人教版（2019）必修三 13.4 电磁波的发现及应用 作业设计（含答案）

必修三：第十三章 电磁感应与电磁波初步
4.电磁波的发现及应用
一、学习目标
学习目标 素养指向
通过交流知道人类发现电磁波的历史克斯韦、赫兹等物理学家对电磁波发现做出的巨大贡献和科学精神，领悟在电磁波的发现过程中所蕴含的对称方法 物理观念、科学态度和责任
通过实验探究赫兹证明麦克斯韦预言的电磁波存在，认识到物理理论和实验的相互配合对科学发展的巨大作用 科学探究、科学态度和责任
了解电磁波本身是一种特殊物质，电磁波能传递能量和信息 物理观念
通过对比交流认知到电磁波的共性与各波段的主要特性及其在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用，以及知道可见光是电磁波谱家族中的一个频段 物理观念
知道并能使用关系式行分析和推理电磁波模型 物理观念、科学思维
二、题目与说明
1．（原创）下列关于英国物理学家麦克斯韦建立的经典电磁场理论的认识，正确的是（ ）
A．变化的磁场产生了电场，变化的电场产生了磁场
B．变化的磁场在周围的空间产生变化的电场
C．均匀变化的电场在它周围空间产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的电场在它周围引起周期性变化的磁场
【答案】AD。麦克斯韦电磁理论指出变化的磁场产生了电场，变化的电场产生了磁场；均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场；变化的电场和变化的磁场相互“激发”，由近及远地传播，形成一个紧密联系的电磁统一体（电磁波）。故选AD。
【说明】
考查目标 知识内容 麦克斯韦电磁场理论
核心素养 物理观念
学业水平 第二层次
命题意图 知道经典电磁场理论创立者，判断学生是否熟悉经典电磁场理论核心内容
题目来源 原创·材料来自教材
2．（原创）下列关于电磁波的说法，不正确的是（ ）
A．电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播
B．光也是一种电磁波
C．电磁波的传播速度为
D．电磁波传播靠电场和磁场的相互“激发”，且激发的电场与磁场相互垂直
【答案】C。电磁波传播依靠电场和磁场的相互“激发”，可以在真空中传播，激发电场与磁场相互垂直且跟传播方向垂直。麦克斯韦推算出电磁波的速度等于光速，提出了光的电磁理论“光是以波动形式传播的一种电磁振动”。后由赫兹通过实验并计算出电磁波在真空中的传播速度与光速相同（c=），证实了光是一种电磁波。故答案选择C。
【说明】
考查目标 知识内容 电磁波
核心素养 物理观念
学业水平 第一层次
命题意图 考查学生对电磁波的特点掌握程度
题目来源 原创·材料来自教材
3. （原创）一捕捉电磁波的实验装置如图所示，在两根长12英寸的铜棒上各焊一个磨光的黄铜小球，另一端各安一块边长16英寸的正方形锌块，两根铜棒放在同一直线上，两球之间留一空隙，组成发生器，然后将它们连到感应圈的次级线圈两端。另外，用一根硬质铜导线弯成圆弧形，两端各接一个可以调节距离的黄铜小球，组成检波器。发生器和检波器相距10米。发生器通电后，在检波器的两个铜球间隙看到了电火花。下列关于捕捉电磁波实验的说法不正确的是：（ ）
A. 赫兹是历史上首次成功设计并完成了捕捉电磁波实验的物理学家
B．该实验证明了电磁波是客观存在且具有能量
C．该实验证实了麦克斯韦电磁理论的正确性
D．在赫兹成功完成捕捉电磁波实验基础上，麦克斯韦提出了完整的电磁场理论
【答案】D。1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波。后来他有做了大量的实验，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路。故选择D。
【说明】
考查目标 知识内容 捕捉电磁波的实验
核心素养 科学探究
学业水平 第二层次
命题意图 学生通过读题重温当年赫兹捕捉电磁波的实验，同时考查学生对该段物理学史及其意义的了解程度。
题目来源 原创·材料来自百度文库
4.（原创）电磁波按照波长或频率的大小顺序进行排列，就是电磁波谱。电磁波的波长和频率不同，表现出来的特性也不同。下列说法正确的是（　　）
A．可见光的波长比紫外线的短
B．因红外线具有荧光作用，可以用于防伪
C．在医院里常用紫外线对病房和手术室消毒，是因为紫外线比红外线的热效应显著
D．无线电波具有较强绕障碍能力，γ射线具有较强的穿透能力
【答案】 D。电磁波按波长从长到短的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。波长越长衍射能力（绕障碍能力）越强，波长越短穿透能力越强。紫外线有杀菌作用与荧光作用，紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子结构，造成生长性细胞死亡和（或）再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。故选D。
【说明】：
考查目标 知识内容 电磁波谱
核心素养 物理观念
学业水平 第一层次
命题意图 考查学生对电磁波各波段的主要特性及应用掌握
题目来源 原创·材料来自教材
5.（改编）目前雷达发射的电磁波（微波）频率多在200MHz至1000MHz的范围内。而隐形飞机使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上限时的反射信息很小、很弱，很难被发现。下列关于电磁波的说法中不正确的是（ ）
A．真空中上述雷达发射的电磁波范围在3m至15m之间
B．微波炉使用微波食物温度升高，说明电磁波具有能量
C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D．微波可以用于卫星通信、电视等信号的传输
【答案】A。由得， 。微波炉用微波使食物中的水分子热运动加剧，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的。可见，电磁波具有能量。测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以根据确定雷达和目标的距离。微波可以用于卫星通信、电视等信号的传输。故不正确的选项为A。
【说明】
考查目标 知识内容 电磁波谱、电磁波的能量及通信
核心素养 科学思维、物理观念
学业水平 第二层次
命题意图 考查学生熟练应用求“波长”的能力，对电磁波各波段的主要特性的了解，知道电磁波具有能量且可用于通信。
题目来源 改编·浙江教育出版社《作业本》2017年7月版目前雷达发射的电磁波（微波）频率多在200MHz至1000MHz的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法中正确的是（ ）A．真空中上述雷达发射的电磁波范围在30m～150m之间B．测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，就可以确定障碍物的距离C．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的D．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播
6.已知无线电广播的波长范围为190～560m，为了避免邻近电台的干扰，两个电台频率至少应相差 ，则在次波段中最多可容纳的电台数约为______个。
【答案】104。由得，。，故次波段中最多可容纳的电台数约为104个。
【说明】
考查目标 知识内容 波速=波长×频率
核心素养 物理观念、科学思维
学业水平 第三层次
命题意图 考查学生熟练利用求“频率”的能力，
题目来源 改编·百度文库已知无线电广播的波长范围为190～560m，为了避免邻近电台的干扰，两个电台频率至少应相差 ，则在次波段中最多可容纳的电台数约为______个。答案：104
7.（改编）2019年1月3日，嫦娥四号着陆月球背面，随即着陆器与巡视器（玉兔二号）分离，分别进行就位探测和巡视探测工作 ；“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一。国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为。已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求：该月壤层的厚度。
答案：电磁波在土壤中传播速度满足 ；根据题意可知；解得土壤厚度为
考查目标 知识内容 波速=波长×频率
核心素养 科学思维、科学态度和责任
学业水平 第二层次
命题意图 考查学生熟练应用求“波速”的能力，知道电磁波在不同介质中传播速度不同，运动过程分析及公式的应用能力；同时让学生了解我国宇宙航行的进展。
题目来源 改编·百度文库国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为。已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求该月壤层的厚度。
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