2021年湖南省普通高中学业水平测试物理同步复习 选修1-1.4　电磁波及其应用word版含答案

第四章 电磁波及其应用
考点扫描
考点1 电磁波的发现
考点2 电磁波谱
考点3 电磁波的发射和接收
一、电磁波的发现
1.伟大的预言——麦克斯韦电磁场理论要点:
(1)变化的电场产生______。
(2)变化的磁场产生______。
麦克斯韦预言了空间可能存在电磁波。
2.电磁波:
(1)电磁波可以在______中传播。
(2)电磁波在真空中的传播速度等于______。
(3)光是以波动形式传播的一种电磁振动。
3. ______通过实验证实了电磁波的存在。
二、电磁波谱
1.电磁波的波速c、波长λ、频率f之间的关系是: ______。
2.电磁波谱:不同的电磁波具有不同的频率,所以它们具有不同的特点:
(1)无线电波波长大于_______________,主要适用于通信和广播,另外,微波炉中使用的微波也属于无线电波。
(2)红外线的波长比无线电波短,比可见光______,它具有热效应,应用有:夜视仪、红外摄影、红外线遥感等。
(3)可见光的波长在400～700nm,不同______的光颜色不同。按波长由大到小的顺序排列:红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光、______。
(4)紫外线具有较高的______,能灭菌消毒,具有荧光效应,能激发许多物质发光。
(5)X射线穿透能力较强,能透视人体,探测金属部件内部有无缺陷。
(6)γ射线穿透能力______,能治疗某些癌症,还可以用于探测金属部件内部有无缺陷。
3.电磁波具有能量,电磁波也是一种______。
三、电磁波的发射和接收
1.采用开放电路及调制技术向外发射高频信号,调制有______和调幅两种方式。
2.电磁波的传输: ______传输、光缆传输、电缆传输。
3.电磁波的接收:调谐,______信号;检波,让信号还原。
(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场。( )
(2)电磁波的传播不需要介质,机械波的传播也不需要介质。( )
(3)均匀变化的电场产生稳定的磁场。( )
(4)电磁波在传播过程中,频率越来越小。( )
(5)验钞机发出的是红外线。( )
(6)紫外线可以用来灭菌消毒、激发荧光。( )
(7)把声音或图像信息加到载波上叫调制。( )
(8)闭合的电路也能有效地把电磁波发射出去。( )
1.电磁波与机械波的区别:
(1)电磁波的传播不需要介质,在真空中也可以传播,机械波的传播需要介质,在真空中不能传播。
(2)电磁波的传播速度由介质和电磁波的频率共同决定。而机械波的传播速度只取决于介质,在同一种介质中,不同机械波的传播速度是相同的。
2.电磁波的特点:电磁波是一种物质,具有一定的能量,随着电磁波波长的减小,具有的能量增大,其穿透能力也增强,但不同波长的电磁波具有不同的特性。
热点一电磁波及应用
【例1】(2020·湖南合格考)在新冠肺炎疫情防控中,体温监测尤为重要。常用的手持式无接触测温枪工作时探测的是( )
A.红外线 B.可见光
C.紫外线 D.X射线
热点二电磁波的发射和接收
【例2】(2019·湖南学业水平考试真题)赫兹在人类历史上首次捕捉到了电磁波,为无线电技术的发展开拓了道路,下列器件中,既使用了电磁波接收技术,又使用了电磁波发射技术的是( )
A.电吹风 B.洗衣机 C.电熨斗 D.手机
热点三物理学史的考查
【例3】(2017·湖南学业水平考试真题)人们为了纪念德国科学家赫兹对人类的贡献,把频率的单位定为“赫兹”。赫兹对人类的突出贡献是( )
A.通过实验证实了电磁波的存在
B.通过实验发现了磁场对通电导线有力的作用
C.通过实验发现了电荷之间相互作用力的规律
D.通过实验发现了电磁感应的规律
一、选择题
1.(2020·长沙学业水平模拟)用实验证实电磁波存在的科学家是( )
A.赫兹 B.麦克斯韦 C.洛伦兹 D.焦耳
2.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传播就形成了电磁波
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.电磁波不会产生污染
3.下列关于电磁波的说法,不正确的是( )
A.麦克斯韦预言了电磁波的存在
B.光是一种电磁波
C.电磁波不能在真空中传播
D.移动通信是通过电磁波来传输信息的
4.(2020·长沙学业水平模拟)下列设备工作时没有利用电磁波的是( )
A.电动机通电后正常运转
B.收音机接收广播电台信号
C.移动电话通话
D.雷达发现飞机
5.(2020·益阳学业水平模拟)20世纪中叶以后,移动电话快速发展。移动电话机
( )
A.只能发射电磁波,不能接收电磁波
B.既能发射电磁波,也能接收电磁波
C.不能发射电磁波,只能接收电磁波
D.既不能发射电磁波,也不能接收电磁波
6.如图所示是医生用计算机辅助某种射线断层摄影(简称“CT”)检查身体的情景,这种能穿透身体的射线是( )
A.红外线 B.可见光
C.紫外线 D.X射线
7.以下关于电磁波的说法中不正确的是( )
A.麦克斯韦预言了电磁波的存在
B.电磁波在真空中的传播速度是3.0×108m/s
C.空间只要存在电场和磁场就一定存在电磁波
D.电磁波具有能量
8.卫星定位系统在日常生活中有广泛的应用,定位时,接收器需要获得卫星发送的信号。卫星发送的是( )
A.电流 B.电磁波 C.声波 D.电子
9.关于电磁波的应用,下列说法不正确的是( )
A.无线电波广泛应用于通信和广播
B.红外线探测器能探测出物体的红外辐射
C.适量的紫外线照射,对人体健康有益
D.因为γ射线穿透能力不强,可用来检查金属内部伤痕
二、非选择题
10.“北斗”导航卫星向地面发射频率为1.5×109Hz的电磁波,其波长为_____m
(真空中光速为3×108m/s)。电磁波在进入地球大气层后频率______(选填“增大”“不变”或“减小”)。
