济南济北中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：电磁波 单元测试（含解析）

电磁波
1．电磁波的波速c与波长λ、频率f之间的关系是（　　 ）
A．c= B．c= C．c=λf D．c=
2．关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波和机械波都需要通过介质传播
B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
C．雷达发射的是直线性能好、反射性能强的超声波
D．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波
3．下列关于电磁波的说法，正确的是( )
A．电磁波只能在真空中传播
B．电场随时间变化时一定产生电磁波
C．电路中周期性振荡电流在空间产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
4．电磁波在真空中传播的速度是3.00×108m/s， 有一个广播电台的频率为90.0MHz， 这个台发射的电磁波的波长为（　　）
A．2.70m B．3.00m C．3.33m D．270m
5．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波
B．在电场的周围总能产生磁场，在磁场的周围总能产生电场
C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播
D．电磁波传播的速度总是3.0×108m/s
6．如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强，则此时（?? ）
A．a点电势比b点低
B．电容器两极板间场强正在减小
C．电路中电场能正在增大
D．线圈中感应电动势正在增大
7．雷达利用了微波________、________的特点来工作的．
8．电磁波谱是按________连续排列的图谱，从电磁波谱图中可看出光其实是________
9．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．
10．如图LC振荡回路中振荡电流的周期T=2×10﹣2s．自振荡电流沿反时针方向达最大值时开始计时，当t=3.4×10﹣2s时，电容器正处于________状态（填“充电”、“放电”、“充电完毕”或“放电完毕”）．这时电容器的上极板________（填“带正电”、“带负电”或“不带电”）．
11．摄像机在1秒内要传送25张画面,并且每一幅画面是逐行扫描的，电视接收机也以相同的速率在荧光 屏上显示这些画面．我们观看电视画面时，感觉不到上述现象,而是看到完整连续的自然画面，这是因为________．?有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测．秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够________(选填“增强”或“减弱”)对电磁波的吸收作用；秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够________?(选填“增强”或“减弱”)电磁波反射回雷达．
12．在生活中打电话的电信号是________信号，而发电报的电信号是________信号．（填“数字”或“模拟”）
13．如果中央人民广播电台向外发射500kHz的电磁波，若距该台6×103km处有一台收音机，问：
（1）此电磁波的波长多大？
（2）从电台发出的信号经过多长时间可以到达收音机处？
（3）其他条件不变，仅将发射电磁波的频率变大，第(2)问中的时间是否发生变化？
14．请按照波长从大到小的顺序列出电磁波谱．
15．生活中很多地方杀毒都用到紫外线，紫外线的波长范围大致是100nm﹣400nm ． 100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值是多少？
16．已知真空中某电磁波的频率是3.0×1010Hz， 那么该电磁波在真空中的波长是多少？
17．有一种家用取暖器，外形如图甲所示，它是由电热丝发热达到取暖的目的；如果从侧面剖开，它的主要结构如图乙所示，其中Q为电热丝，MN为一个内表面极为光滑的金属弧面．
(1)电热丝通电后产生的是什么？它通过MN的内表面产生什么反射？
(2)弧面金属板MN与下列哪种器材的作用相似？
(3)电热丝安装在图示位置的目的是使热能怎么样射出？
18．某LC振荡电路中，振荡电流变化规律i=0.14sin（1000t）A，已知电路中线圈的自感系数L=50mH，求：
（1）该振荡电流的周期为多少；
（2）电容器的电容C．
19．有一LC振荡电路，线圈自感系数的变化范围是0.1~0.4mH,电容器电容的变化范围是4~9pF，试求该电路产生的振荡电流的频率的变化范围．
20．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成生物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm.根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm＝2.90×10－3m·K.求：老鼠发出的最强的热辐射的波长？
参考答案
1．C
【解析】
波长、波速及频率的关系为：波速等于波长与频率的乘积，即．电磁波的波速为c,所以电磁波的波速c与波长λ、频率f之间的关系是.所以C正确．
2．D
【解析】
电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质．故A错误．当发射电路的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，故B错误；雷达发射的是直线性能好、反射性能强的微波，故C错误；根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波，选项D正确；故选D.
