长的不同 而有不同传播特征：分为地波，天波，空间波三种；激光：激光束平行度特别好，在传播 很远的距离后仍能保持一定的强度，制成激光测距雷达；激光束的亮度高，在很小的空间 和很短的时间内能集中很大的能量，利用激光束切割物质，焊接金属，医学上称作“光 刀”。 3、波速、波长和频率的关系 （1）波速=波长×频率，用符号表示为：=λf ①是波速，在真空中是定值，=3×10 8 m/s ； λ ② 是波长，相邻两个波峰或波谷之间的距离，单位是m； f ③是频率，表示单位时间振动的次数，单位是z，1kz=103z，1Mz=106z。 （2）波速的大小由传播介质的种类决定，电磁波在空气中的速度接近于真空中的速度； 频率是由发射电磁波的振源振动快慢决定的；不同频率的电磁波在相同介质中传播的速度 是相同的； （3）由于电磁波在同种介质中的传播速度相同，因此波长越频率成反比，即频率越高波 长越短，频率越低波长越长； （4）可见光、各种射线都是电磁波，电磁波可以向各个方向传播。 【考点1 电磁波的产生】 【典例1-1】（2023•卧龙区校级一模）下列有关声和电磁波的说法正确的是（ ） ．电磁波是由物体的振动产生的 B．安装噪声监测仪可以在传播过程中减弱噪声 ．使用B 超检查时，利用声传递信息 D．发声体的振幅越大，人听到的声音就越响亮 【答】 【分析】（1）电磁波是由于变化的电流产生。 （2）减弱噪声有三条途径，即在三个不同的位置﹣﹣声源处、传播过程中、人耳处。 （3）声音可以传递信息和能量。 （4）响度跟振幅和距离声源的远近有关。 【解答】解：、声音是由物体振动产生的，电磁波是由于迅速变化的电流产生，故错误； B、噪声监测仪只能检测声音的大小，不能减弱噪声，故B 错误； 、医院的B 超是利用超声波探查人体内部信息的，说明声音可以传递信息，故正确； D、响度跟振幅和距离声源的远近有关，故D 错误。 故选：。 【典例1-2】（2023•碑林区校级模拟）如图，取一节旧的干电池和一根导线，靠近收音机， 将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触。 从收音机里听到了“咔嚓、咔嚓”的声音，这个现象反映了迅速变化的电流能在周围的 空间中产生 电磁波 。如果把收音机放入一个密闭的金属盒中，进行同样的操作， 不能 （选填“能”或“不能”）听到咔嚓声，这说明密闭的金属容器能 屏蔽 电 磁波。 【答】电磁波；不能；屏蔽。 【分析】（1）迅速变化的电流会在空间激起电磁波； （2）金属对电磁波有屏蔽作用。 【解答】解：导线中电流的迅速变化能在周围的空间中产生电磁波。 不能听到咔嚓声，是因为金属对电磁波有屏蔽作用。 故答为：电磁波；不能；屏蔽。 【变式1-1】下列几种情况中，会产生电磁波的是（ ） ．用电锯锯铝材时溅出火花 B．用声呐探测海底时接收到海底反射回来的波 ．敲击音叉时，音叉高速振动 D．家庭电路中开灯或关灯的瞬间 【答】D 【分析】要解答本题需掌握：变化的电流周围存在着电磁波。 【解答】解：、用电锯锯铝材时溅出火花，是摩擦生热，故错误。 B、用声呐探测海底时接收到海底反射来的波，是超声波的应用。故B 错误。 、敲击音叉时，音叉高速振动，这是声音的产生。故错误。 D、家庭电路中开灯或关灯的瞬间，有电流变化，会激起电磁波，故D 正确。 故选：D。 【变式1-2】（2023•江都区二模）如图是我们在实验室或课堂上做过的一些实验。