13.4电磁波的发现及应用 同步练习 —2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

2021-2022人教版（2019）高二物理必修三
13.4电磁波的发现及应用
一、单选题
1．以下说法正确的是（　　）
A．B超、彩超、交通测速等利用了多普勒效应
B．惠更斯原理解释了波的衍射现象与狭缝或障碍物的大小的关系
C．电磁波按照频率由大到小可以分为无线电波、光波、X射线、γ射线
D．只有横波，叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉
2．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
3．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
4．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
5．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
6．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
7．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．
8．对于电磁波的发现过程，下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在
C．赫兹根据自然规律的统一性，提出变化的电场产生磁场
D．电磁波在任何介质中的传播速度均为
二、多选题
9．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
10．以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是（　　）
A．机械波与电磁波，本质上是一致的
B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关
C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
D．它们都可发生干涉、衍射现象
11．下列关于电磁场和电磁波的叙述，正确的是（
）
A．电磁波和机械波一样，都需要传播介质
B．在真空中波长是5m的电磁波，它的频率是
C．电场和磁场是两个独立存在的场，没有必然的联系
D．麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹用实验的方法证实了麦克斯韦的电磁场理论
12．关于电磁波，以下说法中正确的是（
）
A．电磁波是人为想象出来的，实际上并不存在
B．电磁波只能沿直线传播
C．不同频率的电磁波在真空中传播速度是一样的
D．真空中，电磁波的波长与频率成反比
三、解答题
13．变化的磁场和变化的电场形成不可分割的统一体——电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播需要介质吗？它传播的速度是多少？
14．中国航天员在天宫一号上成功进行了太空授课（如图）。已知天宫一号空间实验室轨道半径为，地球半径为，试计算航天员讲课的实时画面从天宫一号空间实验室发至地面接收站，最少需要多少时间？
15．在真空中传播的波长为15m的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度为，该电磁波在介质中的波长是多少？
16．卫星电视传播是指电视台把无线电信号传送到高空的通信卫星上，卫星再把信号传送至地面上的其他地区.因此，我们看到卫星电视信号显示的整点时间要比本地有线电视的要晚一些
（1）解释产生这种延迟的原因.
（2）若通信卫星高度约为36000km，无线电信号传播速度为，估算这一时间差。
试卷第2页，总2页
参考答案
1．A
【详解】
A．B超、彩超、交通测速等利用了多普勒效应，通过测量自身和目标之间有相对运动产生的频率即为多普勒效应；故A正确；
B．惠更斯原理只能解释波的传播方向，无法说明衍射现象与狭缝或障物大小的关系，故B错误；
C．根据电磁波谱可知，电磁波按照波长的由大到小分为无线电波、光波、X射线、γ射线；故C错误；
D．根据干涉条件可知，不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉。故D错误。
故选A。
2．C
【详解】
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。
【总结】
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、γ射线。它们的波长越来越短，频率越来越高
3．D
【详解】
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。
4．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。
5．D
【详解】
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。
6．B
【详解】
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。
7．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。
8．B
【详解】
A．在麦克斯韦提出了完整的电磁场理论基础上，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A错误；
BC．麦克斯韦提出了变化的磁场周围空间产生电场，变化的电场周围空间产生磁场，故B正确，C错误；
D．电磁波只在真空中的传播速度是，故D错误。
故选B。
9．AC
【详解】
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。
10．BCD
【详解】
A．机械波是机械振动在介质中的传播产生的，而电磁波是电磁振荡产生的，产生的本质不同，选项A错误；
B．不同频率的机械波在同一介质中传播速度是相同的，在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不同，选项B正确；
C．机械波有横波和纵波之分，而电磁波只有横波这一种形式，选项C正确；
D．机械波和电磁波虽然本质不同，但有相同的特征，都能发生干涉、衍射现象，选项D正确。
故选BCD。
11．BD
【详解】
A．机械波的传播需要介质，而电磁波不需要介质，故A错误；
B．由
解得
故B正确；
C．恒定的电场和磁场相互独立，没有必然的联系，而变化的电场和磁场是相互联系的，故C错误。
D．麦克斯韦提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测定了电磁波的波长和频率等，充分证实了电磁场理论，故D正确。
故选BD。
12．CD
【详解】
A．麦克斯韦第一次预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在。故A错误；
B．电磁波具有波的一切特性，能够发生干涉、衍射和偏振现象；故B错误；
C．不同频率的电磁波在真空中传播速度相同，约为3.0×108m/s，故C正确；
D．电磁波在真空中传播速度是一样的，由
可知，电磁波的波长与频率成反比，故D正确。
故选CD。
13．不需要，
【详解】
依据电磁波的产生原理可以知道，变化的电场和变化的磁场交替产生形成不可分割的统一体，称为电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播不需要介质，它传播的速度与光速相同即为。
14．
【详解】
根据运动公式得
15．10m
【详解】
根据
因电磁波在介质中传播其频率不变，其波长比
则有
16．（1）卫星电视信号传播距离长，所用时间长，所以晚一些（2）0.24s
【详解】
（1）电视台发出的无线电信号由电视台传到卫星，然后再由卫星传到电视台，需要一定的时间，所以卫星传来的画面上，人物动作的变化总比电缆传来的画面上相应的变化发生得晚一些。
（2）无线电信号的路程s=2h，则画面延迟的时间
答案第1页，总2页
答案第1页，总2页