3.4电磁波的发现及其应用专项测试（Word版含答案）

3.4、电磁波的发现及其应用
一、选择题（共17题）
1．下列各组电磁波，按波长由长到短的顺序排列，正确的是（　　）
A．γ射线、红外线、紫外线、可见光
B．红外线、可见光、紫外线、γ射线
C．可见光、红外线、紫外线、γ射线
D．红外线、紫外线、可见光、γ射线
2．某闭合电路的电流或电压随时间变化的规律如图所示，能发射电磁波的是（　　）
A． B．
C． D．
3．下列关于电磁波的说法中不正确的是
A．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应
B．常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机
C．天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波进行天体物理研究
D．遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征
4．首先从理论上预见电磁波的存在和第一次用实验证实电磁波存在的科学家是(　　)
A．牛顿、法拉第
B．焦耳、奥斯特
C．爱因斯坦、普朗克
D．麦克斯韦、赫兹
5．下列设备工作时，没有利用电磁波的是　　
A．移动电话通话 B．收音机接收广播电台信号
C．电动机通电后正常运转 D．雷达发现飞机
6．下列说法中正确的是（ ）
A．法拉第曾经详尽地研究过单摆的振动，确定了计算单摆周期的公式
B．托马斯·杨成功地观察到了光的衍射现象，证明光的确是一种波
C．惠更斯建立经典电磁场理论，预言了电磁波的存在
D．赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波
7．2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市，如图所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置用户仅需用手机上的客户端软件扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机APP上能实时了解单车的位置；骑行结束关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电根据以上信息判断下列说法正确是（ ）　　
A．单车的位置信息是借助北斗卫星导航系统准确定位的
B．单车是利用电磁感应原理实现充电的
C．由手机APP上的显示信息，可求出骑行的平均速度
D．单车在被骑行过程中受到地面的摩擦力表现为阻力
8．手机发射和接收的信号属于电磁波。手机将信号通过天线发送到最近的一个移动基站，基站通过有线连接到机房的交换机，交换机再通过线连接到另一部手机最近的基站，基站将信号发送出去，通过已知信道被另一部手机接收。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．只要有电场和磁场，并且发生变化，就能产生电磁波
B．电磁波的传播必须在介质中才能进行
C．基站停止工作，发射出去的电磁波也就停止传播
D．电磁波的传播也就是能量的传播
9．下列关于电磁波的说法，不正确的是（ ）
A．电磁波在真空中的速度为c = 3.00×108m/s
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．电磁波不能传播能量
10．在物理学的发展历程中，下列叙述正确的是（　　）
A．电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大
B．卢瑟福通过实验发现了质子和中子
C．结合能越大，原子核越稳定
D．射线均为电磁波
11．5G时代移动通信技术采用3300×106Hz~5000×106Hz频段的电磁波，相比于现有的4G移动通信技术采用的1880×106Hz~2635×106Hz频段而言，具有更大的优势，下列说法正确的是（　　）
A．4G和5G信号相遇可能发生稳定干涉
B．4G和5G信号既可以有线传播，也可以无线传播
C．5G信号比4G信号遇到相同障碍物时衍射现象更明显
D．在真空中5G信号的传播速度比4G信号的传播速度快
12．关于电磁波的形成机理，一些认识，正确的是 （　　）
A．电磁波由赫兹预言提出，并指出光也属于电磁波
B．磁场能产生电场，电场也能产生磁场
C．变化的磁场能产生电场，所产生的这个电场还能继续产生磁场
D．变化的电场能产生磁场，所产生的这个磁场不一定还能继续产生电场
13．下列说法不正确的是（　　）
A．变化的电场一定产生变化的磁场
B．麦克斯韦预言电磁波的存在
C．赫兹用实验证明电磁波的存在
D．医学上使用的“CT”机用的是X射线
14．人们对电磁炮的研究不断深入。某高中科研兴趣小组利用学过的知识制造了一台电磁炮，其原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为E，大电容器的电容为C。线圈套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管的内径的金属小球静置于管口附近。首先将开关S接1，使电容器完全充电，然后立即将S转接2，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化如图乙所示，金属小球在的时间内被加速发射出去，时刻刚好运动到管口。下列关于该电磁炮的说法正确的是（ ）
A．小球在塑料管中做匀变速直线运动
B．在的时间内，小球中产生的涡流从左向右看是顺时针方向的
C．在时刻，小球受到的线圈磁场对它的作用力为零
D．在的时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能
15．如图所示，“额温枪”能远距离测量出人体体温，主要是因为接收了人体辐射的红外线。下列说法中正确的是（　　）
A．红外线是红色的
B．红外线是横波，通常是由LC振荡电路发射的
C．红外线的光子能量不高，但是具有的热效应显著
D．红外线能发生反射、折射、衍射和干涉等波现象
16．下列说法正确的是　　
A．简谐运动的质点在四分之一周期内通过的路程一定为一个振幅
B．用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的干涉现象
C．电磁波能发生偏振现象，说明电磁波是横波
D．红光和绿光通过同一干涉装置，绿光形成的干涉条纹间距大
E．用单摆测重力加速度实验时，为了减小实验误差，应从单摆摆到最低点时开始计时
17．关于下列四幅图的说法正确的是（　　）
A．甲图中，若此时电路中电流方向为逆时针，则是电场能在转化为磁场能
B．乙图中，要实现光纤通讯，则要求外套的折射率大于内芯的折射率
C．丙图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验能说明粒子具有波动性
D．丁图中的调制方法叫做调幅
二、填空题
18．电磁振荡的实质
在电磁振荡过程中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在______，电场能和磁场能也随着做周期性的______。
19．从地球向月球发射电磁波,经_____ s才能在地球上收到反射回来的电磁波.(地球和月球间的距离为3.84×105 km)
20．判断下列说法的正误。