图甲中 收音机发出喀喀声，说明了 电磁波 的存在；图乙中的轻质小球被弹开，说明发声 的音叉在 振动 ；图丙中的气球不会被刺破，是由于钉子的数量多，气球受到的 压强 小。 【答】电磁波；振动；压强 【分析】（1）迅速变化的电流激发电磁波。 （2）声音是由物体的振动产生的。 （3）在压力一定时，受力面积越大，压强越小。 【解答】解：在实验室或课堂上做过的一些实验。图甲中收音机发出喀喀声，说明了电 磁波的存在；图乙中的轻质小球被弹开，说明发声的音叉在振动；图丙中的气球不会被 刺破，是由于钉子的数量多，气球受到的压强小。 答：电磁波；振动；压强。 【考点2 电磁波的传播与应用】 【典例2-1】（2023•思明区二模）华为推出全球首款支持双向北斗卫星消息的智能手机， 在无地面络信号时，仍可通过卫星发送和接收信息。在传递信息过程中主要依靠的是（ ） ．微波 B．红外线 ．X 射线 D．光导纤维 【答】 【分析】电磁波的传播不需要介质。 【解答】解：智能手机主要靠微波传递信息。 故选：。 【典例2-2】（2023•安化县二模）2022 年11 月25 日至27 日，益阳文旅融合发展大会在安 化东坪召开，大会期间进行了夜晚无人机灯光表演，为人们带来了一场视觉盛宴。如图 所示是无人机组成的一个图，地面上的操控人员通过 电磁波 （选填“超声波”或 “电磁波”）来控制无人机。无人机匀速升空时，选择地面做参照物，无人机是 运 动的 （选填“静止的”或“运动的”）。 【答】电磁波；运动。 【分析】（1）电磁波可以传递信息； （2）研究物体的运动情况时，首先要选取一个物体作为标准，这个被选作标准的物体 叫做参照物。研究对象的运动情况是怎样的，就看它与参照物的相对位置是否变化。 【解答】解：如图所示，地面上的操控人员通过电磁波来控制无人机；无人机匀速升空 时，选择地面做参照物，无人机相对于地面位置发生了变化，所以无人机是运动的。 故答为：电磁波；运动。 【变式2-1】（2023•靖边县校级二模）5 月18 日至19 日，中国—中亚峰会在陕西省西安市 举行。如图所示是小林同学正在家中通过卫星电视收看峰会新闻，下列说法正确的是（ ） ．卫星电视是靠超声波传递信息的 B．调节电视机的音量是为了改变声音的音调 ．电视机的彩色画面是由红、黄、蓝三种色光组成的 D．小林能判断出习主席的声音是因为声音的音色不同 【答】D 【分析】（1）电磁波能够传递信息； （2）响度：人耳感觉到的声音的大小，它跟发声体的振幅有关； （3）红、绿、蓝三种色光叫色光三原色，彩色电视机的丰富多彩的画面是由三原色光 混合而成； （4）音色：发声体的声音品质，由发声体本身的特征决定，是区别声音的重要标志。 【解答】解：、卫星电视是靠电磁波传递信息的，故错误； B、调节电视机的音量是为了改变声音的响度，故B 错误； 、红、绿、蓝三种色光叫色光三原色，彩色电视机的丰富多彩的画面是由三原色光混合 而成，故错误； D、小林能判断出习主席的声音是因为声音的音色不同，故D 正确。 故选：D。 【变式2-2】（2023•淮阳区校级三模）（多选）最近几年，我国在信息、材料、能源、技 术等领域取得了辉煌的成就，以下说法正确的是（ ） ．九章量子计算机中所有的电子器件都是由超导体制成的 B．新能源汽车的动力部件是蓄电池，其工作原理与内燃机的工作原理不相同 ．5G 和4G 通讯信号的电磁波在真空中的传播速度相等 D．深海潜水器“奋斗者”号可以海底水声定位利用的是声音可以传播能量 【答】B 【分析】（1）计算机中的电子芯片主要是由半导体材料制成的。 （2）蓄电池工作时将化学能转化为电能，带动电动机将电能转化为机械能，内燃机工 作时将内能转化为机械能。 （3）电磁波在真空中传播的速度是一定的。 （4）声呐定位是利用声音可以传递信息。 【解答】解：、九章量子计算机中主要的电子器件是由半导体制成的，故错误； B、新能源汽车的动力部件是蓄电池，蓄电池带动电动机工作将电能转化为机械能；内 燃机是将内能转化为机械能，其工作原理与内燃机的工作原理不相同，故B 正确； 、5G 和4G 通讯信号的电磁波在真空中的传播速度相等，故正确； D、深海潜水器“奋斗者”号可以海底水声定位利用的是声音可以传递信息，故D 错误。 故选：B。 【变式2-3】（2023•高港区二模）5 月10 日21 时22 分，“天舟六号”货运飞船由“长征 七号”运载火箭在文昌航天场发射升空，11 日5 时16 分“天舟六号”货运飞船与“天 和”核心舱完成交会对接。火箭发射时向下喷出高温高压的燃气，火箭加速上升，说明 力是 改变物体运动状态 的原因；交会对接过程中，以空间站为参照物，飞船是 运动 的；地面科研人员是通过 电磁波 对整过交会对接过程实施监控。 【答】改变物体运动状态；运动；电磁波。 【分析】（1）物体间力的作用是相互的； （2）根据物体与参照物之间是否有位置变化判定物体的运动状态； （3）电磁波可以在真空中传播。 【解答】解：火箭会向下喷出高温高压燃气，火箭给燃气一个向下的力，由于物体间力 的作用是相互的，燃气给火箭一个向上的力，使得火箭升空，说明力是改变物体运动状 态的原因； 交会对接过程中，以空间站为参照物，飞船的位置发生变化，则飞船是运动的； 地面科研人员是通过电磁波对整过交会对接过程实施监控。 故答为：改变物体运动状态；运动；电磁波。 【考点3 波速、波长和频率的关系】 【典例3-1】（2022 秋•越秀区校级期末）如图是电磁波家族，真空中各种电磁波的传播速 度相同。蓝牙通讯使用的甲频率是4×109z，消毒柜工作时使用的乙频率是14×1015z，根 据 所 给 信 息 可 推 测 下 列 正 确 的 是 （ ） ．甲的波长比乙的波长短 B．甲、乙均属于电磁波 ．甲、乙频率均属于无线电波 D．甲频率属于红外线 【答】B 【分析】（1）根据波速公式v＝λf 分析波长的大小； （2）蓝牙通讯、消毒柜工作都利用了电磁波； （3）根据图像分析甲、乙的频率。 【解答】解：．由图可知，甲频率小于乙频率，由公式 可知，甲的波长比乙的波 长长，故错误； B．蓝牙通讯使用的电磁波是无线电波，消毒柜使用的电磁波为紫外线，无线电波、紫 外线都属于电磁波，故B 正确； D．由图可知，甲频率属于无线电波，乙频率属于紫外线，故D 错误。 故选：B。 【典例3-2】（2023•惠州一模）在抗击新冠病毒期间利用红外线测温仪测量体温，红外线 是一种 电磁波 （选填“超声波”或“电磁波”），它在真空中的传播速度为 3×10 5 km/s。身体辐射的红外线波长约为10μm，频率约为 3×10 13 z。 【答】电磁波；3×105；3×1013 【分析】（1）红外线和紫外线都是看不见的光，与可见光一样，也是一种电磁波。 （2）电磁波在真空或空气中以光速传播且保持不变；知道电磁波的波长、波速、频率 之间的关系，即：＝λf（是电磁波的波速，λ 是电磁波的波长，f 是电磁波的频率）。 【解答】解：红外线是一种电磁波； 光在真空或空气中的传播速度约为3×108m/s，则红外线在真空中的传播速度也为 3×108m/s＝3×105km/s， 故据＝λf 知，频率： f＝ ＝ ＝3×1013z。 