3.4 电磁波的发现及其应用 同步课时练 高中物理新教科版必修第三册（2022-2023学年）

/index3.4电磁波的发现及其应用一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是(????)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、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，能够灭菌消毒关于电磁波，下列说法中正确的是(????)A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场

B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实电磁波的存在

C.红外线的波长小于祡外线

D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播当前，新型冠状病毒正在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是(????)A.一切物体都在不停地发射红外线

B.紫外线有助于人体合成维生素D

C.医学上用X射线透视人体，检查体内病变等

D.光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同关于电磁波及电磁波谱，下列说法正确的是(????)A.雷达是用X光来测定物体位置的设备

B.医学检查中的拍片实际上是让患者接受一定剂量的射线照射

C.用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光

D.变化的电场可以产生磁场下列关于电磁波和能量量子化的说法正确的是A.量子的频率越高，其能量越大

B.法拉第最先预言了电磁波的存在

C.微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线的波长顺序由短到长

D.从距离地面340km的天宫一号空间站发送信号到地面接收站，至少需要103下列关于电磁波的说法，不正确的是(

)A.电磁波不能传播能量

B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线均属于电磁波

C.手机既可接收电磁波，又可发射电磁波

D.电磁波在真空中的速度约为下列说法不正确的是(????)A.麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在

B.无线电波、光波、X射线、射线都是电磁波

C.奥斯特发现了电流的磁效应

D.普朗克提出了能量量子化的理论下列关于电磁波和相对论的说法正确的是A.紫外线是波长比可见光波长还长的电磁波，常用于医院和食品消毒

B.地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的长一些

C.伽利略相对性原理指出：根据在一个惯性系内进行的任何物理实验可以判断出这个惯性系性相对于另一个惯性系做匀速直线运动

D.梳头发时塑料梳子带了电荷，来回抖动梳子时会向外发射电磁波下列说法正确的是(????)A.光的偏振现象说明光具有波动性并且说明了光是纵波

B.3D电影的播放和观看是利用了光的色散

C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的

D.遥控器都是利用紫外线工作的下列说法中正确的是A.任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场

B.紫外线的波长比伦琴射线的短，具有显著的荧光作用

C.光的偏振现象说明光是一种横波

D.红外线具有显著的热作用，温度较低的物体不能辐射红外线二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）下列说法中正确的是(????)A.北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的

B.微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应

C.常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机

D.天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波进行天体物理研究

E.遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征下列说法正确的是A.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应

B.有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象

C.变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场

D.利用紫外线可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源和监视森林火情关于电磁波谱，下列说法中正确的是(????)A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变

B.麦克斯韦预言了电磁波的存在；楞次用实验证实了电磁波的存在

C.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是射线

D.宇宙飞船以接近光速的速度经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢下列说法正确的是A.变化的电场一定能产生变化的磁场

B.紫外线比无线电波的衍射能力强

C.真空中的光速与惯性参考系的选取无关

D.适当的紫外线照射对人体有好处下列说法正确的是A.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应

B.有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象

C.变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场

D.利用紫外线可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源和监视森林火情三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）(1)下列说法正确的是________。A.车辆匀速驶向停在路边的警车，警车上测速仪探测到反射波的频率升高B.电磁波不能产生多普勒效应，而机械波能产生多普勒效应C.双缝干涉中两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强，波谷与波谷叠加相互削弱D.赫兹通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度cE.在用单摆测重力加速度的实验中，某学生所测g值偏大，可能是把n次单摆全振动误记为n+1次(2)一玻璃砖放在水平桌面上，如图所示，AB为14圆弧，O为圆心，半径OA为10?cm。一束光从E点水平射入，，玻璃砖的折射率n=3。请分析这束光能否从玻璃砖的AC边垂直射出，若能，求出的大小；若不能，请说明理由。目前电能都是通过电网采用有线方式传输的。人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池。现在，一个科学研究小组在实验中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现。

