第十三章第4节电磁波的发现及应用培优练习-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十三章第4节电磁波的发现及应用培优练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．关于电磁波的传播速度，下列说法正确的是（
）
A．电磁波的频率越高，传播速度越大
B．电磁波的波长越长，传播速度越大
C．电磁波的能量越大，传播速度越大
D．所有电磁波在真空中的传播速度都相等
2．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．因为射线穿透能力不强，不能用来检查金属内部伤痕
3．根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法中正确的是(
)
A．周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场
B．变化的电场一定产生变化的磁场
C．稳定的电场一定产生稳定的磁场
D．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
4．下列关于电磁波的说法，正确的是
A．电磁波只能在真空中传播
B．电场随时间变化时一定产生电磁波
C．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
5．如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环直径的带正电的小球，正以速率沿逆时针方向匀速转动.若在此空间突然加上方向竖直向上，磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球所带的电荷量不变，那么（
）
A．小球对玻璃环的压力不断增大
B．小球受到的磁场力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D．磁场力对小球一直做功
6．在如图所示的四种电场中，能产生电磁波的是（
）
A．
B．
C．
D．
7．关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是　　
A．变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场
B．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线都是电磁波
D．紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒
8．下列说法正确的是（
）
A．电磁波在真空中以光速c传播
B．在空气中传播的声波是横波
C．声波只能在空气中传播?
D．光需要介质才能传播
9．各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是
A．γ射线、紫外线、可见光、红外线
B．γ射线、红外线、紫外线、可见光
C．紫外线、可见光、红外线、γ射线
D．红外线、可见光、紫外线、γ射线
10．英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷量为+q的小球,已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是(　
　)
A．0
B．
r2qk/2
C．2πr2qk
D．πr2qk
11．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(
)
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
12．关于电磁波传播速度的表达式v=λf，下述结论中正确的是
A．波长越大，传播速度就越大
B．频率越高，传播速度就越大
C．发射能量越大，传播速度就越大
D．电磁波的传播速度与传播介质有关
13．由核反应产生，且属于电磁波的射线是（
）
A．α射线
B．γ射线
C．X射线
D．阴极射线
14．下列关于机械波和电磁波的说法中正确的是（　　）
A．电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象
B．波源停止振动，机械波立即停止传播，电磁波能继续传播
C．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波速保持不变
D．机械波和电磁波由一种介质进入另一种介质传播时，波长保持不变
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．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____________．
16．磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况，如图所示，其中能产生电场的有________图所示的磁场，能产生持续电磁波的有________图所示的磁场．
17．电磁波有：A．可见光　B．红外线　C．紫外线　D．无线电波　E．γ射线　F．伦琴射线
①按频率由小到大的顺序是：________.
②可对物体进行加热的是________，激发物质发光的是________，可用来检查人体病变或骨折的是________，能使种子发生变异培育新品种的是________．
三、解答题
18．某雷达工作时，发射电磁波的波长，每秒脉冲数；每个脉冲持续的时间，电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
19．某广播电台的发射功率为10kW，其发射出在空气中波长为187.5m的电磁波．
（1）求该电台每秒从天线发射出多少个电磁波能量子；
（2）若该电台向周围空间发射的能量子可视为均匀分布的，求在离天线2.5km处且直径为2m的环状天线每秒最多能接收的能量子个数及接收功率．
20．科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生变化的同时也存在着副作用——电磁污染。频率超过的电磁波的强度足够大时就会对人体健康构成威胁。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过。若某小型无线通信装置的电磁辐射功率是1W，试探究分析在距离该通信装置多少米以外是符合规定的安全区域？（已知球面面积）
21．某居住地A位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一无线电波发射站，如图所示。该发射站可发送频率为的中波和频率为的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为，求：
（1）该中波和微波的波长各是多少；
（2）发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处；
（3）若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？
参考答案
1．D
【详解】
AB．电磁波在介质中的传播速度由频率和介质共同决定，AB错误；
C．电磁波的速度与能量无关，C错误；
