上海市龙柏高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-4：电磁场与电磁波 单元测试题（含解析）

电磁场与电磁波
1．电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号改变如图丙所示这种调制方式称为　　
A．调幅 B．调谐 C．调频 D．解调
2．2016年，美国的研究人员宜布探测到引力波。爱因斯坦曾预言，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波。由于引力波与字宙中物质的相互作用非常微弱，所以引力波在宇宙中几乎无衰减地传播。但只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波。根据以上信息可以得到的结论是
A．引力波是一种电磁波
B．引力波很难被观测到
C．引力波是由于物体受到万有引力而产生的
D．只有质量非常大的天体加速运动，才能产生引力波
3．收听广播时会听到：“上海东方广播电台FM100.7”。这里的“100.7指的是电磁波的
A．频率 B．周期 C．波长 D．波速
4．法拉第是一位伟大的实验物理学家，他在电磁学方面做出了基础而重要的贡献，被称为“电学之父”和“交流电之父”.关于法拉第的成就，以下说法正确的是
A．发现了电磁感应定律和楞次定律
B．发现了电流的磁效应
C．验证了麦克斯韦关于电磁波的预言
D．提出场的概念，认为电场对电荷有力的作用
5．用一台简易收音机收听某一电台的广播,必须经过的两个过程是(　　)
A．调制和解调
B．调谐和解调
C．调制和调谐
D．调频和调幅
6．世界上最早发明实用的无线电报技术的科学家是( )
A．贝尔 B．麦克斯韦
C．赫兹 D．马可尼
7．物理学和计算机技术的发展推动了医学影像诊断技术的进步．彩色超声波检测仪，简称彩超，工作时向人体发射频率已知的超声波，当超声波遇到流向远离探头的血流时探头接收的回波信号频率会降低，当超声波遇到流向靠近探头的血流时探头接收的回波信号频率会升高．利用计算机技术给这些信号加上色彩，显示在屏幕上，可以帮助医生判定血流的方向、流速的大小和性质．计算机辅助X射线断层摄影，简称CT．工作时X射线束对人体的某一部分按一定厚度的层面进行扫描，部分射线穿透人体被检测器接收．由于人体各种组织的疏密程度不同，检测器接收到的射线就有了差异，从而可以帮助医生诊断病变．根据以上信息，可以判断下列说法中正确的是（）
A．彩超工作时利用了多普勒效应
B．CT工作时利用了波的衍射现象
C．彩超和CT工作时向人体发射的波都是纵波
D．彩超和CT工作时都向人体发射的波都是电磁波
8．关于电磁波,下列说法中正确的是
A．X射线可用于医院里的消毒杀菌和地铁站的安检
B．γ射线是原子内层电子受激发而产生的，医学上用它治疗癌症
C．一切物体都可以产生红外线，红外线可用于加热、遥控和遥感
D．电磁波谱按粒子性从强到弱依次为γ射线、X射线、β射线、可见光、红外线和无线电波
9．电磁波在空中的传播速度为v．郑州交通广播发射的电磁波的波长是λ， 则此电磁波的频率f为（　 ）
A． B． C． D．
10．下列关于不同波段的电磁波的说法正确的是：（ ）
A．X 射线有很强的荧光作用，所以可以用来消毒
B．微波炉利用微波是因为微波的穿透能力强，甚至能穿透金属
C．雷达导航用的微波的波长比X 射线波长要长
D．红外遥感用的是无线电波
11．北斗系统在航海中有重要的应用，轮船上的接收设备可以通过接收卫星的信息，进而确定自己的位置．在此过程中，该设备接收信息主要利用了(　　)
A．电磁波 B．声波
C．太阳能 D．电磁场
12．下列关于波的说法中符合实际的有（ ）
A．电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
B．根据多普勒效应可以算出宇宙中的星球靠近或远离地球的速度
C．可见光和医院“B超”中的超声波在空气中的传播速度相同
D．电磁波和声波均能产生干涉、衍射、反射和折射现象
13．紫外线具有较高的能量，能___________消毒；具有___________效应，能激发许多物质发光。
14．波长为 的红光，其频率为______已知光速
15．电磁波在真空中传播的速度是_____________m/s，有一个广播电台的频率为100.0MHz，这个电台发射的电磁波的波长为______________m（选填“3”或“”）。
16．卫星电视传播是指电视台把无线电信号传送到高空的通信卫星上，卫星再把信号传送至地面上的其他地区.因此，我们看到卫星电视信号显示的整点时间要比本地有线电视的要晚一些
（1）解释产生这种延迟的原因.
