4.4电磁波谱 同步练习（Word版含解析）

人教版（2019）选择性必修二 4.4 电磁波谱 同步练习
一、单选题
1．汽车的自适应巡航功能能够帮助驾驶员减轻疲劳，毫米波雷达是其中一个重要部件。毫米波的波长比短波波长短，比红外线波长长，则（　　）
A．这三种电磁波，红外线最容易发生明显的衍射绕过粉尘
B．这三种电磁波在真空中传播，短波的传播速度最小
C．这三种电磁波中毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘
D．这三种电磁波，短波频率最高
2．下列波中不属于电磁波的是（　　）
A．消毒用的紫外线
B．透视用的X射线
C．教室里的读书声
D．遥控器发出的红外线
3．关于微波炉使用下列说法正确的是（　　）
A．微波炉可以加热鸡蛋，罐头等物品
B．利用微波炉加热食物的原理和烤箱相同
C．微波炉加热食物，内外同时快速加热
D．微波炉可以空转
4．下列说法中正确的有（　　）
A．未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，发生了偏振现象
B．第五代移动通信（5G）采用频段大致分低频段和高频段，其高频段的电磁波信号的传播速度大
C．航天飞机靠近卫星时，卫星接收到飞机的信号频率小于飞机发出的信号频率
D．在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过平衡位置处开始计时，以减小实验误差
5．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
6．下列不属于电磁波的是（　　）
A．阴极射线 B．红外线 C．X射线 D．γ射线
7．隐身飞机通过运用多种隐形技术降低飞机的信号特征，使雷达难以发现、识别、跟踪和攻击。飞机隐身的途径主要有两种：一是改变飞机的外形和结构，减小回波；二是飞机表面采用能吸收雷达波的涂敷材料。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、方位、高度等信息。常规雷达采用波长为0.01m～0.1m之间的厘米波，隐形飞机在常规雷达上反射的能量几乎与一只麻雀反射的能量相同，因此在常规雷达的屏幕上几乎看不到隐身飞机的回波。而米波雷达采用波长为1m～10m之间的米波，与隐身飞机的外形尺寸相匹配，从而发生谐振，大大增强了飞机回波信号的能量，从而使飞机的隐身效果下降。下列说法正确的是（　　）
A．米波不能产生偏振现象
B．米波的频率约为厘米波频率的10倍
C．米波的传播速度小于厘米波的传播速度
D．常规雷达比米波雷达的分辨率更高
8．地震后坍塌的废墟中有大量伤员，为了尽快救出他们，需要使用生命探测仪，这种仪器主要是接收人体发出的（ ）
A．可见光 B．红外线 C．紫外线 D．声音
9．下列说法正确的是（　　）
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
B．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
C．红光比其它可见光更容易发生衍射，所以警示灯常使用红光
D．拍摄玻璃橱窗内的物体时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
10．许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，不正确的是（　　）
A．X光透视利用的是光的衍射现象
B．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力
D．紫外验钞机是利用紫外线的荧光作用
11．如图所示，后车安装了“预碰撞安全系统”，其配备的雷达会发射毫米级电磁波（毫米波），并对前车反射的毫米波进行运算，则（　　）
A．毫米波的频率比可见光高
B．毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象
C．经前车反射后毫米波的速度将比反射前大
D．前车的金属尾板遇到毫米波时会产生极其微弱的感应电流
12．近年来，无线光通信技术（不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段）在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景。以下说法正确的是（　　）
①光通信就是将文字、数据、图像等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程
②光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中传输
③红外线的频率比可见光的频率高
④红外光子的能量比可见光子的能量大
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
13．近年来军事行动中，士兵都佩戴“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为（ ）
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均在不停地辐射红外线
C．只有高温物体才能不停地辐射红外线
D．“红外夜视仪”发射出X射线，被照射物体受到激发而发出红外线
14．第五代移动通信技术（简称5G）是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中不正确的是（　　）
A．5G和4G使用的电磁波都是横波
B．5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同
C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象
D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长
15．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2450MHs。家用5GWi-Fi所使用的电磁波频率约为572SMHz。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问后，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，更容易产生明显衍的射现象
