3.4电磁波的发现及其应用（预习衔接.含解析）2025-2026学年高二上学期物理必修第三册教科版（2019）

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新课预习衔接 电磁波的发现及其应用
一．选择题（共5小题）
1．（2024春 天山区校级期末）下列说法正确的是（　　）
A．法拉第建立了经典电磁学理论
B．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁场理论
C．为了得出与实验相符的黑体辐射公式，爱因斯坦提出了能量子的假说
D．奥斯特通过实验，发现了“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应
2．（2024春 鲤城区校级期末）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。则下列说法正确的是（　　）
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一定在加速远离B
C．红外线与超声波均能在真空中传播
D．红外线能发生偏振现象，而超声波不能发生偏振现象
3．（2024春 慈溪市期末）关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波依靠电和磁的相互“感应”以及介质的振动而传播
B．无线电波较可见光更容易发生明显的衍射现象
C．红外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质
D．麦克斯韦预言了光是电磁波，并通过实验证实了电磁场理论
4．（2024春 克州期末）下列说法不正确的是（　　）
A．听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声，这是波的多普勒效应
B．变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场
C．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，这是声音的衍射现象
D．红外线、X射线、紫外线、可见光都是电磁波
5．（2024春 东莞市期末）有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．可见光不属于电磁波
B．电磁波能传播信息，不能传播能量
C．X射线的波长比红外线的波长更长
D．电磁波在真空中的速度等于光速c
二．多选题（共4小题）
（多选）6．（2024春 龙岩期末）关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．CT机是通过X射线拍摄人体组织
B．验钞机通过发出红外线使钞票荧光物发光
C．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
D．医院里经常通过γ射线摧毁病变细胞来对患者进行治疗
（多选）7．（2024春 浏阳市期末）关于电磁波，下列叙述正确的是（　　）
A．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度平行
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波可以在真空中传播
D．电磁波的频率越高，在真空中传播的速度越大
（多选）8．（2024春 浦东新区校级期末）电磁波可应用与卫星通信，下列说法中正确的是（　　）
A．当电磁波的频率和振荡电路的固有频率相同时，振荡电流的振幅最大，接收到的能量最大
B．电磁波的频率越高，越趋近于直线传播，衍射能力越差，在传播中的衰减也越大
C．为了有效地发射电磁波，可降低LC开放电路的振荡频率
D．卫星通信是利用卫星作为无线电波传播的中继站，补充能量后再发往下一站
（多选）9．（2024秋 碑林区校级期末）下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波是横波
B．为了从高频电流中取出所携带的声音信号就要进行调制
C．红外线应用在遥感技术中是利用了它的穿透本领强的特性
D．医学上用透视或“CT”来检查人体内部器官，它们都用到了X射线
三．填空题（共4小题）
10．（2024秋 闵行区校级期末）在电磁波谱中，波长最长的是 　 　；能引起荧光效应，用于验钞的是 　 　。
11．（2022春 潮州期末）家用微波炉的微波、广播电台的短波、DVD机的激光（可见光）、人体透视用的X射线，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4，按照频率由小到大排列应为 　 　。
12．（2021秋 金台区期末）学校在抗击新型冠状病毒疫情的过程中，使用额温枪为师生测量体温，其原理是体温越高，发射的红外线越 　 　（选填“强”或“弱”）。若额温枪所用红外线的波长为3×10﹣5m，则其频率为 　 　Hz；红外线的波长比可见光的波长 　 　（选填“长”或“短”）。
13．（2021秋 金台区期末）英国物理学家 　 　预言了电磁波的存在，德国物理学家 　 　通过实验证实了电磁波的存在；医院利用 　 　灭菌消毒（选填“紫外线”或“红外线”）。
四．解答题（共2小题）
