上海市丰华高中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．许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，下列说法中正确的是
A．汤姆孙发现质子，揭开了研究原子结构的序幕。
B．卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构模型
C．麦克斯韦提出了电磁场理论，并实验证明了电磁波的存在
D．赫兹从理论上预言了电磁波的存在
2．下列电磁波中频率最高的是
A．红外线 B．γ射线 C．紫外线 D．无线电波
3．按照麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是（　　）
A．电场一定产生磁场，磁场一定产生电场
B．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
D．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
4．电磁波是一个很大的家族，从无线电波到γ射线，由于具有不同的波长，因而具有不同的特性。下列关于电磁波的说法中正确的是
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的波长和频率有关
B．雷达和微波炉一样，都是利用微波的特性来进行工作的
C．红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性
D．机场、年站等地进行安全检查时，利用γ射线的穿透能力
5．首先从理论上预见电磁波的存在和第一次用实验证实电磁波存在的科学家分别是
A．惠更斯、奥斯特 B．麦克斯韦、赫兹
C．伽利略、法拉第 D．赫兹、麦克斯韦
6．某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关，如图所示为玩具内的LC振荡电路部分.已知线圈自感系数L＝2.5×10—3H，电容器电容C＝，在电容器开始放电时(取t＝0)，上极板带正电，下极板带负电，则
A．LC振荡电路的周期
B．当时，电容器上极板带正电
C．当时，电路中电流方向为顺时针
D．当 时，电场能正转化为磁场能
7．近年来军事行动中，士兵都使用“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为（ ）
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均在不停地辐射红外线
C．一切高温物体均在不停地辐射红外线
D．“红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线
8．关于电磁波和机械波，下列说法正确的是
A．电磁波是纵波，而机械波既有横波又有纵波
B．机械波和电磁波在传播时都需要介质
C．机械波的能量由振幅决定，而电磁波的能量由频率决定
D．当机械波或电磁波从空气中进入水中时，频率不变，波长和波速都变小
9．2019年央视春晚深圳分会场首次成功实现4K超高清内容的5G网络传输。2020年我国将全面进入5G万物互联的商用网络新时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHZ频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880~2635MHZ。5G相比4G技术而言，其数据传输速度提升了数十倍，容量更大，时延大幅度缩短到1毫秒以内，为产业革命提供技术支撑。根据以上内容结合所学知识，判断下列说法正确的是
A．4G信号、5G信号都是横波
B．4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
C．4G信号比5G信号更容易发生衍射现象
D．4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小
10．关于电磁场和电磁波的说法中正确的是：（ ）
A．变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场
B．麦克斯韦第一次在实验室通过实验验证了电磁波的存在
C．电磁波是纵波，可以在真空中传播
D．紫外线是一种波长比紫光波长更短的电磁波，能够灭菌
11．红外线可以穿透云雾，是因为它的波长_____，所以它的 _____现象比较显著；γ射线可以穿透金属，是因为它的频率_____，所以它的光子能量______，穿透能力强。
12．麦克斯韦电磁场理论：_______的磁场能够在周围空间产生电场，______的电场能够在周围空间产生磁场 。均匀变化的电场产生______的磁场，周期性变化的磁场产生同频率的______________的电场。
13．历史上，物理学家先预言了电磁波的存在，然后通过实验对比进行了证实，最早用实验证实电磁波存在的物理学家是_______（选填“赫兹”或“麦克斯韦”）。在真空中，电磁波的传播速度______（选填“大于”、“等于”或“小于”）光速。
14．英国物理学家麦克斯韦认为：变化的磁场_____（选填“能”或“不能”）产生电场，电磁波按照波长由长到短排列依次是：无线电波、红外线、可见光、_____、x射线和γ射线．
15．请按照波长从大到小的顺序列出电磁波谱．
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？
参考答案
1．B
【解析】
A、汤姆生发现了电子，A错误；
B、卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构模型，B正确；
C、麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，C错误；