故答为：电磁波；3×105；3×1013。 【变式3-1】（2023•武进区校级模拟）我国自主研发的长波雷达能探测到隐身飞机，这种 雷达使用的电磁波频率在30Mz～300Mz 之间。若某型号雷达使用频率为200Mz 的电磁 波，则该电磁波的周期为（ ） ．5×10 9 ﹣s B．2×10 8 ﹣s ．5×10 6 ﹣s D．5×10 3 ﹣s 【答】 【分析】根据T＝ 可求得该电磁波的周期。 【解答】解：已知f＝200Mz＝2×108z， 根据周期和频率的关系可知该电磁波的周期： T＝ ＝ ＝5×10 9 ﹣s； 故选：。 【变式3-2】（2023•溧阳市校级一模）如图为一列波某时刻的波形图，振动频率为5z，此 波波长是 05 m，周期是 02 s，若波速为7km/s，则这列波传播14km，需要 2 s。 【答】05；02；2。 【分析】（1）图中有25 个波长，故可求得波长的大小，根据f＝ 计算周期的大小； （2）根据速度公式的变形式t＝ 可求出需要的时间。 【解答】解：由图可知，125m 有25 个波长，此波波长是：λ＝ ＝05m， 周期是：T＝ ＝02s； 根据速度公式得，此波传播需要的时间为：t＝ ＝ ＝2s。 故答为：05；02；2。 一、选择题。 1．下列过程中不能产生电磁波的是（ ） ．打开或者关闭电灯时 B．电炉子在关闭状态时 ．电冰箱的电路接通或断开时 D．电饭锅从加热状态自动跳到保温状态时 【答】B 【分析】电磁波产生的原因：由方向来回迅速变化的电流（振荡电流）产生的。 【解答】解： 打开或者关闭电灯时，电冰箱的电路接通或断开时，电饭锅从加热状态自动跳到保温状 态时都有变化的电流，都有电磁波的产生。故D 不符合题意。 而电炉子在关闭状态时，电路处于断路状态，没有电流的变化，因此没有电磁波的产生。 故B 符合题意。 故选：B。 2．据报道日本三菱重工业于2015 年2 月24 日实施了这一实验。实验将10 千瓦的电力转 换成微波，通过天线传输给500 米外的面板状接收装置，然后再将接收到的微波还原成 电力，最终用电力成功点亮发光二极管。500 米的传输距离是当前日本同类实验中的最 长距离。有关说法不符合物理知识的（ ） ．微波是一种电磁波 B．发光二极管是一种半导体材料 ．发光二极管主要是把电能转化为内能 D．利用技术实现宇宙太阳能发电 【答】 【分析】（1）微波是指频率为300Mz 3000Gz ﹣ 的电磁波； （2）制造发光二极管的主要材料是半导体材料； （3）发光二极管工作时将电能转化为光能； （4）太阳能光伏电池可以将光能直接转化为电能。 【解答】解： 、微波是一种频率很高的电磁波，故正确； B、发光二极管由半导体材料制成，故B 正确； 、发光二极管工作时将电能直接转化为光能，几乎不转化为内能，故错误； D、利用太阳能光伏电池可以实现宇宙太阳能发电，故D 正确。 故选：。 3．（2023•辉县市二模）2023 年2 月19 日，复兴号家族中最“抗冻”的R400BF GZ ﹣ 型复 兴号高寒智能动车组在黑龙江运行满一个月。下列说法正确的是（ ） ．动车加速前进时，列车的动能不变 B．动车匀速前进时坐在列车上的乘客相对于车站是静止的 ．动车内的F 络利用的是电磁波传输信号 D．动车外形设计成流线型是为了增大对地面的压力，提高行驶稳定性 【答】 【分析】（1）动能和物体的质量及速度有关； （2）被研究物体相对于参照物，位置没有发生变化，就说物体是静止的，反之，就说 它是运动的； （3）电磁波的传播不需要介质； （4）流速大的地方压强小。 