14．（2024春 虹口区校级期末）5G作为一种新型移动通信同络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（比特率、比特/秒），是4G网络的50﹣100倍。
（1）在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是 　 　。
A.5G使用的电磁波是横波
B.5G使用的电磁波是纵波
C.5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的快
D.空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象
（2）关于5G网络使用的无线电波相比4G网络，下列说法正确的是 　 　。
A.在真空中的传播速度更快
B.在真空中的波长更长
C.衍射的本领更弱
D.频率更高，相同时间传递的信息量更大
（3）产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图2所示，则该时刻 　 　。
A.线圈中磁场的方向向上
B.电容器两极板间电场强度正在变大
C.电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加
D.线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反
（4）目前困扰5G发展的难题之一是供电，5G基站单系统功耗为4kW（基站用电器功率），信号覆盖半径约为100m，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1kW，信号覆盖半径约为2km。如图3所示，某5G基站距离100kV主供电线路一定距离，线路电阻为40Ω，线路损耗功率占总功率的20%（变压器均视作理想变压器）。
①求输电回路的电流；
②高压变压器原、副线圈的匝数比；
③为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，试估算全市的5G基站运行一天将消耗约多少kW h？（保留一位有效数字）
15．（2024春 虹口区校级期末）在粒子物理研究中，为了测量粒子的电荷量、质量、自旋等性质。在粒子加速器中。通过施加磁场，可以将粒子束偏转到我们所需的轨道上。同时，通过调整磁场的强度和分布，可以实现对粒子束的聚焦和分离。
（1）极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地球大气层后，由于地磁场的作用而产生的。如图1所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极时做螺旋运动，旋转半径不断减小。此运动形成的主要原因是 　 　。
A.太阳辐射对粒子产生了驱动力的作用效果
B.粒子的带电荷量减小
C.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小
D.南北两极附近的磁感应强度较强
（2）如图2所示，在赤道处，将一不带电小球向东水平抛出，落地点为a，给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是 　 　。
A.无论小球带何种电荷，小球落地时的速度的大小不变
B.无论小球带何种电荷，小球在运动过程中机械能不守恒
C.若小球带负电荷，小球会落在a点的右侧
D.若小球带正电荷，小球仍会落在a点
（3）洛伦兹力演示仪的实物图和原理图分别如图3（a）、图（b）所示。电子束从电子枪向右水平射出，使玻璃泡中的稀薄气体发光，从而显示电子的运动轨迹。调节加速极电压可改变电子速度大小，调节励磁线圈电流可改变磁感应强度，某次实验，观察到电子束打在图（b）中的P点，则两个励磁线圈中的电流均为 　 　方向（选填“顺时针”或“逆时针”），若要看到完整的圆周运动，则可以 　 　（选填“增大”或“减小”）加速极电压。
（4）如图4所示，真空区域有宽度为L，磁感应强度为B的矩形匀强磁场，方向垂直于纸面向里，MN、PQ是磁场的边界，质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）沿着与MN夹角为θ＝30°的方向垂直射入磁场中，刚好垂直于PQ边界射出，并沿半径方向垂直进入圆形磁场，磁场半径为L，方向垂直纸面向外，离开圆形磁场时速度方向与水平方向夹角为60°，求：
①粒子射入磁场的速度大小；
②粒子在矩形磁场中运动的时间；
③圆形磁场的磁感应强度。
新课预习衔接 电磁波的发现及其应用
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．（2024春 天山区校级期末）下列说法正确的是（　　）
A．法拉第建立了经典电磁学理论
B．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁场理论
C．为了得出与实验相符的黑体辐射公式，爱因斯坦提出了能量子的假说
D．奥斯特通过实验，发现了“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应
【考点】电磁波的发现；麦克斯韦电磁场理论．
【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】B
