13.4 电磁波的发现及应用 同步课时作业训练—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

2021-2022年高二物理必修3同步课时作业训练（人教版2019）
13.4
电磁波的发现及应用
一、单选题。本大题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是（　　）
A．红外线和射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于皮肤健康
C．电磁波的频率最大的为射线，常在遥控装置中应用
D．紫外线和射线都可以使感光底片感光
2．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
3．太阳风暴袭击地球，太阳日冕抛射出的大量带电粒子流击中地球磁场，产生了强磁暴，当时，不少地方出现了绚丽多彩的极光，美国北部一些电网出现了电流急冲现象，太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭氧层，臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中（　　）
A．波长较短的可见光
B．波长较长的可见光
C．波长较短的紫外线
D．波长较长的红外线
4．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（　　）
A．B．C．D．
5．关于电磁场和电磁波的说法正确的是（
）
A．当电场和磁场在某一区域同时存在时，可称为电磁场
B．电磁场由发生区域向远处传播形成电磁波
C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
D．电磁波是一种波，声波也是一种波，它们是同种性质的波动
6．建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是（
）
A．法拉第
B．奥斯特
C．赫兹
D．麦克斯韦
7．如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球带的电荷量不变，那么（　　）
A．小球对玻璃环的压力不断增大
B．小球受到的磁场力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做加速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做减速运动
D．磁场力对小球一直不做功
8．在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的频率大小关系是（　　）
A．红外线的频率最大，可见光的频率最小
B．可见光的频率最大，红外线的频率最小
C．X射线频率最大，红外线的频率最小
D．X射线频率最大，可见光的频率最小
9．用绝缘工具将如图所示的带电的平行板电容器的两个极板间的距离缓慢均匀增大的过程中，在电容器周围空间（
）
A．会产生变化的磁场
B．会产生稳定的磁场
C．不产生磁场
D．会产生周期性变化的磁场
10．关于电磁波的传播速度，下列说法正确的是（
）
A．电磁波的频率越高，传播速度越大
B．电磁波的波长越长，传播速度越大
C．电磁波的能量越大，传播速度越大
D．所有电磁波在真空中的传播速度都相等
二、多选题。本大题共3小题，每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11．根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（　　）
A．变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是变化的
B．变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是稳定的
C．周期性变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是周期性变化的
D．周期性变化的电场（或磁场）一定可以产生电磁波
12．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　）
A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁存在联系
B．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流
C．麦克斯韦从场的角度总结电与磁的联系，预言了电磁波
D．法拉第用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同
13．下列说法正确的是（
）
A．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
B．只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
C．电磁波必须依赖于介质传播
D．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直
三、填空题。本大题共4小题。
14．电磁波在真空中的传播速度，如果中央人民广播电台向外发射500kHz的电磁波，若距该台处有一台收音机，此电磁波的波长是______从电台发出的信号经过时间______s可以到达收音机处．
15．有一列真空中波长为的电磁波信号，收音机为了接收该信号，必须调节接收电路产生电谐振，该过程叫___________（填“调谐”或“解调”），此时该电路的固有频率应该调为__________Hz。
16．__________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。
17．磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况，如图所示，其中能产生电场的有________图所示的磁场，能产生持续电磁波的有________图所示的磁场．
四、解答题。本大题共3小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程。
18．电焊作业时，会产生对人体有害的电焊弧光。焊接电弧温度在时，辐射出大量频率为的电磁波。根据波长判断，它属于哪种电磁波？电焊工人作业时，需要佩戴专业的防护头盔（如图），这是为什么？
19．我们根据什么说电磁波是一种物质？
20．打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不到电台的广播，然后开大音量。接着，按照如图所示的方式在收音机附近将电池盒的两引线反复碰触，你会听到收音机中发出“咔咔咔”的响声。为什么会产生这种现象？
参考答案
1．D
【解析】A．射线有很高的穿透本领，常用于医学中透视人体，红外线没有很高的穿透本领，常用于遥控装置和热成像仪等，故A错误；
B．过强的紫外线照射对人的皮肤有害，故B错误；
C．电磁波中频率最大的为射线，常用于肿瘤治疗、工业探伤等，故C错误；
