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中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
13.4 電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用
一、考點梳理
考點一、對麥克斯韋電磁場理論的理解
1.對麥克斯韋電磁場理論的理解
恒定的電場不產(chǎn)生磁場 恒定的磁場不產(chǎn)生電場
均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場 均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場
不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場 不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場
振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場 振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場
2.電磁場的產(chǎn)生：如果在空間某處有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生變化的電場——變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場。
【典例1】關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是（　　）
A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路有關(guān)
B．周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場
C．變化的電場和穩(wěn)定的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場
D．電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場
【答案】 B
【解析】A．變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，當(dāng)電場中有閉合回路時，回路中有電流，若無閉合回路，電場仍然存在，與電路是否閉合無關(guān)，故A錯誤；
B．周期性變化的磁場產(chǎn)生的電場一定也是周期性變化的，且頻率相同，故B正確；
C．若形成電磁場必須有周期性變化的電場和磁場，故C錯誤；
D．只有變化的電場才能產(chǎn)生磁場，只有變化的磁場才能產(chǎn)生電場，故D錯誤。
【典例2】1864年，英國科學(xué)家麥克斯韋在前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場理論。下列說法正確的是（　　）
A．電磁波是一種物質(zhì)
B．電磁波可以傳遞信息，但不能傳遞能量
C．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院CT中的X射線波長相同
D．變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場不能產(chǎn)生電場
【答案】 A
【解析】A．電磁波是一種物質(zhì)，故A正確；
B．電磁波既可以傳遞信息，也可以傳播能量，故B錯誤；
C．紅外線的波長大于X射線的波長，故C錯誤；
D．變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，故D錯誤。
練習(xí)1、下列有關(guān)電磁場理論的說法正確的是(　　)
A．任何變化的磁場都要在空間產(chǎn)生變化的電場
B．任何電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場
C．任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場
D．電場和磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場
【答案】C
【解析】根據(jù)麥克斯韋理論，均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生的電場是穩(wěn)定的，故A錯；同理，并不是任何電場都會在周圍空間產(chǎn)生磁場，故B錯；電場和磁場并不總是相互聯(lián)系著的，例如，靜止電荷周圍只有靜電場，靜止磁體周圍只有穩(wěn)定的磁場。只有變化的電場和變化的磁場才能形成一個不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場，故D錯。
練習(xí)2、關(guān)于電磁場的理論，下列說法正確的是(　　)
A．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的
B．變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場一定是變化的
C．均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場是均勻變化的
D．振蕩電場周圍產(chǎn)生的磁場也是振蕩的
【答案】D
【解析】非均勻變化的電場產(chǎn)生非均勻變化的磁場，而均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，所以變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生電場，但不一定變化，故A、B錯誤；均勻變化的磁場一定產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，而非均勻變化的電場產(chǎn)生非均勻變化的磁場，故C錯誤；周期性變化的振蕩電場一定產(chǎn)生同周期變化的振蕩磁場。
考點二、對電磁波的理解
1．電磁波的特點
（1）電磁場中儲存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程。
（2）只有周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)才能形成電磁波。
（3）電磁波可以在真空中傳播，因為電磁波本身就是一種物質(zhì)——場物質(zhì)，所以傳播時不再需要其他介質(zhì)。
（4）任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×108 m/s，電磁波傳播雖然不需要介質(zhì)，但在其他介質(zhì)中的速度都比在真空中的小。
2．波長、頻率與波速之間的關(guān)系
波速＝波長×頻率，即c＝λf。