【分析】根据法拉第、赫兹、麦克斯韦、普朗克和爱因斯坦的主要贡献分析。
【解答】解：A、麦克斯韦建立了经典电磁学理论，故A错误；
B、赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁场理论，故B正确；
C、为了得出与实验相符的黑体辐射公式，普朗克提出了能量子假说，故C错误；
D、法拉第通过实验，发现了“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应，故D错误。
故选：B。
【点评】掌握著名物理学家的主要贡献是解题的基础。
2．（2024春 鲤城区校级期末）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。则下列说法正确的是（　　）
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一定在加速远离B
C．红外线与超声波均能在真空中传播
D．红外线能发生偏振现象，而超声波不能发生偏振现象
【考点】红外线的特点和应用；多普勒效应及其应用．
【专题】定性思想；归纳法；波的多解性；理解能力．
【答案】D
【分析】根据多普勒效应分析；时间差增大只能说明A在远离B；超声波不能在真空中传播；超声波是纵波。
【解答】解：A、因为多普勒效应B接收的超声波与A发出的超声波频率不相等，故A错误；
B、时间差不断增大时说明A一定在远离B，但不能确定A的运动性质，故B错误；
C、红外线可以在真空中传播，但超声波不能在真空中运动，故C错误；
D、红外线能发生偏振现象，而超声波是纵波，不能发生偏振现象，故D正确。
故选：D。
【点评】掌握多普勒效应，知道超声波是纵波，超声波不能在真空中传播。
3．（2024春 慈溪市期末）关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波依靠电和磁的相互“感应”以及介质的振动而传播
B．无线电波较可见光更容易发生明显的衍射现象
C．红外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质
D．麦克斯韦预言了光是电磁波，并通过实验证实了电磁场理论
【考点】红外线的特点和应用；电磁波的发现；电磁波的发射和接收；无线电波的特点和应用．
【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】B
【分析】电磁波的传播不需要介质；波长越长的波越容易发生衍射；紫外线的能量较大；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹实验证实的。
【解答】解：A、电磁波依靠电和磁的相互“感应“而传播，不需要介质，故A错误；
B、无线电波的波长较长，较可见光更容易发生明显的衍射现象，故B正确；
C、紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质，所以可以杀毒灭菌，故C错误；
D、麦克斯韦预言了光是电磁波，赫兹通过实验证实了电磁场理论，D错误。
故选：B。
【点评】知道无线电波、红外线和紫外线的特点，以及知道电磁波的发现史是解题的基础。
4．（2024春 克州期末）下列说法不正确的是（　　）
A．听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声，这是波的多普勒效应
B．变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场
C．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，这是声音的衍射现象
D．红外线、X射线、紫外线、可见光都是电磁波
【考点】电磁波与信息化社会；多普勒效应及其应用；声波及其应用；麦克斯韦电磁场理论．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】C
【分析】听到迎面而来的尖锐汽笛声这是多普勒效应造成的；根据麦克斯韦理论分析判断；听到忽强忽弱的声音，是声音的干涉现象；根据电磁波谱分析。
【解答】解：A．听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声，即汽车靠近时感觉音调升高，是多普勒效应，故A正确；
B．根据麦克斯韦理论可知，变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场，故B正确；
C．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是由于音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区和减弱区，属于波的干涉现象，故C错误；
D．红外线、X射线、紫外线、可见光都是电磁波，故D正确。
本题选错误的，故选：C。
【点评】本题考查了多普勒效应，电磁波、波的干涉现象的相关知识，知道多普勒效应、波的干涉现象与生活中相对应的例子，掌握干涉的特点、多普勒效应现象的特点。
5．（2024春 东莞市期末）有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．可见光不属于电磁波
B．电磁波能传播信息，不能传播能量
C．X射线的波长比红外线的波长更长
D．电磁波在真空中的速度等于光速c
