第四章 第三节 电磁波的应用及防护 同步练习 (含答案解析)

第三节
电磁波的应用及防护
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.一种电磁波入射到半径为1
m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的区域是?（
）
A.γ射线
B.可见光
C.无线电波
D.紫外线
2.关于电磁波的传播，下列说法中正确的是（
）
A.真空中传播速度都等于光速
B.波长较长的波绕过障碍物的能力强
C.波长较长的波贯穿障碍物的能力强
D.波长较短的波能量大，穿透能力强
3.根据电磁波谱选出下列各组电磁波中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是（
）
A.微波、红外线、紫外线
B.γ射线、X射线、紫外线
C.紫外线、可见光、红外线
D.紫外线、X射线、γ射线
4.下列各组电磁波，其衍射能力由弱到强的排列顺序正确的是（
）
A.红外线、可见光、紫外线、γ射线
B.γ射线、可见光、红外线、无线电波
C.可见光、红外线、伦琴射线、γ射线
D.伦琴射线、紫外线、可见光、红外线
5.许多现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，错误的是（
）
A.光导纤维利用的是光的全反射现象
B.X光透视利用的是光的衍射现象
C.分光镜利用的是光的色散现象
D.红外遥感技术利用一切物体都不停地辐射红外线的现象
6.下面关于X射线的叙述，正确的是（
）?
A.它是高速电子流
B.它的频率高于可见光频率
C.电场和磁场都不能使它偏转
D.电场和磁场都能使它偏转
7.下列说法中正确的是（
）?
A.电磁波开始时是不存在的，直到赫兹通过实验证实了电磁波的存在为止
B.电磁波是一种物质，电磁波具有能量
C.微波炉的工作是使食物中的水分子在电磁波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加来达到加热目的
D.太阳不断辐射电磁波
8.近年来，无线光通信技术（不需要光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段）在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景.关于红外线和光通信，以下说法中正确的是（
）
①光通信就是将文字、数据、图像等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程
②光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中运输
③红外线的频率比可见光的频率高
④红外线的波长比可见光的波长短
A.①②
B.③④
C.①③
D.②④
9.关于电磁波传播速度表达式，下列结论正确的是（
）
A.波长越大，传播速度就越大
B.频率越高，传播速度就越大
C.发射能量越大，传播速度就越大
D.电磁波的传播速度与传播介质有关
10.下列说法中正确的是（
）
A.红外线、紫外线、伦琴射线和γ射线在真空中传播的速度一样，为3×108
m/s
B.红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性
C.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
D.日光灯是紫外线的荧光效应的应用
二、填空题（本题共4小题，每空3分，共27分.请将正确的答案填到横线上）
11.验钞机发出的光能使得钞票上的荧光物质发光；电视机、空调等家用电器的遥控器能发出光束来控制电视机、空调等家电.对于它们发出的光可判定：验钞机发出的光是
，遥控器发出的光是
.
12.(1)各种电磁波在真空中传播时，都具有相同的
.
(2)波从一种介质进入另一种介质，一定不发生改变的是
.
(3)对于红外线、紫外线、X射线和γ射线来说，最易发生明显衍射的是
.
(4)红光、橙光、黄光和绿光在同一种均匀介质中传播时波速最大的是
，最小的是
.
13.电磁波的不同成分具有不同的特性，其中红外线的最显著作用是
效应，紫外线的最显著作用是
效应，伦琴射线的特点是具有很强的
.
14.若某种紫外线频率为1.5×1015
Hz，
(1)该紫外线的波长为
m.
(2)紫外线的主要作用是
.
三、计算题（本题共3小题，共33分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15.（8分）请简要说明若人们不接受紫外线照射、少量照射和大量照射会产生什么后果.
16.（12分）如图2所示为伦琴射线管的示意图,为阴极钨丝，发射的电子初速度为零，为对阴极（阳极），当之间加直流电压=30
kV时，电子被加速打在对阴极上，使之发出伦琴射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线的能量.已知电子电荷量=1.6×10-19
C，质量=0.91×10-30
kg，求电子到达对阴极时的速度.(取一位有效数字)