(1)实现无线传输能量，涉及能量的_________、传播和接收。

(2)科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波_________(填字母)。

A.在传输中很多能量被吸收

B.在传播中易受山脉阻隔

C.向各个方向传输能量

D.传输能量易造成电磁污染

(3)如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P与它到天线塔的距离R相关，实验测量得P和R的部分数据如下表：

R/m1245x10P/W1600400100y2516上表中的x=_________，y=_________。根据表中的数据可归纳出P和R之间的关系为_________。

(4)由于在传输过程中能量利用率过低，无线传播电能还处于实验室阶段。为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需要解决一系列问题，请提出至少两个问题。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在着副作用电磁污染。频率超过0.1?MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50?W/m2。若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1?W，试探究分析在距离该通讯装置多少米以外是符合规定的安全区域?(已知球面面积

医院做胸透用X射线也是电磁波，X射线的频率范是到，求：对应X射线的波长范围(电磁波的传播速度。

一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为，两次发射的时间间隔为100?μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中刻度ab=bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？

答案和解析1.【答案】D

【分析】

电磁波是由变化电磁场产生的，电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线，它们的波长越来越短，频率越来越高。

电磁波是横波，是由变化的电场与变化磁场，且相互垂直，电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量；电磁波在真空传播速度与光速一样，电磁波与光均是一种物质，所以不依赖于介质传播。

【解答】

A.变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产生电场。所以电场和磁场总是相互联系着的，故A正确；

B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，故B正确；

C.电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线，故C正确；

D.紫外线的波长比紫光的短，它可以进行灭菌消毒，故D错误。

本题选择错误的，故选D。

2.【答案】B

【分析】

变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场；麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过电火花实验证实了电磁波的存在；红外线的波长大于祡外线，电磁波在真空中传播速率相等。

本题考查了电磁波的产生、传播规律，解题的关键是要明确麦克斯韦的电磁场理论，即变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。

【解答】

A.根据麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，周期性变化的电场周围产生同频率周期性变化的磁场，故A错误；

B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过电火花实验证实了电磁波的存在，故B正确；

C.红外线的波长大于祡外线，故C错误；

D.各种频率的电磁波在真空中的传播速率都相同，均为光速，故D错误。

故选B。

3.【答案】D

【解析】解：A、红外线辐射即热辐射，一切物体都在不停地发射红外线，故A正确；

B、紫外线的作用是促进人体维生素D的合成，还有荧光作用、杀菌等，故B正确；

C、X射线的穿透能力比较强，医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，故C正确；

D、根据光速不变原理可知，光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值是相同的，故D错误。

本题选错误的，故选：D。

根据红外线、紫外线、X射线的作用分析前三个选项，根据光速不变原理分析D选项。

本题主要是考查电磁波谱中红外线、紫外线和X射线的作用，掌握电磁波谱中各种射线的性质和特点、以及光速不变原理是解答本题的关键。

4.【答案】D

【分析】

本题考查了关于电磁波的知识，要明确电磁波的产生及各种常见电磁波的应用。

雷达是利用电磁波中的短波遇到障碍物时能反射的特点来更好的追踪目标的；医学检查中的拍片实际上是让患者接受一定剂量的X射线照射；紫外线具有荧光效应，红外线没有；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场在周围空间产生磁场，变化的磁场在周围空间产生电场。

【解答】

A.雷达是用微波测定物体的位置的设备，故A错误；

B.拍片实际上是让患者接受一定剂量的X射线照射，故B错误；

C.使钞票上的荧光物质发出可见光的是紫外线，故C错误；

D.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场可以产生磁场，故D正确。

故选D。

5.【答案】A

【分析】

本题考查对电磁波的波速、特征、发射等等知识的了解情况，属于常识性问题。

量子的频率越高，其能量越大；麦克斯韦最先预言了电磁波的存在；微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线的波长顺序由长到短；根据光速结合速度公式可求时间。