D．紫外线和射线都能使感光底片感光，故D正确。
故选D。
2．B
【解析】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。
3．C
【解析】臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用。作为人类，保护臭氧层就是保护我们自己。
故选C。
4．C
【解析】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。
5．B
【解析】A．变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场，根据这个理论，周期性变化的电场和磁场相互联系，交替产生，形成一个不可分割的统一体，即电磁场，故A错误；
B．变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成了电磁波，故B正确；
C．在变化电场的周围才一定产生磁场，在变化磁场的周围才一定产生电场，故C错误；
D．声波属于机械波，与电磁波不是同性质的波，故D错误。
故选B。
6．D
【解析】法拉第最先验证了电磁感应现象；奥斯特最先发现电流的磁效应；赫兹最先验证了电磁波的存在；麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。
故选D。
7．D
【解析】本题主要考查了麦克斯韦的电磁理论和楞次定律．因为玻璃圆环处于均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功。
AB．小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F洛，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力，考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F洛不一定始终在增大。所以AB错误；
C．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向，在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。则C错误；
D．磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功，故正确选项是D；
故选D。
8．C
【解析】红外线、可见光和伦琴射线（X射线）三个波段的波长是从长到短，所以其频率是从低到高。则频率最高的是伦琴射线（X射线），频率最小的红外线。
故选C。
9．A
【解析】由于电容器始终跟电源相连，两极板间电压不变，根据可知，在d缓慢均匀增大时，E是非均匀变化的，因此在电容器周围产生变化的磁场。
故选A。
10．D
【解析】AB．电磁波在介质中的传播速度由频率和介质共同决定，AB错误；
C．电磁波的速度与能量无关，C错误；
D．所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，D正确。
故选D。
11．CD
【解析】均匀变化的电场（或磁场）产生稳定的磁场（或电场）；周期性变化的电场（或磁场）产生周期性变化的磁场（或电场），周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互联系着形成统一的电磁场，电磁场传播出去就形成了电磁波，故CD正确，AB错误。
故选CD。
12．AC
【解析】A．奥斯特在实验中观察到电流的周围存在磁场，发现了电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，故A正确；
B．法拉第在实验中观察到，在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流，故B错误；
C．麦克斯韦从场的角度总结电与磁的联系，预言了电磁波，故C正确；
D．赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同，故D错误。
故选AC。
13．BD
【解析】A．只有变化的电场（磁场）周围才能产生磁场（电场），并且均匀变化的电场（磁场）周围产生的磁场（电场）是稳定的，A错误；
B．只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，电磁场就能由近及远地传播，形成电磁波，B正确；
C．电磁波是周期性变化的电场与磁场交替激发由近及远传播的，所以传播不需要介质，C错误；
D．变化的电场与变化的磁场共同产生电磁场，电磁波的电场强度与磁感应强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，D正确。
故选BD。
14．600?m
【解析】根据波长、波速与频率的关系：，得：，电磁波在空气在匀速传播，所以传播的时间：．
15．调谐
【解析】收音机为了接收该信号，必须调节接收电路产生电谐振，该过程叫调谐。
因为
所以
16．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
【解析】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。
17．BCD
BD
【解析】A图中的磁场是恒定的，不能产生电场，更不能产生电磁波；
B图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；C图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能产生磁场，因此不能产生持续的电磁波；
D图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波
其中能产生电场的有BCD图所示的磁场；
能产生持续电磁波的有BD图所示的磁场．
18．紫外线，紫外线能量较大，皮肤被照射时轻者会出现红肿、疼痒、脱皮，重者甚至引发癌变，还会对眼睛造成极大的伤害，会引起结膜、角膜炎，长期照射可能会引起白内障等
【解析】根据
可知该电磁波属于紫外线，
紫外线能量较大，皮肤被照射时轻者会出现红肿、疼痒、脱皮，重者甚至引发癌变，还会对眼睛造成极大的伤害，会引起结膜、角膜炎，长期照射可能会引起白内障等，所以电焊工人作业时，需要佩戴专业的防护头盔。
19．从电磁波可以脱离电荷独自存在，不需要借助媒介传播，具有能量这三个方面可以得到电磁波和实物粒子一样是一种物质，且借助仪器也可以探测到许许多多的电磁波，所以电磁波是一种物质。
【解析】从电磁波可以脱离电荷独自存在，不需要借助媒介传播，具有能量这三个方面可以得到电磁波和实物粒子一样是一种物质，且借助仪器也可以探测到许许多多的电磁波，所以电磁波是一种物质。这是人们对物质认识的一个重大发现。
20．见解析
【解析】电池盒的两根引线反复碰触时，电流迅速变化，产生的电场迅速变化，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场形成电磁波向外传播，当电磁波遇到收音机时被接收到，从而发出咯咯的声响。