人教版（2019） 必修 第三册13.4 电磁波的发现及应用同步练习（含解析）

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4　电磁波的发现及应用
一、单选题
1.东汉时期思想家王充在《论衡》书中有关于“司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南”的记载，如图所示。司南是用天然磁铁矿石琢成一个勺形的东西，放在一个刻着方位的光滑盘上。下列说法正确的是（ ）
A. “柢”相当于磁体的N极 B. 司南在转动过程中产生感生电场
C. 地球的磁场是人为想象出来的 D. 司南的勺柄能够指南是由司南的磁场决定的
2.第四代移动通信技术(4G)采用1 880 MHz～2 635 MHz频段的无线电波；2020年我国正在全面推行第五代移动通信技术(5G)，采用3 300 MHz～5 000 MHz频段的无线电波。未来5G网络的传输速率是4G网络传输速率的50～100倍。下列说法正确的是(　　)
A. 5G信号和4G信号都是电磁波
B. 在真空中5G信号比4G信号的传播速度大
C. 在真空中5G信号比4G信号的波长小
D. 5G信号和4G信号在空间产生的磁场的磁感应强度随时间是均匀变化的
3.“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜(FAST)。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。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. 红外线的波长比紫外线大
C. 麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
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
4.图中为华为公司自主研发并制造的手机，为了实现手机的无线充电功能，工程师将受电线圈安装在手机中，将连接内置电源的供电线圈安装在充电基座上。如图所示，当手机放置在充电基座上，受电线圈即可“接受”到供电线圈的能量，从而对手机蓄电池进行充电。对于此过程，下列说法正确的是(　　)
A. 在充电过程中我们可以用磁感线的疏密表示某点磁场的强弱，故磁感线是真实存在的
B. 在充电过程中，不会产生任何电磁辐射
C. 充电时，穿过受电线圈的磁通量是变化的
D. 充电时，内置电源的供电线圈附近的磁场是匀强磁场
5.有源相控阵雷达的辐射器如图所示，每个辐射器都配装有一个发射/接收组件，每个组件都能自己产生、接收微波。关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A. X射线的波长比微波的波长更长 B. 遥控器都是利用紫外线工作的
C. 红外线的频率比紫外线的频率小 D. 电磁波中，紫外线的热效应最显著
6.“神舟号”系列飞船的成功发射及其后续的平稳运行，在很大程度上得益于载人航天测控通信系统的高效运作。该系统利用电磁波确保了地面指挥人员能够实时、准确地与飞船保持通讯联系。关于电磁波下列说法正确的是（　　）
A. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 B. 稳定的电场周围产生磁场，稳定的磁场周围产生电场
C. 电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 D. 电磁波的速度等于光速
7.物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是（　　）
A. 电视机遥控器用紫外线遥控，无线电波频率比体检胸透用的电磁波频率高
B. 赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
C. 微波炉的工作原理是微波能使食物中的水分子热运动加剧从而加热食物
D. 红外线的热效应可以用来杀菌消毒，γ射线在各波段电磁波中衍射最明显
8.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
9.手机A的号码为18888880001，手机B的号码为18888880002，手机A拨打手机B时，手机B发出响声并且来电显示A的号码为18888880001。若将手机A置于一透明真空罩中，再用手机B拨打手机A，则(　　)
A. 发出响声，并显示手机B的号码18888880002 B. 发出响声，但不显示手机B的号码
C. 不发出响声，但显示手机B的号码18888880002 D. 即不发出响声，也不显示手机B的号码
10.关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是(　　)
A. 变化的磁场产生电场 B. 各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播
C. 电磁波依赖于介质才能传播 D. 光不是电磁波
11.电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法正确的是(　　)
A. 根据麦克斯韦的电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场
B. 所有物体都发射红外线，人们利用红外线灭菌消毒
C. 与机械波不同，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播
D. 电磁波在真空中传播时，它的电场强度E与磁感应强度B相互平行，且二者与波的传播方向垂直
12.某电路中电场随时间变化的图像如下列各图所示,能发射电磁波的电场是 (　　)
