3.4电磁波的发现及其应用 同步练习（word版含答案）

3.4、电磁波的发现及其应用
一、选择题（共15题）
1．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言电磁波的存在，用实验证实电磁波存在的科学家是（　　）
A．奥斯特 B．赫兹 C．库仑 D．法拉第
2．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
3．许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，下列说法正确的是（　　）
A．库仑利用扭秤测出了静电力常量k的数值
B．富兰克林通过油滴实验测定了电荷量e的数值
C．法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场
D．麦克斯韦提出了电磁场统一理论并用实验证明了电磁波的存在
4．电磁场理论预言了什么（　　）
A．预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场
B．预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速
C．预言了变化的电场能够在周围产生磁场
D．预言了电能够产生磁，磁能够产生电
5．关于电磁波，下列说法正确的是 （　　）
A．电磁波中最容易发生衍射现象的是射线
B．紫外线的频率比可见光低，长时间照射可改善身体健康
C．德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在
D．电磁波都不会产生多普勒效应
6．下列说法中正确的是（ ）
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并且第一次用实验证明了电磁波的存在
B．丹麦天文学家第谷坚持20余年对天体的系统观测，获得了大量的精确资料，为他的弟子德国天文学家开普勒提出三大定律做好了准备
C．卡文迪许发现了万有引力定律并且利用扭秤装置测出了万有引力常量
D．古希腊学者托勒密提出日心说，波兰哥白尼提出地心说，哥白尼天文学使古代科学走向了近代的牛顿力学
7．手机通话时，手机是将信号发送到（　　）
A．基站 B．对方手机
C．电缆或光缆 D．地方电信局总机
8．下列选项正确的是（　　）
A．电磁波的传播速度一定是
B．雷达探测物体的基本原理是利用了电磁波的衍射现象
C．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场
D．麦克斯韦是证实电磁波理论的第一人
9．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
10．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献．下列叙述符合物理学史实的是（ ）
A．奥斯特发现了电流的磁效应
B．麦克斯韦最早发现了电流周围存在磁场
C．法拉第预言了电磁波的存在
D．安培最先建立了完整的电磁场理论
11．下列关于物理学家所作贡献的叙述正确的是
A．楞次通过实验发现了电流周围存在磁场
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在,并通过实验验证了电磁波的存在
C．安培通过实验发现感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D．法拉第提出可以用电场线描绘电场的分布，极大地促进了人们对电磁现象的研究
12．以下关于预防电磁辐射的做法，不正确的是（　　）
A．移动电话应尽量避免长时间使用
B．注意人体与家用电器保持一定的距离
C．高压线、变电站、电台、电视台旁边兴建住宅区
D．不要把家用电器摆放得过于集中
13．下列说法正确的是
A．变化的电场产生磁场
B．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
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比医院胸透中的X射线波长长
14．当代人类的生活和电磁波紧密相关，关于电磁波，下列说法正确的是(　　)．
A．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波
B．电磁波在传播过程中，其波速与介质有关
C．电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波
D．微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波
15．某时刻LC振荡电路的状态如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．此时刻电场能正在向磁场能转化
B．此时刻磁场能正在向电场能转化
C．在一个周期内，电场能向磁场能转化完成两次
D．在一个周期内，磁场能向电场能转化完成一次
二、填空题
16．2012年6月24日，飞行在太空的我国“神舟九号”航天员与深潜在海面下7000米处的“蛟龙号”潜水员进行了人类最远的“海天对话”，如图所示，“海天对话”是靠_______传递信息的．“神舟九号”发射时加速上升的过程机械能_____（选填“增大”、“减少”或“不变”），“蛟龙号”潜水器逐渐浸没于水中的过程浮力_____．（选填“增大”、“减少”或“不变”）
17．“北斗”导航卫星向地面发射频率为1.5×109Hz的电磁波，其波长为___m（真空中光速为3×108m/s）．电磁波在进入地球大气层后频率___（选填“增大”、“不变”或“减小”）．
18．麦克斯韦的电磁场理论主要有两个基本观点，分别是______和______．
19．（1）变化的电场一定产生变化的磁场。( )
（2）恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场。( )
（3）电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s。( )
（4）麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在。( )