D、赫兹通过实验实验证明了电磁波的存在，D错误。
2．B
【解析】
根据电磁波谱可知，射线的波长最短，所以射线的频率最高，而红外线的频率最低，故选项B正确，A、C、D错误。
3．C
【解析】
麦克斯韦电磁场理论的内容：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场；均匀变化的磁场产生恒定的电场，不均匀变化的磁场产生不均匀变化的电场。
【详解】
AB．稳定电场不能产生磁场，稳定磁场不能产生电场，变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，故A、B错误；
C．根据麦克斯韦理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，故C正确；
D．均匀变化电场周围产生稳定的磁场，均匀变化磁场周围产生稳定的电场，故D错误。
【点睛】
本题主要考查了电磁场的产生，解题的关键是掌握麦克斯韦电磁场理论，较为简单。
4．B
【解析】
A项：电磁波在真空中的传播速度为光速，与电磁波的波长与频率无关，故A错误；
B项：雷达是通过发射和接收电磁波来传递信息的，微波炉是利用微波的能量来加热食物的，是利用电磁波的能量特性进行工作的，故B正确；
C项：红外线用于遥感技术，是因为波长很长，衍射能力强，不容易被动雾里的小分子散射，穿过云雾的能力比较好，故C错误；
D项：安检时能轻而易举看见箱内物品利用的是x射线，故D错误。
5．B
【解析】
【详解】
1864年，英国青年物理学家麦克斯韦在研究了当时所发现的电磁现象的基础上，建立了麦克斯韦电磁理论，并预言了电磁波的存在；1888年，德国青年物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故ACD错误，B正确。
6．C
【解析】
【详解】
A项：由公式，故A错误；
B项：当，即电容器先放电再反向充电，所以电容器上极板带负电，故错误；
C、D项：当即，即电容器处于反向充电过程，所以电流方向为顺时针，磁场能正在转化为电场能，故C正确，D错误。
7．B
【解析】
【详解】
一切物体均在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标，从而采取有效的行动.
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体，与结论不相符，选项A错误；
B．一切物体均在不停地辐射红外线，与结论相符，选项B正确；
C．一切高温物体均在不停地辐射红外线，与结论不相符，选项C错误；
D． “红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线，与结论不相符，选项D错误；
8．C
【解析】
【详解】
A. 电磁波是横波，而机械波既有横波又纵波，A错误。
B. 电磁波的传播不需要需要介质，可以再真空中传播，B错误。
C. 机械波的能量由振幅决定，而电磁波的能量由频率决定，C正确。
D. 当电磁波从空气中进入水中时，频率不变，而介质的折射率变大，所以波速变小，则波长也变小，对于机械波从空气中进入水中时，频率不变，但波速变大，所以波长也变大，D错误；
9．AC
【解析】
【详解】
AD、无论是4G还是5G，都是电磁波，都是横波，且在真空中的传播速度都是3×108m/s，A正确D错误；
B、4G信号和5G信号的频率不同，则相遇时不能产生干涉现象，B错误；
C、4G信号的频率小，波长较大，则4G信号比5G信号更容易发生衍射现象，C正确。
10．AD
【解析】
【详解】
A、根据“麦克斯韦”电磁场理论，可知，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场；故A正确.
B、麦克斯韦预言了电磁波的存在；赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在；故B错误.
C、电磁波是横波，变化的电场与变化磁场相互垂直，能在真空中传播的；故C错误.
D、紫外线的波长比紫光的短，它可以进行灭菌消毒；故D正确.
故选AD.
【点睛】
解决本题的关键知道电磁波的产生原理，以及知道电磁波的类型。对于这些基本知识要熟练掌握并能正确应用.
11． 长 衍射 高 大
【解析】红外线可以穿透云雾，是因为它的波长较长，波长越长越容易穿透云雾发生明显的衍射现象；由于γ射线的频率很高，所以它的光子能量很大，穿透能力很强，它可以穿透金属。
12． 变化 变化 稳定 周期性变化
【解析】按照麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的的电场能够在周围空间产生磁场 。均匀变化的电场产生稳定的磁场，周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。
13． 赫兹 等于
【解析】历史上，物理学家先预言了电磁波的存在，然后通过实验对此进行了证实，预言电磁波存在的物理学家是麦克斯韦，赫兹通过实验对此进行了证实；根据传播速度表可知电磁波在真空中的传播速度是，等于光速。
点睛：本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一；本题也考查了电磁波在不同介质里传播速度快慢的知识。
14． 能， 紫外线．
【解析】英国物理学家麦克斯韦认为：变化的磁场能产生电场．电磁波按照波长由长到短排列依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线.
15．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．
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．