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（word含答案）

第四节电磁波的发现及应用
一、单选题（共7题，每题5分，共35分）
1．磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况如图所示，其中能产生电场的磁场和能产生持续电磁波的磁场分别为（ ）
A．②③④、③④ B．①③④、③④
C．②③④、②④ D．①③④、②④
2．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是（ ）
A．牛顿提出了万有引力定律，通过实验测出了万有引力恒量
B．法拉第发现了电磁感应现象，制造了世界上第一台手摇发电机
C．托马斯·扬成功地完成了光的干涉实验，总结出了光的波粒二象性
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了电磁波的存在
3．高原上的人皮肤黝黑的原因是 （　　）
A．与高原上人的生活习惯有关
B．与高原上的风力过大有关
C．与高原上紫外线辐射过强有关
D．由遗传基因本身决定的
4．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
5．关于电磁波，以下说法正确的是（　　）
A．电磁波是由变化的电场和磁场组成的纵波
B．要有效地发射电磁波，振荡电路必须有足够大的振荡周期
C．调制可以使电磁波随各种信号而改变，而调谐和解调是电磁波接收中两个非常必要的环节
D．如果把电磁波按照频率从高到低排序，依次为: 射线、x射线、紫外线、红外线、可见光、无线电波
6．关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是（　　）
A．变化的磁场能够在周围空间产生变化的电场
B．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在
C．电磁波在介质中的传播速度比在真空中快
D．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播
7．关于电磁波，下列叙述中正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s
B．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
C．电磁波中每一处电场强度方向和磁感应强度方向相互垂直，与波的传播方向平行
D．电磁波发射时需要经过解调，解调的方式有调幅和调频
二、多选题（共5题，每题5分，共25分）
8．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波可以传递信息
B．声波不能传递信息
C．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
D．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度不相同
E.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
9．下列说法正确的是（ ）
A．电荷的周围一定有电场，也一定有磁场
B．均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场
C．任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场
D．正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场
10．如图所示是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环型小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比，其方向竖直向下，设小球在运动过程中电荷量不变，那么(　　)
A．小球受到的向心力大小不变
B．小球受到的向心力大小不断增加
C．洛伦兹力对小球做了正功
D．小球受到的磁场力逐渐变大
11．在以下各种说法中，正确的是_______。
A．一单摆做简谐运动，摆球相继两次通过一同位置时的速度必相同
B．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
C．横波在传播过程中，相邻的波峰通过同一质点所用的时间为一个周期
D．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场
E.相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的
12．关于电磁波下列说法正确的是（　　）
A．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
B．电磁波可以在真空中传播，而水波和声波的传播离不开介质
C．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
D．遥控器发出的红外线波长与医院“CT”中的射线波长相同
三、解答题（共4题，每题10分，共40分）
13．某电台的广播频率为640kHz，则此电台发射电磁波的波速为多少？波长为多少？
14．麦克斯韦在建立电磁场理论的过程中，提出了什么假设？运用了哪些物理思想？它们对建立电磁场理论有什么意义？
15．一台收音机的接收频率范围从f1=2.2MHz到f2=22MHz。设这台收音机能接收的相应波长范围从λ1到λ2，调谐电容器的相应电容变化范围从C1到C2。那么波长λ1、λ2之比为多少？电容C1、C2之比为多少？
16．某居住地A位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一无线电波发射站，如图所示。该发射站可发送频率为的中波和频率为的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为，求：
（1）该中波和微波的波长各是多少；
（2）发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处；
（3）若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？
参考答案
1．C
【详解】
根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场．故②③④都可以产生电场；
