3.4电磁波的发现及其应用 同步提升作业（含解析）高二物理教科版（2019）必修第三册（word版含答案）

3.4电磁波的发现及其应用 同步提升作业（含解析）
一、选择题
1．麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了（　　）
A．电阻的存在 B．电流的存在
C．电磁波的存在 D．电压的存在
2．若在开放电路中感应线圈的电流产生的磁场的磁感应强度按如图所示的规律变化，则根据麦克斯韦的电磁场理论，此变化的磁场产生的电场随时间变化的规律是图中的（　　）
A． B．
C． D．
3．电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定：当电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不超过0.15W/m2时，对人体没有任何影响。某办公区域内采用如图所示的无线路由器，若它的电磁辐射功率是7.5W，则人体与该装置的安全距离至少为（　　）
A．2.0m B．3.0m C．4.0m D．6.0m
4．下列说法正确的是（ ）
A．奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象
B．法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C．楞次发现了电流的磁效应，揭示了磁现象和电现象之间的联系
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波
5．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
6．使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波（　　）
A．是蓝光
B．波长比手机通信的电磁波短
C．在真空中的传播速度大小为
D．在真空中的传播速度比手机通信的电磁波速度小
7．下列说法中，正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律并测定了万有引力常量
B．法拉第电磁感应定律是法拉第在前人工作基础上独立总结出来的
C．质点做曲线运动时，在相等的时间内速度变化可能相等
D．测温枪接收到人体辐射的红外线而测温，红外线比红光光子能量大，所以热效应显著
8．下列说法不符合物理学史的是（　　）
A．法拉第发现了电磁感应现象，使人类迈进了使用电的时代
B．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论
C．欧姆用实验研究了电流的热效应，总结出欧姆定律
D．牛顿用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性
9．紫外线杀菌灯是一种用于室内物体表面和空气的杀菌消毒灯，在防控重点场所可使用一种人体感应紫外线杀菌灯。这种灯装有红外线感应开关，人来灯灭， 人走灯亮，为人民的健康保驾护航。下列说法错误的是（　　）
A．红外线感应开关通过接收到人体辐射的红外线来控制电路通断
B．红外线的衍射能力比紫外线的强
C．紫外线能消杀病菌是因为紫外线具有较高的能量
D．红外线的光子能量比紫外线的大
10．下列关于电磁波的说法符合实际的是（　　）
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．医院彩超是采用多普勒效应原理对人体进行体检的
C．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
D．光在真空中传播的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
11．太赫兹波是指频率在0.1THz～10THz（波长在0.03mm～3mm）的电磁波，介于微波与红外之间，太赫兹波技术被列为“改变未来世界的十大技术”之一、关于太赫兹波，下列判断正确的是（　　）
A．1THz=1014Hz
B．太赫兹波须靠介质传播
C．太赫兹波是由原子核跃迁产生的
D．太赫兹波比红外线更容易发生衍射现象
12．如图所示，图为振荡电路，通过点的电流如图，规定通过点向左的电流方向为正方向，下列说法正确的是（　　）
A．在时刻，线圈中的磁场能最大
B．在时刻，电容器的电场能最大
C．0到电容器正在充电，上极板带正电
D．到电容器正在放电，上极板带负电
13．关于电磁波的特点，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波沿与二者垂直的方向传播
B．电磁波是横波
C．电磁波的传播不需要介质，而是电场和磁场之间的相互感应
D．电磁波不具有干涉和衍射现象
14．下列说法中正确的是（ ）
A．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理
B．做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关
C．医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点
D．机械波传播需要介质，电磁波可以在真空中传播
15．下列关于电磁波的说法中正确的是（　　）
A．只要电场或磁场发生变化，就能产生电磁波
B．电磁波传播需要介质
C．赫兹用实验证实了电磁波的存在
D．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随有能量向外传递的
二、解答题
16．如图所示的振荡电路中，自感系数L=300 μH，电容C的范围为25～270 pF，求：
(1)振荡电流的频率范围；
(2)若自感系数L=10 mH，要产生周期T=0.02 s的振荡电流，应配置多大的电容？
17．可见光的频率和波长范围如表所示。
颜色 频率（1T=1012） 波长
红 385～482THz 780～622nm
橙 482～503THz 622～597nm
黄 503～520THz 597～577nm
绿 520～610THz 577～492nm
蓝、靛 610～659THz 492～455nm
紫 659～750THz 455～400nm
物理探究小组利用一套双缝干涉装置研究光的干涉现象，他们首先调节装置，使双缝与光屏的距离为1.00m，双缝之间的距离为0.3mm，然后小组同学选用波长为660nm的红色激光照射双缝，在光屏上形成明暗相间的干涉条纹。
（i）求相邻的两条明条纹间的距离
（ii）若小组同学将双缝间的距离调节为0.2mm，换用另一种颜色的激光照射双缝，测得光屏上第1条到第6条亮条纹中心间的距离为14.0mm，已知激光传播的速度c=3.00×108m/s，则这种激光的频率为多少？是什么颜色？
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在，故选C。
2．C
【解析】
【详解】
周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，产生的电场的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比，所以C正确；ABD错误；
故选C。
3．A
【解析】
【详解】
