5.3初识电磁波及其应用 同步作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
5.3初识电磁波及其应用
同步作业（解析版）
1．2020年我国将全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880~2635MHz。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（bps为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50~100倍。下列说法正确的是（　　）
A．4G信号和5G信号都是纵波
B．4G信号更容易发生衍射现象
C．4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象
D．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
2．关于光子说的基本内容有以下几个方面，其中不正确的是（　　）
A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子
B．光子是具有质量、能量和体积的实物微粒
C．光子的能量跟它的频率有关
D．紫光光子的能量比红光光子的能量大
3．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线合起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱，不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同，因而其用途也不同．下列应用中符合实际的是（
）．
A．医院里常用紫外线对病人进行透视
B．医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒
C．用红外射线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染
D．用射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存
4．关于电磁波，下列说法不正确的是（　　）
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
5．下列说法中不正确的（
）
A．射线、X射线不属于电磁波
B．红外线具有明显的热作用
C．紫外线具有较强的荧光作用
D．微波具有较强的定向性
6．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波和机械波都需要通过介质传播，它们由一种介质进入另一种介质时频率都不变
B．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波
C．发射无线电波时需要对电磁波进行调制和解调
D．雷达发射的是直线性能好、反射性能强的超声波
7．红外夜视镜在美国对伊拉克反美武装力量实施的夜间打击中起到重要作用，红外夜视镜是利用了（　　）
A．红外线波长长，易绕过障碍物的特点
B．红外线的热效应强的特点
C．一切物体都在不停地辐射红外线的特点
D．红外线不可见的特点
8．下列说法正确的是
A．红外线有显著的化学作用，紫外线有显著的热作用
B．各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是射线
C．无线电波比红外线更容易发生干涉和衍射现象
D．根据麦克斯韦电磁波理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是纵波
9．要增大振荡电路的频率，可采取的办法是（　　）
A．增大电容器两极板正对面积
B．减少极板所带的电荷量
C．在线圈中放入软铁棒
D．减少线圈匝数
10．在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场和电容器中的电场如图所示，则此时刻（　　）
A．电容器正在充电
B．振荡电流正在增大
C．线圈中的磁场正减弱
D．磁场能正在向电场能转化
11．如图所示是LC回路中电容器带的电荷量随时间变化的图象。在1×10－6
s到2×10－6
s内，关于电容器的充（或放）电过程及由此产生的电磁波的波长，正确的结论是（　　）
A．充电过程，波长为1
200
m
B．充电过程，波长为1
500
m
C．放电过程，波长为1
200
m
D．放电过程，波长为1
500
m
12．某时刻LC振荡电路的状态如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．电容器电容正在增大
B．电容器两板间电压正在增大
C．振荡电流i正在增大
D．电场能正在向磁场能转化
13．下列关于电磁波谱各成员说法正确的是
A．最容易发生衍射现象的是无线电波
B．紫外线有明显的热效应
C．X射线穿透能力较强，所以可用来检查工件
D．明朗的天空看起来是蓝色是光散射的结果
14．不能发射电磁波的电场是（　　）
A．
B．
C．
D．
15．下列说法中正确的是（　　）
A．在LC振荡电路中，要使电磁波的发射本领增强，可以增大电容器两板间的距离
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与黑体表面状况无关
C．由玻尔理论知，只要增大入射光子的能量，氢原子就一定能从低能级跃迁到更高能级
D．赫兹在研究电磁波的实验中发现，接收电路的间隙如果受到光照，会产生电火花，这电火花就是从金属表面逸出的电子
16．关于电磁波，下列说法正确的是（
）
A．电磁波在真空中具有与光相同的速度c
B．电磁波的电场强度与磁场强度相互垂直
C．少量电磁波表现为横波，大量电磁波表现为纵波
D．麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在
E.电磁波发射技术中，调制有调幅和调频两种方式
17．不同频率或波长的电磁波具有不同的功能，如某台电视机接收的微波频率f=3×109Hz，某广播电台发射的无线电波的波长λ=500m。各种电磁波在真空中传播的速度是相同的。问：
(1)电磁波在真空中传播的速度c是多少？
(2)频率为3×109Hz的微波的波长是多少？
18．某电台发射频率为500
kHz的无线电波，某发射功率为10
kW
，
在距电台20
km的地方接收到该电波，求：该电波的波长？在此处，每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量？
19．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成生物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm.根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm＝2.90×10－3m·K.求：老鼠发出的最强的热辐射的波长？
参考答案
1．B
【详解】
A．电磁波均为横波，选项A错误；
B．因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，选项B正确；
C．两种不同频率的波不能发生干涉，选项C错误；
