13.4电磁波的发现及应用练习（Word版含答案）

13.4 电磁波的发现及应用
一、单选题
1．下列关于电磁波的说法，不正确的是（ ）
A．电磁波不能传播能量
B．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波
C．手机既可接收电磁波，又可发射电磁波
D．电磁波在真空中的速度约为c＝3.0×108 m/s
2．电磁波无处不在，我们身边的广播、电视、移动通信都与电磁波有着密不可分的联系，Wi-Fi、非接触式公交卡、导航、雷达、微波加热、射电天文学、遥感遥测也都与电磁波有关．频率是电磁波的一个重要参量，不同频率的电磁波在空中互不干扰，保证了各项无线电应用的顺利开展．
例如，我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHz；家用微波炉加热食物所使用的电磁波频率约为2450MHz；家用5GWi-Fi所使用的电磁波频率约为5725MHz．对于家用5GWi-Fi的信号，下列说法中正确的是（ ）
A．一定不会产生偏振现象
B．从一个房间穿越墙壁进入另一个房间后，频率保持不变
C．与北斗导航信号叠加时，将产生明显的干涉现象
D．与微波炉所使用的微波相比，更容易产生明显的衍射现象
3．下列几幅图的有关说法正确的是（　　）
A．图甲光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B．图乙中的液晶显示器是应用了光的全反射
C．图丙医生用听诊器来听病人心脏跳动的声音是利用波的衍射现象
D．图丁所示的WiFi是一种无线传输技术，因为波长太短，只限于短程传输
4．下列说法中正确的是________。
A．红外测温仪根据人体发射红外线的强弱来判断体温高低
B．相同频率的机械波和电磁波叠加时也能发生干涉现象
C．雷电时发出的声光从空气传入水中波长均减小
D．高速运动的飞船中测得舷窗的长度比静止在地面上的该飞船中测得的短
5．下列说法中正确的是（　　）
A．能量在转化和转移的过程中有损失，故总能量减少
B．能量耗散表明，能量在利用过程中数量虽未减少，但在可利用的品质上降低了
C．电磁波是横波，本身不具有能量
D．微观粒子能量变化是连续的
6．英国科学家瑞利于1871年证明：一束光穿过大气距离后，其强度从下降为的公式为，其中叫做吸收系数，式中为光的频率，为光速，标准状况下，个/厘米，．定义，叫做衰减长度，它表示光经过距离后其强度降低到原来的．根据以上信息，结合所学只是可以判断
A．可见光中衰减最厉害的是红光 B．可见光中衰减最厉害的是紫光
C．可见光中衰减最厉害的是黄绿光 D．不同颜色的光衰减程序基本相同
7．如图所示是中国天眼FAST-500m口径球面射电望远镜，其主要工作波长在分米到米的范围，则天眼接收的电磁波的频率区间为（　　）
A．106Hz~107Hz B．108Hz~109Hz
C．1010Hz~1011Hz D．1012Hz~1013Hz
8．我国研制的反隐身米波雷达发射无线电波的波长在1~10 m范围内，该无线电波与可见光相比，有（　　）
A．更长的波长 B．更高的频率 C．更大的速度 D．更多的能量
9．下列说法中不正确的是（　　）
A．摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置
B．电磁波中电场能量最大时，磁场能量为零；磁场能量最大时，电场能量为零
C．摄像机在1s内要传送25幅画面
D．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置
10．如图所示，匀强磁场中有两个由相同导线绕成的圆形线圈a、b，磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。a、b两线圈的半径之比为2：1，匝数之比为1：2，线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，某时刻磁通量分别为Φa和Φb，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是（　　）
A．Ea：Eb＝4：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿顺时针方向
B．Ea：Eb＝2：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿逆时针方向
C．Ea：Eb＝4：1，Φa：Φb＝2：1，感应电流均沿顺时针方向
D．Ea：Eb＝2：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿顺时针方向
11．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．只要有电场就能产生电磁波 B．电磁波不能在真空中传播
C．红外线不属于电磁波 D．电磁波可携带信息且具有能量
12．2021年6月23日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平来到北京航天飞行控制中心，同正在天和核心舱执行任务的神舟十二号航天员聂海胜刘伯明、汤洪波亲切通话。相距万里的通话是利用了电磁波的传输。关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
B．电磁场由发生区域向远处的传播就形成电磁波
C．电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
13．电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用，下列说法正确的是（　　）
A．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线
B．高温物体和低温物体都能辐射红外线
C．手机通话使用的微波，波长比可见光的波长短
D．在新冠肺炎诊断中，要用射线扫描肺部，是因为在电磁波中射线的穿透能力最强
14．下列说法中正确的是（ ）
A．变化的电场周围一定产生变化的磁场
B．变化的电场周围一定产生恒定的磁场
C．均匀变化的磁场周围一定产生均匀变化的电场
D．周期性变化的磁场周围一定产生周期性变化的电场
15．下列选项符合物理学史的是（　　）
A．奥斯特提出了分子电流假说，能成功解释一些磁现象
B．库仑最早用实验测得元电荷的数值