【考点】X射线的特点和应用；电磁波的特点和性质（自身属性）；电磁波的发射和接收；可见光的特点和光谱．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】D
【分析】常见的电磁波从波长由长到短可以分为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线；电磁波可以传递信息，同时具有能量；电磁波在真空中的光速都等于光速c，据此分析各个选项。
【解答】解：A、根据电磁波谱可以知道可见光属于电磁波，故A错误；
B、电磁波可以传递信息，也可以传播能量，故B错误；
C、根据电磁波谱可以知道X射线的波长要比红外线的短，故C错误；
D、所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速c，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查电磁波的特点及电磁波谱的相关知识，要牢记电磁波的基础特点及常见的几种电磁波的波长或频率关系，难度不大。
二．多选题（共4小题）
（多选）6．（2024春 龙岩期末）关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．CT机是通过X射线拍摄人体组织
B．验钞机通过发出红外线使钞票荧光物发光
C．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
D．医院里经常通过γ射线摧毁病变细胞来对患者进行治疗
【考点】γ射线的特点和应用；红外线的特点和应用；紫外线的特点和应用；X射线的特点和应用．
【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】AD
【分析】根据X射线、紫外线红外线和γ射线的特点及应用分析。
【解答】解：A．医院里“CT”机使用的电磁波是X射线，利用X射线能够穿透物质，来检查人体的内部器官，故A正确；
B．验钞机利用的是紫外线的荧光效应，故B错误；
C．用来控制电视机的遥控器发出的电磁波属于红外线，故C错误；
D．因为γ射线高能量高可以摧毁病变细胞，所以医院常用γ射线来治疗癌症，故D正确；
故选：AD。
【点评】掌握X射线、紫外线红外线和γ射线的特点以及在日常生活中的应用是解题的基础。
（多选）7．（2024春 浏阳市期末）关于电磁波，下列叙述正确的是（　　）
A．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度平行
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波可以在真空中传播
D．电磁波的频率越高，在真空中传播的速度越大
【考点】电磁波的波长、频率和波速的关系；电磁波的产生；电磁波的特点和性质（自身属性）；电磁波的发射和接收．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】BC
【分析】ACD、电磁波传播的不需要靠介质，任何频率的电磁波在真空是一样的；
B、麦克斯韦理论描述电磁波是电场和磁场周期性变化形成的。
【解答】解：A、电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，故A错误；
B、根据麦克斯韦电磁场理论，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，相互激发，形成电磁波，故B正确；
CD、电磁波的传播不需要靠介质，可以在真空中传播，任何频率的电磁波在真空中的传播速度不变，故C正确，D错误；
故选：BC。
【点评】本题主要考查学生对于电磁波传播的特点和形成以及对麦克斯韦理论的基础知识的记忆和理解。
（多选）8．（2024春 浦东新区校级期末）电磁波可应用与卫星通信，下列说法中正确的是（　　）
A．当电磁波的频率和振荡电路的固有频率相同时，振荡电流的振幅最大，接收到的能量最大
B．电磁波的频率越高，越趋近于直线传播，衍射能力越差，在传播中的衰减也越大
C．为了有效地发射电磁波，可降低LC开放电路的振荡频率
D．卫星通信是利用卫星作为无线电波传播的中继站，补充能量后再发往下一站
【考点】电磁波与信息化社会；电磁振荡及过程分析；电磁振荡的周期和频率的影响因素．
【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．
【答案】ABD
【分析】根据电谐振分析；电磁波的频率越高，波长越小，越趋近于直线传播，衍射能力越差，据此分析解答；为了有效地向空间辐射能量，振荡电路的频率越高越好；卫星通信是利用卫星作为无线电波传播的中继站，补充能量后再发往下一站。
【解答】解：A．当电磁波的频率和振荡电路的固有频率相同时，会产生电谐振，振荡电流的振幅最大，接收电路产生的振荡电流最强，接收到的能量最大，故A正确；
B．电磁波的频率越高，波长越小，越趋近于直线传播，衍射能力越差，在传播中的衰减也越大，故B正确；
C．为了有效地发射电磁波，可增大LC开放电路的振荡频率，故C错误；
D．卫星通信是利用卫星作为无线电波传播的中继站，补充能量后再发往下一站，故D正确。
故选：ABD。
【点评】本题考查了电磁波的发射和接收问题，解决本题的关键是熟悉电磁波的发射和接收的过程。