【解答】

A.根据可知，量子的频率越高，其能量越大，故A正确；

B.麦克斯韦最先预言了电磁波的存在，故B错误；

C.微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线的波长顺序由长到短，故C错误；

D.根据光速，结合速度公式有：，故D错误。

故选A。

6.【答案】A

【分析】

电磁波的传播不需要介质，电磁波传播速度，电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线，手机既接收电磁波，又发射电磁波。电磁波的传播就是能量的传播。解决本题的关键知道电磁波的特点，同时掌握手机的工作原理。

【解答】

A.电磁波的传播就是能量的传播，故A错误；

B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线均属于电磁波，故B正确；

C.手机既接收电磁波，又发射电磁波，故C正确；

D.电磁波在真空中的速度为，故D正确。

本题选不正确的，故选A。

7.【答案】A

【分析】

利用麦克斯韦和赫兹的物理常识、电磁波谱的范围及物理学史的考查。

明确麦克斯韦和赫兹的贡献、电磁波的包括的范围，及电流的磁效应和普朗克的能量的量子化的考查，属于基础题。

【解答】

A.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在且测得了波速，故A错误；

B.无线电波、光波、X射线、射线都是电磁波，故B正确；

C.奥斯特发现了电流的磁效应，故C正确；

D.普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故D正确。

本题选择不正确的，故选A。

8.【答案】D

【分析】

该题主要考查电磁波、相对论等相关知识。根据紫外线和红外线特点分析；根据狭义相对论尺缩效应分析；根据伽利略相对性原理分析；变化的电场与变化磁场，才能产生电磁波，由此分析解题即可。

【解答】

A.红外线是波长比可见光波长还长的电磁波，其主要作用是热作用，而紫外线是波长比可见光波长还短的电磁波，它的作用主要是化学作用，常用于医院和食品消毒，故A错误

B.在根据相对论尺缩效应可以知道地面附近有高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长

度要比火箭上的人观察到的要短一些，故B错误；

C.伽利略相对性原理指出：根据在一个惯性系内进行的任何物理实验都不能判断出这个惯性系性相对于另一个惯性系做匀速直线运动，故C错误；

D.梳头发时塑料梳子带了电荷，来回抖动梳子时会产生变化的电磁场，即可向外发射电磁波，故D正确。

故选D。

9.【答案】C

【分析】

考查光的偏振应用，掌握横波与纵波的区别，知道红外线与紫外线的不同，理解相对论中的光速不变原理。

只有横波才能发生偏振现象；3D电影利用了光的偏振；根据光速不变原理，即可求解；遥控器都是利用红外线工作的。【解答】

A、光的偏振现象说明光具有波动性并且说明了光是横波，不是纵波，故A错误；B、戴上特制的眼镜观看3D电影产生立体视觉，是利用光的偏振现象，在两只眼睛中产生的视觉差，故B错误；C、根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故C正确；D、遥控器都是利用红外线工作的，不是紫外线，故D错误；故选：C。10.【答案】C

【分析】

麦克斯韦的电磁场理论中变化的磁场一定产生电场，当中的变化有均匀变化与周期性变化之分；根据电磁波的产生机制和特性分析；偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波。

本题考查基础知识，要求学生多看课本，强化对基础知识的识记与理解。

【解答】

A.均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，故A错误；

B.紫外线的波长比伦琴射线的长，其显著作用是荧光作用，伦琴射线的显著作用是穿透作用，故B错误；

C.偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故C正确；

D.红外线具有显著的热作用，任何物体都辐射红外线，温度越高辐射的红外线越强，故D错误。

故选C。

11.【答案】ADE

【分析】北斗导航系统是利用电磁波工作的；食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加；常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机；天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波进行天体物理研究；遥感技术中利用红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征。该题考查对电磁波的应用，都是一些记忆性的知识点的内容，在平时的学习过程中多加积累就可以做好这一类的题目。【解答】A.北斗导航系统是利用电磁波工作的，故A正确；B.食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加，故B错误；C.常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，故C错误；D.天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波进行天体物理研究，故D正确；E.遥感技术中利用红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征，故E正确。故选ADE。12.【答案】AB

