4.3 电磁波谱 同步练习
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.以下说法不正确的是( )
A.雷达利用中波来测定物体位置
B.波长最短的电磁辐射是γ射线
C.人体接收适量紫外线照射可促进钙的吸收
D.人们可利用X射线来探测金属构件内部缺陷
2.如图所示是利用位移传感器测速度的装置,发射器A固定在被测的运动物体上,接收器B固定在桌面上。测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲。从B接收到红外线脉冲开始计时,到接收到超声波脉冲时停止计时,根据两者时间差确定A与B间距离。则正确的说法是( )
A.B接收的超声波与A发出的超声波频率相等
B.时间差不断增大时说明A在加速远离B
C.红外线与超声波均能发生偏振现象
D.一切物体均在辐射红外线
3.如图所示,铯133原子基态有两个超精细能级,国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm,光速为,则( )
A.秒在国际单位制中是个导出单位
B.该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内
C.该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低
D.该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小
4.2023年8月10日,浙江民营企业的第一颗卫星智能体“地卫智能应急一号”成功发射并进入预定轨道。卫星从离地面500公里处利用星上智能处理技术提供地面热点地区遥感观测服务。取地球半径为。下列说法正确的是( )
A.该卫星处的重力加速度约为
B.该卫星圆周运动的周期约为60min
C.该卫星圆周运动的速度大于第一宇宙速度
D.遥感技术使用的电磁波是紫外线
5.下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.电磁波在任何介质中传播速度均为
B.雷达是用X光来测定物体位置的设备
C.紫外线的波长比红外线短
D.普朗克通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁理论
6.正在建设中的高能同步辐射光源,是我国第四代同步加速器光源,它是一种提供高性能X射线的大科学装置,发射的同步光基本覆盖红外光、可见光、紫外线、X射线等波段。与可见光相比,下列关于X射线的说法中正确的是( )
A.同样能使人的眼睛产生视觉效应
B.在真空中的波长更长
C.光子的能量更高
D.在真空中的传播速度更大
7.关于下列四幅图说法正确的是( )
A.甲图电磁炉工作原理是线圈通交变电流后,由于线圈发热把热量传给锅体实现加热
B.乙图微波炉加热食物是利用食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧,温度升高
C.丙图电工服内部用包含金属丝的织物制成,主要是因为金属丝很坚韧,有利于保护人体
D.丁图灵敏电流表运输途中将正负接线柱用导线连接,利用了电磁感应中的电磁驱动
8.随着科技的进步,越来越多的人使用蓝牙耳机,手机与基站及耳机的通信如下图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波,则以下说法正确的是( )
A.甲、乙波的频率都比可见光的频率大 B.真空中甲波的传播速度比乙波慢
C.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物 D.甲波与乙波有可能发生干涉
二、多选题
9.下列说法正确的是( )
A.微观粒子的能量是不连续的,只能取一些特定的值
B.麦克斯韦预言了电磁波的存在,并捕捉到了电磁波,证实了自己的预言
C.当急救车从我们身边疾驰而过,我们听到的急救车鸣笛的音调会由高变低
D.一列声波由空气传播到水中,频率和波长都发生变化
10.如图所示,甲、乙、丙、丁四幅图摘自课本,下列说法正确的是( )
A.图甲酱油的色素分子进入到蛋清内是扩散现象
B.图乙灯焰在肥皂膜上形成条纹是光的干涉现象
C.图丙电焊作业时发出耀眼的电焊弧光是紫外线
D.图丁所示雪花形状规则,说明雪花具有各向同性
11.下面图片均涉及电磁波的广泛应用,你认为说法正确的是( )
A.图甲中,人类在1974年向银河系中发出对外星人的问候,是用电磁波发射的,在发射前要进行调制而不是调谐
B.图乙中,红外线夜视仪是利用了红外线热效应强的特点
C. 图丙中,CT机应用人体发射红外线的原理拍摄人体组织
D.图丁中,天文学家利用射电望远镜接收无线电波,进行天体物理研究
12.使用蓝牙耳机接听手机来电,其信号传输的示意图如图所示,已知可见光的频率范围是:,则蓝牙通信的电磁波( )
A.是蓝光 B.波长比手机通信的电磁波短
C.在真空中的传播速度大小为 D.在真空中的传播速度比可见光传播的速度小
三、填空题
13.使用蓝牙耳机接听手机来电,信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长 (填“短”、“长”或“相等”),在空气中的传播速度大小约为 m/s。(保留一位有效数字)
14.将多汁的葡萄放进微波炉内加热是一件非常危险的事情。因为葡萄尺寸和葡萄中的微波的波长相当,所以微波会被约束在葡萄中形成某种驻波。当多个葡萄靠近时,其内部束缚的微波会通过相互作用而产生爆破现象。已知微波在水中传播速度是真空中传播速度的十分之一,则其在水中的波长是真空中波长的 (选填“十倍”或“十分之一”),并由此估算微波炉产生微波的频率为 。
四、解答题
15.如图所示为伦琴射线管示意图,K为阴极钨丝,发射的电子初速度为零,A为对阴极(阳极),当A、K之间加直流电压U=30 kV时,电子被加速打在对阴极A上,使之发出X射线,设电子的动能全部转化为伦琴射线(X射线的)能量。
(1)电子到达对阴极的速度多大?