图2
17.（13分）阅读下列资料并回答问题：
自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射.热辐射具有如下特点：辐射的能量中包含各种波长的电磁波；物体温度越高，单位时间内从物体表面单位面积上辐射的能量越大；在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同.
处于一定温度的物体在向外辐射电磁波能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处于平衡状态，则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体.单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与热力学温度的四次方成正比.即=，其中常量=5.67×10-8
W/(m2·K4).
在下面的问题中，把研究对象都简单地看做黑体，有关数据及数学公式：太阳半径S=696
000
km,太阳表面温度=5
770
K，火星半径=3
395
km,球面面积=4π2，其中为半径.
(1)太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-71×102
m范围，求相应的频率范围.
(2)每小时从太阳表面辐射的总能量是多少？
(3)火星受来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为π2(为火星半径)的圆盘上，已知太阳到火星的距离为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度.
第三节
电磁波的应用及防护
答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11.
12.(1)
(2)
(3)

(4)

13.
14.(1)
(2)

三、计算题
15.
16.
17
第三节
电磁波的应用及防护
参考答案
一、选择题
1.C
解析：一种波要发生明显的衍射现象，就要求障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或者比波长小.电磁波中无线电波的波长范围大约在10-2
m102
m，而红外线的波长范围大约在10-6
m10-2
m，可见光、紫外线的波长更短.故只有无线电波才能发生明显的衍射.故正确选项应为C.
2.ABD
解析：电磁波在真空中以光速传播，波长长的波，绕过障碍物的能力强，但其贯穿能力差，波长越短，能量越大，穿透能力越强，故A、B、D正确.
3.
B
解析：微波和红外线，红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻，更不会频率重叠，A错误；紫外线、可见光、红外线虽相邻，但它们三者之间有明确的界线，频率也不相重叠，C错误；在电磁波谱中紫外线、X射线、γ射线有重叠，γ射线波长最短，紫外线波长最大，故B正确，D错误.
4.BD
解析：所谓衍射能力的强弱也就是发生明显衍射的难易程度，根据波发生明显衍射现象的条件可知：波长越长，衍射能力越强；波长越短，衍射能力越弱.在电磁波谱中，按波长由大到小的排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.
5.B
解析：光导纤维利用的是光的全反射现象，分光镜是利用光的色散现象制成的，红外线遥感技术利用一切物体都不停地向外辐射红外线的现象，X射线的透视作用是利用了它的强穿透能力，故选项B不对.
6.BC
7.BCD
8.A
解析：无线光通信技术是光信号在空气中直接传输各种信息.光纤通信中的光信号是在光导纤维中传输.不论哪种方式，传输的都是文字、数据、图像等信息.而由电磁波谱可知红外线的频率比可见光的频率低，而其波长比可见光长.
9.D
解析：①电磁波都遵守，在真空中的速度都是3×108
m/s，②同频率的电磁波，在不同介质中的速度不同.不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大，折射率越大，速度越小. 所以选项D正确，选项A、B、C错误.
10.ACD
解析：不同波长的电磁波在真空中的传播速度均为；红外线在遥感技术中用到了它的热效应；紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度；紫外线的荧光效应可以制成日光灯，由此可知A、C、D正确.
二、填空题
11.紫外线
红外线
12.（1）波速
（2）频率
（3）红外线
（4）红光
绿光
13.热
荧光
穿透能力
14.
2×10-7
化学效应和杀菌作用
解析：（1）由得：
m=2×10-7
m
(2)化学效应和杀菌作用
三、计算题
15.少量频率为0.75×1015
Hz的紫外线能杀菌，增强人体抗病能力，并通过皮肤产生维生素，有益人体健康，不照射红外线，皮肤内胆固醇不易转化为维生素D，从而影响钙和磷的吸收，而频率为1.5×1015
Hz的紫外线，光子能量大，会透入皮肤深处伤害皮肤，使人体遗传物质脱氧核糖核酸受到损害，破坏其基因，使正常细胞蜕变为癌细胞，过量的紫外线还会引起角膜炎、白内障等疾病
16.1×108
m/s
解析：据动能定理：
得m/s≈1×108
m/s.
17.（1）3×1013
Hz1.5×1015
Hz
(2)1.38×1030
J
(3)204
K
解析：（1）由得：
Hz=1.5×1015
Hz,
Hz=3.0×1013
Hz
所以辐射频率范围是3×1013
Hz1.5×1015
Hz.
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为：
,代入数据得=1.38×1030
J.
(3)设火星表面温度为，太阳到火星的距离为，火星单位时间内吸收来的太阳辐射能量为,,
所以
火星单位时间内向外辐射的电磁波能量为，火星处于平衡状态，即,得＝204　K.