（1）各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线。( )
（2）红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用。( )
（3）低温物体不能辐射红外线。( )
（4）紫外线在真空中的传播速度大于可见光在真空中的传播速度。( )
（5）可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪。( )
（6）X射线的穿透本领比γ射线更强。( )
21．电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率_________时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的_________。
（1）调谐：使接收电路产生_________的过程。
（2）解调：把声音或图像信号从_________中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。
三、综合题
22．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？
23．利用共振解释下列情况：
（1）在修建桥梁时需将桥柱插入江底，如何利用共振使桥柱更容易沉入桥底？
（2）收音机选台时利用的电谐振原理是什么？
24．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？
25．图中正弦曲线表示LC振荡电路中电流随时间表化的图像，若以回路中顺时针方向为电流正方向，以电容器上方极板带正电时极板上电压为正，请在图中坐标中画出电容器极板上电压变化曲线的示意图．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
根据波长的长短不同，按照波长由长到短的顺序，电磁波谱可大致分为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，γ射线（伽马射线）。
故选B。
2．C
【详解】
非均匀变化的电场产生变化的磁场，非均匀变化的磁场再产生变化的电场，从而形成电磁场，电磁场由近及远地传播，形成电磁波，故要求电流或电压是变化的，但不能是均匀变化的，C正确。
故选C。
3．A
【详解】
A．食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加，不是利用红外线来加热，A错误，符合题意；
B．常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B正确，不符合题意；
C．天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波进行天体物理研究，C正确，不符合题意；
D．遥感技术中利用红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征，D正确，不符合题意。
故选A。
4．D
【详解】
1864年，英国青年物理学家麦克斯韦在研究了当时所发现的电磁现象的基础上，建立了麦克斯韦电磁理论，并预言了电磁波的存在；1888年，德国青年物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故ABC错误，D正确．故选D．
5．C
【详解】
移动电话是利用无线电波传递信号的，利用了电磁波，故A不符合题意；收音机接收无线电波信号，利用了电磁波，故B不符合题意；电动机通电后正常运转利用电流在磁场中受力规律，没有应用电磁波，故C符合题意；雷达发现飞机利用了微波信号，故D利用了电磁波，不符合题意．所以选C．
6．D
【详解】
试题分析：伽利略最先研究了单摆的振动，惠耿思通过精确的统计得出了单摆的振动周期，A项错误；杨氏双缝干涉实验证明了光是一种波，B错误；麦克斯韦建立了经典磁场理论并预言了电磁波的存在，而赫兹通过实验证明了电磁波的存在，故C错误D正确．
7．B
【详解】
单车某个时刻的准确位置信息是借助通讯卫星定位确定的，故A错误；单车在运动过程通过电磁感应将机械能转化为电能从而实现充电，故B正确；由手机APP上的显示信息包括路程和时间，没有说明具体的位移，故不可以求出骑行的平均速度，故C错误；单车在骑行时，主动轮受到向前的摩擦力（动力），从动轮受到向后的摩擦力（阻力），故D错误．故选B．
8．D
【详解】
A．均匀变化的电场和磁场不能产生电磁波， A错误；
B．电磁波可以在真空中传播，B错误；
C．基站停止工作，发射出去的电磁波继续传播，C错误；
D．电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量传播的过程，D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A项：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=3.00×108m/s．故A正确；
B项：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；
C项：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；
D项：电磁振荡在空间中传播，就形成电磁波，所以电磁波向外传播能量．故D不正确
本题选择不正确的，故选D．
10．A
【详解】
A．电磁波是频率越高，其周期越小，相同时间内可承载的信息量越大，故A正确；
B．卢瑟福和查德威克都是用人工核反应的方法分别发现了质子和中子，故B错误；
C．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；
D．α射线高速运动的氦核流，β射线是高速运动的电子流，γ射线才属于电磁波，故D错误。
故选A。
11．B
【详解】
A．4G和5G信号频率不同，则相遇时不可能发生稳定干涉，选项A错误；
B．4G和5G信号既可以有线传播，也可以无线传播，选项B正确；
C．5G信号比4G信号的波长短，则遇到相同障碍物时4G信号衍射现象更明显，选项C错误；
D．在真空中5G信号的传播速度与4G信号的传播速度相等，选项D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．电磁波由麦克斯韦预言提出，并指出光也属于电磁波，A错误；
B．变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场，B错误；
C．变化的磁场能产生电场，如果磁场均匀的变化，则产生的这个电场是恒定不变的，就不能再继续产生磁场了，C错误；
D．均匀变化的电场能产生恒定的磁场，这个磁场就不能再产生电场了；而周期性变化的电场能产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场还能产生周期性变化的电场，D正确；
故选D。
13．A
【详解】
A、均匀变化的电场会产生恒定不变的磁场；故A错误；B、麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,故B正确.C、德国赫兹科学家是最早用实验证实电磁波存在、证明麦克斯韦电磁场理论的．故C正确.D、、“CT”机是利用X射线进行投影成像，故D正确．本题选错误的故选A.
