13.4电磁波的发现及应用 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第三册

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13.4电磁波的发现及应用 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第三册
一、单选题
1．下列各组电磁波，按频率由高到低的正确排列顺序是　　
A．无线电波、红外线、可见光、X射线
B．X射线、红外线、可见光、无线电波
C．X射线、可见光、红外线、无线电波
D．无线电波、可见光、红外线、X射线
2．关于电磁波，下列说法正确的是 （　　）
A．电磁波中最容易发生衍射现象的是射线
B．紫外线的频率比可见光低，长时间照射可改善身体健康
C．德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在
D．电磁波都不会产生多普勒效应
3．对于声波和电磁波的比较，下面说法中正确的是（　　）
A．它们在同一介质中的传播速度相同
B．它们都是由变化的电磁场产生的
C．光是一种电磁波，B超利用的是声波
D．它们都能在真空中传播
4．某广播电台发射“中波”段某套节目的信号、家用微波炉中的微波、夜视监控镜头捕捉到的光线、人体透视的X光，都是电磁波，它们的频率分别是f1、f2、f3、f4，则（　　）
A．f1 > f2 > f3 > f4 B．f1 < f2 < f3 < f4
C．f1 < f2 < f4 < f3 D．f2 < f1 < f3 < f4
5．大口径天文望远镜大大提高了人类观测宇宙的范围。目前美国最大口径的射电望远镜位于阿雷西博天文台（阿雷西博射天望远镜），其口径约为300米。而位于我国贵州的射电望远镜是目前世界上最大单口径射电望远镜，其口径约为500米。在宇宙大尺度上，天体的空间分布可认为是均匀的，假定两望远镜能分辨的最小功率相同。以下说法正确的是（　　）
A．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为
B．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为
C．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为
D．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为
6．下列说法正确的是（　　）
A．防止共振现象时要尽量使驱动力的频率与物体固有频率一致
B．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光
C．麦克斯韦预言和验证了电磁波的存在
D．天空是亮的原因是大气对阳光的散射
二、多选题
7．第5代移动通信技术（简称5G），是新一代蜂窝移动通信技术，数据传输速率比4GLTE蜂窝网络快100倍。下表为5G使用的无线电波的频率范围。已知光在真空中的传播速度m/s，1MHz=1×106Hz，下列说法正确的有（　　）
频率范围名称 对应的频率范围
FR1 450MHz~6000MHz
FR2 24250MHz~52600MHz
A．FR1比FR2中的无线电波的衍射能力更强
B．在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的波长更长
C．在真空中传播时，FR2中频率为28000MHz的无线电波波长约为10.7mm
D．在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的传播速度更大
8．如图所示，华为Mate40系列手机一经面世，受到世人追捧，除了领先世界的5G通讯、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感。右图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中（ ）
A．送电线圈中产生均匀变化的磁场
B．送电线圈中产生周期性变化的磁场
C．无线充电的原理是互感现象
D．手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流
9．下列说法正确的是（　　）
A．只有横波才能产生干涉、衍射现象
B．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
C．用同一实验装置观察双缝干涉现象，光的波长越大，光的双缝干涉条纹间距就越大
D．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光
10．雷达是利用无线电波来探测目标方向和距离的一种装置，雷达的天线犹如喊话筒，能使电脉冲的能量集中向某一方向发射；接收机的作用则与人耳相仿，用以接收雷达发射机所发出电脉冲的回波．测速雷达主要是利用多普勒效应原理，可由回波的频率改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。以下说法正确的是（　　）
A．雷达发射的是不连续的电磁波
B．雷达用的是微波波段的无线电波
C．目标离雷达天线而去时，反射信号频率将高于发射信号频率
D．目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率
三、填空题
11．寻找马航失联飞机是全球关注的热点新闻，也是国人悲痛之点，更是各国高科技综合实力的体现和展示。搜寻失联飞机的黑匣子主要依靠电磁波技术和超声定位（即声呐）技术。电磁波是指在空间传播的交变电磁场，在真空中的传播速度为3.0×108m/s，无线电波是其中的一种电磁波。无线电波、红外线、可见光（即人眼能看到的光）、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，它们的产生方式不尽相同，波长也不同，把它们按波长顺序排列就构成了电磁波谱，如图所示。请根据上述信息及所学知识，结合电磁波谱图回答：
(1)最早发现白光（即可见光）可以发生色散，分解成七种颜色光的物理学家是 ；其中，三原色光中波长最短的是 光。
(2)广播和电视利用电磁波谱中的 来传递声音和图像；飞机黑匣子发出的电磁波信号，在海水中迅速衰减，无法传播，所以黑匣子必须装有能发出声波信号的装置与其同时工作，以便利用声呐系统寻找海水中的黑匣子位置。
