13.4 电磁波的发现及应用 综合练习（含详解）-2022-2023学年高二物理上学期（人教版2019必修第三册）

13.4电磁波的发现及应用一、选择题（共16题）1．关于波的现象，下列说法正确的是（）A．机械波和电磁波都可以在真空中传播B．波速、波长与频率的关系，对机械波和电磁波都适用C．电磁波能产生干涉、衍射现象，而机械波不能D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波2．关于电磁波，下列说法正确的是（）A．所有电磁波的频率相同B．电磁波只能在真空中传播C．电磁波在任何介质中的传播速度相同D．电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s3．许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，下列说法正确的是（）A．库仑利用扭秤测出了静电力常量k的数值B．富兰克林通过油滴实验测定了电荷量e的数值C．法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场D．麦克斯韦提出了电磁场统一理论并用实验证明了电磁波的存在4．在物理学史上，最先建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是（

）A．赫兹 B．麦克斯韦 C．法拉第 D．爱因斯坦5．人类在探索自然规律的进程中总结了许多科学方法，如分析归纳法、演绎法、等效替代法、控制变量法、理想实验法等。在下列研究中，运用理想实验法进行研究的是（）A．爱因斯坦提出光子假说B．麦克斯韦提出电磁场理论C．卢瑟福提出原子的核式结构模型D．伽利略得出力不是维持物体运动原因的结论6．下列关于机械波和电磁波的说法中正确的是（）A．电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象B．波源停止振动，机械波立即停止传播，电磁波能继续传播C．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波速保持不变D．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波长保持不变7．下列说法正确的是（）A．电磁波需要介质才能传播B．机械波只能在空气中传播C．在空气中传播的声波是横波D．光在真空中的传播速度与光的频率无关8．下列说法中正确的是（

）A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并且第一次用实验证明了电磁波的存在B．丹麦天文学家第谷坚持20余年对天体的系统观测，获得了大量的精确资料，为他的弟子德国天文学家开普勒提出三大定律做好了准备C．卡文迪许发现了万有引力定律并且利用扭秤装置测出了万有引力常量D．古希腊学者托勒密提出日心说，波兰哥白尼提出地心说，哥白尼天文学使古代科学走向了近代的牛顿力学9．有关电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（）A．麦克斯韦首先预言并证明了电磁波的存在B．变化的电场一定产生变化的磁场C．使用空间波来传播信息时主要是应用了无线电波波长、衍射现象明显的特点D．频率为750kHz的电磁波在真空中传播时，其波长为400m10．在磁场周围欲产生电磁波，则该磁场应按下图中的何种规律变化（）A． B． C． D．11．下列电磁波中频率最高的是（）A．红外线 B．γ射线 C．紫外线 D．无线电波12．电磁辐射对人体有很大危害，可造成失眠、白细胞减少、免疫功能下降等．按照有关规定，工作场所受电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0.5W/m2．若某小型无线电通讯装置的电磁辐射功率是1.0W，则至少距该装置多远以外才是安全的（）A．0.4m以外 B．0.8m以外 C．1.0m以外 D．1.2m以外13．如图所示是一水平放置的绝缘环形管，管内壁光滑，内有一直径略小于管内径的带正电的小球，开始时小球静止，有一变化的磁场竖直向下穿过管所包围的面积，磁感应强度大小随时间成正比增大，设小球的带电荷量不变，则（）A．顺着磁场方向看，小球受顺时针方向的力，沿顺时针方向运动B．顺着磁场方向看，小球受逆时针方向的力，沿逆时针方向运动C．顺着磁场方向看，小球受顺时针方向的力，沿逆时针方向运动D．小球不受洛伦兹力，不运动14．下列关于电磁场的说法中正确的是（

