人教版物理高二选修2-1第五章第四节电磁波谱同步训练

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人教版物理高二选修2-1第五章
第四节电磁波谱同步训练
一．选择题
1．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A． 所有电磁波的频率相同
B． 电磁波只能在真空中传播
C． 电磁波在任何介质中的传播速度相同
D． 电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s
答案：D
解析：解答：A、电磁波包括：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、短波、中波和长波，其波长不同，即频率不同，故A 错误；
BCD、电磁波可以在真空中传播，速度为光速，在介质中的传播速度由介质决定，即在不同介质中传播速度不一样，故BC错误，D正确．
故选：D．
分析：电磁波包括：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、短波、中波和长波．在真空和空气中，电磁波的传播速度等于3×108m/s是一个定值，根据公式c=λf电磁波的波长和频率成反比．
2．下列过程中，没有直接利用电磁波的是（　　）
A． 电冰箱冷冻食物 B． 用手机通话
C． 微波炉加热食物 D． 用收音机收听广播
答案：A
解析：解答：A、电冰箱冷冻食物没有用到电磁波．故A正确．B、用手机通话用的是无线电波．故B错误．C、微波炉加热食物用的是微波．故C错误．D、用收音机收听广播用的是无线电波．故D错误．
故选A．
分析：手机通话、收音机接收听广播都是利用无线电波，微波炉加热食物用的是微波，无线电波和微波都属于电磁波．电冰箱冷冻食物没有用到电磁波．
3．电磁场理论的建立，促进了现代社会的发展．下列应用中，同时使用了电磁波接收和发射技术的电器是（　　）
A． 微波炉 B． 收音机 C． 电视机 D． 手机
答案：D
解析：解答：微波炉、收音机、电视机、手机等都要利用电磁波来传递信息，但同时使用了电磁波接收和发射技术的电器只有手机，故D正确，ABC错误．
故选：D．
分析：电磁波和电流在生活中都有着广泛的应用，电磁波的应用主要是用来传递信息，而只有手机使用了电磁波接收和发射技术．
4．关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　）
A． 电磁波在真空中的速度为c=3.00×108m/s
B． 在电磁波谱中，紫外线的频率比γ射线的频率大
C． 只有高温的物体才能发射红外线
D． 手机只能接收电磁波，不能发射电磁波
答案：A
解析：解答：A、电磁波在真空中的速度为c=3.00×108m/s．故A正确．B、电磁波谱中，紫外线的频率比γ射线的频率小．故B错误．C、一切物体均发射红外线．故C错误．D、手机既接收电磁波，又发射电磁波．故D错误．
故选：A．
分析：电磁波的传播不需要介质，电磁波传播速度3.00×108m/s，电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线．它们的波长越来越短，频率越来越高，一切物体均发出红外线，手机既接收电磁波，又发射电磁波．
5．电磁波在生活中有着广泛的应用．不同波长的电磁波具有不同的特性，因此也有不同的应用．下列器件与其所应用的电磁波对应关系不正确的是（　　）
A． 雷达﹣﹣无线电波 B． 手机﹣﹣X射线
C． 紫外消毒柜﹣﹣紫外线 D． 遥控器﹣﹣红外线
答案：B
解析：解答：A、雷达是利用了无线电波中微波来测距的；故A正确；B、手机采用的是无线电波，X射线对人体有很大的辐射，不能用于通信；故B错误；C、紫外线具有很强的消毒作用；故C正确；D、线外线可以用于遥控器；故D正确；
本题选不正确的；故选：B
分析：明确常见电磁波的性质及其在我们生活中的应用即可作答．
6．下列说法正确的是（　　）
A． 光的偏振现象说明光是纵波
B． 全息照相利用了激光相干性好的特性
C． 光导纤维传播光信号利用了光的折射原理
D． 光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大
答案：B
解析：解答：A、光的偏振现象说明光是横波，不是纵波，故A错误；B、全息照相利用了激光相干性好的特性，即为光的干涉现象，故B正确；C、光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理，故C错误；D、光的双缝干涉实验中，光的双缝干涉条纹间距，若仅将入射光从红光改为紫光，由于红光波长大于紫光，则相邻亮条纹间距变小，故D错误．