14．C
【详解】
A．线圈中的磁场强弱程度与通过线圈的电流大小成正比，根据乙图可知，线圈中产生的磁感应强度（磁通量）变化步调与电流i的变化步调一致，在里，电流i在增大，但其变化率在减小，所以线圈中的磁通量变化率也在减小，由法拉第电磁感应定律可知，线圈内变化的磁场产生的感应电场电动势在减小，所以小球受感应电场的电场力减小，做加速度减小的加速运动，故A错误；
B．时间内，由安培定则知线圈内感应磁场方向是向右的，磁通量在增大，根据楞次定律“增反减同”可知感应电场的电场线在线圈内部是向左的，由安培定则推得，小球中产生的涡流从左向右看是逆时针方向的，故B错误；
C．时刻，线圈中电流i的变化率为零，所以线圈中磁通量变化率为零，感应电场电动势为零，电流为零，所以小球受线圈作用力为零，故C正确；
D．电容器在放电过程中，变化的磁场在空间产生了变化的感应电场，在空间会产生电磁波发射出去，所以在的时间内电容器储存的电能没有全部转化为小球的动能，故D错误。
故选C。
15．CD
【详解】
A．红外线是不可见光，它的频率低于红光，A错误；
B．红外线属于电磁波，是横波，任何物体都能发射红外线，B错误；
C．红外线的光子频率低于红光，能量不高，但是具有的热效应显著，C正确；
D．红外线属于电磁波，能发生反射、折射、衍射和干涉等波现象，D正确。
故选CD。
16．BCE
【详解】
A、根据简谐运动的对称性知，一个周期内的路程一定是4倍振幅，但四分之一周期内的路程不一定是一个振幅，与物体的初始位置有关，故A错误；
B、检查光学面的平整程度是利用光的干涉现象，利用两平面所夹空气薄层的反射，获得频率相同的光波，从而进行相互叠加，故B正确；
C、偏振是横波特有的现象，由于电磁波能发生偏振现象，说明电磁波是横波，故C正确；
D、根据干涉条纹间距公式，同一实验装置观察，红色光的波长大于绿光，绿光的双缝干涉条纹间距小，故D错误；
E、做单摆测重力加速度实验时，小球在最低点的速度最快，所以从单摆摆到最低点时开始计时，能减小实验误差，故E正确；
17．AC
【详解】
A．甲图中，若此时电路中电流方向为逆时针，则有电容器处于放电状态，则是电场能在转化为磁场能，故A正确；
B．发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大．且光在内芯与外套的界面上发生全反射，故B错误；
C．丙图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性，故C正确；
D．调制共有两种方式：一是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一是调频，即通过改变频率来实现信号加载电磁波，而丁图中的调制方法叫做调频，故D错误．
18． 周期性地变化着 转化
【详解】
略
19．2.56
【详解】
设时间为t，则由题意得2s=vt=ct
解得：
20． 错误 正确 错误 错误 错误 错误
【详解】
略
21． 相同 共振 电谐振 高频电流
【解析】
略
22．（i）2.20mm；（ii）5.36×1014Hz或536THz，绿光
【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。
23．（1）在修建桥梁时需将桥柱插入江底，让打桩机的打击频率等于桥柱的固有频率，使桥柱发生共振，桥柱更容易沉入桥底。
（2）收音机选台时，调解LC振荡电路的频率等于要接收的电台的频率，LC振荡电路发生电谐振，LC振荡电路的电流最大，就能接收到该电台的信号。
【详解】
（1）在修建桥梁时需将桥柱插入江底，让打桩机的打击频率等于桥柱的固有频率，使桥柱发生共振，桥柱更容易沉入桥底。
（2）收音机选台时，调解LC振荡电路的频率等于要接收的电台的频率，LC振荡电路发生电谐振，LC振荡电路的电流最大，就能接收到该电台的信号。
24．(1)0.56×106～1.8×106 Hz ；(2)10－3 F
【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.
25．如图;
【详解】
振荡电流的变化周期与电容器极板上电压变化周期相同，且当振荡电流最大时，电容器两板电压为零；振荡电流最小时，电压最大；则电容器极板上电压变化图线如图；
答案第1页，共2页