）A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B．任何变化的电场周围一定有磁场C．周期变化电场和周期变化磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场D．电磁波的理论在先，实践证明在后15．2022冬奥会开幕进入倒计时，北京也将成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市，奥运直播当然就成为人们关注的焦点！北京冬奥会山地转播中心位于北京2022年冬奥会张家口赛区的核心区，包括转播中心本体建筑和电视演播室两大部分。山地转播中心面积约1.2万平米，内设四个转播技术分隔区；电视演播室建筑面积约8000平方米，分上、中、下三层，设有10个电视演播间。下列关于电磁波的说法正确的是（）A．电磁波在真空中的传播速度是B．电磁波不能传播能量C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线均属于电磁波D．麦克斯韦预言了电磁波的存在16．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二、填空题17．“wifi”是以无线方式互相连接的技术，无线路由器和电脑、手机之间是通过_________传递信息的；电视通控器前端的发光二极管可以发出不同的__________，实现对电视的遥控．18．红外线、紫外线、射线、射线和射线中不属于电磁波的是________．19．电磁波的特点及应用:（1）无线电波:波长大于1mm（频率小于300GHz）的电磁波是无线电波。①无线电波中的中长短波:广播及其他信号传输。②无线电波中的微波:卫星通信、电视等。（2）红外线:①红外线是一种光波,波长比无线电波______,比可见光______,其主要特点是______效应。②所有物体都发射红外线,热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射______。③红外线主要用于______、______和红外______等。（3）可见光:可见光的波长在______nm到______nm之间,可见光让我们看见这个世界,也可用于通信。（4）紫外线:①波长范围在______到________nm之间,其主要特点是______效应。②具有______的能量,应用于灭菌消毒,具有较强的______效应,用来激发______物质发光。（5）X射线和γ射线:①X射线频率比紫外线_____,穿透力较______,用来检查工业部件有无裂纹或气孔,医学上用于______。②γ射线频率比X射线还要高,具有______的能量,穿透力______,医学上用来治疗______,工业上用于探测______部件内部是否有缺陷。20．（1）电磁波在真空中的传播速度为________，我国第一颗人造地球卫星采用10MHz的频率传送无线电信号，该频率的电磁波的波长是________。（2）雷达是利用无线电波测定物体________的无线电设备，波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强。因此雷达用的是________波段的无线电波。三、综合题21．电磁波是一个大家族，生活中有许多应用会涉及电磁波，请举出几个与你关系密切或印象深刻的实例。22．列举电磁波在生产、科技和生活中的应用。23．某广播电台的发射功率为10kW，其发射出在空气中波长为187.5m的电磁波．（1）求该电台每秒从天线发射出多少个电磁波能量子；（2）若该电台向周围空间发射的能量子可视为均匀分布的，求在离天线2.5km处且直径为2m的环状天线每秒最多能接收的能量子个数及接收功率．参考答案：1．B【详解】A．机械波的传播需要介质，不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播，A错误；B．公式适用于一切机械波和电磁波的计算，B正确；C．干涉和衍射是波特有的现象，一切波都能发生，C错误；D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有横波，D错误。故选B。2．D【详解】不同的电磁波频率可不同，所有电磁波在真空中的传播速度都是3.0×108m/s，但在不同的介质中传播时，其速度不同。故选D。3．C【详解】A．库仑利用扭秤实验得出了电荷间的作用力与电荷量的关系，即库仑定律，但静电力常量是后人计算所得的，故A错误；B．密立根通过油滴实验测定了电荷量e的数值，故B错误；C．法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场，故C正确；D．麦克斯韦提出了电磁场统一理论，赫兹用实验证明了电磁波的存在，故D错误。故选C。4．B【详解】在物理学史上，最先建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，故选B.5．D【详解】A．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，科学研究的方法属于科学假说。故A错误。B．麦克斯韦运用演绎法出电磁场理论；故B错误。C．卢瑟福根据α粒子散射实验结果发现，原子结构与行星绕太阳运行模型相似，提出了原子的核式结构模型，采用类比法。故C错误。D．伽利略根据理想实验法得出力不是维持物体运动原因的结论。故D正确。故选D。6．A【详解】A．干涉、衍射和多普勒效应现象是波的特有现象，电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象，故A正确；B．如果机械波波源停止振动，在介质中传播的机械波仍将继续传播，故B错误；CD．