13.4 电磁波的发现及应用 课后练习（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15题）1．关于电磁波下列说法正确的是（）A．电磁波可以发生干涉现象 B．电磁波无法携带信息C．电磁波的传播必须依赖介质 D．电磁波无法发生衍射现象2．下列说法正确的是（）。A．楞次在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系B．安培提出了分子电流假说C．麦克斯韦预言了电磁波并用实验证实了电磁波的存在D．法拉第提出了法拉第电磁感应定律3．下列关于电磁波的说法正确的是（）A．电磁波实际上是不存在的，是抽象的 B．电磁波具有能量C．电磁波中X射线的能量最高 D．太阳辐射的能量都集中在可见光区域4．收听广播时会听到：“上海东方广播电台FM100.7”．这里的“100.7指的是电磁波的A．频率 B．周期 C．波长 D．波速5．下列电磁波中，波长最长的是（）A．无线电波B．红外线C．可见光D．紫外线6．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．现代通讯用的5G信号（3.3×109～6×109Hz频段）和4G信号（1.88×109～2.64×109Hz频段）都是横波，二者叠加可以产生稳定的干涉现象C．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化可以用波的干涉原理解释D．观看3D立体电影时，观众戴的眼镜是应用光的偏振原理制成的7．电磁波在空气和水中传播时，相同的是()A．电磁波的频率B．电磁波的波长C．电磁波的传播速度D．电磁波的能量8．关于电磁场和电磁波的说法中正确的是（）A．紫外线是一种波长比紫光波长更长的电磁波，能够灭菌B．变化的磁场一定产生变化的电场，变化的电场一定产生变化的磁场C．电磁波是横波，可以在真空中传播D．麦克斯韦第一次在实验室通过实验验证了电磁波的存在9．下列电磁波符合波长由短到长顺序的是（）A．微波、红外线、紫外线 B．γ射线、X射线、紫外线C．紫外线、红外线、X射线 D．紫外线、X射线、γ射线10．物理学中最早提出利用电场线描述电场、发现电流的磁效应和用实验证实电磁场理论的依次是哪几位物理学家（）A．法拉第、安培和麦克斯韦 B．奥斯特、安培和麦克斯韦C．法拉第、奥斯特和赫兹 D．安培、奥斯特和赫兹11．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（）A．麦克斯韦认为电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场，并用实验证实了电磁波的存在。B．医院里“手术刀”和超“超声波”都能在真空中传播并能发生干涉、衍射和多普勒效应。C．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变叫调制D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线12．下列图中所示的四种磁场变化情况，能产生如图所示的电场的是（）B．C． D．13．下列说法正确的是___________。A．激光是纵波B．均匀变化的磁场能够在空间产生电场C．射线是一种波长很短的电磁波D．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在E．在相同介质中，对于红、黄、绿、蓝四种单色光，蓝光的波长最短14．关于对机械波和电磁波的认识，以下说法正确的是A．机械波和电磁波的传播都需要介质B．机械波和电磁波在同一种介质中传播的速度是相同的C．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都具有波的特性D．机械波可能是横波也可能是纵波，而电磁波都是横波15．下列说法正确的是________．A．只有横波才能产生干涉和衍射现象B．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波C．泊松亮斑支持了光的波动说D．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光E．用同一实验装置观察双缝干涉现象，光的波长越大，光的双缝干涉条纹间距就越大二、填空题16．波长为的红光，其频率为______已知光速17．（选做题2）（1）某广播电台发射的电磁波的波长是500m，它的频率是______Hz；（2）异名磁极相互______、同种电荷相互______（填“吸引”或“排斥”）．18．长波的波长范围为3000～30000m，短波的波长范围为10～50m，则长波的频率范围是________，短波的频率范围是________。19．