11.(1)太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线,同时还有X射线、γ射线、无线电波。太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内。在这三个区域内的电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为______、可见光和______。
(2)有一种生命探测仪可以探测生命的存在。在抗震救灾中,为了尽快营救废墟中的伤员,救援人员就广泛应用了这种仪器,该仪器主要是接收人体发出电磁波中的______(选填“可见光”“红外线”或“紫外线”)。
12.电磁波在真空中的传播速度v=c=3×108m/s,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,此电磁波的波长是______,从电台发出的信号经过时间______s可以到达收音机处。
13.目前雷达波的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内,请计算这一波段的电磁波在真空中的波长范围。
雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统。海豚也具有完善的声呐系统,它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物,避开敌害,远远优于现代化的无线电系统。
(1)海豚的定位是利用了自身发射的( )
A.电磁波 B.红外线 C.次声波 D.超声波
(2)雷达的定位是利用自身发射的( )
A.电磁波 B.红外线 C.次声波 D.光波
(3)雷达定位一般用到的核心速填·必考点夯基
一、1.(1)磁场　(2)电场
2.(1)真空　(2)光速　3.赫兹
二、1.c=λf
2.(1)1 mm　(2)长　(3)波长　紫光
(4)能量　(6)很强　3.物质
三、1.调频　2.卫星　3.获取
【秒判正误】
　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
(6)√　(7)√　(8)×
典例突破·热考点精练
【例1】A　手持式无接触测温枪的测温原理是黑体辐射定律。由于自然界中一切物体都在不停向外辐射红外线,物体的温度越高,所发出的红外辐射能力越强,并且物体的向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系,无接触测温枪通过对人体所辐射红外线成分的分析就可以判断出人体的温度,A正确,B、C、D错误。
【例2】D　电吹风、洗衣机、电熨斗等用电器是利用了能量转化与守恒定律工作的;手机是利用发射和接收电磁波实现通话,故选项D正确。
【例3】A　德国科学家赫兹制作了一套仪器用它发射和接收电磁波并获得成功,这是人类历史上第一次捉到了电磁波,通过实验证实了电磁波的存在,人们为了纪念他,把频率的单位定为“赫兹”,A正确,B、C、D均错误。故选A。
达标训练·合格考通关
1.A　　
2.A　
3.C　麦克斯韦最先预言了电磁波的存在,A正确;光本质是一种电磁波,B正确;光是可以在真空中传播的,C错误;移动通信应用了电磁波的发射和接收,D正确。
4.A　电动机通电后正常运转利用了电流做功把电能转化为动能,它没有利用电磁波,A正确;收音机接收广播电台信号、移动电话通话、雷达发现飞机都是利用电磁波来传递信息的,B、C、D均错误。
5.B　移动电话机既能打出电话,也能接收电话,所以它既能发射电磁波,也能接收电磁波,B正确,A、C、D均错误。
6.D　红外线具有显著的热效应能制成热谱仪,制成红外线夜视仪,红外线还可以用来遥控,制成电视遥控器;红橙黄绿蓝靛紫等属于可见光,可见光的穿透性还不及紫外线;紫外线具有化学效应强,能杀菌,制成消毒灯,还具有荧光效应,能制成验钞机;X射线具有较强的穿透能力,常在医疗上用来检查身体。所以D选项符合题意。
7.C　麦克斯韦预言了电磁波的存在,故A正确;电磁波在真空中的传播速度是3.0×108 m/s,故B正确;空间存在周期性非均匀变化的电场和磁场,才会产生电磁波,故C错误;电磁波是一种物质,具有能量,故D正确。
8.B　电磁波具有传播速度大且能在真空中传播的特点,所以接收器是通过接收卫星发送的加载在电磁波上的信号来实现卫星定位的,故选B。
9.D　无线电波波长较长,容易产生衍射现象,所以广泛用于通信和广播,故A正确;所有物体都会发射红外线,热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。红外线具有热效应,应用有:夜视仪、红外摄影、红外遥感等,故B正确;适量的紫外线照射,有利于人体合成维生素D,促进钙的吸收,对人体健康有益,故C正确;工业上利用γ射线来检查金属内部伤痕,是因为γ射线穿透能力很强,故D错误。
10.【解析】由波的传播速度公式c=λf得:λ=,代入数据解得:λ=
0.2 m,波在传播的过程中,频率是不发生变化的,所以电磁波在进入地球大气层后频率不变。
答案:0.2 　不变
11.【解析】(1)可见光、红外线和紫外线三个区域按照频率由高到低的顺序排列应为紫外线、可见光、红外线;
(2)红外线具有热效应,生命探测仪主要是接收人体发出的红外线。
答案:(1)紫外线　红外线
(2)红外线
12.【解析】由c=λf可知,λ== m=600 m;由t== s=
0.02 s。
答案:600 m　0.02
13.【解析】由公式c=λf推出λ=。解得λ1==1.5 m,λ2=
=0.3 m。故这一波段的电磁波的波长范围为0.3～1.5 m。
答案:0.3～1.5 m
【新思维·新考向】
【解析】海豚定位是利用自身发出的超声波进行定位的,雷达定位是利用发出的微波,即电磁波,这是因为微波波长很短,具有很好的直射性,和很高的反射性。
答案:(1)D　(2)A
(3)波长短,直射性好,能定向发射
是微波,这是因为微波具有______特性。