周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，从而产生电磁波，故只有②④可以产生电磁波。
故选C。
2．B
【详解】
万有引力常量是卡文迪许通过扭称实验测量出来的，选项A错误；托马斯·扬成功地完成了光的干涉实验，但没有总结出光的波粒二象性，选项C错误；赫兹通过实验证实了电磁波的存在，选项D错误；故选B
3．C
【详解】
高原上的紫外线辐射比平原高很多,而紫外线对皮肤有生理作用,可使皮肤变黑且粗糙，故C正确，BCD错误。
故选C。
4．B
【详解】
试题分析：电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，故选项A错误；手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，故选项B正确；太阳光中的可见光的传播速度是光速，医院“B超”中的超声波传播速度是声速，二者的大小不相同，故选项C错误；遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长不相同，故选项D错误．
考点：电磁波与声波的区别．
5．C
【详解】
电磁波是由变化的磁场和电场组成的横波；故A错误；要有效地发射电磁波，振荡电路必须有足够大的振荡频率，故有较小的周期；故B错误；调制可以使电磁波随各种信号而改变，而调谐和解调是电磁波接收中两个非常必要的环节；故C正确；如果把电磁波按照频率从高到低排序，依次为：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波；故D错误；故选C．
6．D
【详解】
A．周期性变化的磁场能够在周围空间产生周期性变化的电场，均匀变化的磁场能够在周围空间产生稳定的电场，故A错误；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故B错误；
C．电磁波在介质中的传播速度比在真空中慢，故C错误；
D．电磁波是种物质，可以在真空中传播；不需要介质，故D正确。
故选D。
7．A
【解析】
电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，A正确；电磁波能在真空中传播，而机械波依赖于媒质传播，B错误；电磁波中每一处电场强度方向和磁感应强度方向相互垂直，并且与波的传播方向也垂直，C错误；把声音、图象等信号加载到高频电磁波上的过程，称为调制；分为调频与调幅，D错误．
8．ACD
【解析】
【分析】
本题考查电磁波和声波的特点与区别
【详解】
AB．声波、电磁波都能传递能量和信息，A项正确，B项错误；
C．在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，C项正确；
D．可见光属于电磁波，B超中的超声波是声波，波速不同，D项正确；
E．红外线波长较X射线波长长，故E项错误。
故选ACD。
9．BD
【详解】
A．电荷的周围一定有电场，静止的电荷周围只道产生电场，不产生磁场，运动的电荷周围的才产生磁场，A错误；
BCD．由麦克斯韦电磁场理论可知：均匀变化的电场在其周围空间一定产生稳定磁场；正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场。故BD正确，C错误。
故选BD。
10．BD
【详解】
A、由麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间均匀增大时，将产生一个恒定的感应电场，由楞次定律可知，此电场方向与小球初速度方向相同，由于小球带正电，电场力对小球做正功，小球的速度逐渐增大，向心力也随着增大，故A错误，B正确．C、洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误．D、带电小球所受洛伦兹力F=qBv，随着速度的增大而增大，故D正确．故选BD．
【点睛】
根据麦克斯韦电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场；并由楞次定律与洛伦兹力对运动电荷不做功，即可求解．
11．BCE
【详解】
A．单摆每次摆到相同位置时，速度大小相同，但是方向不一定相同，故A错误；
B．机械波的本质是实物粒子的振动，电磁波的本质是电磁场震荡向空间传播，两者都可以发生反射、折射、干涉和衍射现象，故B正确；
C．横波在传播过程中，相邻的波峰或波谷通过同一质点的时间为一个周期，故C正确；
D．变化的磁场一定产生电场，变化的电场一定产生磁场，均匀变化的电场（磁场）产生恒定的磁场（电场），故D错误；
E．相对论的基本假设之一是光在不同参考系中的速度都相同，故E正确；
故选BCE。
12．ABC
【详解】
A．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，从而形成电磁波，故A正确；
B．电磁波可以在真空中传播，而水波和声波的传播离不开介质，故B正确；
C．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，故C正确；
D．遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的射线波长长，故D错误。
故选ABC。
13．3×108m/s；468.75m
【详解】
电磁波速c=3×108m/s
根据
c=λf
该电台的波长
14．略
【详解】
麦克斯韦关于电磁场理论的两大假设是“感生电场”和“位移电流”的假说。感生电场对自由电荷的作用只是一种等效的猜想，所以涡旋电场是一个虚拟的电场。变化的磁场周围不存在这个涡旋电场，是附加给变化的磁场的。位移电流是电位移矢量随时间的变化率对曲面的积分。但位移电流只表示电场的变化率，与传导电流不同，它不产生热效应、化学效应等。
他在研究电磁场的基础上预见了电磁波的存在，在惠更斯克的波动理论的基础上提出光的电磁说，认为光就是具有一定频率范围的电磁波，且测得电磁波的速度十分接近光速。光的电磁说是人类对光的本性认识的一次飞跃。
15．λ1∶λ2=10∶1；C1∶C2=100∶1
【详解】
由公式
因电磁波在空中的波速相等，由此可得波长与频率成反比，所以
再根据电磁振荡公式
f=
收音机接收电路中的L是固定的，所以频率跟电容器的电容平方根成反比，即
整理可得
=
16．（1）750m，1m （2）衍射（3）中波的接收效果更好，因为中波的波长较长，衍射现象明显
【详解】
（1）根据，解得：
；
（2）衍射是波绕过障碍物的现象。无线电波绕过山脉到达A处，发生了衍射现象；
（3）频率为400kHz的中波线接收效果更好，因为它的波长长，波长更接近山体的尺寸，衍射现象更明显。