（5）电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s。( )
（6）光也是一种电磁波。( )
三、综合题
20．在隔离防治新型冠状病毒期间，火车站、地铁站、各小区等处常使用红外线测温仪测体温，以达到早发现、早隔离的效果。与可见光一样，红外线是一种波。人体辐射的红外线波长约为，其频率约为多少？其能量子的值为多少？
21．我们周围哪些设备是利用电磁波工作的？各利用了哪一类电磁波的什么特性？
22．（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述．
a．请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；
b．点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S 、S 到点电荷的距离分别为r 、r ．我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小．请计算S 、S 上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2．
（2）观测宇宙中辐射电磁波的天体，距离越远单位面积接收的电磁波功率越小，观测越困难．为了收集足够强的来自天体的电磁波，增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要路径．2016年9月25日，世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用，被誉为“中国天眼”．FAST直径为500 m，有效提高了人类观测宇宙的精度和范围．
a．设直径为100 m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P ，计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P ；
b．在宇宙大尺度上，天体的空间分布是均匀的，仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象，设直径为100 m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0，计算FAST能够观测到的此类天体数目N．
23．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】
麦克斯韦建立了电磁场理论，预言电磁波的存在，用实验证实电磁波存在的科学家是赫兹。
故选B。
2．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．
3．C
【详解】
A．库仑利用扭秤实验得出了电荷间的作用力与电荷量的关系，即库仑定律，但静电力常量是后人计算所得的，故A错误；
B．密立根通过油滴实验测定了电荷量e的数值，故B错误；
C．法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场，故C正确；
D．麦克斯韦提出了电磁场统一理论，赫兹用实验证明了电磁波的存在，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
AC．变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围产生磁场；这是电磁场理论内容之一，并不是预言的，故AC错误；
B．麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速，故B正确；
C．麦克斯韦提出的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。故C错误；故选B。
5．C
【详解】
A．电磁波中无线电波的波长最长，则最容易发生衍射现象的是无线电波，选项A错误；
B．紫外线的频率比可见光高，适当照射可以促进钙的吸收，改善身体健，故B错误；
C．德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项C正确；
D．电磁波也会产生多普勒效应，选项D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证明了电磁波的存在，选项A错误；
B．丹麦天文学家第谷坚持20余年对天体的系统观测，获得了大量的精确资料，为他的弟子德国天文学家开普勒提出三大定律做好了准备，选项B正确；
C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许利用扭秤装置测出了万有引力常量，选项C错误；
D．古希腊学者托勒密提出地心说，波兰哥白尼提出日心说，哥白尼天文学使古代科学走向了近代的牛顿力学，选项D错误；
故选B。
7．A
【详解】
在通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过调制后，把信号发送到基站中转，故选A。
8．C
【详解】
A．电磁波的传播速度受介质影响，A错误；
B．雷达探测物体的基本原理是利用了电磁波的反射现象，B错误；
C．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场， C正确；
D．赫兹是最早用实验证实麦克斯韦电磁波理论的科学家。D错误。
故选C。
9．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．
10．A
【详解】
解：A、奥斯特发现了电流的磁效应，故A正确；
B、奥斯特最早发现了电流周围存在磁场，故B错误；
C、麦克斯韦预言了电磁波的存在，故C错误；
D、麦克斯韦最先建立了完整的电磁场理论，故D错误．
故选A．
11．D
【详解】
奥斯特发现了电流周围存在磁场，故A错误．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，后来赫兹用实验证实电磁波的存在，故B错误．楞次总结出电磁感应现象中感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，即楞次定律，故C错误．法拉第提出可以用电场线描绘电场的分布，极大地促进了人们对电磁现象的研究，选项D正确；故选D.
