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

电磁场与电磁波
1．2019年 4 月 10 日 21 点，「事件视界望远镜」（Event Horizon Telescope, EHT）项目在全球六地同时召开了发布会，正式公布了观测到的一个位于室女A星系（M87）的黑洞，这也是人类史上第一张黑洞照片．根据公开资料显示，事件视界望远镜特定的电磁波观测波长约为1mm，而可见光的波长大约在400nm-700nm范围内，则下列说法正确的是（ ）
A．事件视界望远镜观测波段的电磁波可以使逸出功为2.29eV的Na发生光电效应
B．事件视界望远镜观测的波段属于x射线
C．事件视界望远镜观测的波段属于α射线
D．事件视界望远镜观测的波段不能直接引起人的视觉
2．下列说法不正确的是（　　）
A．红外线、紫外线、伦琴射线和γ射线在真空中传播的速度均为3.0×108m/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
3．关于电磁波的应用，下列说法不正确的是( )
A．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
B．工业上利用γ射线检查金属部件内部有无砂眼或裂缝
C．刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短、分辨率高
D．卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线衍射能力较强
4．下列几种说法中，正确的是（ ）
A．均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场
B．紫外线是一种紫色的可见光
C．红外线、可见光、紫外线、γ射线，是按波长由长到短排列
D．红外夜视镜是利用了红外线波长大，易干涉的特点
5．根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法中正确的是
A．在电场周围一定存在磁场，在磁场周围一定存在电场
B．稳定的电场一定产生稳定的磁场
C．在均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的电场周围一定产生同频率周期性变化的磁场
6．关于机械波与电磁波的说法中，正确的是
A．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，所以它们本质是相同的
B．麦克斯韦认为，变化的电场一定能产生电磁波
C．机械波在介质中的波速与波的频率无关，电磁波在介质中的波速与波的频率有关
D．随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息
7．“歼-20”隐形战斗机的横空出世，极大地增强了我国的国防力量．其隐形的基本原理是机身通过结构或者涂料的技术，使得侦测雷达发出的电磁波出现漫反射，或被特殊涂料吸收，从而避过雷达的侦测．已知目前雷达发射的电磁波频率在200 MHz至1 000 MHz 的范围内．下列说法正确的是( )
A．隐形战斗机具有“隐身”的功能，是巧妙地利用了雷达波的衍射能力
B．雷达发射的电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围在0.3 m至1.5 m之间
D．雷达发射的电磁波可能是纵波，也可能是横波
8．［选修模块3-4］下列说法中正确的有
A．第5代移动通讯系统（5G）采用28GHz毫米波通信，该电磁波信号的磁感应强度随时间是均匀变化的
B．光纤通信利用了全反射的原理
C．红外线与紫外线相比，更容易发生衍射现象
D．超声波可以在真空中传播，可以产生干涉和衍射现象
9．下列说法中正确的是________
A．观看3D电影《复仇者联盟4》时，所佩戴的眼镜利用了光的衍射知识
B．军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象
C．手机上网时用的Wifi信号属于无线电波
D．红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变
E. 分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，用黄光时得到的条纹间距更宽
10．关于电磁波，下列说法正确的是
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．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
11．LC振荡电路中电感线圈的L＝16H，电容器的C＝144pF，这电路的固有频率f=_______Hz，向外辐射的电磁波的波长＝________m。
12．某电台发射频率为500 kHz的无线电波，某发射功率为10 kW，在距电台20 km的地方接收到该电波，该电波的波长为____________，在此处，每平方米的面积上每秒钟可接收到该电波的能量为____________．
13．从地球向月球发射电磁波,经_____ s才能在地球上收到反射回来的电磁波.(地球和月球间的距离为3.84×105 km)
14．把声音、图像等信号加载到高频电磁波上的过程,称为_____.信号的调制方式有调幅和____两种方式.其中____信号由于抗干扰能力强、操作性强,因此高质量的音乐和语言节目、电视伴音一般采用这种信号调制方式.
