13.4电磁波的发现及应用 word版含答案同步检测— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册

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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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)
13.4电磁波的发现及应用
一、单选题
1.关于电磁波，下列说法正确的是（??
）
A.?只要有变化的电场，就能产生电磁波
B.?电磁波的传播不需要介质
C.?部分电磁波是纵波
D.?电磁波不能产生衍射现象
2.防控新冠肺炎疫情期间，额温枪测量人体体温，主要是接收了人体辐射的（??
）
A.?红外线???????????????????????????????B.?紫外线???????????????????????????????C.?X射线???????????????????????????????D.?无线电波
3.关于电磁波下列说法正确的是（??
）
A.?麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在
B.?医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒
C.?一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关
D.?电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速
4.按频率由小到大，电磁波谱的排列顺序是（??
）
A.?无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线
B.?无线电波、可见光、红外线、紫外线、伦琴射线、γ射线
C.?γ射线、伦琴射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波
D.?红外线、无线电波、可见光、紫外线、γ射线、伦琴射线
5.可见光属于（??
）
A.?电磁波????????????????????????????????B.?次声波????????????????????????????????C.?超声波????????????????????????????????D.?机械波
6.红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病入，从而可以有效控制疫情的传播。关于红外线热像仪，下列说法中正确的是（??
）
A.?选择红外线进行检测，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量
B.?红外线热像仪通过发射红外线照射入体来检测
C.?红外线热像仪同时还具有杀菌作用
D.?根据物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同的原理来检测体温
7.手机A的号码为13811111111，手机B的号码为
当手机A拨打手机B时，能听见B发出响声并且看见B上来电显示A的号码为
若将手机A置于透明真空罩中，再用手机B拨打手机A，则（??
）
A.?能听见A发出响声，但看不到A上显示B的号码
B.?能听见A发出响声，也能看到A上显示B的号码13022222222
C.?既不能听见A发出响声，也看不到A上显示B的号码
D.?不能听见A发出响声，但能看到A上显示B的号码13022222222
8.电磁波在真空中的传播速度（??
）
A.?等于
???????????????????????????????????????????B.?大于
C.?小于
???????????????????????????????????????????D.?以上三种都有可能
9.“风云”二号卫星发送回地面的红外云图是由卫星上设置的可以接收云层辐射的红外线的感应器完成的，云图上的黑白程度是由辐射红外线的云层的温度高低决定的，这是利用了红外线的（??
）
A.?穿透性???????????????????????????????B.?热效应???????????????????????????????C.?可见性???????????????????????????????D.?化学效应
10.类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是
（???
）
A.?机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B.?机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C.?机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
D.?机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
11.在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线（射线）三个波段的波长大小关系是（??
）
A.?可见光的波长最长，红外线的波长最短
B.?红外线的波长最长，X射线的波长最短
C.?红外线的波长最长，可见光的波长最短
D.?可见光的波长最长，X射线波长最短
12.如图所示的四种磁场变化情况，能产生如图中电场的是(??
)
A.?????????????????????B.?????????????????????C.?????????????????????D.?
13.第5代移动通信技术（简称5G），使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。与4G相比，5G使用的电磁波（??
）
A.?速度更大??????????????????????B.?光子能量更大??????????????????????C.?波长更长??????????????????????D.?更容易发生衍射
14.近日，中科院宣布5nm光刻机技术突飞猛进，光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，其曝光系统最核心的部件是紫外光源。在抗击新冠病毒的过程中，大量使用了红外体温计测量体温。关于红外线与紫外线，下列说法正确的是（??
）
A.?只有高温物体会辐射红外线????????????????????????????????B.?只有低温物体会辐射紫外线
C.?红外线的衍射本领比紫外线强?????????????????????????????D.?红外线光子的能量比紫外线大
15.太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于（??