C．纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出，闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律
D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，并用实验证实了电磁波的存在
16．我国已初步建成了全球最大规模的5G移动网络。5G网络使用的通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，4G网络使用的通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段，5G网络比4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。下列说法正确的是（　　）
A．5G信号比4G信号的波长更长
B．5G信号是纵波，4G信号是横波
C．5G信号传播不需要介质，4G信号传播需要介质
D．相同时间内5G信号比4G信号传递的信息量更大
二、多选题
17．下列说法正确的是________．
A．测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度
B．无线电波没有偏振现象
C．红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象
D．在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关
18．下列说法中正确的是（　　）
A．微波炉中使用的微波是一种电磁波
B．所有物体都会发射红外线，温度高的物体的红外线辐射比温度低的物体的红外线辐射强
C．可见光也是一种电磁波，不同颜色的光波长范围不同
D．太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还有X射线、射线，但是没有无线电波
19．下列说法正确的是
A．红色和蓝色的激光在不同介质中传播时波长可能相同
B．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
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了增强玻璃表面的反射光
D．红光从真空射入水中可能发生全反射现象，传播速度一定减小
E．光的偏振现象说明光具有波动性
三、填空题
20．英国物理学家______预言了电磁波的存在，建立了完善的电磁场理论。德国物理学家______用实验证明了电磁波的存在。红外线得波长比X射线要______（选填“长”或“短”）。
21．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，该电波的波长为____________，在此处，每平方米的面积上每秒钟可接收到该电波的能量为____________．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
电磁波能传播能量，选项A错误； 根据电磁波谱的知识可知，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波．故B正确；手机既可接收信号，又可发射信号；既可接收电磁波，又可发射电磁波．故C正确；根据电磁理论以及目前的测量可知，电磁波在真空中的速度为c=3.0×108m/s．故D正确；本题选择不正确的，故选A.
【点睛】
电磁波是横波，是由变化的电场与变化磁场，且相互垂直．电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量．电磁波在真空传播速度与光速一样，电磁波与光均是一种物质，所以不依赖于介质传播．
2．B
【解析】
【详解】
电磁波是横波，故能产生偏振现象，选项A错误； 从一个房间穿越墙壁进入另一个房间后，频率保持不变，选项B正确； 家用5GWi-Fi与北斗导航信号的频率不同，故与北斗导航信号叠加时，不会产生明显的干涉现象，选项C错误； 家用5GWi-Fi的频率大于微波炉产生的电磁波的频率，故家用5GWi-Fi的波长小于微波炉产生的电磁波的波长，故与微波炉所使用的微波相比，不容易产生明显衍的射现象，选项D错误；故选B.
3．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象， 故A正确；
B．液晶显示器应用了光的偏振原理，故B错误；
C．病人的心跳声主要是靠管内空气传到医生的耳朵里，医生听到的心跳声很响，其主要原因有两个： 采用了共振和减少了声音的分散，故C错误；
D．WiFi信号的实质是由发射器发出的一种电磁波，WiFi信号限于短程传输，是因为其能量太低，在传输过程中存在能量损失，不能远程传播，故D错误。
故选A。
4．A
【解析】
【详解】
A．红外测温仪根据人体发射红外线的强弱来判断体温高低，选项A正确；
B．机械波和电磁波是不同性质的波，即使频率相同叠加时也不能发生干涉现象，选项B错误；
C．雷电时发出的声从空气传入水中波速变大，波长变大；光从空气传入水中波速变小，波长变小，选项C错误；
D．高速运动飞船中，沿着速度的方向两点距离才变短，选项D错误。
故选A。
5．B
【解析】
【详解】
A．能量在转化和转移的过程中有损失，可总能量是守恒的，A错误；
B．能量耗散表明，能量在利用过程中数量虽未减少，但在可利用的品质上降低了，B正确；
C．电磁波是由互相垂直的周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，并由近及远向周围传播而产生的，所以是横波，是电场能和磁场能相互转化的，因此是具有能量的，C错误；
D．微观粒子能量变化是量子化的，是分立的，D错误。
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
由可知光的衰减量为，又，可见光中只有紫光的频率最大，最大，红光的频率最小，最小，代入上式可知紫光是衰减量最大，红光的衰减量最小，不同颜色的光，其频率也不同，衰减程度也不相同，B正确．
7．B
【解析】
【详解】
根据
因工作波长在分米到米的范围，即0.1m~1m范围，而c=3×108m/s，则接收电磁波的频率区间为108Hz~109Hz。
故选B。
8．A
【解析】
【详解】