D．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，选项D错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．光是在空间传播的电磁波，是不连续的，是一份一份的能量，每一份叫作一个光子，A正确；
B．光子没有质量，也没有具体的体积，B错误；
CD．根据判断出光子的能量与光子的频率有关，紫光的频率大于红光的频率，所以紫光光子的能量比红光光子的能量大，CD正确；
本题选择不正确的，故选B。
3．D
【详解】
A．X射线具有较强的穿透能力，医院里常用X射线对病人进行透视，故A错误；
B．紫外线有显著的化学作用，可利用紫外线消毒，也可以用来验钞，故B错误；
C．紫外线有显著的化学作用，可利用紫外线消毒，所以用紫外线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染，故C错误；
D．用γ射线照射马铃薯，可防治其发芽，以便长期保存，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．电磁波在真空中的传播速度均相同，与电磁波的频率无关，选项A正确，不符合题意；
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，由近及远的传播形成电磁波，故B正确，不符合题意；
C．电磁波是横波，每一处的电场强度和磁场强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，故C正确，不符合题意；
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输，故D错误，符合题意。
故选D。
5．A
【详解】
A．γ射线、X射线也属于电磁波，故A与题意相符；
B．红外线具有明显热作用，故B与题意不符；
C．紫外线具有较强的荧光作用，故C与题意不符；
D．由于微波波长较大，更容易发生衍射，所以微波具有较强的定向性，故D与题意不符。
故选A。
6．B
【详解】
A．电磁波不需要通过介质，而机械波都需要通过介质传播，它们由一种介质进入另一种介质时频率都不变，故A错误；
B．麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波，故B正确；
C．发射无线电波时需要对电磁波进行调制，而接收时，则需要解调，故C错误；
D．雷达发射的是直线性能好、反射性能强的微波，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
一切物体都在不停地辐射红外线，而且温度不同，辐射的红外线强度不同，可利用红外线成像进行夜间观察，与ABD选项所提及的红外线特点无关。
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
A．红外线有显著的热作用，紫外线有显著的化学作用，故A错误；
B．波长越长的电磁波衍射越明显，γ射线的波长最小，最不容易表现出衍射现象，故B错误；
C．根据电磁波谱可知红外线波长比电磁波短因而无线电波比红外线更容易发生干涉和衍射现象，故C正确；
D．根据麦克斯韦电磁波理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波，故D错误．
故选C正确．
9．D
【详解】
根据振荡电路的频率公式
和平行板电容器电容公式
知，当增大电容器两极板正对面积时，C增大，f减小。减少极板所带的电荷量，不影响C，即f不变。在线圈中放入软铁棒，L增大，f减小。减少线圈匝数，L减小，f增大。
故选D。
10．B
【分析】
【详解】
A．分析线圈中的磁场方向，根据安培定则可知，电流从向上向下流过线圈，分析电容器场强方向可知，上极板带正电，则电容器在放电，故A错误；
B．根据电磁振荡规律可知，电容器放电，振荡电流正在增大，故B正确；
CD．电容器放电，电场能向磁场能转化，磁场逐渐增强，故CD错误。
故选B。
11．A
【详解】
由题图可知，在1×10-6
s到2×10-6
s内，电容器C带的电荷量由0增加到最多，因此是充电过程。电磁振荡周期等于所发射的电磁波的周期，那么电磁波的波长为
故选A。
12．B
【详解】
A．根据
可知电容的大小与带电量无关，因此电容大小不变，A错误；
B．电容器上极板带正电，而且正电荷正在流向上极板，因此电容器正在充电，两极板间的电压正在增大，B正确；
C．电容器充电的过程中，电流逐渐减小。C错误；
D．电容器充电的过程中，磁场能正在电场能向转化，D错误。
故选B。
13．ACD
【详解】
波长越长越易衍射，电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，故A正确；有明显热效应的是红外线，故B错误；X射线因其穿透能力强常用于人体拍片和检查金属零件缺陷，故C正确；天空的蓝色是由于波长较短的光易被散射，故D正确．所以ACD正确，B错误．
14．ABC
【详解】
A．由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时，由于它不激发磁场，故无电磁波产生，A正确；
B．当出现均匀变化的电场，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波，B正确；
C．同B选项一样，当出现均匀变化的电场，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波，C正确；
D．只有周期性变化的电场，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场，如此不断激发，便会形成电磁波，D错误。
故选ABC。
15．ABD
【详解】
A．电磁波发射本领（功率）与f成正比，根据公式
，
可知要使f增大，应减小L或C，增大电容器两板间的距离d，C减小，所以A正确；
B．黑体辐射的强度按波长分布只与黑体的温度有关，与黑体表面状况无关，B正确；
C．氢原子从低能级跃迁到高能级，吸收的能量必须满足频率关系，不能随意吸收，C错误；
D．金属表面受到光照，电子吸收的能量如果超过金属的逸出功，电子就会从金属表面逸出，D正确。
故选ABD。
16．ABE
【详解】
A．电磁波在真空中传播速度等于光速c，选项A正确；
B．电磁波的电场强度与磁场强度相互垂直，均与波的传播方向垂直，选项B正确；
C．电磁波均为横波，选项C错误；
D．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在，选项D错误；
E．电磁波发射技术中，调制的方法有调幅和调频两种，选项E正确。
17．(1)3×108
m/s；(2)0.1
m
【详解】
(1)电磁波在真空中传播速度为
(2)计算波长
18．，2×10－6
J
【分析】
电磁波传播过程中的频率是不变的，根据c=λf求解波长；根据能量守恒定律列式求解每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量．
【详解】
电磁波传播过程中的频率和波长没有改变，故电波的波长不变，故：
每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量为：.
19．
【详解】
由题意λm T=2.90×10-3m K,
则有：.
【点睛】
本题主要考查波长、波速及频率的关系，及信息的筛选能力，注意热力学温度与摄氏温度的区别．