设人体与该装置的安全距离至少为x，则
解得
x≈2.0m
故选A。
4．D
【解析】
【详解】
AC．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了磁现象和电现象之间的联系，法拉第发现了电磁感应现象，故AC错误；
B．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故B错误；
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波，故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【分析】
【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。
6．B
【解析】
【详解】
A．蓝牙通信用的电磁波不在可见光频率范围内，不是光信号。故A错误；
B．蓝牙通信比手机通信的电磁波频率高，波长短。故B正确；
C．电磁波在真空中的传播速度约为。故C错误；
D．蓝牙通信和手机通信使用的都是电磁波，在真空中传播速度相同。故D错误。
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
A．牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律，建立完整的经典力学体系，但没有测出万有引力常量，故A错误；
B．法拉第电磁感应定律是由纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后总结出来的，B错误；
C．比如质点做平抛运动，只受重力，加速度恒定，在相等的时间内速度变化相等，C正确；
D．红外线比红光光子的能量小，D错误。
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
A．法拉第发现了电磁感应现象，使人类迈进了使用电的时代。A正确，不符合题意；
B．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论。B正确，不符合题意；
C．焦耳用实验研究了电流的热效应，总结出焦耳定律。C错误，符合题意；
D．牛顿用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性。D正确，不符合题意。
故选C。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由于人体可以向外辐射红外线，所以红外线感应开关通过接收到人体辐射的红外线来控制电路的通断，故A正确；
B．由于红外线的波长比紫外线的波长长，所以红外线的衍射能力比紫外线的强，故B正确；
C．紫外线频率高，则根据光子能量公式，可知紫外线具有较高的能量，故而可以灭菌消毒，故C正确；
D．红外线的频率小于紫外线的频率，则红外线的光子能量低于紫外线的光子能量，故D错误。
故选D。
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．光的偏振现象说明光是一种横波，故A错误；
B．医院通过彩超对人体进行体检时，彩超波机向人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收， 然后通过反射波的频率变化就可知血液的流速。是利用多普勒效应的原理，故B正确；
C．常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，故C错误；
D．光在真空中传播的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，故D错误。
故选B。
11．D
【解析】
【详解】
A．单位间换算关系为
1THz=1012Hz
故A错误；
B．太赫兹波是电磁波，所以传播不需要介质，故B错误；
C．太赫兹波由原子的外层电子受到激发产生的，故C错误；
D．太赫兹波波长比红外线长，更容易发生衍射现象，故D正确。
故选D。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
AC．0到，电流为正，且正在减小，即电流为逆时针方向减小，说明电容器正在充电，电流方向为正电荷的运动方向，所以上极板带负电。在时刻，电流最小，而线圈中的磁场能与电流同步变化，则在时刻，线圈中的磁场能最小，故AC错误；
BD．到，电流为负，且正在增加，即电流为顺时针方向增加，说明电容器正在放电，电流方向为正电荷的运动方向，所以上极板带负电。在时刻，电流最大，电流的变化率为零，电容器的带电荷量为零，电容器电场能最小，故B错误，D正确。
故选D。
13．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
电磁波是横波，其E、B、v三者互相垂直．电磁波也是一种波，它具有波的特性，因此ABC正确，D错误．
故选ABC。
【点睛】
（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，并都与波的传播方向垂直，即电磁波是横波；
（2）电磁波可以在真空中传播，向周围空间传播电磁能，在传播过程中能发生反射、折射、干涉和衍射；
（3） v=λf ，f由振荡电路决定 v只与介质有关，则λ与介质和频率有关。
14．ACD
【解析】
【详解】
A．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，可以记录光的强弱、频率和相位，故A正确；
B．做简谐运动的物体，振幅反映了振动的强弱，振幅越大，振动的能量越大，故B错误；
C．激光的亮度高、能量大，医学上常用激光做“光刀”来进行手术，故C正确；
D．机械波的传播需要介质，电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播，D正确．
故选ACD。
15．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．如果电场（或磁场）是均匀变化的，产生的磁场（或电场）是稳定的，就不能再产生新的电场（或磁场），也就不能产生电磁波，A错误；
B．电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质，B错误；
C．赫兹用实验证实了电磁波的存在，C正确；
D．电磁波具有能量，它的传播是伴随有能量传递的，D正确。
故选CD。
16．(1)0.56×106～1.8×106 Hz ；(2)10－3 F
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由f=得：
fmax= Hz=1.8×106 Hz
fmin=Hz=0.56×106 Hz
所以频率范围为0.56×106～1.8×106 Hz.
(2)由T=2π得：
C=F=10－3 F.
17．（i）2.20mm；（ii）5.36×1014Hz或536THz，绿光
【解析】
【详解】
（i）由双缝干涉条纹间的距离公式可得
（ii）两个亮条纹之间的距离
由双缝干涉条纹间的距离公式可得
由光的波度、波长和频率的关系可得
该光是绿光。
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