（多选）9．（2024秋 碑林区校级期末）下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波是横波
B．为了从高频电流中取出所携带的声音信号就要进行调制
C．红外线应用在遥感技术中是利用了它的穿透本领强的特性
D．医学上用透视或“CT”来检查人体内部器官，它们都用到了X射线
【考点】电磁波与信息化社会．
【专题】应用题；学科综合题；定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】AD
【分析】电磁波是横波，结合电磁波的发射过程、电磁波谱的特点进行分析即可。
【解答】解：A、电磁波是横波，能观察到其偏振现象，故A正确；
B、从高频电流中取出所携带的声音信号就要进行解调，故B错误；
C、红外线应用在遥感技术中是利用红外线探测器接收物体发出的红外线，可探知被探物体的特征，故C错误；
D、医学上用透视或“CT”来检查人体内部器官，它们都用到了X射线，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题要了解电磁的特点、电磁波的发射及各电磁波谱的特点，基础题，加强记忆。
三．填空题（共4小题）
10．（2024秋 闵行区校级期末）在电磁波谱中，波长最长的是 　无线电波　；能引起荧光效应，用于验钞的是 　紫外线　。
【考点】电磁波谱．
【专题】比较思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】无线电波，紫外线。
【分析】根据电磁波谱判断；根据紫外线的特点判断即可。
【解答】解：根据电磁波谱，可知波长最长的电磁波是无线电波，紫外线有使荧光物质发光的特性，故常用来验钞。
故答案为：无线电波，紫外线。
【点评】本题考查了无线电波和紫外线的特点及应用，要求学生对电磁波谱中的各种电磁波的特点及应用要熟练掌握。
11．（2022春 潮州期末）家用微波炉的微波、广播电台的短波、DVD机的激光（可见光）、人体透视用的X射线，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4，按照频率由小到大排列应为 　f2＜f1＜f3＜f4　。
【考点】电磁波谱．
【专题】比较思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】f2＜f1＜f3＜f4。
【分析】电磁波的频率从小到大的顺序为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，X射线，γ射线。
【解答】解：根据电磁波谱，可知电磁波的频率从小到大的顺序为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，X射线，γ射线，所以按照频率从小到大排列的电磁波谱依次是无线电波、微波、可见光、X射线，所以有f2＜f1＜f3＜f4。
故答案为：f2＜f1＜f3＜f4。
【点评】本题考查电磁波的基础知识，属于基础题目，要加强该部分知识的记忆。
12．（2021秋 金台区期末）学校在抗击新型冠状病毒疫情的过程中，使用额温枪为师生测量体温，其原理是体温越高，发射的红外线越 　强　（选填“强”或“弱”）。若额温枪所用红外线的波长为3×10﹣5m，则其频率为 　1×1013　Hz；红外线的波长比可见光的波长 　长　（选填“长”或“短”）。
【考点】电磁波与信息化社会；电磁波谱．
【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】强，1×1013，长。
【分析】物体温度越高，辐射红外线的能力就越强；由波速公式c＝λf求光的频率；根据电磁波谱判断。
【解答】解：一般来说，物体温度越高，辐射红外线的能力就越强，物体在单位表面积辐射红外线能量的总功率与它自身热力学温度的4次方成正比；已知额温枪所用红外线的波长为3×10﹣5m，由公式c＝λf，可得其频率为：fHz＝1×1013Hz，根据电磁波谱可知，红外线的波长比可见光的波长长。
故答案为：强，1×1013，长。
【点评】本题以额温枪为师生测量体温为背景，考查了红外线的特点及在实际问题中的应用，要求学生明确电磁波谱，并要求学生熟练应用公式c＝λf的应用。
13．（2021秋 金台区期末）英国物理学家 　麦克斯韦　预言了电磁波的存在，德国物理学家 　赫兹　通过实验证实了电磁波的存在；医院利用 　紫外线　灭菌消毒（选填“紫外线”或“红外线”）。
【考点】电磁波与信息化社会；力学物理学史．
【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】麦克斯韦，赫兹，紫外线。
【分析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，紫外线有杀菌消毒的作用和可以使荧光物质发光的特性。
【解答】解：根据物理学史，可知英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，德国物理学家赫兹用实验成功证实了电磁波的存在，紫外线具有杀菌消毒的作用，所以医院用作灭菌消毒。
故答案为：麦克斯韦，赫兹，紫外线。
【点评】本题考查电磁波的发现历程，要注意明确麦克斯韦提出了电磁场理论，但是赫兹证实了电磁波的存在。
四．解答题（共2小题）