(2)如果对阴极每吸收一个电子放出一个X射线光子,则当A、K之间的电流为10 mA时,每秒钟从对阴极最多辐射出多少个X射线光子?(电子质量m=0.91×10-30 kg,电荷量e=1.6×10-19 C)
16.如下图所示为某兴趣小组为测试无线电发射器发出的电磁波频率而设计的装置示意图。将无线电发射器与两个相距为d的天线相连,两个天线同时向外发送相同的信号。信号接收器装在小车上,小车沿着与两天线连线平行、距离为L的直轨道以速度v匀速运动。发现接收器接收到的信号有规律地变化,时强时弱,相邻两次接收到最强信号的时间间隔为,已知光在真空中的传播速度为c,利用上述信息确定无线电发射器发射的无线电波的频率。
17.某居住地A位于某山脉的一侧,山脉的另一侧P处建有一无线电波发射站,如图所示,该发射站可发送频率为400kHz的中波和频率为400MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为。
(1)求该中波和微波的波长。
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的?请说明理由。
(3)若两种波的接收效果不同,请说明哪一种波的接收效果更好、为什么?
18.在如图(a)所示的LC振荡电路中,电容器C极板上的带电量随时间变化的图线如图(b)所示。
(1)在至内,电容器处于充电过程还是放电过程?
(2)该振荡电路激发的电磁波的波长是多少?
19.某居住地A位于某数百米高的山峰的一侧,山峰的另一侧P处建有一无线电波发射站,如图所示。P处的无线电波发射站可发送频率为500kHz的中波和频率为400MHz的微波。已知无线电波在空气中的传播速度为3×108m/s。
(1)求该中波和微波的波长。
(2)发射站P和居住地A隔着山峰,哪种无线电波能到达居住地A,它是如何到达居住地A的?
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案:
1.A
【详解】A.雷达利用频率极高的微波来测定物体位置,A错误,符合题意;
B.由电磁波谱可知,波长最短的电磁辐射是γ射线,B正确,不符合题意;
C.人体接收适量紫外线照射可促进钙的吸收,C正确,不符合题意;
D.人们可利用X射线来探测金属构件内部缺陷,D正确,不符合题意。
故选A。
2.D
【详解】A.根据多普勒效应,发射器A向右运动,远离接收器B测量到的超声波频率比A发出的超声波的低,故A错误;
B.设发射脉冲信号时A与B的距离为x,由公式可得
因为红外线速度远大于超声波速度,上式得
那么超声波速度不变,时间差不断增大时A与B距离不断增大,跟A加速运动没有联系,故B错误;
C.只有横波才能发生偏振现象,红外线是电磁波为横波,可以产生偏振现象,超声波为纵波不可以产生偏振现象,故C错误;
D.自然界的任何物体都向外辐射红外线,温度越高,辐射红外线的本领越强,故D正确。
故选D。
3.C
【详解】A.秒在国际单位中是基本单位,故A错误;
BC.铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的频率约为,根据
可得其波长约为
=
波长大于可见光波长,频率低于可见光的频率,故B错误,C正确;
D.电磁波在真空中传播速度等于光速,故D错误。
故选C。
4.A
【详解】A.在地球表面根据万有引力与重力的关系有
设该卫星的质量为,则有
解得
故A正确;
B.根据万有引力提供向心力有
代入数据解得该卫星圆周运动的周期
s93.78min
故B错误;
C.第一宇宙速度是卫星做圆周运动的最大环绕速度,该卫星圆周运动的速度小于第一宇宙速度,故C错误;
D.由于红外线衍射能力强,不容易被云雾里的小分子散射掉,穿过云雾的能力比较好,用于遥感技术,故D错误;
故选A。
5.C
【详解】A.电磁波在真空的速度为,其它介质中速度小于这个值,A错误;
B.雷达是用无线电波来测定物体位置的设备,B错误;
C.根据电磁波谱,紫外线波长比红外线短,C正确;
D.赫兹通过实验捕捉到电磁波,证实了麦克斯韦的电磁理论。D错误。
故选C。
6.C
【详解】A.X射线的波长比可见光的波长短,不能使人的眼睛产生视觉效应,故A错误;
BC.X射线在真空中的波长更短,频率较大,光子的能量更高,故B错误,C正确;
D.X射线属于波长较短的电磁波,在真空中的传播速度等于光速,故D错误。
故选C。
7.B
【详解】A.电磁炉是采用电磁感应原理,在金属锅上产生涡流,使锅体发热从而加热食物的,电流频率越高,加热越快,故A错误;
B.微波炉是利用食物中水分子在微波作用下热运动加剧,温度升高来加热食物的,故B正确;