故选：B．
分析： 偏振是横波特有的现象；
全息照相利用了光的干涉；
光导纤维传播光信号利用了光的全反射；
干涉实验中，若仅将入射光波长越短，则相邻亮条纹间距变小．
7．关于电磁波的性质和用途，下列说法正确的是（　　）
A． 微波宜用地波传播
B． 无线电选台的过程就是调制
C． 在广播电视中，声音和图象信号可以利用电磁波传递
D． 真空中电磁波的传播速度对不同惯性参考系是不同的
答案：C
解析：解答：A、微波波长短，直线传播好，不容易衍射，故适合做天波，故A错误；
B、无线电选台的过程就是调谐的过程，故B错误；
C、在广播电视中，声音和图象信号都可以利用电磁波传递，故C正确；
D、根据狭义相对论，真空中电磁波的传播速度对不同惯性参考系是相同的，故D错误；
故选：C．
分析：电磁波可以传递信息；把声音、图象等信号加载到高频电磁波上的过程，称为调制；分为调频与调幅，由于频率不会衰减，故调频信号抗干扰能力强．
8．在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的频率大小关系是（　　）
A． 红外线的频率最大，可见光的频率最小
B． 可见光的频率最大，红外线的频率最小
C． X射线频率最大，红外线的频率最小
D． X射线频率最大，可见光的频率最小
答案：C
解析：解答：红外线、可见光和伦琴射线（X射线）三个波段的波长是从长到短，所以其频率是从低到高．
则频率最高的是伦琴射线（X射线），频率最小的红外线，故C正确、ABD错误．
故选：C
分析：电磁波是由变化电磁场产生的，电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线．它们的波长越来越短，频率越来越高
9．下列电磁波中，衍射能力最强的是（　　）
A． 无线电波 B． 红外线 C． 紫外线 D． γ射线
答案：A
解析：解答：已知的几种电磁波中无线电波的波长最长，故无线电波的衍射能力最强；
故选：A．
分析：波长越长，则波的衍射能力越强，分析电磁波谱得出波长最长的电磁波即可．
10．电磁波已广泛应用于很多领域．光波也是一种电磁波，下列说法正确的是（　　）
A． 手机发射和接收信号都是利用波长50﹣10米的短波传送的
B． 手机上网和WiFi上网都是利用光线传输信息的
C． 常用的遥控器通过发射紫外线脉冲信号来遥控电视机
D． 微波、红外线、紫外线、伦琴射线的频率依次减小
答案：A
解析：解答：A、手机发射和接收的信号都是利用无线电波中的微波；其波长约为50﹣10米的；故A正确；
B、手机上网和Wifi上网都是利用电磁波来传输信息的；故B错误；
C、常用的遥控器通过发射红外线脉冲信号来遥控电视机；故C错误；
D、微波、红外线、紫外线、伦琴射线的频率依次增大；波长依次减小；故D错误；
故选：A
分析：根据以下知识答题：
1 电磁波、光波、声波都能传递信息；
②明确电磁波谱的波长及频率的分布及应用．
11．对下列图片解释正确的是（　　）
A． 内窥镜是利用光的全反射原理制成的一种医疗设备
B． 雷达是利用电磁波中的长波来测定物体位置的无线电设备
C． 肥皂泡在阳光下呈现彩色是光的折射现象
D． 微波炉是利用微波使食物中的水分子热运动加剧，温度升低
答案：A
解析：解答：A、光线在内窥镜中发生全射性，故内窥镜是利用光的全反射原理制成的一种医疗设备；故A正确；
B、雷达是利用电磁波中的微波来测定物体位置的；故B错误；
C、肥皂泡在阳光下呈现彩色是因为光的干涉现象；故C错误；
D、微波炉是利用微波的频率与食物中的水分子固有频率相同，从而水分子热运动加剧，温度升高；故D正确；
故选：A．
分析：光在光导纤维中的传输利用了全反射；它在医学及信息传输中有重要的应用；
雷达是利用微波进行定位的装置；肥皂泡在阳光下呈现彩色是光的干涉现象；水和微波的频率比较接近，故可以使食物分子振荡发热．
12．主要用于测距和定位的电磁波技术是（　　）
A． 无线电广播 B． 移动电话 C． 电视 D． 雷达
答案：D
解析：解答：无线电广播、电视、雷达、移动电话等均利用电磁波的有关性质工作的，但用于测距和定位的，即为雷达，故ABC错误，D正确；
故选：D．
分析：电磁波可用于电信、电视、航天外，还可以用于加热，对于测距和定位的即为雷达应用．
13．电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了．下面正确的是（　　）
A． 手机通话使用的无线电波，波长比可见光短
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． 微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应