(3)请观察电磁波谱中各种波的波长与频率的关系，可以得出初步结论： ；请进一步观察和计算电磁波谱中各种波的波长与频率的关系，可以得出结论： 。
四、解答题
12．波长为50～100m的无线电波适宜通过电离层的反射向远处传播，这些无线电波的频率范围是多大？若传到相隔1500km的远处至少需要多长时间？
13．某地的雷达站正在跟踪一架向雷达站匀速飞来的飞机．设某一时刻从雷达站发出电磁波后到再接收到反射波历时，经后又发出一个电磁波，雷达站从发出电磁波到再接收到反射波历时，则该飞机的飞行速度多大？
14．某雷达工作时，发射电磁波的波长，每秒脉冲数；每个脉冲持续的时间，电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
参考答案
1．C
频率顺序由高到低排列，电磁波谱可大致分为：射线伽马射线，X射线伦琴射线，紫外线，可见光，红外线，微波，无线电波，故C正确、ABD错误．故选C．
2．C
A．电磁波中无线电波的波长最长，则最容易发生衍射现象的是无线电波，选项A错误；
B．紫外线的频率比可见光高，适当照射可以促进钙的吸收，改善身体健，故B错误；
C．德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项C正确；
D．电磁波也会产生多普勒效应，选项D错误。
故选C。
3．C
AD．电磁波在真空中传播的速度是光速，声波在真空中不能传播，声波在空气中的传播速度是340m/s，故AD错误；
B．电磁波是由变化的电磁场产生的，声波是由振动产生的，故B错误；
C．光是一种电磁波，B超利用的是声波，故C正确。
故选C。
4．B
根据电磁波谱可知，它们分别为中波、微波、红外线、X光，它们的波长逐渐减小，故它们的频率逐渐增大，即有
故选B。
5．B
AB．直径为D的望远镜能接受到辐射的有效面积（即垂直射电信号的方向的投影面积）
那么，根据来自同一天体的辐射均匀分布可得：功率和有效面积成正比，故有
故A错误，B正确；
CD．天体空间分布均匀，设望远镜能观测到的最远距离为L，望远镜口径为D，望远镜能观测到此类天体的电磁波总功率最小值为P0，则有
天体的空间分布可认为是均匀的，单位体积中天体数为n，能够观测到的此类天体数目
由于两望远镜能分辨的最小功率相同
所以
则
故CD错误。
故选B。
6．D
A．防止共振现象时要尽量使驱动力的频率与物体固有频率不相同，故A错误；
B．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是因为光的折射而产生的色散现象，不是因为三棱镜吸收了光，故B错误；
C．首先用实验验证了电磁波存在的科学家是赫兹，而麦克斯韦预言了电磁波的存在，故C错误；
D．天空是亮的原因是大气对太阳辐射的散射作用，故D正确。
故选D。
7．AC
AB．FR1比FR2对应的频率范围较小，根据，则波长较大，衍射能力更强，选项A正确，B错误；
C．在真空中传播时，FR2中频率为28000MHz的无线电波波长
D．在真空中传播时，FR2比FR1中的无线电波的传播速度相同，均为3×108m/s，选项D错误。
故选AC。
8．BC
AB．由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，A错误B正确；
C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，C正确；
D．周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出不是恒定电流，D错误。
故选BC。
9．CD
A．横波和纵波都能产生干涉、衍射现象，选项A错误；
B．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场向外传播就形成了电磁波，选项B错误；
C．用同一实验装置观察双缝干涉现象，根据
可知光的波长越大，光的双缝干涉条纹间距就越大，选项C正确；
D．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，因红光 的折射率较小，则根据
可知红光的临界角较大，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光，选项D正确。
故选CD。
10．ABD
雷达发射的是不连续的电磁波，采用微波进行发射．根据多普勒效应，当目标离雷达天线而去时反射信号频率低于发射信号频率，当目标向雷达天线靠近时反射信号频率高于发射信号频率，ABD正确，C错误。
故选ABD。
11． 牛顿 蓝 无线电波 波的频率越高，波长越短 各种波的频率与波长成反比（或各种波的频率与波长乘积相等，且等于光速）
(1)[1][2]最早发现白光（即可见光）可以发生色散现象的物理学家是牛顿；色光的三原色是红、绿、蓝，三原色光中波长最短的是蓝光。
(2)[3]广播和电视利用电磁波谱中的无线电波来传递声音和图像；声呐浮标的探测装置接收黑匣子发出的脉冲信号，这种信号属于超声波；飞机黑匣子发出的电磁波信号，在海水中迅速衰减，无法传播，所以黑匣子必须装有能发出声波信号的装置与其同时工作，以便利用声呐系统寻找海水中的黑匣子位置。
(3)[4][5]根据电磁波谱中的各种波的波长与频率的关系，可以得出：波的频率越高，波长越短；由fλ＝c可得：各种波的频率与波长成反比（或各种波的频率与波长乘积相等，且等于光速）。
12．3×106～6×106Hz，5×10-3s
由c=λf得
所以频率范围为3×106～6×106Hz
由x=ct可得
13．525m/s
由电磁波发射到接收到反射波历时，可算出此时飞机距雷达站的距离为
经4s后，飞机距雷达站的距离为
在这4s时间内飞机飞过的路程为
故飞机的飞行速度为
14．，
雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离的一半。由可得电磁波的振荡频率
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离为
所以雷达的最大侦察距离
通过题意分析出“雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离的一半”，再应用和解题。
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