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课时跟踪检测(二十五) 电磁波的发现及应用
组—重基础·体现综合
1．(2024·广东1月学考)关于电磁场和电磁波，下列说法错误的是( )
A．变化的磁场能产生电场
B．变化的电场能产生磁场
C．电磁波可以在真空中传播
D．所有电磁波的波长是相同的
解析：选D 根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场能产生电场，变化的电场能产生磁场，故A、B正确；电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播，故C正确；电磁波的频率不同，在真空中所有电磁波的波速相同，根据λ＝，可知所有电磁波的波长不都相同，故D错误。本题选错误的，故选D。
2．关于电磁场，下列说法不正确的是( )
A．在一个磁铁旁放一带电体，则两者周围空间就形成了电磁场
B．电磁场既不同于静电场，也不同于静磁场
C．电磁场中的电场和磁场是不可分割的一个统一体
D．电磁场中的电场的变化频率和磁场的变化频率是相同的
解析：选A 电磁场是变化频率相同的电场和磁场形成的不可分割的统一体，而不是静电场和静磁场简单的复合。所以选项A错误。
3．(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场
C．变化的电场周围一定产生变化的磁场
D．电磁波在真空中的传播速度为3.0×108 m/s
解析：选BD 根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场，但变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场，A、C错误，B正确；电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，D正确。
4．关于电磁波传播速度表达式v＝λf，下列说法正确的是( )
A．波长越长，传播速度越快
B．频率越高，传播速度越快
C．发射能量越大，传播速度越快
D．电磁波的传播速度与传播介质有关
解析：选D 在真空中传播时，各类电磁波的传播速度相同。在介质中传播时，传播速度与介质有关。
5．下列说法正确的是( )
A．在变化的电场周围一定产生变化的磁场
B．紫外线有显著的热效应
C．一切物体都在不停地发射红外线
D．X射线的穿透本领比γ射线更强
解析：选C 在均匀变化的电场周围一定产生稳定的磁场，故A错误；红外线有显著的热效应，故B错误；物体都能产生热辐射，热辐射的电磁波包括红外线，故C正确；X射线的穿透本领比γ射线弱，故D错误。
6.验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态。对于它们发出的光，以下判断正确的是( )
A．它们发出的都是红外线
B．它们发出的都是紫外线
C．验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线
D．验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线
解析：选D 紫外线有较强的荧光作用，能使荧光物质发出荧光，故验钞机发出的是紫外线；红外线能很方便地遥控家用电器，故D正确。
7．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：4.2×1014～7.8×1014 Hz，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340 m/s
D．在真空中的传播速度比可见光传播的速度小
解析：选B 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；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c＝λf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；在真空中电磁波的传播速度大小均为c＝3×108 m/s，故C、D错误。
8．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光波长长，可以用来消毒
D．在电磁波谱中红外线穿透力最强，可以摧毁病变的细胞
解析：选AB X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，紫外线比紫光波长短，C错误；γ射线穿透力最强，可以摧毁病变的细胞，D错误。
9．在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感应电场的是( )
解析：选C 由电磁场理论，结合图像，则有：A中磁场不变，则不会产生电场，故A错误；B中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误；C中磁场随着时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C正确；D中磁场随着时间非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D错误。
10．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．电视遥控器利用的是红外线
B．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
C．利用紫外线的荧光效应可设计防伪措施
D．红外线波长比紫外线波长短
解析：选AC 由于红外线波长较长，电视遥控器利用了红外线，A正确；紫外线有显著的化学作用，可利用紫外线消毒，所以医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，B错误；在紫外线的照射下，许多物质会发出荧光，根据这个特点可以设计防伪措施，C正确；紫外线波长比红外线波长短，D错误。
B组—重应用·体现创新
11．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、VCD机中的激光(可见光)、人体透视用的X光，都是电磁波，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4，则( )
A．f1>f2>f3>f4 B．f1C．f1f2解析：选B 广播电台发射“中波”、微波炉中的微波、可见光光波、X射线，它们的波长关系λ1>λ2>λ3>λ4，频率关系f112．太阳表面温度约为6 000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙空间的温度约为3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热，若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段( )
A．无线电波 B．紫外线
C．X射线 D．γ射线
解析：选A 电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知，物体温度越高，其发出的电磁波波长越短，宇宙间的温度约为3 K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确。
13．太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭氧层。臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中( )
A．波长较短的可见光 B．波长较长的可见光
C．波长较短的紫外线 D．波长较长的红外线