D． 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
答案：D
解析：解答：A、手机通话使用的无线电波，其波长要大于可见光；故A错误；
B、遥控器采用的是红外线不是紫外线；故B错误；
C、微观炉是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的；故C错误；
D、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D正确；
故选：D．
分析：只要记得电磁波谱和各种电磁波的波长频率的大小关系；同时注意各种电磁波在生产生活中的应用．
14．以下说法正确的是（　　）
A． B超、彩超、交通测速等利用了多普勒效应
B． 惠更斯原理解释了波的衍射现象与狭缝或障碍物的大小的关系
C． 电磁波按照频率由大到小可以分为无线电波、光波、X射线、γ射线
D． 只有横波，叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉
答案：A
解析：解答：A、B超、彩超、交通测速等利用了多普勒效应，通过测量自身和目标之间有相对运动产生的频率即为多普勒效应；故A正确；
B、惠更斯原理只能解释波的传播方向，无法说明衍射现象与狭缝或障物大小的关系，故B错误；
C、根据电磁波谱可知，电磁波按照波长的由大到小分为无线电波、光波、X射线、γ射线；故C错误；
D、根据干涉条件可知，不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉．故D错误．
故选：A．
分析：振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象．明克确电磁波谱的内容；并掌握干涉条件．
15．考场屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，使手机接收报文信号时形成乱码干扰，不能与基站建立连接，手机表现为无网络信号、无服务系统等现象．由此可知（　　）
A． 电磁波必须在介质中才能传播
B． 手机基站发出的电磁波仍然存在于教室
C． 手机信号屏蔽器在考场范围内消除了基站发出的电磁波
D． 手机信号屏蔽器只影响手机上网和接发短信，不影响打电话
答案：B
解析：解答：A、手机信号是电磁波，电磁波本身就是特殊物质，所以可以不借助于介质传播，故A错误；
B、手机信号屏蔽器是利用屏蔽器发出的信号去干扰手机从基站传过来的信号，从而起到屏蔽作用，不是利用静电屏蔽的原理来工作的．故手机基站发出的电磁波仍然存在于教室中；故B正确；C错误；
D、由于屏蔽器干扰了手机信号，故对于打电话、上网及接收短信均受到影响；故D错误；
故选：B
分析：考场上使用手机信号屏蔽器，是以一定的速度由低端频率向高端扫描．该扫描速度可以在手机接收信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，起到屏蔽手机信号的作用．
二．填空题
16．手机是人们生活中普遍使用的通讯工具，它是利用　　　　　　 （选填“电磁波”或“超声波”）进行通讯的．这种波　　　　　　（选填“能”或“不能”）在真空中传播．
答案：电磁波|能
解析：解答：手机已成为人们普遍使用的通信工具，它是由电磁波来传递信息的，电磁波本身就是物质，故能在真空中传播．
故答案为：电磁波；能．
分析：手机既是电磁波的发射台，也是电磁波的接收台；电磁波本身就是物质，能在真空中传播．
17．电磁波谱：电磁波按波长或频率大小的顺序排列成谱，就构成了电磁波谱．按波长从大到小的顺序是：无线电波、　　　　　　、可见光、紫外线、　　　　　　、γ射线．
答案：红外线|X射线
解析：解答：按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．
故答案为：红外线；X射线
分析：电磁波谱按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．
18．平常看见的白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光所组成．在这七色可见光中波长最长的色光是　　　　　　 光，频率最低的色光是　　　　　　光．
答案：红|红
解析：解答：把红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫按顺序排列起来，称为七色光，它们属于可见光，由光谱中的排列顺序可知红光的波长最长，频率最低也是红光．
故答案为：红；红．
分析：不同色光在真空中的传播速度是相同的，但在空气中不一样，不同色光有不同波长．