（2）若通信卫星高度约为36000km，无线电信号传播速度为，估算这一时间差。
17．宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波，人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测，如图所示．假设A、B两个天体辐射功率相同，且都在均匀持续地辐射．天体A距地球1万光年，天体B距地球5万光年．（忽略电磁波传播过程中的损耗）
（1）用一架射电望远镜接收到A发出的电磁波功率为P1，则该望远镜接收到的来自天体B的电磁波功率P2是多大？
（2）为收集足够强的信号，增大望远镜口径是一种常用方法．为使接受到天体B的信号功率和天体A一样强，可将望远镜口径增大为原来的多少倍？
18．从提高通信质量角度来看移动通信网络中应该怎样设定基站，手机间的通信过程如图所示．
参考答案
1．A
【解析】
使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制；而调制共有两种方式：一是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一是调频，即通过改变频率来实现信号加载电磁波．由题意可知高频载波的振幅随电信号改变，故为调幅，故A正确，BCD错误。
2．B
【解析】
关于引力波，爱因斯坦在提出相对论时已经从理论上预言过，在2016年2月11日被发现，具有波的共性，并为爱因斯坦的广义相对论提供了证据。
【详解】
引力波在空间传播方式与电磁波类似，但并不是电磁波，故A错误；爱因斯坦认为，只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波，所以引力波的探测难度很大，故B正确；爱因斯坦认为，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波，故C错误；质量小的物体加速运动时也会产生引力波，只是不容易探测，故D错误。所以B正确，ACD错误。
【点睛】
本题以发现万有引力波题材为背景资料，设计新颖，关键是结合已学有关波的知识和题目给出信息分析解题。
3．A
【解析】
根据描述电磁波的物理量进行分析即可。
【详解】
“100.7指的是电磁波的频率，频率的单位是赫兹，兆赫是电磁波的常用单位，故A正确，BCD错误。
【点睛】
该题考查描述电磁波的物理量，牢记电磁波的周期、频率、波长以及波速的单位是关键。
4．D
【解析】
法拉第发现了电磁感应定律，楞次发现楞次定律，选项A错误；奥斯特发现了电流的磁效应，选项B错误；赫兹验证了麦克斯韦关于电磁波的预言，选项C错误；法拉第提出场的概念，认为电场对电荷有力的作用，选项D正确；故选D.
5．B
【解析】首先要通过调谐,从众多的电磁波中选出需要的电磁波,然后通过解调将信号从高频电流中取出,所以这两个过程是调谐和解调. 故B正确，A、C、D错误．故选B.
【点睛】解决本题的关键知道接收电台广播时，需经过两个过程，分别是调谐和检波．
6．D
【解析】
世界上最早发明实用的无线电报技术的科学家是马可尼，故选D.