解析：选C 臭氧层的主要作用是吸收来自太阳的紫外线，以保护地球上的动植物，故选项C正确。
14．(多选)关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是( )
A．一切物体都在不停地辐射红外线
B．红外线具有很强的热作用和荧光作用
C．红外线的显著作用是化学作用
D．红外线可用于遥感、红外制导
解析：选AD 荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，红外线波长较可见光长，可用于加热理疗、遥感、红外制导等。
15．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
解析：选B 声波、电磁波都能传递能量和信息，A项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B项正确；可见光属于电磁波，“B超”中的超声波是声波，波速不同，C项错误；红外线波长较X射线波长长，故D项错误。
16．为了体现高考的公平、公正，高考时很多地方在考场使用手机信号屏蔽器，该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，该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰，从而让手机不能检测从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连接，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象。由以上信息可知( )
A．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了
B．电磁波必须在介质中才能传播
C．手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
解析：选D 电磁波在空间的存在，不会因手机信号屏蔽器而消失，故A错误；电磁波可以在真空中传播，B错误；由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故C错误，D正确。
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4 电磁波的发现及应用
核心素养点击
物理观念 (1)了解麦克斯韦电磁场理论的内容。
(2)知道电磁波的形成及赫兹的实验结论。
(3)知道电磁波在真空中传播的速度及波长、频率和波速的关系。
(4)了解电磁波谱的组成及各种电磁波的特点、应用。
科学思维 理解电磁波的形成和传播。
1．填一填
(1)电磁场
①麦克斯韦的电磁理论：变化的 产生电场，变化的 产生磁场。
②电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的 。
磁场
电场
电磁场
(2)电磁波
①麦克斯韦推断：周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场。
②麦克斯韦预言： 变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成 。
③机械波的传播离不开 ，电磁波可以在 中传播。
④光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种 振动，电磁波的速度等于 。
⑤赫兹的贡献：1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了 ，证实了麦克斯韦的 理论。
周期性
电磁波
介质
真空
电磁
光速
电磁波
电磁场
2．判断
(1)稳定的电场产生稳定的磁场。 ( )
(2)周期性变化的磁场产生周期性变化的电场。 ( )
(3)电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播。 ( )
×
√
√
3．选一选
建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是 ( )
A．法拉第 B.奥斯特
C．赫兹 D．麦克斯韦
解析：麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在，选项D正确。
答案：D
1．填一填
(1)电磁波谱
①电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝ 。
②电磁波在真空中的速度：c＝ m/s。
③电磁波谱：按电磁波的 或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
λf
3×108
波长
④各种电磁波的应用
a．无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，_____可以用于卫星通信、电视等的信号传播。
b．红外线可以用于 理疗，可见光可以用于通信。
c．紫外线可以 ，X射线片可以用于诊断病情， 可以摧毁病变的细胞。
(2)电磁波的能量
①光是一种电磁波——传播着的 ，光具有能量。
②电磁波具有能量，电磁波是一种 。
微波
加热
消毒
γ射线
电磁场
物质
(3)电磁波通信
①电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。
②信息通信都是通过 来传递的。
③电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以 传播。
电磁波
无线
2．判断
(1)光是一种电磁波。 ( )
(2)电磁波的传播速度一定为3×108 m/s。 ( )
(3)电磁波具有能量可用于对物体加热，也可以携带信息，用于信息通信。
( )
√
×
√
3．选一选
电磁波在真空中传播的速度v＝3.00×108 m/s，有一个广播电台的频率f＝90.0 MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ为 ( )
A．2.70 m B．270 m
C．3.00 m D．3.33 m
【重难释解】
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
2．电磁场的产生：如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。
[解析] 非均匀变化的电场产生变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场，所以变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，但不一定变化，故A、B错误；均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，而非均匀变化的电场产生变化的磁场，故C错误；周期性变化的振荡电场一定产生同周期变化的振荡磁场，故D正确。
[答案] D
【素养训练】
1．下列有关电磁场理论说法正确的是 ( )
A．法拉第预言了电磁波的存在，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性
B．变化的磁场一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
D．赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦的电磁场理论
解析：麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦的电磁场理论，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，A错误，D正确；均匀变化的磁场产生恒定的电场，B错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，C错误。