D．所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．无线电波广泛应用于通信和广播，故A不符题意；
B．红外线探测器能探测出物体的红外辐射，故选项B不符题意；
C．适量的紫外线能促使人体合成维生素D，促进钙的吸收，故C不符题意；
D．因为射线穿透能力强，可以用来检查金属内部伤痕，故选项D符合题意；
故选D。
3．A
【详解】
A．周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场，A正确；
B．均匀变化的电场产生恒定的磁场，B错误；
C．稳定的电场不会产生磁场，C错误；
D．均匀变化的电场一定产生恒定不变的磁场，D错误．
故选A。
4．C
【详解】
电磁波可以在真空中传播，还可以在其它介质中传播，A错；均匀变化的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场不再产生电场，所以B错；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错．
5．C
【详解】
因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功.由楞次定律，可判断电场方向为顺时针方向（俯视）.在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动.小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力和磁场的洛伦兹力，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力.考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力和洛伦兹力F不一定始终在增大.磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功.C正确；ABD错误；
故选C。
6．D
【详解】
根据麦克斯韦电磁场理论，只有周期性变化的电场才能产生周期性变化的磁场，从而产生电磁波，D正确；ABC错误；
故选D。
7．B
【详解】
A．变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产生电场．所以电场和磁场总是相互联系着的，故A正确，不符合题意；
B．麦克斯韦只是预言了电磁波的存在；是赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，故B错误，符合题意；
C．电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线，故C正确，不符合题意；
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，不符合题意；
故选B。
8．A
【详解】
试题分析：电磁波在真空中的传播速度等于光速，A正确；在空气中传播的声波是纵波，B错误；声波的传播需要介质，可以在空气、液体和固定中传播，C错误；光属于电磁波，其传播不需要介质，可以在真空中传播，D错误．
9．A
【详解】
在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线，所以选项A正确．
10．D
【详解】
试题分析：磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，故感应电动势为：；根据楞次定律，感应电动势的方向为顺时针方向；小球带正电，小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是：W=qU=πr2qk，故选D．
11．B
【详解】
试题分析：电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，故选项A错误；手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，故选项B正确；太阳光中的可见光的传播速度是光速，医院“B超”中的超声波传播速度是声速，二者的大小不相同，故选项C错误；遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长不相同，故选项D错误．
12．D
【详解】
电磁场是传递能量的一种形式，电磁波的传播速度与传播介质有关，而与波长、频率、能量均无关，故ABC错误，故D正确。
故选D。
13．B
【解析】
由核反应产生，且属于电磁波的射线是γ射线；α射线和阴极射线都不是电磁波；X射线是电磁波，但不是由核反应产生；故选B.
14．A
【详解】
A．
干涉、衍射和多普勒效应现象是波的特有现象，电磁波和机械波都能产生干涉、衍射和多普勒效应现象，故A正确；
B．
如果机械波波源停止振动，在介质中传播的机械波仍将继续传播，故B错误；
CD．
机械波从一种介质进入另一种介质传播时，波速发生变化，但频率不变，频率由波源决定，根据
可知，波长改变，故CD错误。
故选A。
15．600m
2×10-6
J
【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
16．BCD
BD
【详解】
A图中的磁场是恒定的，不能产生电场，更不能产生电磁波；
B图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；C图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能产生磁场，因此不能产生持续的电磁波；
D图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波
[1]其中能产生电场的有BCD图所示的磁场；
[2]能产生持续电磁波的有BD图所示的磁场．
17．DBACFE
B　
C　
F　
E
【详解】
①[1]．频率由小到大的顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线；故顺序是DBACFE；
②[2][3][4][5]．对物体进行加热的是红外线B，激发物质发光的是紫外线C，可用来检查人体病变或骨折的是伦琴射线F；能使种子发生变异培育新品种的是γ射线E．
18．，
【详解】
雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离的一半。由可得电磁波的振荡频率
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离为
所以雷达的最大侦察距离
19．（1）个（2）个
【详解】
(1)每个电磁波能量子的能量为:
故电台每秒发射的电磁波能量子个数为:
个个．
(2)以电台发射天线为球心，半径为的球面积为，环状天线的接收面积，其中,故可得环状天线每秒最多能接收的能量子个数为:
个
接收功率为:
．
20．
【详解】
设以通信装置为球心，半径为R的球面以外是符合规定的安全区域，则
可得
21．（1）750m，1m
（2）衍射（3）中波的接收效果更好，因为中波的波长较长，衍射现象明显
【详解】
（1）根据，解得：
；
（2）衍射是波绕过障碍物的现象。无线电波绕过山脉到达A处，发生了衍射现象；
（3）频率为400kHz的中波线接收效果更好，因为它的波长长，波长更接近山体的尺寸，衍射现象更明显。