人教版必修三 13.4 电磁波的发现与应用专题（含答案）

人教版必修三第十三章电磁波的发现与应用专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图所示的四种电场变化情况，能发射电磁波的是( )
A. B.
C. D.
2. 下列说法不正确的是( )
A. 麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是横波
B. 高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了
C. 在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波
D. 过强或过长时间的紫外辐射、射线或射线的作用，会对人体眼镜、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等造成危害
3. 年月日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，航天员太空授课的画面如图通过电磁波传输到地面接收站。关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )
A. 电磁波在任何介质中的传播速度都为
B. 将手机放在真空塑料袋中，拨打该手机，手机不能接收信号
C. 赫兹首先用实验证实了电磁波的存在
D. 麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
4. 下列图中所示的四种磁场变化情况，能产生如图所示的电场的是( )
A. B. C. D.
5. 麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是( )
A. 电容器正在充电
B. 两平行板间的电场强度在减小
C. 该变化电场产生顺时针方向俯视的磁场
D. 两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值
6. 某肺炎病人拍摄的胸片如图所示，病毒感染处的密度与其它部分不同，片中显示为白斑。拍摄片，利用穿透能力与密度有关的是( )
A. 无线电波 B. 红外线 C. 射线 D. 紫外线
7. 电磁波包含了射线、红外线、紫外线、无线电波等，则( )
A. 把音像信号从高频振荡电流中取出来的过程叫调谐
B. 红外线具有较强的热效应，其光子的能量比紫外线光子的能量弱
C. 射线与无线电波本质不同，射线是粒子，无线电波是电磁波
D. 在真空中，红外线的速度比无线电波的速度快
8. 如图所示是中国天眼口径球面射电望远镜，其米口径球面射电望远镜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. B. C. D.
9. 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关于红外线和光通信，以下说法中正确的是( )
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红外线的频率比可见光的频率高红外线光子的能量比可见光光子的能量大
A. B. C. D.
10. 抗击新冠肺炎疫情的战斗中，某手机运营商通过超高清技术向广大用进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率。信号一般采用频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术的频段范围是，则( )
A. 信号比信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B. 信号比信号波动性更显著
C. 信号比信号更不容易绕过障碍物，所以通信需要搭建更密集的基站
D. 无线电波是波长较短的电磁波
二、简答题（本大题共1小题，共12.0分）
11. 英国物理学家麦克斯韦认为：变化的磁场________选填“能”或“不能”产生电场．电磁波按照波长由长到短排列依次是：无线电波、红外线、可见光、________、射线和射线．
三、计算题（本大题共2小题，共28.0分）
12. 医院做胸透用射线也是电磁波，射线的频率范是到，求：对应射线的波长范围电磁波的传播速度。
13. 某居住地位于某数百米高的山峰的一侧，山峰的另一侧处建有一无线电波发射站，如图所示。处的无线电波发射站可发送频率为的中波和频率为的微波。已知无线电波在空气中的传播速度为。
求该中波和微波的波长。
发射站和居住地隔着山峰，哪种无线电波能更好地到达居住地，它是如何到达居住地的？
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场会产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，周期性变化的磁场与电场不断的相互激发，会使电磁场由近及远的传播，形成电磁波。
本题关键熟悉电磁波的产生机理，要明确周期性变化的电场或磁场可以产生电磁波，均匀变化的电场或磁场不能产生电磁波。
【解答】
A.图是稳定的电场，不能产生磁场，故A错误；
图与图是均匀变化的电场，产生恒定不变的磁场，也不能形成电磁波，故B错误，C错误；
D.图是按正弦函数规律周期性变化的电场，会产生同频率的周期性变化的磁场，能形成电磁场，向外发射电磁波，故D正确。

2.【答案】
【解析】
【分析】
该题考查了光的偏振、相对论理论、经典的电磁场理论和各种电磁波的特性，都是属于记忆性的知识点，要加强这类知识点的记忆。
偏振可以证明波性，下面是光偏振的发现过程，偏振现象的发现：年，马吕斯在试验中发现偏振现象。在进一步研究光的简单折射中的偏振时，他发现光在折射时是部分偏振的；高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了；在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波；紫外辐射、射线或射线具有很强的化学作用。
【解答】
A、麦克斯韦预言了光是横波，马吕斯在试验中发现光的偏振现象，证明了光是横波。故A错误；
B、根据爱因斯坦的相对论理论，高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了。故B正确；
C、根据经典的电磁学理论，在磁场中做圆周运动的带电粒子在空间中产生周期性变化的磁场，会发出电磁波。故C正确；
D、紫外辐射、射线或射线具有很强的化学作用，过强或过长时间的紫外辐射、射线或射线的作用，会对人体眼镜、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等造成危害。故D正确。
本题要求选择不正确的。故选A。