A. B. C. D.
13.磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况如图所示，其中能产生电场的磁场和能产生持续电磁波的磁场分别为(　　)
A. ②③④、③④ B. ①③④、③④
C. ②③④、②④ D. ①③④、②④
14.高原冰雪探测雷达系统简称雪深雷达，是珠峰高程测量的主力设备之一，主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测地面雪深。下列说法正确的是(　　)
A. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
B. 电磁波从空气进入冰雪层，传播速度会变大
C. 雷达使用的电磁波比红外遥感使用的电磁波频率大
D. 在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化
15.下列说法中正确的是(　　)
A. 安培发现了电流的磁效应 B. 奥斯特发现了电磁感应现象
C. 法拉第发现了产生感应电流的条件 D. 麦克斯韦用实验证实电磁波的存在
16.关于电磁波，下列说法错误的是(　　)
A. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
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
D. 利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
17.许多光学现象在科学技术上得到了应用,以下对一些应用的解释,正确的是(　　)
A. 紫外验钞机是利用紫外线的化学效应
B. 紫光灯消毒主要是利用紫光的强穿透力
C. 工业上的金属探伤利用的是X射线具有极强的穿透能力
D. 红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
18.下列说法正确的是(　　)
A. 伽利略通过斜面实验得到力是改变物体运动状态原因的结论
B. 法拉第发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系
C. 麦克斯韦发现变化的磁场产生电场，证实了电磁波的存在
D. 卡文迪什通过扭秤实验测得引力常量，被誉为“第一个称出地球质量的人”
19.如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于四幅图的说法正确的是(　　)
A. 甲图，通电螺线管周围产生的磁场和磁感线都是真实存在的
B. 乙图，将小磁针放在地球表面赤道位置自由静止时，小磁针的N极指向地理南极
C. 丙图，法拉第圆盘发电机利用了“电生磁”的现象为原理制作而成
D. 丁图，麦克斯韦推断的电磁波产生与传播的原理图
二、多选题
20.下列关于电磁场理论的叙述正确的是(　　)
A. 变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B. 周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
C. 变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D. 电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
21.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
22.下列关于电磁波说法正确的是(　　)
A. 均匀变化的磁场在空间能够产生电场
B. 只要有电场和磁场，就能产生电磁波
C. 电磁波不可以在真空中传播
D. 防控新冠肺炎疫情期间，额温枪测量人体体温，主要是接收了人体辐射的红外线
23. “中国天眼”位于贵州的大山深处，它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A. 电磁波可以在真空中传播
B. 电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联
C. 红外线的波长比紫外线的长
D. 洛伦兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
24.在新冠肺炎疫情防控工作中，为尽可能减少人员接触，红外热成像检测仪成为重要的体温检测工具之一，如图所示．红外热成像将物体热辐射的红外线特定波段信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值．关于红外线，下列说法正确的是(　　)
A. 红外线频率比紫外线高
B. 红外线是电磁波，其能量是量子化的
C. 红外线不能在真空中传播
D. 若物体在空气中辐射的红外线波长为100μm，该红外线频率为3.0×1012Hz
三、简答题
25.变化的磁场和变化的电场形成不可分割的统一体——电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播需要介质吗 它传播的速度是多少
4　电磁波的发现及应用
答案与解析
1.【答案】B
【解析】地球本身是一个大磁体，地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，“柢”指南，相当于磁体的S极，A错误；司南在转动过程中，会切割地磁场的磁感线，故会产生感生电场，B正确；地球磁场时客观存在的，不是人为想象出来的，C错误；司南的勺柄指向由地磁场决定，而不是司南自身的磁场，D错误。故选B。
2.【答案】AC
【解析】5G信号和4G信号都是电磁波，A正确；任何电磁波在真空中的传播速度都为光速，故5G信号和4G信号在真空中的传播速度相同，B错误；根据题意，在真空中5G信号比4G信号的频率大，结合c＝λf可知，5G信号比4G信号的波长小，C正确；根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电(磁)场只能产生恒定不变的磁(电)场，不能形成电磁波，故5G信号和4G信号在空间产生的磁场的磁感应强度随时间不是均匀变化的，D错误。
3.【答案】BD
【解析】电磁波在不同介质中的传播速度不同，其在真空中传播的速度为，A错误；红外线的波长比紫外线大，B正确；麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，C错误；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正确。故选BD。
4.【答案】C
【解析】磁感线是假想的曲线，不是真实存在的，A项错误；在充电过程中，也会产生电磁辐射，B项错误；充电时，穿过受电线圈的磁通量是变化的，C项正确；充电时，内置电源的供电线圈附近的磁场是周期性变化的磁场，D项错误。故选C。
5.【答案】C
【解析】微波的波长比X射线的波长长，A错误；遥控器都是利用红外线工作的，B错误；红外线的频率比紫外线的频率小，C正确；电磁波中，红外线比紫外线的热效应显著，D错误；故选C。
6.【答案】D
【解析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，A错误；稳定的电场周围不能产生磁场，稳定的磁场周围也不能产生电场，B错误；电磁波和声波都可以传递信息，C错误；电磁波的速度等于光速，D正确。故选D。
7.【答案】C
【解析】电视机遥控器用红外线遥控，无线电波频率比体检胸透用的电磁波频率低，故A错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误；微波炉的工作原理是微波能使食物中的水分子热运动加剧从而加热食物，故C正确；紫外线可以用来杀菌消毒，无线电波在各波段电磁波中衍射最明显，故D错误。
8.【答案】A
【解析】由题意知物体温度越高,其发出的电磁波的波长越短,结合电磁波谱知识可知,波长比红外线长的为无线电波。故选A。
9.【答案】C
【解析】手机之间靠电磁波通信，可以在真空中传播，但是在真空中声波不能传播，故手机A不发出响声，但显示手机B的号码18888880002，C正确。
10.【答案】A
【解析】变化的磁场产生磁场，故A正确；各种频率的电磁波在真空中的速度相同，大小为，故B错误；电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。故C错误；光是一种电磁波，故D错误。故选A。
11.【答案】C
【解析】根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场；所以变化的磁场一定产生电场，变化的电场一定产生磁场，A错误；所有物体都发射红外线，人们利用紫外线灭菌消毒，B错误；机械波是机械振动在介质中的传播过程，必须依赖于介质，没有介质不能形成机械波；而电磁波传播的是电磁场，电磁场本身就是一种物质，不需要借助其它物质来传播，所以电磁波可以在真空中传播，C正确；电磁波属于横波，它的电场强度E与磁感应强度 B 相互垂直，二者与波的传播方向垂直，D错误。故选C。
12.【答案】D
【解析】题图A中电场不随时间变化,不会产生磁场;题图B和题图C中电场都随时间做均匀的变化,只能在周围产生恒定的磁场,也不会产生和发射电磁波;题图D中电场随时间做不均匀的变化,能在周围空间产生变化的磁场,而这磁场的变化也是不均匀的,又能在周围空间产生变化的电场,从而交织成一个不可分割的统一体,向远处传播，即形成电磁场,能发射电磁波，故选D.