C.电工服其内部是用包含金属丝的织物制成,金属织物具有静电屏蔽作用,对人具有保护作用,故C错误;
D.灵敏电流表,在运输途中为了防止指针的大角度偏转,会把灵敏电流表的正负接线柱用导线连接,利用了电磁感应中的电磁阻尼现象,故D错误。
故选B。
8.C
【详解】A. 由图可知甲、乙波的波长都比可见光的波长大,根据波长、波速和频率关系式
可知甲、乙波的频率都比可见光的频率小,故A错误;
B. 电磁波在真空中传播速度相同,则真空中甲、乙波速度相同,故B错误;
C. 由图可知甲波长大于乙波长,则甲的波动性更明显,更容易发生衍射,故C正确;
D. 两列波发生干涉的条件是:频率相同、振动方向相同、相位差恒定,甲、乙波的频率不同,不能发生干涉现象,故D错误。
故选C。
9.AC
【详解】A.微观粒子的能量是不连续的,只能取一些特定的值,故A正确;
B.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹捕捉到了电磁波,证实了麦克斯韦的预言,故B错误;
C.根据多普勒效应,当急救车从我们身边疾驰而过,我们听到的急救车鸣笛的音调会由高变低,故C正确;
D.一列声波由空气传播到水中,频率不变,波速变大,由
知波长变长,故D错误。
故选AC。
10.AB
【详解】A.图甲酱油的色素分子进入到蛋清内是扩散现象,选项A正确;
B.图乙灯焰在肥皂膜上形成条纹是光的干涉现象,选项B正确;
C.紫外线为不可见光,所以眼睛看到的电焊弧光是可见光,故C错误;
D.图丁所示雪花虽然形状规则,但是不能说明雪花具有各向同性,选项D错误。
故选AB。
11.ABD
【详解】A.在发射电磁波的时候,将信号加载到电磁波中的过程叫做调制,在接收电磁波的时候,使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐,人类在1974年向银河系中发出对外星人的问候,是用电磁波发射的,在发射前要进行调制而不是调谐故A正确;
B.红外线夜视仪利用红外遥感技术,B正确;
C.CT机通过X射线拍摄人体组织,C错误;
D.天文学家利用射电望远镜接收无线电波,进行天体物理研究,D正确。
故选ABD。
12.BC
【详解】A.由题意可得,蓝牙通信的电磁波频率小于可见光频率,故不可能是蓝光,故A错误;
B.由图可知,蓝牙通信的电磁波比手机通信的电磁波频率大,由可知,频率越大,波长越短,故蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波短,故B正确;
CD.在真空中电磁波(包括可见光)的传播速度大小均为,故C正确,D错误。
故选BC。
13. 短
【详解】[1]由图知蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波高,所以蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短。
[2]电磁波在空气中的传播速度大小约为。
14. 十分之一 (接近即可)
【详解】[1] 已知微波在水中传播速度是真空中传播速度的十分之一,由可知其在水中的波长是真空中波长的十分之一。
[2]葡萄的直径约为,所以微波在真空中的波长
则微波的频率约为
15.(1)1.0×108 m/s;(2)6.25×1016个
【详解】(1)由动能定理,得
mv2=eU
则
(2)每秒钟从对阴极最多辐射出X射线光子数
16.
【详解】将两天线类比于杨氏双缝干涉的双缝,则信号最强位置类似于明条纹,根据条纹间距的规律,水平地面上相邻两次接收到最强信号的间距为
由于小车匀速运动,则有
根据光速与波长的关系有
解得
17.(1),0.75m;(2)见详解;(3)见详解
【详解】(1)由
则中波的波长为
微波的波长
(2)发射站发出的电磁波是经过衍射后到达居住地A处,若是干涉则必须频率相同,明显不可能是干涉现象,所以电磁波是经过波的衍射后绕过高山,到达居住地A处。
(3)要发生明显的波衍射现象,则波长必须与阻碍物尺寸差不多,所以两种波的接收效果明显不同,波长越长的波接收效果更好,因此中波接收效果更好。
18.(1)正在充电;(2)1200m
【详解】(1)由图(b)可知,电容器在至内,电量在不断增加,说明正在充电;
(2)由图可知电磁振荡周期为
对应真空中电磁波的波长为
19.(1),;(2)见解析
【详解】(1)根据公式可知,中波的波长
微波的波长
(2)中波可到达,无线电波发射站发出的中波到达A地,它是通过衍射现象,绕过山脉到达居住地A处的。
答案第1页,共2页
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