19．电磁波具有能量，人们利用电磁波中的某个波段制造了　　　　　　来加热食物．
答案：微波炉
解析：解答：电磁波具有能量，大小不一，人们利用电磁波中的微波与食物中的水分子的频率相当，从而制造出微波炉来加热食物；
故答案为：微波炉．
分析：利用微波与食物的水分子的频率相当，从而利用电磁波加热食物．
20．电磁波谱有无线电波、　　　　　　、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
答案：红外线
解析：解答：电磁波谱有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
故答案为：红外线．
分析：依照波长的长短的不同，电磁波谱可大致分为：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，γ射线（伽马射线）．
21．电磁波包含了X射线、γ射线、红外线、紫外线、无线电波、可见光等，按波长由长到短的排列顺序是：无线电波、红外线、　　　　　　、紫外线、　　　　　　、　　　　　　．
答案：可见光|X射线|γ射线
解析：解答：按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．
故答案为：可见光，X射线，γ射线
分析：电磁波谱按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．
三．解答题
22．某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来．某一时刻雷达发射出一个雷达波脉冲，经过2×10﹣4s后收到反射波；再隔0.8s后再发出一个脉冲波，经过1.98×10﹣4s收到反射波，问；
（1）雷达波是超声波还是电磁波？波速为多少？
答案：（1）雷达波是电磁波，波速为3.0×108m/s．
（2）若雷达波的频率为1.5×1010Hz，此波的波长为多少？
答案：根据波长、波速、频率的关系可得：
（3）飞机的飞行速度为多少？
答案：飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为：
飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为
则在△t=0.8s时间内飞机的位移为：
故飞机的飞行速度为：
解析：解答：①雷达波是电磁波，波速即等于光速：C=3.0×108m/s
2 根据波长、波速、频率的关系可得：
③飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为：
飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为
则在△t=0.8s时间内飞机的位移为：
故飞机的飞行速度为：
分析：雷达发出的无线电脉冲在空中匀速传播，速度为光速c，脉冲碰到飞机后被反射回来，根据发射和接收的时间间隔求出飞机离雷达的距离，由两次距离差求出飞机飞行的位移，根据速度公式求出飞机的速度．
23．某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来．某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200μs收到反射波．再隔0.8s后再发出一个脉冲波，经过198μs收到反射波，求飞机的飞行速度．
答案：在这段时间内飞机的位移为：
则飞机的飞行速度为：
解析：解答：在这段时间内飞机的位移为：
则飞机的飞行速度为：
答：飞机的飞行速度为375m/s．
分析：雷达发出的无线电脉冲在空中匀速传播，速度为光速c，脉冲碰到飞机后被反射回来，根据发射和接收的时间间隔求出飞机离雷达的距离，由两次距离差求出飞机飞行的位移，根据速度公式求出飞机的速度．
24．微波炉，顾名思义，就是用微波来煮饭烧菜的，微波是一种电磁波，这种电磁波很有“个性”，微波一碰到金属就发生反射，金属没办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但能透过，而且能量也会被吸收，为了不干扰雷达和其他通信系统，微波炉的工作频率多选用915MHz或2450MHz．
微波炉的工作原理是：磁控管将电能变成微波，由可旋转的搅拌器（风扇状的金属）旋转起来后对微波向各个方向反射，让微波能量均匀地分布在烹调腔内，当微波辐射到食品上时，食品中的水分子（极性分子，正负电荷的中心不重合）极性的取向将随微波场而变动，使得水分子与相邻分子相互作用，产生了类似摩擦的现象，使水温升高，因此，食品的温度也就上升了，用微波加热的食品，因其内部也同时被加热，使整个物体受热均匀，升温速度也快，且能深入食物5cm进行加热，回答下列问题：