）
A.?太阳表面大气层中存在着相应的元素??????????????????B.?太阳表面大气层中缺少相应的元素
C.?太阳内部缺少相应的元素????????????????????????????????????D.?太阳内部存在着相应的元素
16.如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的(　　)
A.?动能不变???????????????????????B.?动能增加???????????????????????C.?动能减小???????????????????????D.?以上情况都可能．
二、综合题
17.某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来．某一时刻雷达发射出一个雷达波脉冲，经过2×10﹣4s后收到反射波；再隔0.8s后再发出一个脉冲波，经过1.98×10﹣4s收到反射波，问；
（1）雷达波是超声波还是电磁波？波速为多少？
（2）若雷达波的频率为1.5×1010Hz，此波的波长为多少？
（3）飞机的飞行速度为多少？
18.振荡电路中电容器电容为C
，
振荡电流i=Imsinωt
．
（1）求此电路中线圈的自感系数L；
（2）设此电路发射的电磁波在某介质中的波长为λ
，
求此电磁波在此介质中传播速度v．
19.如图所示的振荡电路中，线圈自感系数L=0.5H
，
电容器电容C=2μF
，
现使电容器上极板带正电，从接通电键K时刻算起。
（1）当t=3.0×10﹣2s时，电路中电流方向如何？
（2）经过多长时间，线圈中的磁场能第一次达到最大？
答案解析
一、单选题
1.【答案】
B
【解析】A．如果是均匀变化的电场，就不能产生电磁波，A不符合题意；
B．电磁波的传播不需要介质，但在不同介质中传播速度不同，B符合题意；
C．所有电磁波都是横波，C不符合题意。
D．电磁波具有波粒二象性，即电磁波具有波的性质，能产生衍射现象，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】光就是电磁波，电磁波就是光，光的传播是不需要介质的，最早是麦克斯韦预言了电磁波的存在。
2.【答案】
A
【解析】用“额温枪”测量体温时，“额温枪”识别人体辐射强度不同的红外线，故答案为：A。
【分析】电磁波谱的范围非常广，波长由长倒短大致分为红外线、可见光、紫外线，波长比红外线长的有无线电波，波长比紫外线短的有γ射线。
3.【答案】
C
【解析】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在且测得了波速，A不符合题意；
B．X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体；对人体有一辐射，故不能用来消毒，B不符合题意；
C．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关，C符合题意；
D．电磁波本身就是一种物质，传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光速，
D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】此题考查了麦克斯韦基本电磁场理论，基本射线的性质，以及电磁波辐射强度的影响因素和电磁波传播是否需要介质。
4.【答案】
A
【解析】波长越长、频率越小，按照波长逐渐变小，即频率逐渐变大的顺序，电磁波谱可大致分为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】电磁波谱的范围非常广，波长由长倒短大致分为红外线、可见光、紫外线，波长比红外线长的有无线电波，波长比紫外线短的有γ射线。
5.【答案】
A
【解析】可见光属于电磁波。
故答案为：A。
【分析】光就是电磁波，电磁波就是光，光在真空中的传播速度最快为3×10^8m/s，光在水中的传播速度为真空的3/4，光在玻璃中的传播速度为真空的2/3。
6.【答案】
D
【解析】解：A、因此一切物体均能发出红外线，因此使用红外线进行检测，这里与红外线光子能量小没有关系；A不符合题意。
B、红外线热像仪通过接收到入体发出的红外线照射从而来检测。B不符合题意。
C、紫外线热像仪具有杀菌作用。红外线能量小的多，没有杀菌作用；C不符合题意。
D、一切物体都能发射红外线，且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同，根据物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同的原理可用来检测体温。D符合题意。
故答案为：D
【分析】对于黑体辐射，温度越高，辐射强度也会增加，同时辐射的频率会增加，对应的波长会减小。
7.【答案】
D
【解析】声音不能在真空中传播，拨打真空罩中手机不能听到手机铃声；手机接收的是电磁波信号，能在电磁波真空中传播，真空罩中的手机能接收到呼叫信号
故能看到A上显示的B的号码；D符合题意，ABC不符合题意；
故答案为：D.
【分析】声音不能通过真空传播，电磁波能在真空中传播。
?
8.【答案】
A
【解析】电磁波在真空中传播时的速度与光速是相等的，即
3.00×108
m/s.A符合题意，BCD不符合题意．
故答案为：A.
【分析】电磁波的传播速度在真空中等于光速。
9.【答案】
B
【解析】C、红外线是不可见光，人眼无法觉察到，所以C不符合题意．
A、它的波长长，频率低，穿透能力较弱，A不符合题意．
B、D、它的主要作用是热效应，物体温度越高，向外辐射的红外线越强，正是利用这一性质得到大气层遥感图的，B符合题意，D不符合题意．
故答案为：B
【分析】红外线是不可见光，其穿透性较弱，其辐射强度和温度高低有关具有热效应，不是利用其化学反应。
10.【答案】
D
【解析】波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波当然成立，A正确，不符合题意；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，B正确，不符合题意；机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，C正确，不符合题意；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的，D错误，符合题意.