3．C
【解析】
电磁波是一种能量形式，它可以在真空中传播也可以在其他介质中传播，例如：光；变化的电场能产生磁场；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在．
【详解】
电磁波不只能在真空中传播，也能在介质中传播，选项A错误；电场随时间均匀变化时，产生恒定的磁场，则不会产生电磁波；故B错误．电路中周期性振荡电流在空间产生电磁波，选项C正确；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项D错误；故选C.
4．C
【解析】
电磁波的传播速度是光速，频率波长速度的关系是c=λf，所以，故C正确．故选C．
5．A
【解析】
A、变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，场逐渐向外传播形成电磁波，A正确．B、根据麦克斯韦电磁电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场．只要电场发生变化就可以产生磁场，只要磁场发生变化就可以产生电场，如果电场、磁场不变化，则不能产生磁场、电场，B错误．C、电磁波是横波，电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，在真空中的传播速度等于光速；电磁波也可在介质中传播，介质中的传播速度，与折射率有关，CD错误．故选A．
【点睛】
此题要理解麦克斯韦电磁场理论，熟知电磁波的产生条件，传播速等，明确真空中电磁波的速度与光速相同．
6．AB
【解析】
根据磁场方向由安培定则判断电流方向，电流方向是正电荷移动方向，根据电流方向及电容器充放电情况判断极板带电情况．振荡电路中有两种能：电场能和磁场能，根据能量守恒定律分析能量的变化．
【详解】
结合图中的磁场的方向，根据安培定则，线圈中的电流从b到a，此时电流正在增强，表明电容器正在放电，所以下板带正电，上板带负电．a点电势比b点低，电容器两极板间场强正在减小，电场能在减小，电流放电变慢，线圈中感应电动势变小，故A、B正确，C、D错误．故选AB．
【点睛】
本题考查对电磁振荡过程的理解，难点在于电容器极板带电情况的判断，要根据电流方向和电容器充放电情况分析．
7．波长短 不容易衍射
【解析】
【分析】
根据我们对于雷达工作原理（雷达就是利用电磁波的发射、传播、反射、接收来工作的）的了解来作答．
【详解】
因为波长越短的电磁波可以更好的反射，因此雷达使用的电磁波是波长比较短的微波．同时由于波长短，所以不容易衍射，因此定位准确．
8．电磁波波长或频率 电磁波
【解析】
【详解】
电磁波谱是按电磁波的波长或频率将电磁波连续排列起来的图谱，从电磁波谱中可以看出光位于电磁波之中，故光也是种电磁波；
【点睛】
为了更好的研究电磁波，科学家将电磁波按波长或频率进行连续排列而成的图谱就组成了电磁波谱；此题关键是记住电磁波谱并理解；
9．红 红
【解析】
熟记电磁波谱中的各种光的名称和排列顺序．
【详解】
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．
【点睛】
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．
10．充电 正电
【解析】
LC振荡电路中电流变化一个周期过程（设t=0时刻，电流为零，电容器上极板带正电）：①,电流逆时针逐渐增加, 时刻达到最大值，放电完毕；②,电流逆时针逐渐减小, 时刻减为零，反向充电完毕；③,电流顺时针增加，时刻达到最大值，反向放电完毕；④,电流顺时针减为零，正向充电完毕．
【详解】
LC振荡回路中振荡电流的周期T=2×10-2s，t=0时刻振荡电流沿逆时针方向达最大值，即分析中的时刻；t=3.4×10-2s=1.7T，与分析中的中间某时刻相同，电容器在正向充电，电容器的上极板 带正电．
【点睛】
本题关键是明确LC振荡电路一个周期内电流和电容器带电量的变化情况.