A.可见光的波长在760nm到400nm之间，所以该无线电波与可见光相比，有更长的波长，故A正确；
B.根据可知，该无线电波的频率比可见光的频率低，故B错误；
C.该无线电波和可见光在空气中的传播速度相同，故C错误；
D.该无线电波的能量比可见光的能量低，故D错误。
故选A。
9．B
【解析】
【详解】
A．摄像机实际上是一种光电传感器，是一种能将光信号转变为电信号的装置，故A正确，与结论不相符；
B．电磁波是电磁场在空间的传播，能量并不是相互转化的，故B错误，与结论相符；
C．摄像机在1s内可以传送25幅画面，播放时利用人体的视觉暂留效应得到动态图画，故C正确，与结论不相符；
D．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号和声信号的装置，故D正确，与结论不相符；
故选B．
10．D
【解析】
【详解】
根据Φ=BS，可知任意时刻两个圆的磁感应强度相同，则有
Φa：Φb=Sa：Sb=ra2：rb2=4：1
根据法拉第电磁感应定律有
E=n=nS=nπr2
因相同，则有
Ea：Eb＝nara2：nbrb2=2：1
由于磁场向外，磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向
故选D。
11．D
【解析】
【详解】
A．若只有电场，而电场是稳定的或电场仅均匀变化都不能产生电磁波，故A错误；
B．电磁波本身就是一种物质，电磁波可以在真空中传播，在空气中也能传播，故B错误；
C．红外线属于电磁波，故C错误；
D．电磁波能传播信息，又能传播能量，故D正确。
故选D。
12．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．电磁波只有在同一均匀介质中才沿直线传播，故A错误；
B．电磁场由发生区域向远处的传播就形成电磁波，故B正确；
C．均匀变化的电（磁）场变化时产生恒定的磁（电）场，恒定的磁（电）场不会产生电电（磁）场，也就不会产生电磁波，故C错误；
D．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D错误。
故选B。
13．B
【解析】
【详解】
A．银行的验钞机发出的光是紫外线，家用电器的遥控器发出的光是红外线，故A错误；
B．高温物体和低温物体都能辐射红外线，故B正确；
C．手机通话使用的微波，波长比可见光的波长长，故C错误；
D．在新冠肺炎诊断中，要用X射线扫描肺部，故D错误。
故选B。
14．D
【解析】
【详解】
均匀变化的电场周围会产生稳定的磁场，选项A错误；只有均匀变化的电场周围才产生恒定的磁场，选项B错误；均匀变化的磁场周围一定产生稳定的电场，选项C错误；周期性变化的磁场周围一定产生周期性变化的电场，选项D正确.
15．C
【解析】
【详解】
A．安培提出了分子电流假说，能成功解释一些磁现象，故A错误；
B．密立根最早用实验测得元电荷的数值，故B错误；
C．纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出，闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，故C正确；
D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D错误；
故选C。
16．D
【解析】
【详解】
A．5G信号比4G信号的频率更大，则波长更短，选项A错误；
B．电磁波是横波，即5G信号和4G信号都是横波，选项B错误；
C．电磁波传播不需要介质，即5G信号和4G信号传播都不需要介质，选项C错误；
D．相同时间内5G信号比4G信号传递的信息量更大，选项D正确。
故选D。
17．AD
【解析】
【详解】
试题分析:测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以根据多普勒效应推算该恒星远离地球的速度，A正确；无线电波是横波，偏振现象是横波所特有的现象，故B错误；根据电磁波谱可知红外线波长比无线电波的波长短，因而更不容易发生干涉和衍射，故C错误．根据爱因斯坦相对论知，在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关，故D正确．
考点： 多普勒效应；偏振；干涉和衍射；相对论初步
18．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．微波炉使用的微波是一种电磁波，这种电磁波的能量比通常的无线电波大得多，故A正确；
B．所有物体都会发射红外线，热物体的红外线辐射比冷物体的红外辐射强，故B正确；
C．可见光也是一种电磁波，不同颜色的光是波长（频率）范围不同的电磁波，故C正确；
D．太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还有X射线、射线、无线电波，太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内，故D错误。
故选ABC。
19．ABE
【解析】
【详解】
A．光速与介质有关，红色和蓝色的激光的频率不同，在同种介质中的波长是不同的，而在不同介质中传播时波长可能相同，故A正确；
B．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，故B正确；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片能减弱橱窗玻璃表面的反射光，提高拍摄的效果，故C错误；
D．发生全反射条件为从光密介质进入光疏介质，则红光从真空射入水中不可能发生全反射现象，故D错误；
E．偏振是横波特有的现象，所以光的偏振现象说明光具有波动性，故E正确。
故选ABE。
20． 麦克斯韦 赫兹 长
【解析】
【详解】
[1] 英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在；
[2] 德国物理学家赫兹用实验证明了电磁波的存在。
[3]根据电磁波波普可知红外线得波长比X射线要长。
21． 600m 2×10-6 J
【解析】
【分析】
电磁波传播过程中的频率是不变的，根据求解波长；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
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