选择性必修二4.4电磁波谱(word版含答案)

选择性必修二 4.4 电磁波谱
一、单选题
1．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
2．电磁波与传感器在日常生活和生产中已经被大量应用了，下面正确的是（　　）
A．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领
B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线
C．光敏电阻阻值随光强增大而增大
D．电阻应变片是根据两个应变片热膨胀系数不同而制成
3．物理来源于生活又服务于生活，下列生活和科技现象中涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率
B．正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到的声波频率与该波源的频率相比减小
C．电磁波在生活中有着广泛的应用，例如X射线的波长比射线的波长长，可以用来灭菌消毒
D．篮球运动员伸出双手迎接传来的篮球，然后两手随球迅速收缩至胸前，这样做可以减小篮球对手的冲量
4．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
5．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
6．为了做好新冠疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。下列关于红外测温枪的说法中正确的是（　　）
A．红外测温枪接收到的是身体的热量信号
B．体温越高，测温枪接受到最强辐射频率越低
C．体温越高，测温枪接受到最强辐射波长越短
D．红外线属于电磁波，其波长小于紫外线的波长
7．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
8．2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，如图所示。已知神舟十三号空间实验室轨道半径为6740km，地球半径为6400km，则航天员讲课的实时画面从神舟十三号空间实验室发至地面接收站需要的时间最少为（ ）
A． B．
C． D．
9．关于电磁波谱,下列说法正确的是（　　）
A．波长不同的电磁波在本质上不完全相同
B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象
C．电磁波谱的频带很宽
D．电磁波的波长很短,所以电磁波的频带很窄
10．在新冠肺炎疫情防控期间。测量体温成为重要的防疫措施之一，医学上常用的水银体温计可以在家庭中使用，红外测温枪在学校、居民区、办公楼、商场等公共场所广泛应用，下图是红外测温枪，下列说法中正确的是（　　）
A．水银体温计可以用来测量佛水的温度
B．红外测温枪和电熨斗中的温度敏感元件相同
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．红外测温检测量人体温度时，离人体越远，显示温度越低
11．下列选项正确的是（　　）
A．电磁炉的工作原理是利用了电磁感应现象
B．液晶显示、3D电影、光学镜头上的增透膜都是光的偏振现象的应用
C．在LC振荡电路中，将铁芯插入电感线圈，向外辐射电磁波的本领会增强
D．一定波段的红外线能促进人体对钙的吸收和维生素D的合成，提高人体免疫力
12．地震会造成大量建筑物倒塌，为了将埋在倒塌建筑中的被困者迅速解救出来，救援队在救援过程中使用生命探测仪来寻找被压在废墟中的伤员，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
13．电磁波谱的不同波段特性不一，应用广泛。下列说法中正确的是（　　）
A．检验人民币的真伪一般利用的是红外线
B．对人体进行透视时一般利用的是射线
C．对病人进行放射性治疗时，用到了射线高能量的特点
D．5G通讯是利用红外线传递信号
14．声波和电磁波均可传递信息，且都具有波的特征。下列说法正确的是（　　）
A．电吉他、电子琴发出的都是电磁波
B．声波和电磁波都能引起鼓膜振动
C．电磁波都不能被人看见，声波都能被人听见
D．在空气中，电磁波的传播速度大于声波的传播速度
15．WiFi无线网络实质是一种短程无线传输技术，能够在一定范围内支持互联网接入的电磁波信号。最新的WiFi6技术使用或电磁波，属于电磁波谱中的某个波段，如图所示。下列关于电磁波和WiFi的说法，错误的是（　　）
A．麦克斯韦预言了电磁波，楞次首次用实验证实了电磁波的存在
B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
C．WiFi信号使用的电磁波属于无线电波
D．WiFi信号使用的电磁波中，的波长比的更长
二、填空题
16．电磁波谱
（1）电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成的谱，叫作电磁波谱。
（2）按照波长从长到短依次排列为无线电波、_____、可见光、_____、X射线、γ射线。不同的电磁波由于具有不同的_____，具有不同的特性。
17．某一电磁波在真空中的传播频率为 2450MHz，它的波长为________m
18．电磁波在真空中传播的速度为________________m/s，这是宇宙间物质运动的最快速度。电磁波的波长、频率和速度之间具有如下定量关系：________________
19．本题为选做题，包括24－A和24－B两题，考生只选择其中一题作答
A 真空中电磁波的波速为_____ m/s．电磁波从一种介质进入另一种介质传播过程中，不变的物理量为___ （选填“频率”、“波长”）
B一根长为L，横截面积为S粗细均匀的电阻丝阻值为R，在温度不变的情况下，相同材料的均匀电阻丝在L不变、S增大一倍时的阻值为_______R；在L和S都缩为原来的一半时的阻值为_______R．
三、解答题
20．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？
21．生活中很多地方杀毒都用到紫外线，紫外线的波长范围大致是100nm﹣400nm ． 100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值是多少？
22．早期电视机接收的频道为频道，全频道电视机所接收的频道除频道外，还包括频道，试求早期电视机和全频道电视机所接收的无线电波的波长范围．
23．（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
24．某电磁波接受器使用的电磁波频段为900﹣1800MHz ，那么，此电磁波的波长范围是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．A
【详解】
A．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领，故A正确；
B．家用电器的遥控器采用的是红外线不是紫外线，故B错误；