12．C
【详解】
A．移动电话在使用时有电磁辐射，避免长时间使用可预防辐射，故A正确；
B．家用电器在工作时具有一定的电磁辐射，人体与其保持一定的距离，可预防辐射，故B正确；
C．高压线、变电站、电台、电视台旁边具有较强的电磁辐射，不适宜修建住宅区，故C错误；
D．不要把家用电器摆放得过于集中，避免摆放处的电磁辐射太强，故D正确。
本题要求选择错误的，故选C。
13．AD
【详解】
AD
试题分析：变化的电场产生磁场、变化的磁场产生电场，A对；用紫外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，B错；光的传播速度为，声波的传播速度为340m/s，故C错；遥控器发出的红外线波长比医院胸透中的X射线波长长，D对．
14．BC
【详解】
变化的磁场.电场才能产生电磁波，A项错；电磁波的传播速度与介质有关，B项错；电磁波能够携带信号，用于通讯，C项正确；微波炉内的微波是波长较短的电磁波，D项错．
15．BC
【详解】
AB．由图可知，该时刻电容器正在充电，则振荡电流i正在减小，电场能逐渐增大，磁场能逐渐减小，即磁场能正在向电场能转化，A错误，B正确；
CD．在一个周期内，电容器两次充电、两次放电，则磁场能向电场能转化完成两次，电场能向磁场能转化完成两次，C正确，D错误。
故选BC。
16． 电磁波 增大 增大
【详解】
现代的移动通信都是利用电磁波来传递信息的；“海天对话”靠的也是电磁波；
“神舟九号”发射时加速上升的过程中，高度增大，重力势能增大，速度增大，动能增大，所以机械能增大；
根据阿基米德定律可判断“蛟龙号”潜水器所受浮力大小。“蛟龙号”潜水器逐渐浸没于水中的过程中，排开水的体积增大，所以排开水的重力增大，所以浮力增大。
17． 0.2 不变
【详解】
解：由波的传播速度公式c=λf得：λ=
代入数据解得：λ=0.2m
波在传播的过程中，频率是不发生变化的，所以电磁波在进入地球大气层后频率不变．
故答案为0.2，不变
18． 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场
【详解】
试题分析：麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场．在电场的周围不一定存在着由该电场产生的磁场，原因是若变化的电场就一定产生磁场，若是稳定的电场则不会产生磁场的．若周期性变化的电场一定产生同周期变化的磁场，而均匀变化的电场不能产生均匀变化的磁场．
19． 错误 错误 正确 错误 错误 正确
【详解】
(1)变化的电场一定产生的磁场，不一定是变化的磁场。故错误。
(2)恒定电流周围产生磁场，变化的磁场才能产生电场，稳定的磁场不能产生电场。故错误。
(3)电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s。故正确。
(4)麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹验证了电磁波的存在。故错误。
(5)电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，其它介质中传播速度小于3×108 m/s。故错误。
(6)光是一种电磁波。故正确。
20．，
【详解】
人体辐射的红外线波长约为10μm，其频率
其能量子的值
21．见解析
【解析】
1．微波炉：利用微波可以传递能量的特性；
2．雷达：利用微波方向性强的特性；
3．X光机：利用X射线穿透性强的特性；
4．γ刀：利用γ射线具有高能量的特性；
5．日光灯：利用紫外线能够激发荧光物质的特性；
6．紫外线消毒灯：利用紫外线具有明显的化学作用的特性；
7．红外线烤箱：利用红外线的热效应；
8．移动电话：利用微波频带宽、携带信息容量大的特性。
22．（1）a． b．（2）a． b．
【详解】
（1）a．在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷
根据库仑定律检验电荷受到的电场力
根据电场强度的定义
得
b．穿过每个面的电场线的总条数是相等的，若面积大，则单位面积上分担的条数就少，
故穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比
（2）a．地球上不同望远镜观测同一天体，单位面积上接收的功率应该相同，因此
b．在宇宙大尺度上，天体的空间分布是均匀的．因此一个望远镜能观测到的此类天体数目正比于以望远镜为球心、以最远观测距离为半径的球体体积．
设地面上望远镜能观测到此类天体需收集到的电磁波的总功率的最小值为P0，直径为100 m望远镜和FAST能观测到的最远距离分别为L0和L，则
可得L=5L0
则
故本题答案是：（1）a ; b.
（2）a ; b.
23．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