（1） 微波是频率为300MHz到30000MHz的无线电波，微波炉的工作频率多选用915MHz或2450MHz，为什么选用这样的频率？
答案：使用微波是因为微波能周围的物体发热，雷达和其它通信系统使用的是微波这种无线电波，微波炉使用915MHz或2450MHz这两种频率的微波主要是为了不干扰雷达和其它通信系统．
（2） 微波炉门上要安装“安全联锁开关”，它能确保炉门打开时，微波炉不能工作，炉门关上时，微波炉才能工作，并且微波炉的玻璃门也要安装网状金属片，请分析这样做的道理．
答案：电磁波具有能量，对人体有伤害，微波炉门上要安装“安全联锁开关”，它能确保炉门打开时，微波炉不能工作，炉门关上时，微波炉才能工作，并且微波炉的玻璃门也要安装网状金属片，目的防止电磁波从炉门处泄漏，对人体或其它物体造成伤害
（3）下列关于微波炉使用的做法，正确的是　　　　　　．
A．可用金属器皿装上食物放入微波炉中加热
B．可用瓷制碗蝶装上食物放入微波炉中加热，但瓷制碗蝶不能镶有“金”、“银”花边
C．可将生鸡蛋直接放入微波炉中加热
D．可将袋装牛奶直接放入微波炉中加热
答案：B
（4）昨天早晨妈妈告诉小明，中午回来后用微波炉将馒头加热2min，小明误将时间调到了4min，取出后发现馒头发硬、发黑，失去香味，根本无法食用，试分析其原因．
答案：从微波炉原理可知，微波辐射到食品上时，食品表面和内部的水分子与相邻分子相互作用，产生了类似摩擦的现象，水温升高，食物变热．加热时间过长，食物内水分全蒸发，因此食品发硬、发黑，失去香味
解析：解答：（1）使用微波是因为微波能周围的物体发热，雷达和其它通信系统使用的是微波这种无线电波，微波炉使用915MHz或2450MHz这两种频率的微波主要是为了不干扰雷达和其它通信系统．（2）电磁波具有能量，对人体有伤害，微波炉门上要安装“安全联锁开关”，它能确保炉门打开时，微波炉不能工作，炉门关上时，微波炉才能工作，并且微波炉的玻璃门也要安装网状金属片，目的防止电磁波从炉门处泄漏，对人体或其它物体造成伤害．（3）AB、微波炉是利用电磁波来加热食物的．微波炉中不能使用金属容器，因为微波能在金属中产生大量的热量，会损坏微波炉和器皿．故A错误、B正确．C、当鸡蛋放进微波炉里加热的时候，在这个封闭的空间里，很短的时间内就会产生很多热量，这些热量一下子来不及从鸡蛋表面的小孔跑出去，蛋壳里的空气也在膨胀，鸡蛋内部的压力变得很大，就会引起爆炸了，故C错误．D、对于盒装牛奶，盒子的内壁有铝箔，由于金属能屏蔽电磁波，所以电磁波无法达到盒内的牛奶中，故D错误．故选：B（4）从微波炉原理可知，微波辐射到食品上时，食品表面和内部的水分子与相邻分子相互作用，产生了类似摩擦的现象，水温升高，食物变热．加热时间过长，食物内水分全蒸发，因此食品发硬、发黑，失去香味．
分析：微波炉工作时，其产生的电磁波，使食物的水分子随之振动，剧烈振动产生大量的热能被食物吸收，内能增加了，所以能量转化过程是电能转化为内能；
微波一碰到金属就发生反射，金属根本无法吸收或传导它，所以食物不能用金属容器装入后放进炉内加热；
微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，微波一碰到金属就发生反射，装食物的容器则用绝缘材料制成，所以微波在金属外壳、食物容器上几乎不消耗能量；微波能直达食物内部5cm深，食物的内部和外部几乎同时变熟，其能量大部分被食物吸收，所以微波炉烹饪速度快且热效率高．
25．某激光雷达测飞行导弹的速度，每隔0.01s发出一激光脉冲，第一个脉冲发出后经t1接受到反射脉冲，第二个脉冲发出后经t2接受到反射脉冲，并设雷达和导弹在一条直线上，求导弹的飞行速度？
答案：机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为
飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为
则在△t=0.01s时间内飞机的位移为：
故飞机的飞行速度为：
解析：解答：飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为
飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为
则在△t=0.01s时间内飞机的位移为：
故飞机的飞行速度为：
答：飞机的飞行速度为
分析：雷达发出的无线电脉冲在空中匀速传播，速度为光速c，脉冲碰到飞机后被反射回来，根据发射和接收的时间间隔求出飞机离雷达的距离，由两次距离差求出飞机飞行的位移，根据速度公式求出飞机的速度．
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