【解答】解：、动车加速前进时，车的质量不变，速度增大，动能一直增加，故错误； B、动车匀速前进时坐在列车上的乘客相对于车站位置发生了改变，所以以车站为参照 物，乘客是运动的，故B 错误； 、F 络采用的是低频段的电磁波来传输信号的，故正确； D、动车外形设计成流线型一是可以减小空气的阻力，二是利用上方空气流速大、压强 小，下方空气流速小、压强大，产生向上的升力，从而减小对地面压力，减小摩擦力， 故D 错误。 故选：。 4．（2023•包头二模）如图所示，共享单车给广大市民的出行提供了方便，也为环保事业 做出了贡献。下列关于共享单车的说法中不正确的是（ ） ．车轮上的花纹是为了增大摩擦 B．拨动车铃发声，当停止拨动后还能听到短暂的“余音”，这是回声现象 ．单车中的芯片通过发送、接收电磁波，实现卫星定位 D．刹车过程中机械能转化为内能 【答】B 【分析】（1）增大摩擦的方法：在接触面粗糙程度一定时，增大压力；在压力一定时， 增大接触面的粗糙程度。 （2）一切正在发声的物体都在振动；振动停止，发声也停止。 （3）卫星信息的传递是靠电磁波进行的。 （4）各种形式的能量都可以相互转化。 【解答】解：．车轮上的花纹是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦， 故正确； B．拨动车铃发声，当停止拨动后还能听到短暂的“余音”，这是因为铃铛还在振动， 不是回声现象，故B 错误； ．电磁波可以传递信息，卫星信息的传递是靠电磁波进行的，单车中的芯片通过发送、 接收电磁波，实现卫星定位，故正确； D．共享单车刹车过程中，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故D 正确。 故选：B。 5．（2023•平原县二模）如图是某村第一书记为当地特产直播带货的情景，下列说法正确 的是（ ） ．直播使用的手机摄像头成的是正立、缩小的实像 B．手机屏幕的彩色画面是由红、绿、蓝三种色光组成的 ．为了使友看清商品细节，应将商品紧贴摄像头 D．直播画面通过超声波传给友观看 【答】B 【分析】（1）手机摄像头成的是倒立、缩小的实像。 （2）色光的三原色是红、绿、蓝。 （3）为了使友看清商品细节，摄像头应该靠近被照的物品，但是物体到镜头的距离仍 然大于两倍焦距。 （4）电磁波可以传递信息。 【解答】解：、直播使用的手机摄像头成的是倒立、缩小的实像，故错误； B、手机屏幕的彩色画面是由红、绿、蓝三种色光组成的，故B 正确； 、为了使友看清商品细节，摄像头应该靠近被照的物品，但是物体到镜头的距离仍然大 于两倍焦距，故错误； D、直播画面通过电磁波传给友观看，故D 错误。 故选：B。 6．（2023•越秀区模拟）下表是不同电磁波的频率。但人们却都在说“5G 络比4G 快”， 是因为（ ） 项目 TV1 广播台 4G 频段 5G 频段 可见光 频率/z 1061×105 188～190×109 33～34×109 42～78×1014 ．相同时间内，5G 络的波长比4G 络长 B．相同时间内，5G 络的频率范围比4G 络大 ．相同时间内，5G 络的传播速度比4G 络快 D．相同时间内，5G 络的信息传递量比4G 络多 【答】D 【分析】（1）电磁波的传播速度＝3×108m/s； （2）波速、波长与频率的关系：＝λf。 【解答】解：、由表格数据可知，5G 信号的频率大，由＝λf 可知，电磁波频率越大， 波长越小，故错误；