__________提出光是一种__________波，__________用实验验证了这一预言．红外线最显著的作用是__________，__________都会发出红外线，红外线波长比红光__________，所以__________现象较显著，易透过云雾，可用于高空摄影；紫外线的主要作用是__________，__________能发出紫外线，紫外线还有__________效应和__________作用，伦琴射线又叫__________射线。三、综合题20．某防空雷达发射的电磁波频率为f＝3×103MHz，屏幕上尖形波显示，从发射到接收经历时间Δt＝0.4ms，求被监视的目标到雷达的距离和该雷达发出电磁波的波长.21．宝鸡音乐广播（FM105.3）是宝鸡人民广播电台继新闻、经济之后开办的第三套专业化广播频率，它的播出频率为调频105.3MHZ，试问该波在真空中传播的波速是多大？在真空中的波长是多少？22．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变化的同时也存在着副作用——电磁污染。频率超过的电磁波的强度足够大时就会对人体健康构成威胁。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。若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1W，试探究分析在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域？（已知球面面积）23．电磁波根据频率值分成无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线六个波段，物理学上把它称为电磁波谱。请收集资料，了解每个波段电磁波的特点及其应用写一篇介绍电磁波谱及其应用的短文。参考答案：1．A【详解】AD．一切波都能发生干涉和衍射，故A正确，D错误；B．电磁波能够携带信息，故B错误；C．电磁波的传播不需要介质，故C错误。故选A。2．B【详解】A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系。故A错误；B．安培提出了分子电流假说，故B正确；C．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误；D．法拉第发现了电磁感应现象，但提出法拉第电磁感应定律是纽曼和韦伯，故D错误。故选B。3．B【详解】A．电磁波是一种实际存在的物质，故A错误；B．电磁波具有能量，故B正确；C．射线的频率最大，能量最高，故C错误；D．太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，故D错误。故选B。4．A【详解】“100.7指的是电磁波的频率，频率的单位是赫兹，兆赫是电磁波的常用单位，故A正确，BCD错误．5．A【详解】电磁波谱中，波长最长的是无线电波，故选A.6．D【详解】A．只有非均匀变化的磁场才能在周围产生变化的电场，故A错误；B．5G信号和4G信号都是横波，由于波的频率不同，二者叠加不能产生稳定的干涉现象，故B错误；C．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化可以用多普勒效应原理解释，故C错误；D．观看3D立体电影时，观众戴的眼镜是应用光的偏振原理制成的，故D正确。故选D。7．A【详解】A、电磁波，其频率由波源决定，所以由空气进入水中，频率不变，故A正确；B、电磁波的传播速度与介质的性质有关，电磁波在真空中传播速度最大，则知电磁波由空气进入水中，速度减小，同时波长变短，能量也会发生变化，故BCD错误．8．C【详解】A．紫外线是一种波长比紫光波长更短的电磁波，能够灭菌，故A错误；B．变化的电场产生的磁场不一定是变化的，当均匀变化时，则产生恒定的。当非均匀变化时，则产生非均匀变化的。故B错误；C．电磁波是横波，可以在真空中传播，故C正确；D．赫兹第一次在实验室通过实验验证了电磁波的存在，故D错误。故选C。9．B【详解】A．微波、红外线、紫外线的波长从长到短排列。故A错误。B．γ射线、X射线、紫外线波长由短到长排列。故B正确。C．X射线的波长比紫外线波长短。故C错误。D．紫外线、X射线、γ射线波长由长到短顺序排列。故D错误。故选B。10．C【详解】物理学中最早提出利用电场线描述电场的是法拉第；发现电流的磁效应的是奥斯特；用实验证实电磁场理论的物理学家是赫兹。故选C。11．C【详解】A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故A错误；B．超声波是机械波，必须有介质，所以无法在真空中传播，故B错误；C．