故答案为：D。
【分析】机械波和电磁波的不同之处在于机械波有横波又有纵波，而电磁波只有横波。
11.【答案】
B
【解析】电磁波谱中，按波长逐渐降低的顺序依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线等，故红外线、可见光和X射线中红外线的波长最长，X射线的波长最短，ACD不符合题意，B符合题意．
故答案为：B．
【分析】按照电磁波波长逐渐降低的顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线。
12.【答案】
B
【解析】由麦克斯韦电磁场理论知：均匀变化的磁场才能产生稳定的电场，B符合题意．
故答案为：B
【分析】只有均匀变化的磁场才能产生稳定的电场。
13.【答案】
B
【解析】A．所有电磁波在真空中传播的速度都相等，为光速c，A不符合题意；
B．5G电磁波频率更高，根据
可知，5G使用的电磁波光子能量更大，B符合题意；
C．根据
可知，5G电磁波频率更高，则波长更短，C不符合题意；
D．波长越长，衍射越明显，而5G波长更短了，更不容易发生衍射，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电磁波的传播速度都相同；利用频率的大小可以比较能量的大小及波长的大小；利用波长的大小可以判别衍射现象的明显情况。
14.【答案】
C
【解析】AB．所有温度高于绝对0度（0K）的物体都不断的辐射出红外线，AB不符合题意；
C．红外线的波长大于紫外线，因此红外线的衍射本领比紫外线强，C符合题意；
D．红外线的频率小于紫外线，因此由
可知，红外线光子的能量比紫外线小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】任何物体都会辐射红外线，其红外线波长大于紫外线所以其衍射本领比较强；红外线的能量小于紫外线的能量。
15.【答案】
A
【解析】解：太阳光谱是太阳内部发出的光在经过太阳大气的时候，被太阳大气层中的某些元素吸收而产生的，是一种吸收光谱．所以太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着太阳大气层中的某些元素的特征谱线，故A正确，BCD错误．
故选：A
【分析】太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳中存在与这些暗线相对应的元素．
16.【答案】
B
【解析】当磁感应强度均匀增大时，根据麦克斯韦的电磁场理论，将激起一稳定的涡旋电场，带电粒子将受电场力的作用，该力对带电粒子做正功，由动能定理可知，粒子的动能将增大，故B选项正确．
【分析】均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场．根据麦克斯韦的电磁场理论分析出相关电场的方向根据受力解答．
二、综合题
17.【答案】
（1）雷达波是电磁波，波速为3.0×108m/s．
（2）根据波长、波速、频率的关系可得：
（3）飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为：
飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为
则在△t=0.8s时间内飞机的位移为：
故飞机的飞行速度为：
【解析】①雷达波是电磁波，波速即等于光速：C=3.0×108m/s
②
根据波长、波速、频率的关系可得：
③飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为：
飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为
则在△t=0.8s时间内飞机的位移为：
故飞机的飞行速度为：
【分析】雷达发出的无线电脉冲在空中匀速传播，速度为光速c
，
脉冲碰到飞机后被反射回来，根据发射和接收的时间间隔求出飞机离雷达的距离，由两次距离差求出飞机飞行的位移，根据速度公式求出飞机的速度．
18.【答案】
（1）根据瞬时电流的表达式：i=Imsinωt，又ω=2πf，可得：f=
，代入公式．f=
L=
=
（2）设此电路发射的电磁波在某介质中的波长为λ，此电磁波在此介质中传播速度是
．
【解析】（1）根据瞬时电流的表达式：i=Imsinωt
，
又ω=2πf
，
可得：f=
，代入公式．f=L=
=
（2）此电路发射的电磁波在介质中的波长为λ，此电磁波在此介质中传播速度：v=λf=
答：（1）此电路中线圈的自感系数是
（2）设此电路发射的电磁波在某介质中的波长为λ，此电磁波在此介质中传播速度是
．
【分析】根据瞬时电流的表达式：i=Imsinωt
，
可知该振荡电路的频率，代入公式f=即可．电磁波在介质中传播速度v=λf
．
19.【答案】
（1）解：振荡电路的振荡周期T=
=
s；从接通电键k时刻起，电容器开始放电．
当t=3.0×10﹣2s时t=
=4.77T，所以该时刻处于第5个周期中的第4个0.25T周期中，则电容器正在充电，而且上极板带正电荷，所以电流的方向为顺时针方向．
（2）线圈中的磁场能第一次达到最大的时间是第一次放电完毕的时间，即0.25T，t=0.25T=0.25x2
x10-3
【解析】振荡电路的振荡周期T=
=
s；从接通电键k时刻起，电容器开始放电．（1）当t=3.0×10﹣2s时t=
=4.77T
，
所以该时刻处于第5个周期中的第4个0.25T周期中，则电容器正在充电，而且上极板带正电荷，所以电流的方向为顺时针方向．（2）线圈中的磁场能第一次达到最大的时间是第一次放电完毕的时间，即0.25Tt=0.25T=0.25x2
x10-3
答：（1）当t=3.0×10﹣2s时，电路中电流方向为顺时针方向；（2）经过1﹣57×10﹣3s
，
线圈中的磁场能第一次达到最大．
【分析】图为LC振荡电路，当电容器充电后与线圈相连，电容器要放电，线圈对电流有阻碍作用，使得Q渐渐减少，而B慢慢增加，所以电场能转化为磁场能．