7．A
【解析】
【分析】
彩超是利用超声波的穿透性强和多普勒效应工作的；CT是利用x射线的穿透性强成像的；超声波是机械波，x射线是电磁波；
【详解】
A、根据多普勒效应的原理可知，彩超工作利用的是超声波的多普勒效应，故A正确；
B、CT工作利用的是x射线穿透不同组织后的强度不同，与衍射无关，故B错误；
CD、彩超发射的是超声波，超声波是机械表；CT发射的是x射线，x射线是电磁波，电磁波是横波，故C、D错误；
故选A．
【点睛】
关键是知道声源不动，物体靠近声源时接收信号频率增大，物体远离声源时接收信号频率减小，是多普勒效应．
8．C
【解析】
【分析】
本题应抓住红外线、X射线、紫外线、γ射线产生的显著特征，及波长的长短，进行分析求解．
【详解】
紫外线有显著的化学作用，利用紫外线可用于医院里的消毒杀菌和地铁站的安检，故A错误。X射线是原子内层电子受激发产生的，而γ射线是原子核受激发，故B错误。一切物体都可以产生红外线，因红外线波长较长，则可用于加热、遥控和遥感。故C正确。β射线不属于电磁波，按粒子性从强到弱依次为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波，故D错误。故选C。
【点睛】
对于电磁波谱中各种电磁波将产生的机理，并用来解答本题，注意红外线与紫外线的显著作用区别．
9．B
【解析】
【分析】
明确光速、频率、波长之间关系，根据公式即可求得电磁波的频率。
【详解】
根据光速、频率、波长之间关系有：v=λf，所以 ，故B正确。
故应选：B。
【点睛】
本题要熟练应用公式v=λf进行有关运算，可以将电磁波与机械波进行比较学习。
10．C
【解析】
【分析】
X光具有很强的贯穿力，可以拍摄X光片；紫外线具有杀菌消毒作用；红外线具有显著的热作用，雷达导航用的微波的波长比X 射线波长要长。
【详解】
X射线有很强的穿透能力，紫外线具有杀菌消毒作用，故A错误；微波炉的工作原理是利用利用食物在微波场中吸收微波能量而使自身加热的烹饪器具，故B错误；雷达导航用的微波的波长比X 射线波长要长，故C正确；红外遥感用的是红外线，故D错误。所以C正确，ABD错误。
【点睛】
不同的电磁波段的作用不同，要记住电磁波谱中各种光的作用，基础题目。
11．A
【解析】
北斗系统在航海中有重要的应用，轮船上的接收设备可以通过接收卫星的信息，该设备接收信息主要利用了电磁波，故选项A正确．
点睛：本题考查了电磁波在生活中的应用，生活中利用电磁波的地方非常多．如：卫星通信、无线电视、无线广播、手机等．
12．BD
【解析】
【详解】
A．常用红外线做为脉冲信号来遥控电视，故A错误；
B．根据多普勒效应，由于波源与接受者的相对位移的改变，而导致接受频率的变化，称为多普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故B正确；
C．可见光传播的速度是光速，超声波在空气中的传播速度是声速，二者传播的速度是不相等的，故C错误；
D．干涉、衍射、反射和折射现象都是波的特性，电磁波和声波均能产生干涉、衍射、反射和折射现象，故D正确。
13．灭菌 荧光
【解析】
【分析】
【详解】
[1]紫外线具有较高的能量，能灭菌消毒；
[2] 紫外线还具有荧光效应，能激发许多物质发光。
14．
【解析】
【详解】
[1]根据公式得
15． 3
【解析】
电磁波在真空中传播的速度
电磁波的波长
16．（1）卫星电视信号传播距离长，所用时间长，所以晚一些（2）0.24s
【解析】
【详解】
（1）电视台发出的无线电信号由电视台传到卫星，然后再由卫星传到电视台，需要一定的时间，所以卫星传来的画面上，人物动作的变化总比电缆传来的画面上相应的变化发生得晚一些。
（2）无线电信号的路程s=2h，则画面延迟的时间
17．（1）P2＝P1（2）d2＝5d1
【解析】
【详解】
（1）令望远镜能接受到射电信号的有效面积（即垂直射电信号的方向的投影面积）为S，A、B两个天体辐射功率为P．天体A距地球1万光年，则望远镜接收到A发出的电磁波功率为，同理望远镜接收到B发出的电磁波功率为，联立可得：P2＝P1．
（2）直径为d的望远镜能接受到射电信号的有效面积（即垂直射电信号的方向的投影面积），则有：，，根据题意，可得：．
18．时拨打电话，打不通，被告知对方不在服务区，原因可能是对方所在位置信号传输效果差，也可能是附近没有基站，因此从提高通信质量角度来看应适当增加基站密度，基站天线应在高处架设，为做到网络全覆盖，设定基站后应通过实验检验不断听取用户的反馈信息．
【解析】
【详解】
有时拨打电话，打不通，被告知对方不在服务区，原因可能是对方所在位置信号传输效果差，也可能是附近没有基站，因此从提高通信质量角度来看应适当增加基站密度，基站天线应在高处架设，为做到网络全覆盖，设定基站后应通过实验检验，不断听取用户的反馈信息．