机械波从一种介质进入另一种介质传播时，波速发生变化，但频率不变，频率由波源决定，根据可知，波长改变，故CD错误。故选A。7．D【详解】A．电磁波本身就是物质，电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播，即电磁波可以不需要介质传播，故A错误；B．机械波需要介质才能传播，则机械波在介质中都能传播，介质不一定是空气，故B错误；C．根据声波的特点可知，其传播方向与振动方向在同一直线上，则声波是纵波，故C错误；D．所有光在真空中的传播速度为，与光的频率无关，故D正确。故选D。8．B【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证明了电磁波的存在，选项A错误；B．丹麦天文学家第谷坚持20余年对天体的系统观测，获得了大量的精确资料，为他的弟子德国天文学家开普勒提出三大定律做好了准备，选项B正确；C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许利用扭秤装置测出了万有引力常量，选项C错误；D．古希腊学者托勒密提出地心说，波兰哥白尼提出日心说，哥白尼天文学使古代科学走向了近代的牛顿力学，选项D错误；故选B。9．D【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证明了电磁波的存在，A错误；B．均匀变化的电场产生恒定的磁场，B错误；C．使用空间波来传播信息时主要是应用了微波波长短、频率高的特点，C错误；D．根据公式可得，频率为750kHz的电磁波在真空中传播时的波长为400m，D正确。故选D。10．D【详解】试题分析：根据麦克斯韦的电磁场理论：恒定的电场（磁场）不产生磁（电）场；只有交变的电（磁）场才能产生电磁波．即非均匀变化的磁场（如正弦规律）产生电场，从而继续产生磁场，将电磁能量传播出去，则选项A、B、C错误，选项D正确．故选D．11．B【详解】根据电磁波谱可知，射线的波长最短，所以射线的频率最高，而红外线的频率最低，故选项B正确，A、C、D错误．12．A【详解】设规定的安全区域距离为R，则球的面积为S=4πR2．①则在1秒内球面获得的能量为E=Pt=1W×1s=1J②在球面上单位面积的电磁辐射能量E0=③由于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瓦/米2所以E0≤0.5焦/米2④由①②③④联式可得R=0.4m13．B【详解】因为绝缘环形管面内有均匀增大的磁场，在其周围会产生稳定的涡旋电场，对带电小球做功，由楞次定律判断电场方向为逆时针方向。在电场力作用下，带正电小球沿逆时针方向运动，B正确；ACD错误；故选B。14．BCD【详解】A.均匀变化的电场或磁场，不会在其周围产生电磁场，也不会有电磁波存在，故A项不合题意．B.任何变化的电场周围一定有磁场，故B项符合题意．C.周期变化电场和周期变化磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场，故C项符合题意．D.麦克斯韦建立电磁波的理论在先，赫兹用实践证明在后，故D项符合题意．15．ACD【详解】A．电磁波在真空中的传播速度是，选项A正确；B．电磁波能传播能量，选项B错误；C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线均属于电磁波，选项C正确；D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，选项D正确。故选ACD。16．ADE【详解】A．北斗导航系统是利用电磁波工作的，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，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，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，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，E正确。故选ADE。17．

电磁波

红外线【详解】wifi”是以无线方式互相连接的技术，主要是通过电磁波传递信息；电视通控器前端的发光二极管对电视的控制是发出不同的红外线控制的．18．射线【详解】电磁波组成：有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故不属于电磁波的为β射线。19．

短

长

热

强

加热理疗

红外遥感

高速摄影

400

760

5

370

化学

较高

荧光

荧光

高

强

人体透视

很高

更强

癌症

金属【详解】（2）①红外线是一种光波,波长比无线电波短，比可见光长，其主要特点是热效应。②所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。③红外线主要用于加热理疗、红外遥感和红外高速摄影等。（3）可见光:可见光的波长在400nm到760nm之间,可见光让我们看见这个世界,也可用于通信。（4）①紫外线:波长范围在5到370nm之间,其主要特点是化学效应。②具有较高的能量,应用于灭菌消毒,具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光。（5）①X射线频率比紫外线高，穿透力较强，用来检查工业部件有无裂纹或气孔,医学上用于人体透视。②γ射线频率比X射线还要高,具有很高的能量，穿透力更强，,医学上用来治疗癌症，工业上用于探测金属部件内部是否有缺陷。20．

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