3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查电磁波的特点及物理学史，麦克斯韦的电磁场理论等知识，基础题目。
根据电磁波的特点直接可判断；根据电磁波能在真空中传播直接可判断；根据物理学史知识可判断；根据麦克斯韦电磁场理论可判断。
【解答】
A、电磁波在真空中传播的速度为，在其它介质中传播的速度小于，故A错误；
B、电磁波能够在真空中传播，可见将手机放在真空塑料袋中，拨打该手机，手机能接收信号，故B错误；
C、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首先用实验证实了电磁波的存在，故C正确；
D、由麦克斯韦电磁场理论知，变化的电场一定能产生磁场，但产生的磁场不一定是变化的；变化的磁场一定能产生电场，但产生的电场不一定是变化的，故D错误。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了电磁场理论，掌握磁场如何变化，理解产生恒定的电场的条件即可正确解答。
明确电磁波的产生规律，知道均匀变化的磁场才能产生稳定的电场，而稳定的磁场不会产生电场。
【解答】
由图可知，产生的电场为匀强电场，根据麦克斯韦的电磁场理论可知，只有磁场随着时间均匀变化，才会产生恒定的电场，故C正确，ABD错误。故选：。
5.【答案】
【解析】解：、由图中可以看出，极板间的电场方向是竖直向上的，说明下极板带正电，上极板带负电，如果等效电流的方向是向上的，即外电流流向下极板，流出上极板，也就是相当于正电荷流向下极板，而下极板本来说是带正电的，所以下极板所带的电荷量会增加，所以电容器在充电，故A正确；
B、充电的过程，两极板间的电压在增大，由场强，可知极板间的电场强度在增大，故B错误；
C、由右手定则可以判断出，该变化电场产生逆时针方向俯视的磁场，故C错误；
D、两极板的电场最强时，就是充电快充满的时候，此进电流反而比较小，故这个电场产生的磁场也比较小，不会最大，故D错误。
故选：。
本题考查了麦克斯韦的电磁场理论，理解均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场；以平行板电容器为例，结合场强公式及右手定则来求解。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查光谱中红外线、紫外线及射线的性质以及它在现在生活中的应用，只需牢记相关内容即可。
【解答】
及透视是利用射线的穿透能力；而无线电波波长较长常用于通信；红外线具有热效应，而紫外线用于杀菌消毒，故C正确，ABD错误。
7.【答案】
【解析】分析：
根据电磁波传播和接收、红外线特征、射线特征分析即可，基础题。
解答：
A、从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫解调，故A错误；
B、红外线具有较强的热效应，其波长大于紫外光，根据可知红外线光的光子能量比紫外线光子的能量弱，故B正确；
C、射线是原子核受激发发出的射线，射线是比射线波长更短的电磁波，不是粒子，故C错误；
D、在真空中，电磁波的传播速度都相同，都等于光速，故红外线和无线电波的速度一样大，故D错误；
故选B。
8.【答案】
【解析】解：根据可知工作波长在分米到米的范围，即范围内，而光速，则接收电磁波的频率区间为，故B正确，ACD错误；
故选：。
根据公式可求出电磁波的频率分布的区间。
明确物体的频率与波长之间的关系是分析问题的关键。
9.【答案】
【解析】解：无线光通信技术是光信号在空气中直接传输各种信息，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、图象等信息，故正确；
红外线的频率由电磁波谱可知比可见光的频率低，故错误；
根据电磁波谱可知，红外线的频率比可见光的频率低，根据光子的能量公式，可得红外光子的能量比可见光子的能量小，故错误，故A正确，BCD错误。
故选：。
光纤通信是将各种信号转换成光信号，在光纤中进行传播；无线光通信技术是光信号在空气中直接传输各种信息；红外线的频率低于可见光频率，则能量也小于可见光。
考查了电磁波谱、光通信，解题关键是要明确无线光通信技术和光纤通信的区别和共同点，另外记住电磁波谱中各电磁波的频率大小关系。
10.【答案】
【解析】解：、任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故A错误；
B、信号的频率大于信号的频率，所以信号的波长小于信号的波长，故信号的波动性不如信号显著，故B错误；
C、信号的频率更高，则波长小，故信号更不容易发生明显的衍射现象，因此信号相比于信号更不容易绕过障碍物，所以通信需要搭建更密集的基站，故C正确；
D、根据电磁波谱的内容可知，无线电波是波长较长的电磁波，故D错误。
故选：。
明确电磁波的性质，电磁波在真空中传播速度均为光速，明确波长、频率和波速间的关系；知道光的光粒二象性，明确波的频率越大粒子性越明显；波长越大，波动性越明显。
本题考查了波粒二象性以及电磁波的传播和接收规律，注意明确波长越长波动性越明显，而频率越高粒子性越明显。
11.【答案】能 紫外线
【解析】
【分析】
麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实电磁波存在；电磁波按波长由长到短的排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线。
本题考查了物理学史，对于著名物理学家、经典实验和重要学说要记牢，不能张冠李戴，同时对电磁波的波长长短要加强记忆，便于解题。
【解答】
麦克斯韦建立了电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场；并预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实电磁波存在；
电磁波中波长最长的是无线电波，波长最短的是射线，电磁波按波长由长到短的排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线。
故填：能；紫外线。

12.【答案】解：根据波长、频率和波速的关系可知，，射线的频率范围是到，电磁波的传播速度，
当，波长为
当，波长为，射线的波长范围为。
答：对应射线的波长范围为。
【解析】分析射线的频率和传播速度，根据波长、频率和波速的关系求解波长范围。
本题考查了波长、频率和波速的关系，解题的关键是公式的灵活运用。
13.【答案】解：根据公式可知，
中波的波长：
微波的波长：；
中波能更好地到达居住地。无线电波发射站发出的中波到达地，它是通过衍射现象，绕过山脉到达居住地处的。
【解析】见答案
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