14．（2024春 虹口区校级期末）5G作为一种新型移动通信同络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（比特率、比特/秒），是4G网络的50﹣100倍。
（1）在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是 　A　。
A.5G使用的电磁波是横波
B.5G使用的电磁波是纵波
C.5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的快
D.空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象
（2）关于5G网络使用的无线电波相比4G网络，下列说法正确的是 　CD　。
A.在真空中的传播速度更快
B.在真空中的波长更长
C.衍射的本领更弱
D.频率更高，相同时间传递的信息量更大
（3）产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图2所示，则该时刻 　B　。
A.线圈中磁场的方向向上
B.电容器两极板间电场强度正在变大
C.电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加
D.线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反
（4）目前困扰5G发展的难题之一是供电，5G基站单系统功耗为4kW（基站用电器功率），信号覆盖半径约为100m，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1kW，信号覆盖半径约为2km。如图3所示，某5G基站距离100kV主供电线路一定距离，线路电阻为40Ω，线路损耗功率占总功率的20%（变压器均视作理想变压器）。
①求输电回路的电流；
②高压变压器原、副线圈的匝数比；
③为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，试估算全市的5G基站运行一天将消耗约多少kW h？（保留一位有效数字）
【考点】电磁波与信息化社会．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．
【答案】（1）A；（2）CD；（3）B；（4）①输电回路的电流为5A；②高压变压器原、副线圈的匝数比为100：1；③为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，全市的5G基站运行一天将消耗约8×106kW h。
【分析】（1）电磁波为横波；所有的电磁波在真空中的传播速度都一样；根据发生干涉的条件分析；
（2）电磁波在真空中的传播速度都一样；根据波速和频率、波长的关系判断；波长越短的电磁波衍射本领越弱；根据频率分析；
（3）根据右手螺旋定则判断；充电过程中，电容器两极板之间的场强变大；在充电过程中电场能增大，磁场能减小；
（4）①先计算出损耗的功率，然后根据P＝I2R计算；
②先计算出输入电压，然后根据匝数比和电压比的关系计算；
③先计算出需要的总基站数，然后计算总能量。
【解答】解：（1）AB.4G和5G信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A正确，B错误；
C、任何频率的电磁波在真空中传播的速度都一样，等于光速，故C错误；
D、由于5G的电磁波频率更高，根据波的干涉条件可知空间中的5G信号和4G信号相遇不会产生干涉现象，故D错误。
故选：A。
（2）A.无线电波（电磁波）在真空中的传播速度与光速相同，保持不变，其速度与频率没有关系，故A错误；
B.由公式c＝λf可知λ，5G频率变大，波长变短，故B错误；
C.波长越短的波衍射本领越小，所以5G衍射的本领更弱，故C正确；
D.无线电波（电磁波）频率越高，周期越小，相同时间内可承载的信息量越大，故D正确。
故选：CD。
（3）A.根据线圈中电流方向，应用右手螺旋定则判断出线圈中磁场方向向下，故A错误；
B.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，板间电场强度在变大，故B正确；
CD.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，电容器中的电场能正在增大，则线圈储存的磁场能正在减小，线路中的电流正在减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向与线路中的电流方向相同，故CD错误。
故选：B。
（4）①由题意可知，总功率为P总
线路损耗功率为
ΔP＝20%P总＝5×20%kW＝1kW
由ΔP＝I2R得
I＝5A
②高压变压器副线圈的电压为U2
由
解得
③需要的基站个数
N个
每个基站一天耗电量
E0＝P总t＝5kW×24h＝120kW h
总耗电
E＝N E0kW h
故答案为：（1）A；（2）CD；（3）B；（4）①输电回路的电流为5A；②高压变压器原、副线圈的匝数比为100：1；③为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，全市的5G基站运行一天将消耗约8×106kW h。
【点评】知道所有的电磁波在真空中的速度都一样，电磁波是横波，且波长越短，衍射能力越弱，以及在变压器中电压比等于匝数比等知识点是解题的基础。