11．画面更换迅速和视觉暂留效应使我们感觉到电视画面是连续的 增强 减弱
【解析】
(1)电视机制式是每秒25帧，也就是说每秒画面就更新了25次，且不是同一时间更新，而且每次扫描线很是密集．这个频率和密度，是人眼无法察觉到的;视觉印象在人的眼中大约可保持0.1秒之久．如果在视野范围内物体在小于0.1秒时间内完全通过，可能不被发现．因为前一影像可保持在视觉中．故原因为画面更换迅速和视觉暂留效应使我们感觉到电视画面是连续的．
(2)现代的“隐形飞机”之所以能够避开雷达的探测，其原因在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够减弱电磁波的反射，同时隐形飞机的表面有一层特殊材料，这种材料能够增强对电磁波的吸收作用，使得雷达受到反射回来的电磁波发生变化，即导致雷达无法根据反射回来的电磁波判断前方物体．
【点睛】
雷达的工作原理是:其首先向外发射电磁波，这些电磁波碰到前方物体后发生反射，即雷达通过接收到的反射回来的电磁波的情况判断前方的物体情况．所以该题可以据上面所说的雷达的工作原理分析即可．
12．模拟 数字
【解析】
不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号（Analog Signal），例如用一系列连续变化的电磁波（如无线电与电视广播中的电磁波），或电压信号（如电话传输中的音频电压信号）来表示；数字数据则采用数字信号（Digital Signal），例如用一系列断续变化的电压脉冲（如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0），或光脉冲来表示． 而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路（例如电话网、有线电视网）来传输． 当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点，如电报．
【点睛】
模拟信号和数字信号的区别，注意从概念上区分．
13．（1）600m （2）0.02s （3）0.02s
【解析】
根据电磁波的波长、波速和频率的关系式c=λf 可得 可求出波长，由可求出从电台发出的信号经过多长时间可以到达收音机处．)其他条件不变，仅将发射电磁波的频率变大，由公式知时间不发生变化．
【详解】
（1）根据电磁波的波长、波速和频率的关系式c=λf 和电磁波在真空中的传播速度 c=3×108m/s，所以
（2）从电台发出的信号到达收音机处经过
（3）其他条件不变，仅将发射电磁波的频率变大，但由于光速不变，则第(2)问中的时间不发生变化．
14．无线电波，红外线，可见光，紫外线，x射线，γ射线
【解析】
【详解】
波长从大到小的顺序列出电磁波谱：无线电波，红外线，可见光，紫外线，X射线，γ射线．
15．100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值分别是19.9X10-17J和4.98X10-17J
【解析】
【详解】
由，100nm电磁波辐射的能量子ε的值：E1＝6.626×10?34×≈19.9×10?17J；400nm电磁波辐射的能量子ε的值：E2＝6.626×10?34×≈4.98×10?17J．
16．0.01m
【解析】
【详解】
由波速公式c=λf，得该电磁波在真空中的波长：
17．(1)产生热量, 镜面反射 (2) 凹面镜 (3)平行射出
【解析】
【分析】
【详解】
(1)一切物体都向外辐射红外线，当电热丝通电后，向外辐射红外线，产生热量．当红外线射到表面极为光滑的金属弧面发生镜面反射．
(2)弧面金属板MN形状与凹面镜相似，平行光经凹面镜反射后，反射光线会会聚在焦点上．
光路是可逆的，灯丝处于焦点处，故产生平行光向外辐射．
(3)根据光路的可逆性，当把光源放在焦点时，则会得到平行光．
【点睛】
凹面镜在生活中的应用很多，它也是面镜，对光线有反射作用，这点许多同学容易和透镜混淆，一定注意．另外，凹面镜和凹透镜不同，凹面镜对光线的作用是会聚的．
18．（1）（2）
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据振荡电路的周期性变化的规律，得
(2)因震荡周期，得
【点睛】
本题关键运用LC振荡电路的电谐振周期公式.
19．
【解析】
【分析】
【详解】
由振荡电路的周期
周期的频率的关系
联立得：
可知当L和C最小时，f最大，有：
当L和C最大时，f最小，有：
故频率的范围为：
【点睛】
根据求出最大频率和最小频率，从而确定取值范围．
20．
【解析】
【分析】
【详解】
由题意λm?T=2.90×10-3m?K, 则有：.
【点睛】
本题主要考查波长、波速及频率的关系，及信息的筛选能力，注意热力学温度与摄氏温度的区别．