答案：D
2．有关电磁场理论的下列说法中，正确的是 ( )
A．任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场
B．任何电场都要在周围空间产生磁场
C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场
D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场
解析：根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的，故A错误。只有变化的电场才能在周围产生磁场，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错误，C正确。电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电荷周围只有静电场，静止磁体周围只有稳定的磁场，只有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统一体，即电磁场，故D错误。
答案：C
3.如图所示是某一固定面的磁通量的变化图像，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是 ( )
A．逐渐增强 B.逐渐减弱
C．不变 D．无法确定
解析：由题图可知磁通量Φ随时间t均匀变化，而Φ＝BS，所以磁场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知C正确。
答案：C
[问题驱动]
为了避免雷达发现战机的行踪，人们研制了隐形飞机。我们用肉眼能不能看到隐形飞机？为什么？
提示：能看到。隐形飞机不反射敌方雷达的探测波，对雷达“隐形”，但可以反射可见光，肉眼能直接看到。
【重难释解】
1．电磁波的特点
(1)电磁场中储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。
(2)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。
(3)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波本身就是一种物质——场物质，所以传播时不再需要其他介质。
(4)任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×108 m/s，电磁波传播虽然不需要介质，但在其他介质中的速度都比在真空中的小。
2．波长、频率与波速之间的关系
波速＝波长×频率，即v＝λf。
(1)频率由波源决定，与介质无关，波长、波速的大小与介质有关。所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小。
(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。
(3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同：v＝c。
【素养训练】
4．下列说法不正确的是 ( )
A．光是一种电磁波
B．电磁波是一种物质
C．爱因斯坦提出了相对论时空观
D．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
解析：赫兹用实验证实了电磁波的存在，其余选项表述正确，故选D。
答案：D
5．下列关于电磁波的说法正确的是 ( )
A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在
B．电磁波在真空和介质中的传播速度相同
C．电磁振荡可以产生电磁波，若波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波随即消失
D．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
解析：麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，A正确；电磁波在真空中的传播速度比在介质中的传播速度大，B错误；电磁振荡可以产生电磁波，若波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波不会消失，C错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，D错误。
答案：A
6．(多选)下列关于电磁波的说法中正确的是 ( )
A．只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波
B．电磁波的传播需要介质
C．停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在
D．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的
解析：要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是非均匀变化的，A错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播，B错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C正确；电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量传播的过程，D正确。
答案：CD
【重难释解】
1．电磁波谱是把电磁波按波长由大到小的顺序排列起来的图表。波长从大到小的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。它们共同构成了范围广阔的电磁波谱。
2．电磁波谱中不同电磁波的特性及应用
电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线
特性 波动性强 热作用强 感光性强 化学作用荧光效应 穿透力强 穿透力最强
用途 通信广播、导航 加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导 照明、照相等 杀菌消毒、治疗皮肤病等 检查、探测、透视、治疗 探测、治疗
[解析] (1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，故选D。
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，故选C。
(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，故选E。
[答案] (1)D (2)C (3)E
【素养训练】
7．(2023·广东1月学考)航天员刘洋在太空授课，信号从中国空间站发至地面接收站，利用的是( )
A．无线电波 B．红外线 C．X射线
解析：电磁波可以在真空中传播，故太空中的信息是通过无线电波把信息传递到地面指挥中心，无线电波属于电磁波。故选A。
答案：A
8．(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是 ( )
A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
解析：X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞，C正确；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确。
答案：CD
