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第2节 电磁波的海洋
知识点一 电磁波是怎样产生的 精练版P55
1．类比探究：电磁波是怎样产生的？
电磁波看不见、摸不到，但它是真实存在的。我们可以通过实验一感知电磁波的存在；通过实验二、三与水波、声波做类比理解电磁波。
实验一：打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量开大，此时收音机没有接收到信号，所以听不到声音。取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近。先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与正极摩擦，使它们时断时续地接触，在收音机里能听到“喀喀”的杂音。这是因为在导线与电池组成的电路中产生了迅速变化的电流，迅速变化的电流产生了电磁波。收音机接收到这一电磁波，并把它放大转换成声音，这就是我们听到的“喀喀”声。如图甲所示。
实验二：在水平如镜的水面上投入一块小石子，水面上就会形成一圈一圈凸凹相间的波纹从石子接触水面处向外传播，形成水波。如图乙所示。
实验三：用锤击鼓，鼓面向左振动时压缩鼓左侧的空气，使得这部分空气变密；鼓面向右振动时，又会使左侧的空气变稀疏。鼓面不断地左右振动，使空气形成疏密相间的波动向外传播，形成声波。声波看不见、摸不到，但声波传到我们的耳朵，会引起鼓膜振动，使我们产生听觉。如图丙所示。
实验分析：电磁波的形成和水波、声波的形成相似，导线中迅速变化的电流产生了电磁波，收音机接收到了这一电磁波，并把它放大转换成声音。
2．电磁波的产生：导线中电流的迅速变化会在空间激起(产生)电磁波。
3．电磁波的特点：看不见、摸不到，在一定条件下确实存在电磁波，也确实可以给我们传递各种信息，在广播电台、电视台以及移动电话里面发射电磁波的机器靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流。
4．常见的电磁波发射器：广播电台、电视台、移动电话等。
常见的电磁波接收器：收音机、电视机、移动电话等。
5．电磁波与水波、声波的区别
振源
波的形成
水波
石子在水面的振动
通过水使振动向外传播，形成水波
声波
发声体的振动
通过空气使振动向外传播，形成声波
电磁波
导线中迅速变化的电流
导线中电流的迅速变化在空间激起电磁波
例1关于电磁波的产生，下面说法中正确的是( )
A．导线中有无电流，都可以在空间激起电磁波
B．导线中只有电流大小发生变化时，才可以在空间激起电磁波
C．导线中只有电流方向发生变化时，才可以在空间激起电磁波
D．导线中有迅速变化的电流时，可以在空间激起电磁波
解析：导线中有迅速变化的电流时在导线周围的空间才能激起电磁波，而电流迅速变化是指电流的方向或大小变化，或者方向和大小同时变化，故选项D说法正确。
答案：D
知识点二 电磁波是怎样传播的 精练版P55
1．实验探究：电磁波是怎样传播的？
提出问题：声波的传播需要介质，电磁波的传播是否需要介质？
实验过程：手机可以发出电磁波，也可以接收电磁波，把手机放在真空罩中，用另一手机呼叫它。如果电磁波的传播需要介质，真空罩里的手机就无法接收到这一信号；如果电磁波的传播不需要介质，真空罩里的手机就能接收到这一信号。
探究发现：真空罩里的手机能接收到信号，即电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播。
2．波速、波长和频率
(1)波速：波传播的快慢叫做波速。在真空中，电磁波的传播速度c＝3.0×108m/s，空气中的波速近似等于真空中的波速。
(2)波长：一列波在传播中，凸起的最高处，叫做波峰；凹下的最低处，叫做波谷。相邻两个波峰(或波谷)之间的距离，叫做波长，用字母λ表示，单位是米(m)。
(3)频率：用字母f表示，其单位是赫兹(Hz)。因为通常电磁波的频率很高，所以常用的单位是千赫(kHz)和兆赫(MHz)，它们之间的换算关系为：1kHz＝103Hz，1MHz＝106Hz。在某确定位置，1s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少。
(4)在真空中电磁波的波速一定，所以电磁波的频率和波长成反比关系。波长越长，频率越低；反之，波长越短，频率越高。
例2 小明将手机悬挂在密闭的玻璃瓶中，用抽气机抽去瓶中的空气，打电话呼叫瓶内的手机。手机________(选填“能”或“不能”)收到呼叫信号，这说明______________；你________(选填“能”或“不能”)听到瓶内手机发出的声音，这说明__________________。
解析：用抽气机抽去瓶中的空气后，打电话呼叫瓶内的手机，由于手机是通过电磁波来传递信号，而电磁波能在真空中传播，所以手机能收到呼叫信号；因为声音的传播需要介质，真空不能传声，所以不能听到瓶内手机发出的声音。
答案：能 电磁波可以在真空中传播 不能 真空不能传声
知识点三 电磁波的应用 精练版P55
1．电磁波家族：电磁波有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。各种光和射线都是波长不同的电磁波。
2．无线电波
(1)定义：电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波(无线电技术中使用的电磁波)。
(2)特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括：长波、中波、短波、微波等。
(3)应用：医生用γ射线做脑外科手术，用X光片判断是否骨折；电视机、空调等设备的遥控器都是红外遥控，紫外线可以杀菌、验钞等；无线电波应用于广播、电视、移动通信、雷达、导航等方面。
例3 下列工具(或设备)与电磁波应用无关的是( )
A．验钞机 B．军用雷达
C．医用B超 D．电视遥控器
解析：验钞机工作时，发出紫外线，紫外线属于电磁波；军用雷达发射和接收微波，微波属于电磁波；医用B超是利用超声波检查人体情况，超声波是声波，不是电磁波；电视遥控器发出红外线进行遥控，红外线属于电磁波，故选C。
答案：C
易错点1 对电磁波的波速、频率、波长的关系理解不够
不同波长的电磁波在真空中的传播速度相同，都等于光速3×108m/s，与电磁波的波长和频率没有关系。由c＝λf和c＝3×108m/s可知，频率越高，电磁波的波长越短；频率越低，电磁波的波长越长。同一列电磁波在不同介质中的频率是一定的，故对于同一列电磁波在不同介质中传播时，波速越大，波长越长；波速越小，波长越短。
例4 对于在真空中传播的电磁波，下列说法中正确的是( )
A．频率越低的电磁波的波长越短
B．频率越高的电磁波的传播速度越大
C．频率越低的电磁波的传播速度越大
D．频率越高的电磁波的波长越短
解析：不同频率的电磁波在真空中的传播速度都相等，故B、C选项错误；在波速一定的情况下，频率越高，波长越短；频率越低，波长越长，故A选项错误，D选项正确。
答案：D
易错点2 对电磁波和声波的特征易混淆
电磁波和声波是两种不同形式的波，需要从产生、传播和应用三个方面对其进行全面了解。物体振动产生声波，变化的电流产生电磁波；声波的传播需要介质，真空不能传声，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播；声波的应用实例有B超、声呐等，电磁波的应用实例有雷达、手机等。
例5 关于电磁波和声波，下列说法正确的是( )
A．电磁波和声波都可以在真空中传播
B．电磁波和声波的传播速度都等于光速
C．电磁波和声波都可以传递信息和能量
D．电磁波和声波的波长越长，频率越高
解析：声波的传播需要介质，真空不能传声，故A选项错误；声波在空气中的传播速度为340m/s，故B选项错误；电磁波和声波都可以传递信息和能量，故C选项正确；同种介质中波的波长与频率成反比，即波长越长，频率越低，故D选项错误。
答案：C
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