C．光敏电阻阻值随光强增大而减小，故C错误；
D．电阻应变片是利用金属的金属应变效应制成的，故D错误。
故选A。
3．A
【详解】
A．光纤通信是利用了光的全反射原理，根据全反射的条件可知，其内芯的折射率大于外套的折射率，故A正确；
B．由多普勒效应可知，波在波源移向观察者时接收频率变高，正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到的声波频率与该波源的频率相比增大，故B错误；
C．电磁波在生活中有着广泛的应用，例如X射线的波长比射线的波长长，X射线具有较强的穿透能力，对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，紫外线可以用来消毒，故C错误；
D．根据动量定理可知，合外力的冲量等于动量的变化量，接球过程中动量变化量一定，冲量不变，两手随球迅速收缩至胸前增加的作用时间，减小篮球对手的冲击力，故D错误。
故选A。
4．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。
5．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。
6．C
【详解】
A．红外测温枪接收到的是人体辐射出的红外线，通过波长、强度与温度的关系，就可以得到人体的温度，并不是直接接收人体的热量信号，故A错误；
B．温越高，测温枪接受到最强辐射频率越高，故B错误；
C．体温越高，测温枪接受到最强辐射波长越短，故C正确；
D．红外线属于电磁波，根据电磁波谱的排列顺序可知，红外线的波长大于紫外线的波长，故D错误。
故选C。
7．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。
8．A
【详解】
光的传播速度为，需要的时间最少为
故选A。
9．C
【详解】
电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的,只是波长或频率不同而已,其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差1020倍,又由波速公式
知，电磁波谱的频带也是很宽的，故选项C正确，ABD错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．水银体温计量程不高于40℃，则不可以用来测量沸水的温度，故A错误；
B．红外测温枪使用的是红外线传感器，电熨斗使用的是双金属片，故B错误；
C．红外测温枪接收人体发射出来的红外线，从而测量人体温度，故C错误；
D．红外测温枪测量人体温度时，离人体越远，接收到人体辐射出来的功率越少，显示温度越低。故D正确。
故选D。
11．A
【详解】
A. 电磁炉工作原理是电磁感应现象中的涡流现象，故A正确。
B. 液晶显示、3D电影是光的偏振现象的应用、光学镜头上的增透膜是光的干涉的应用，故B错误；
C. 在LC振荡电路中，将铁芯插入电感线圈，自感系数L变大，根据
可知振荡频率减小，则向外辐射电磁波的本领会减小，故C错误；
D. 一定波段的紫外线能促进人体对钙的吸收和维生素D的合成，提高人体免疫力，故D错误。
故选A。
12．B
【详解】
不同温度的物体会发出不同的频率的红外线，生命探测仪就是利用人体发出的红外线与周围环境不同而寻找的，所以ACD错误，B正确。
故选B。
13．C
【详解】
A．利用紫外线可以进行防伪识别，而不是红外线，A错误；
B．医学中对人体进行透视时一般利用的是X射线，B错误；
C．对病人进行放射性治疗时，用到了射线高能量的特点，C正确；
D．5G通讯利用的是无线电波传递信号，D错误。
故选C。
14．D
【详解】
A．电吉他、电子琴发出的都是声波，故A错误；
B．声波能引起鼓膜振动，而电磁波不能引起鼓膜振动，故B错误；
C．电磁波中的可见光是可以看见的，而声波中的超声波和次声波人是无法听见的，故C错误；
D．在空气中，电磁波的传播速度大于声波的传播速度，故D正确。
故选D。
15．A
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，都等于真空中光速，故B正确；
C．WiFi信号使用的电磁波的波长为
或者为
由电磁波的波长范围可知属于无线电波，故C正确；
D．WiFi信号使用的电磁波中，的频率比的低，所以前者波长比后者波长长，故D正确。
本题选错误的，故选A。
16． 红外线 紫外线 波长（频率）
【详解】
[1][2][3]按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、γ射线。不同的电磁波由于具有不同的波长（频率），具有不同的特性。
17．0.12
【详解】
试题分析：电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s；当f=2450MHz时，波长
考点：电磁波
【名师点睛】
本题考查了电磁波的频率与波长的关系的知识，是一道基础题，熟练应用基础知识即可正确解题．
18． ## ######
【详解】
[1] 电磁波在真空中传播的速度为光速；
[2] 电磁波的波长、周期、传播速度之间的关系为
结合频率与周期的关系
联立可得
19． 频率
【详解】
A.真空中电磁波的波速为3×108 m/s．电磁波从一种介质进入另一种介质传播过程中，不变的物理量为频率；
B.根据 可知，当L不变、S增大一倍时的阻值为R；在L和S都缩为原来的一半时，阻值为R．
20．① 530 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.
21．100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值分别是19.9X10-17J和4.98X10-17J
【详解】
由，100nm电磁波辐射的能量子ε的值：E1＝6.626×10 34×≈19.9×10 17J；400nm电磁波辐射的能量子ε的值：E2＝6.626×10 34×≈4.98×10 17J．
22．早期电视机的波长范围为： m；全频道电视机接收的无线电波的波长范围为 m， m
【详解】
不同频率的电磁波的传播速度都相同根据电磁波的波长、波速和频率的关系式c和电磁波在真空中的传播速度，可得对应频道中最低频率和最高频率的波长分别是：
；
同理可得：；；；
则早期电视机的波长范围为： m；全频道电视机接收的无线电波的波长范围为 m， m
明确电磁波的波长，根据波长、频率和波速的关系即可求得各边缘频率处的对应波度．
本题考查波长、频率和波速之间的关系，要注意电磁波在真空中的传播速度．
23．（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
24．0.17m～0.33m ．
【详解】
电磁波在真空中传播速度等于光速，为：c=3×108m/s
当f1=900MHz时，波长：
当f2=1800MHz时，波长：
电磁波的波长范围是0.17m～0.33m．
本题关键是明确电磁波的波速、波长和频率的关系，记住公式c=λf即可．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页