二、填空题
16．绿光、红光、紫光三种可见光波长从小到大是 ___________
17．电磁波谱与电磁波的能量
（1）电磁波谱
a.概念：按电磁波的____或____大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
b.各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：____、红外线、___ 、_____、X射线、γ射线。
c.各种电磁波的特性
①无线电波：用于____ 、卫星通信、____等的信号传输。
②红外线：用来____等。
③可见光：照亮自然界，也可用于____。
④紫外线：用于___。
⑤X射线：用于诊断病情
⑥γ射线：可以摧毁______。
（2）电磁波的能量
a.光是一种电磁波，光具有能量。
b.电磁波具有______，电磁波是一种物质。
18．可见光：可见光的波长在________nm之间。
19．电磁波的特点及应用:
（1）无线电波:波长大于1 mm（频率小于300 GHz）的电磁波是无线电波。
①无线电波中的中长短波:广播及其他信号传输。
②无线电波中的微波:卫星通信、电视等。
（2）红外线:
①红外线是一种光波,波长比无线电波______,比可见光______,其主要特点是______效应。
②所有物体都发射红外线,热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射______。
③红外线主要用于______、______和红外______等。
（3）可见光:可见光的波长在______ nm到______ nm之间,可见光让我们看见这个世界,也可用于通信。
（4）紫外线:
①波长范围在______到________nm之间,其主要特点是______效应。
②具有______的能量,应用于灭菌消毒,具有较强的______效应,用来激发______物质发光。
（5）X射线和γ射线:
①X射线频率比紫外线_____,穿透力较______,用来检查工业部件有无裂纹或气孔,医学上用于______。
②γ射线频率比X射线还要高,具有______的能量,穿透力______,医学上用来治疗______,工业上用于探测______部件内部是否有缺陷。
三、解答题
20．可见光也是一种电磁波，某种可见光的波长为，则它的频率为是多少？已知光从真空中进入水中频率不变，但波长变短，若这种可见光进入水的波长变为，那么此光在水中的传播速度将变为多少？
21．已知真空中某电磁波的频率是3.0×1010Hz， 那么该电磁波在真空中的波长是多少？
22．（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述，电场线的疏密反映了电场强度的大小。
(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S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比。
（2）宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波，人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测，如图所示。假设A、B两个天体辐射功率相同，且都在均匀持续地辐射．天体A距地球1万光年，天体B距地球5万光年．(忽略电磁波传播过程中的损耗)
(a)用一架射电望远镜接收到A发出的电磁波功率为P1，则该望远镜接收到的来自天体B的电磁波功率P2是多大
(b)为收集足够强的信号，增大望远镜口径是一一种常用方法，为使接受到天体B的信号功率和天体A一样强，可将望远镜口径增大为原来的多少倍
23．LC振荡电路电容器的电容为3×10－5μF，线圈的自感系数为3 mH，它与开放电路耦合后，求：
①发射出去的电磁波的频率是多大？
②发射出去的电磁波的波长是多大？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．这三种电磁波中，短波的波长最长，最容易发生明显的衍射绕过粉尘，故A错误；
B．这三种电磁波在真空中传播时速度相同，都为光速，故B错误；
C．毫米波波长比红外线波长长，则毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘，故C正确；
D．由公式可知，波长越小，频率越高，则红外线波的频率最高，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】
紫外线、红外线以及X射线都是电磁波；教室里的读书声属于机械波，不是电磁波。
故选C。
3．C
【详解】
A．微波炉加热金属罐头会发生爆炸，故A错误；
B．微波炉加热食物的原理是利用微波能量加热食物，而烤箱是利用电流的热效应加热食物，两者原理不同，故B错误；
C．微波炉加热食物，食物的内外部能同时快速加热，故C正确；
D．微波炉不可以空转，故D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，发生了明显的衍射现象，故A错误；
B．无论是哪种频率的电磁波，在真空中的传播速度都相同，即都等于光速，所以第五代移动通信（5G）中低频段和高频段的电磁波信号的传播速度相等，故B错误；
C．根据多普勒效应可知，航天飞机靠近卫星时卫星接收到飞机的信号频率大于飞机发出的信号频率，故C错误；
D．在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过平衡位置处开始计时，相对最高点来说，相等位移下所用的时间较短，误差较小，故可以减小实验误差，故D正确。
故选D。
5．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。
6．A
【详解】
根据教材中关于电磁波谱的说明可知，无线电波、红外线、可见光、X射线和γ射线都属于电磁波，阴极射线不属于电磁波。
故选A。
7．D
【详解】
A．米波是电磁波，能产生偏振现象，故A错误；
B．由
可得米波的频率约为厘米波频率的
故B错误；
C．米波的传播速度等于厘米波的传播速度，故C错误；