15．飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37．5kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置．那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？
16．在LC振荡电路中，如果C＝100 pF，要发出波长为30 m的无线电波，应用多大电感的电感线圈？
17．宝鸡音乐广播（FM105.3）是宝鸡人民广播电台继新闻、经济之后开办的第三套专业化广播频率，它的播出频率为调频105.3MHZ ，试问该波在真空中传播的波速是多大？在真空中的波长是多少？
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
事件视界望远镜特定的电磁波观测波长约为1mm，所以能量为,此能量小于钠的逸出功，所以不能发生光电效应，故A错误；事件视界望远镜特定的电磁波观测波长约为， 而x射线的波长范围为0.01nm---10nm，所以事件视界望远镜观测的波段不属于x射线，故B错误；α射线是氦核不是波，波段中没有阿法射线这种说法，故C错误；事件视界望远镜特定的电磁波观测波长约为，而可见光的波长大约在400nm-700nm范围内，所以事件视界望远镜观测的波段不能直接引起人的视觉，故D正确；
2．B
【解析】
红外线、紫外线、伦琴射线和射线在真空中传播的速度均为3.0×108m/s，A正确；红外线用于遥感技术，是因为其波长很长，衍射能力强，不容易被云雾里的小分子散射掉，穿过云雾的能力比较好，B不正确；紫外线的折射率大于红外线的折射率，根据知紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，C正确；日光灯是紫外线的荧光效应的应用，D正确．
3．A
【解析】
医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，A不正确；射线具有较强的穿透性；故工业上利用射线检查金属内部有无沙眼，B正确；刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，衍射条纹间距小，分辨率高，C正确；红外线的波长，衍射能力较强，D正确．
4．C
【解析】
A项：均匀变化的电场产生恒定的磁场，故A错误；
B项：紫外线是一种波长比紫色光短的不可见光，故B错误；
C项：红外线、可见光、紫外线、γ射线，是按波长由长到短排列，故C正确；
D项：红外夜视镜是利用了红外线比可见光波长长，更容易发生衍射，则容易绕过障碍物，故D错误。
5．D
【解析】
根据麦克斯韦电磁场理论，在变化的电场周围一定存在磁场，在变化的磁场周围一定存在电场，选项A错误；稳定的电场不会磁场，选项B错误；在均匀变化的电场周围一定产生稳定的磁场，选项C错误；周期性变化的电场周围一定产生同频率周期性变化的磁场，选项D正确；故选D.
6．C
【解析】电磁波是磁场与电场的相互交换从而向前传播；机械波是物质的实际往复运动而产生的，两者本质不同，A错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，而稳定的磁场不会产生电场，B错误；机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关．电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，C正确；机械波的传播需要介质，不能在真空中传播，D错误．
7．C
【解析】
【详解】
隐形战斗机具有“隐身”的功能，是巧妙地利用了雷达发出的电磁波出现漫反射，或被特殊涂料吸收，选项A错误；雷达发射的电磁波是由变化的电场或磁场产生的，选项B错误；根据可得雷达发射的电磁波在真空中的波长范围在0.3 m至1.5 m之间，选项C正确；雷达发射的电磁波是横波，选项D错误．
8．BC
【解析】
【详解】
电磁波信号的磁感应强度随时间是周期性变化的。故A错误；光纤通信利用了全反射的原理。故B正确；波长越长，越容易发生衍射现象，红外线的波长比紫外线的波长长，更容易发生衍射现象。故C正确；超声波不能在真空中传播。故D错误。
9．BCE
【解析】
【详解】
A、3D电影《复仇者联盟4》在放映时，两台放映机发出的光是相互垂直的偏振光，在观看电影时观众必须带上特殊的眼镜才能获得最佳观赏效果，这种眼镜是利用了光的偏振原理，故选项A错误；
B、军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象，故选项B正确；
C、手机上网时用的Wifi信号属于无线电波，故选项C正确；
D、红光由空气进入水中，频率不变，则颜色不变，根据知波速变小，根据知波长变短，故选项D错误；
E、分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，黄光的波长较大，根据条纹间距，则黄光干涉条纹的间距较宽，故选项E正确。
10．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A项：电磁波在真空中的传播速度均相同，与电磁波的频率无关，故A正确；
B项：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，相互激发，形成电磁波，故B正确；
C项：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；
D项：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D错误．
11． 3.32×106 90.4
【解析】根据
向外辐射的电磁波的波长
12．600m 2×10-6 J
【解析】
【分析】
电磁波传播过程中的频率是不变的，根据求解波长；根据能量守恒定律列式求解每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量．
【详解】
电磁波传播过程中的频率和波长没有改变，故电波的波长不变，故：；
每平方米的面积每秒钟可接收到该电波的能量为
13．2.56
【解析】设时间为t，则由题意得2s=vt=ct
解得：
14． 调制　　 调频 调频
【解析】把声音、图像等信号加载到高频电磁波上的过程,称为调制；信号的调制方式有调幅和调频两种方式.其中调频信号由于抗干扰能力强、操作性强,因此高质量的音乐和语言节目、电视伴音一般采用这种信号调制方式.
15．8000m
【解析】
【分析】
【详解】
由C=λf得：
【点睛】
已知黑匣子发出的频率，则可由波速、波长及频率的关系求得该波的波长．
16．2.5 μH
【解析】
【详解】
由公式T＝2π 和v＝ ，
得
L＝
式中v＝3.0×108m/s，C＝100×10－12F，
L＝H＝2.5 μH
17．；
【解析】
【分析】
【详解】
所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，故；
根据公式；
该波在真空中的波长；
代入数值计算可得．