使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制，故C正确；D．红外线的显著作用是热作用，所有物体都能辐射红外线，故D错误。故选C。12．C【详解】由图可知，产生的电场为匀强电场，根据麦克斯韦的电磁场理论可知，只有磁场随着时间均匀变化，才会产生恒定的电场，故C正确，A、B、D错误。故选C。13．BCE【详解】A．激光属于电磁波，电磁波均为横波，故A错误；B．均匀变化的磁场能够在空间产生恒定电场，故B正确；C．射线是一种波长很短的电磁波，故C正确；D．麦克斯韦预言了电磁波；赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D错误；E．在相同介质中，对于红、黄、绿、蓝四种单色光，蓝光的频率最高，波长最短，故E正确。故选BCE。14．CD【详解】机械波传播时需要介质，而电磁波的传播不需要介质，A错误；机械波和电磁波在同一种介质中传播的速度是不相同的，B错误；机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都具有波的特性，C正确；机械波可能是横波也可能是纵波，而电磁波都是横波，D正确．15．CDE【详解】A．任意波，只要频率相同，均能产生干涉现象．故A错误．B．均匀变化的磁场产生稳定的电场，稳定的电场不能再产生磁场，故不能激发电磁波．故B错误．C．泊松亮斑是衍射现象支持了光的波动说．故C正确．D．绿光的折射率大于红光的折射率，由临界角公式sinC＝知，绿光的临界角小于红光的临界角，当光从水中射向空气，在不断增大入射角时，绿光先发生全反射，从水面消失．故D正确．E．根据干涉条纹间距公式Δx＝，用同一实验装置观察，光的波长越大，光的双缝干涉条纹间距就越大．故E正确．16．【详解】根据公式得17．6×105吸引排斥【详解】（1）电磁波的波长是500m，它的频率是；（2）根据磁极之间的相互作用规律可知：异名磁极相互吸引、同种电荷相互排斥．18．10～100kHz6～30MHz【详解】已知长波波长范围为3000～30000m，而波速c＝3.0×108m/s.由c＝λf可知f1＝Hz＝1×105Hz＝100kHzf2＝Hz＝1×104Hz＝10kHz则长波频率在10～100kHz之间．同理由短波的波长范围为10～50m，则频率范围是6～30MHz.19．麦克斯韦电磁赫兹热效应一切物体长衍射化学效应高温物体荧光杀菌X【详解】麦克斯韦提出光是一种电磁波，后来赫兹用实验验证了这一预言；红外线最显著的作用是热效应；一切物体都会发出红外线，红外线波长比红光长；由衍射条件可知，当障碍物的尺寸与波长相差不多或小得多时，能发生明显衍射，所以衍射现象较显著，易透过云雾，可用于高空摄影；紫外线的主要作用是化学效应；高温物体发出紫外线，紫外线还有荧光和杀菌作用；伦琴射线又叫X射线。20．60km0.1m【详解】被监视的目标到雷达的距离s＝cΔt＝3×108×0.4×10－3m＝1.2×105m＝120km.这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为60km.由c＝λf，得λ＝＝0.1m.21．；【详解】所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，故；根据公式；该波在真空中的波长；代入数值计算可得．22．【详解】设以通信装置为球心，半径为R的球面以外是符合规定的安全区域，则可得23．电磁波是一个很大的家族。有的电磁波的频率很低，例如无线电波；有的电磁波的频率很高，例如γ射线。不同电磁波由于具有不同的频率，才具有不同的特性，从而具有不同的应用领域。一、无线电波频率小于300GHz的电磁波是无线电波。无线电波用于通信、广播及其他信号传输。广播电台和电视台都有发射无线电波的设备，许多自然过程也辐射无线电波。如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。二、红外线红外线是一种光波，它的频率比无线电波大，比可见光小。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。肉眼看不见红外线，但能够感受它。寒冷的冬天当你在炉旁烤火时，你的皮肤正在享受红外线带来的温暖。红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础。用灵敏的红外探测器吸收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。利用红外遥感可以在飞机或人造卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感在军事上的应用也十分重要。另外，许多动物具有发达的红外感受器官，因此在夜间也可以“看到物体”，如蛇类等。三、可见光