D．雷达的分辨率是与其所使用的频率有着密切关系的，频率越高，分辨率也就越高，所以常规雷达比米波雷达的分辨率更高，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
活人能够向外辐射红外线，红外线属于电磁波的一个波段，便于用生命探测仪收集，故生命探测仪主要是根据接收到的红外线分析是否有生命体。
故选B。
9．C
【详解】
A．太阳光通过三棱镜，因各种光的折射率不同，形成彩色光谱，这是光的折射的结果，故A错误；
B．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光单缝衍射的现象，故B错误；
C．红光的波长比其它可见光长，因此更容易发生衍射，所以警示灯常使用红光，故C正确；
D．往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的透射强度，故D错误。
故选C。
10．A
【详解】
A．X光透视利用的是X光的穿透能力强的特点，A错误，符合题意；
B．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点，B正确，不符合题意；
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力，C正确，不符合题意；
D．紫外验钞机是利用紫外线的荧光作用，D正确，不符合题意。
故选A。
11．D
【详解】
A．从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低，故A错误；
B．毫米波的波长远小于车的大小，所以遇到前车时不会发生明显衍射现象，故B错误；
C．电磁波在空中传播的速度不会变化，故C错误；
D．系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号，说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流，故D正确。
故选D。
12．A
【详解】
无线光通信技术是光信号在空气中直接传输，光纤通信中的光信号是在光纤中传输，不论哪种方式，传输的都是文字、数据、图像等信息。由电磁波谱可知红外线的频率比可见光的频率低，又
则红外光子的能量比可见光子的能量小。
故选A。
13．B
【详解】
一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标从而采取有效的行动。故B正确，ACD错误。
故选B。
14．D
【详解】
A．5G和4G使用的电磁波都是横波，A正确；
B．5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同，均为光速3×108 m/s，B正确；
C．任何波均能发生干涉和衍射现象，故5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，C正确；
D．因5G使用的电磁波频率更高，根据公式
得，当速度一样时，波长与频率成反比，即5G使用的电磁波的波长比4G的短，D错误。
故选 D。
15．B
【详解】
A．电磁波是横波，可以发生偏振现象，故A错误；
B．电磁波的频率由振源决定，从一个房间穿越墙壁进入另一个房间后，频率保持不变，故B正确；
C．只有频率相同的两列光才能发生干涉，Wi-Fi信号不会在北斗导航信号叠加时，产生明显的干涉现象，故C错误；
D．家用5GWi-Fi所使用的电磁波频率高于微波炉的频率，因此其波长较短，不易发生明显的衍射现象，故D错误。
故选B。
16．紫光、绿光、红光
【详解】
[1]可见光波长从大到小的顺序为红橙黄绿蓝靛紫，则绿光、红光、紫光三种可见光波长从小到大是紫光、绿光、红光。
17． 波长 频率 无线电波 可见光 紫外线 广播 电视 加热理疗 通信 消毒 病变的细胞 能量
略
18．400～760
【详解】
略
19． 短 长 热 强 加热理疗 红外遥感 高速摄影 400 760 5 370 化学 较高 荧光 荧光 高 强 人体透视 很高 更强 癌症 金属
【详解】
（2）①[1][2][3]红外线是一种光波,波长比无线电波短，比可见光长，其主要特点是热效应。
②[4]所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。
③[5][6][7]红外线主要用于加热理疗、红外遥感和红外高速摄影等。
（3）[8][9]可见光:可见光的波长在400 nm到760nm之间,可见光让我们看见这个世界,也可用于通信。
（4）①[10][11][12]紫外线:波长范围在5到370nm之间,其主要特点是化学效应。
②[13][14][15]具有较高的能量,应用于灭菌消毒,具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光。
（5）①[16][17][18]X射线频率比紫外线高，穿透力较强，用来检查工业部件有无裂纹或气孔,医学上用于人体透视。
②[19][20][21][22]γ射线频率比X射线还要高,具有很高的能量，穿透力更强，,医学上用来治疗癌症，工业上用于探测金属部件内部是否有缺陷。
20．；；
【详解】
根据波长、波速和频率的关系可知，所以
频率不变，波长变成；则波速：
；
【点睛】
本题要求记住真空中电磁波速等于光速．还要知道公式c=λf，同时明确光进入不同介质时频率不变，速度及波长发生变化．
21．0.01m
【详解】
由波速公式c=λf，得该电磁波在真空中的波长：
22．（1）(a) ； (b) ；（2）(a) ； (b)
【详解】
（1）（a）场源电荷的电荷量为Q，在距离Q为r的位置放置电荷量为q的检验电荷，根据库仑定律和场强的定义：有：
，
联立解得：
（b）穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比为：
（2）（a）令望远镜能接收到射电信号的有效面积为S，A、B两个天体的辐射功率为P，天体A距离地球1万光年，则望远镜接收到A发出的电磁波功率为：
同理，望远镜接收到B发出的电磁波功率为：
联立可得：
（b）直径为d的望远镜能够接受到的射电信号的有效面积为：
则有：
，
根据题意得
可得
23．① 530 kHz　② 566 m
【详解】
①根据T＝2π得
f＝
代入数值得，
f≈530 kHz.
②根据λ＝c/f
得
λ＝566 m.
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