15．（2024春 虹口区校级期末）在粒子物理研究中，为了测量粒子的电荷量、质量、自旋等性质。在粒子加速器中。通过施加磁场，可以将粒子束偏转到我们所需的轨道上。同时，通过调整磁场的强度和分布，可以实现对粒子束的聚焦和分离。
（1）极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地球大气层后，由于地磁场的作用而产生的。如图1所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极时做螺旋运动，旋转半径不断减小。此运动形成的主要原因是 　D　。
A.太阳辐射对粒子产生了驱动力的作用效果
B.粒子的带电荷量减小
C.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小
D.南北两极附近的磁感应强度较强
（2）如图2所示，在赤道处，将一不带电小球向东水平抛出，落地点为a，给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是 　A　。
A.无论小球带何种电荷，小球落地时的速度的大小不变
B.无论小球带何种电荷，小球在运动过程中机械能不守恒
C.若小球带负电荷，小球会落在a点的右侧
D.若小球带正电荷，小球仍会落在a点
（3）洛伦兹力演示仪的实物图和原理图分别如图3（a）、图（b）所示。电子束从电子枪向右水平射出，使玻璃泡中的稀薄气体发光，从而显示电子的运动轨迹。调节加速极电压可改变电子速度大小，调节励磁线圈电流可改变磁感应强度，某次实验，观察到电子束打在图（b）中的P点，则两个励磁线圈中的电流均为 　逆时针　方向（选填“顺时针”或“逆时针”），若要看到完整的圆周运动，则可以 　减小　（选填“增大”或“减小”）加速极电压。
（4）如图4所示，真空区域有宽度为L，磁感应强度为B的矩形匀强磁场，方向垂直于纸面向里，MN、PQ是磁场的边界，质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）沿着与MN夹角为θ＝30°的方向垂直射入磁场中，刚好垂直于PQ边界射出，并沿半径方向垂直进入圆形磁场，磁场半径为L，方向垂直纸面向外，离开圆形磁场时速度方向与水平方向夹角为60°，求：
①粒子射入磁场的速度大小；
②粒子在矩形磁场中运动的时间；
③圆形磁场的磁感应强度。
【考点】电磁波与信息化社会；牛顿第二定律的简单应用；牛顿第二定律与向心力结合解决问题；带电粒子在匀强磁场中的圆周运动．
【专题】定量思想；推理法；带电粒子在磁场中的运动专题；应用数学处理物理问题的能力．
【答案】（1）D；（2）A；（3）逆时针，减小；（4）①粒子射入磁场的速度大小为；
②粒子在矩形磁场中运动的时间为；③圆形磁场的磁感应强度是。
【分析】（1）粒子流运动与太阳辐射的驱动力无关；洛伦兹力不做功；根据洛伦兹力提供向心力分析；
（2）洛伦兹力不做功，机械能守恒；根据左手定则判断小球的受力方向，然后分析；
（3）根据左手定则分析；根据动能定理和洛伦兹力提供向心力分析；
（4）①根据几何关系得到半径，然后根据洛伦兹提供向心力计算；
②根据偏转角度和周期的关系计算；
③根据几何关系得到半径，然后根据洛伦兹力提供向心力分析计算。
【解答】解：（1）A.粒子流做螺旋运动与太阳辐射对粒子产生的驱动力无关，故A错误；
C.粒子受到的洛伦兹力始终与速度垂直，洛伦兹力不做功，故C错误；
BD.粒子在运动过程中，由洛伦兹力提供向心力
qvB
可得
可知若粒子的带电荷量减小，则其旋转半径变大，则这些高能带电粒子流向两极时做螺旋运动，旋转半径不断减小的原因是南北两极附近的磁感应强度较强，故B错误，D正确。
故选：D。
（2）AB.由于洛伦兹力始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，则只有重力做功。所以无论小球带何种电荷，小球机械能守恒，小球落地时的速度的大小不变，故A正确，B错误；
C.根据左手定则判断可知，若小球带负电荷，则洛伦兹力在竖直向下和水平向左有分力，因此，小球落地时间变短，水平位移会变小，则小球会落在a点的左侧，故C错误；
D.根据左手定则判断可知，若小球带正电荷，则洛伦兹力在竖直向上和水平向右有分力，因此，小球落地时间变长，水平位移会变大，则小球会落在a点的右侧，故D错误。
故选：A。
（3）由电子运动轨迹可知电子射出时受洛伦兹力向上，由左手定测可知磁场方向向外，由右手定则可知两个励磁线圈中的电流均为逆时针方向，根据qU，r可知减小，v减小，r减小，所以当减小加速极电压时，能看到完整的圆周运动。
（4）根据题意画出轨迹图如下图
①在矩形磁场区域，根据几何关系L＝Rsin 60°
解得：RL
根据qvB解得
v
②粒子在矩形磁场区域内，粒子转过的圆心角为60°，粒子在矩形磁场中运动的时间
t
解得：t
③粒子在圆形磁场区域内，根据几何关系得
R'tan30°＝L
解得粒子在圆形磁场的半径为L
根据解得
B'
故答案为：（1）D；（2）A；（3）逆时针，减小；（4）①粒子射入磁场的速度大小为；
②粒子在矩形磁场中运动的时间为；③圆形磁场的磁感应强度是。
【点评】带电粒子在磁场中运动的问题中能够掌握左手定则是解题的基础，能够根据几何关系得到粒子的轨道半径是解题的关键。
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