【分析】

本题考查了多普勒效应原理，薄膜干涉的原理，麦克斯韦的电磁场理论，红外线和紫外线的应用。

彩超利用多普勒效应原理；羽翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象；麦克斯韦的电磁场理论中变化的磁场一定产生电场，当中的变化有均匀变化与周期性变化之分；红外线波长较大、热效应好，主要用来在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源和监视森林火情，紫外线主要用来杀菌消毒、防伪等。

【解答】

A.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应，故选A正确；

B.薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射，得来频率的光，进行相互叠加，是薄膜干涉现象，故B正确；

C.非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；

D.利用红外线可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源和监视森林火情，故D错误。

故选AB。

13.【答案】AD

【分析】

该题主要考查射线及其特性、物理学史等相关知识。熟知各相关概念是解决本题的关键。

根据射线及其特性分析；根据物理学史分析；电磁波谱中，无线电波波长较长，故最容易发生衍射现象的是无线电波；根据钟慢效应分析。

【解答】

A.X射线具有较强的穿透能力，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；

B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误；

C.电磁波谱中，无线电波波长较大，故最容易发生衍射现象的是无线电波，故C错误；

D.根据钟慢效应，宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上的人观察飞船是在做高速运动，所以飞船上的时钟变慢了，故D正确。

故选AD。

14.【答案】CD

【分析】

由麦克斯韦电磁场理论分析；波长越长越易发生衍射现象；由光速不变原理分析；紫外线可用来杀菌。

掌握这些基础知识是正确求解的关键。

【解答】

A.均匀变化的电场产生恒定的磁场，故A错误；

B.紫外线比无线电波波长小，所以紫外线比无线电波的衍射能力弱，故B错误；

C.由光速不变原理可知真空中的光速与惯性参考系的选取无关，故C正确；

D.紫外线可用来杀菌，所以适当的紫外线照射对人体有好处，故D正确。

故选CD。

15.【答案】AB

【分析】

本题考查的知识点是波的干涉，多普勒效应的应用，麦克斯韦的电磁理论。红外线波长较大、热效应好，主要用来在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源和监视森林火情，紫外线主要用来杀菌消毒、防伪等。

【解答】

A.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流发射后又被仪器接收，测出发射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应原理，故A正确；

B.薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射得来频率的光，进行相互叠加，是薄膜干涉现象，故B正确；

C.根据麦克斯韦的电磁理论可知，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，但均匀变化的电(磁)场只能产生恒定不变的磁(电)场，故C错误；

D.利用红外线可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源和监视森林火情，故D错误。

故选AB。

16.【答案】(1)ADE；

(2)解：光路图如图所示，入射光经过折射后到达BC边，与BC边交于F，。

由几何关系可知，入射角为

由折射定律n=sinisinr可知，

由几何关系可知，

即为等腰三角形，OF=OE=OA=10?cm

又因为临界角sinC=1n=33，

则BC边的入射角大于临界角

即光在F点发生全反射

假设光线刚好从AC边垂直射出，则

而实际上，所以假设不成立，即光不可能从AC【分析】

A、根据声音的多普勒效应分析回答，声源移向观察者时接收频率变高，即距离声源越远，频率越低，距离声源越近，频率越高；

B、能发生多普勒效应是波的固有属性，电磁波和机械波都能产生多普勒效应；

C、波峰和波峰、波谷与波谷叠加的点为振动加强点，波峰与波谷叠加的点为振动减弱点。振动加强点始终振动加强，振动减弱点始终减弱；

D、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在且测得了波速；

E、由单摆周期公式求出重力加速度的表达式，然后分析g值偏大原因。

【解答】

A、由多普勒效应可知，车辆匀速驶向停在路边的警车，相当于波的传播速度增大，根据可知，警车上测速仪探测到反射波的频率升高，故A正确；

B、能发生多普勒效应是波的固有属性，电磁波和机械波都能产生多普勒效应，故B错误；

C、双缝干涉中两列相干波的波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加相互加强，波峰与波谷叠加相互削弱，故C错误；

D、赫兹通过一系列实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，他还通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度c，这样，赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，故D正确；

E、把n次