13.【答案】C
【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论，可知变化的磁场产生电场，故②③④可以产生电场；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，从而产生电磁波向远处传播，故②④可以产生电磁波。故选C。
14.【答案】D
【解析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，A错误；电磁波从空气进入冰雪层，传播速度会变小，B错误；雷达使用的电磁波是微波，比红外遥感使用的红外线频率小，C错误；根据麦克斯韦电磁场理论，在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化，D正确。
15.【答案】C
【解析】安培发现了分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，故AB错误；法拉第发现了电磁感应现象，发现了产生感应电流的条件，故C正确；麦克斯韦提出了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故D错误。故选C。
16.【答案】D
【解析】电磁波在真空中的传播速度相同，与电磁波的频率无关，故A正确，不符合题意；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，由近及远传播形成电磁波，故B正确，不符合题意；电磁波是横波，每一处的电场强度和磁场强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，故C正确，不符合题意；利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输，故D错误，符合题意。
17.【答案】D
【解析】紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字,发出可见光,使这些文字能被肉眼看到,利用了紫外线的荧光效应,A项错误;紫光灯消毒主要是利用其发出的紫外线具有较强的辐射能力来达到灭菌的目的,B项错误;γ射线具有极强的穿透能力,工业上的金属探伤就是利用这个原理,C项错误;一切物体都在不停地辐射红外线,红外遥感技术就是利用这个原理,D项正确.
18.【答案】D
【解析】伽利略通过斜面实验得到力不是维持物体运动状态原因的结论，故A错误；奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系，故B错误；麦克斯韦发现变化的磁场能产生电场，预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故C错误；卡文迪什通过扭秤实验测得引力常量，被誉为“第一个称出地球质量的人”，D正确。故选D。
19.【答案】D
【解析】磁场真实存在，但磁感线是为了描述磁场的性质引人的假想线，并不实际存在，故A错误；地理南极即为地磁北极，则在赤道位置的地磁场方向由地理南极指向地理北极，小磁针N极方向与磁场方向相同，故此时小磁针的N极应指向地理北极，故B错误；法拉第圆盘发电机是利用电磁感应---“磁生电”现象为原理制作的，故C错误；麦克斯韦推断：若在空间某区域有周期性变化的电场，那么它就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，这样交替产生，由近及远地向周围传播，即为电磁波的产生和传播原理，故D正确。故选D。
20.【答案】AB
【解析】变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，B正确；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，C错误；只有变化的电场才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，D错误．
21.【答案】BD
【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论可知，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，如均匀变化的电场周围产生的是稳定的磁场，电磁波的传播不需要介质，在真空中的传播速度为3×108 m/s.选项B、D正确．
22.【答案】AD
【解析】变化的磁场产生电场，均匀变化的磁场能够产生电场，A正确；变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成电磁波，B错误；电磁波可以在真空中传播，C错误；测温枪是根据接收到的红外线强弱来测定温度的，D正确。故选AD。
23.【答案】AC
【解析】电磁波可以在介质与真空中传播，故A正确；电磁波传播过程中，周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，故B错误；红外线为非可见光，频率比红光低；紫外线也是非可见光，但频率比紫光高，因此红外线的频率低于紫外线的频率，故红外线的波长比紫外线长，故C正确；赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，故D错误。故选AC。
24.【答案】BD
【解析】根据电磁波谱可知红外线频率比紫外线低，故A错误；红外线属于电磁波，可在真空中传播，根据爱因斯坦光子说，可知其能量是量子化的，故B正确，C错误；若物体在空气中辐射的红外线波长为100 μm，根据公式c＝λf，可知该红外线频率为f＝＝Hz＝3.0×1012 Hz，故D正确．
25.【答案】它的传播不需要介质。 它传播的速度就是光速，c=3×
【解析】变化的磁场和变化的电场形成不可分割的统一体——电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播不需要； 它传播的速度等于光速，c=3×
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