（1）頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，波長、波速的大小與介質(zhì)有關(guān)。所以同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，波速、波長發(fā)生改變，在介質(zhì)中的速度都比在真空中速度小。
（2）不同頻率的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時，傳播速度不同。
（3）在真空中傳播時，不同頻率的電磁波的速度都相同：v＝c。
【典例1】波長為0.6 μm的紅光，從10 m外的交通信號燈傳到你的眼睛，大約需要多長時間？它的頻率是多少？
【答案】　3.33×10－8 s　5×1014 Hz
【解析】　由速度公式v＝可求得時間，可根據(jù)電磁波波長、頻率和波速關(guān)系式c＝λf可得頻率，其中t＝＝ s≈3.33×10－8 s
由c＝λf得f＝＝ Hz＝5×1014 Hz。
【典例2】1864年，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在；1886年，赫茲在實驗室探測到了電磁波。關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（　　）
A．波長越大，頻率越大 B．波長越大，頻率越小
C．波長越大，波速越大 D．波長越大，波速越小
【答案】 B
【解析】在真空中，所有電磁波的傳播速度一定，都等于光速，所以波速與波長、頻率無關(guān)，根據(jù)公式
可知波長越大，頻率越小，B正確，ACD錯誤。
練習(xí)1、（多選）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的以下四種磁場中，下列判斷正確的是（　　）
A．甲圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波
B．乙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波
C．丙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波
D．丁圖能產(chǎn)生電場，也能產(chǎn)生電磁波
【答案】 BD
【解析】根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場產(chǎn)生電場，故乙、丙、丁都可以產(chǎn)生電場；均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，從而產(chǎn)生電磁波，故丙、丁可以產(chǎn)生電磁波。
練習(xí)2、關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法不正確的是(　　)
A．變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生變化的電場，兩者互相聯(lián)系，統(tǒng)稱為電磁場
B．電磁場從發(fā)生區(qū)域由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波
C．電磁波是一種物質(zhì)，可在真空中傳播。所以，平時說真空沒有實物粒子，但不等于什么都沒有，還有“場”這種特殊物質(zhì)
D．電磁波可在真空中傳播，也可在介質(zhì)中傳播
【答案】A
【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，非均勻變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場，均勻變化的電場周圍產(chǎn)生的是穩(wěn)定的磁場，故A錯誤。
考點三、對電磁波譜的理解
1．電磁波譜是把電磁波按波長由大到小的順序排列起來的圖表。順序為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。它們共同構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜。
2．電磁波譜中各種波段的特征用途比較(如下表)
電磁波譜 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 γ射線
特性 波動性強(qiáng) 熱作用強(qiáng) 感光性強(qiáng) 化學(xué)作用熒光效應(yīng) 穿透力大 穿透力最強(qiáng)
用途 通信廣播、導(dǎo)航 加熱、遙測遙感、紅外攝像、紅外 制導(dǎo) 照明、照相等 殺菌消毒、治療皮膚病等 檢查、探測、透視、 治療 探測、治療
【典例1】下列各組電磁波，按頻率由高到低的正確排列順序是　　
A．無線電波、紅外線、可見光、X射線
B．X射線、紅外線、可見光、無線電波
C．X射線、可見光、紅外線、無線電波
D．無線電波、可見光、紅外線、X射線
【答案】 C
【解析】頻率順序由高到低排列，電磁波譜可大致分為：射線伽馬射線，X射線倫琴射線，紫外線，可見光，紅外線，微波，無線電波，故C正確、ABD錯誤．故選C．
【典例2】(多選)下列有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用，說法正確的是(　　)
A．紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體
B．過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康
C．電磁波中頻率最大的為γ射線，可以摧毀病變的細(xì)胞
D．紫外線和X射線都使感光底片感光
【答案】CD
【解析】X射線有很高的穿透本領(lǐng)，醫(yī)學(xué)上常用于透視人體，紅外線不能，A錯誤；過強(qiáng)的紫外線照射對人的皮膚有害，B錯誤；電磁波中頻率最大的為γ射線，可以摧毀病變的細(xì)胞，C正確；紫外線和X射線都可以使感光底片感光，D正確。
練習(xí)1、關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是 (　　)
A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息
B．手機(jī)在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波
C．太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同
D．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同
【答案】B
【解析】聲波、電磁波都能傳遞能量和信息，A錯誤；在手機(jī)通話過程中，既涉及電磁波又涉及聲波，B正確；可見光屬于電磁波，“B超”中的超聲波是聲波，波速不同，C錯誤；紅外線波長較X射線波長長，D錯誤。
練習(xí)2、（多選）2022冬奧會開幕進(jìn)入倒計時，北京也將成為第一個舉辦過夏季奧林匹克運動會和冬季奧林匹克運動會以及亞洲運動會三項國際賽事的城市，奧運直播當(dāng)然就成為人們關(guān)注的焦點！北京冬奧會山地轉(zhuǎn)播中心位于北京2022年冬奧會張家口賽區(qū)的核心區(qū)，包括轉(zhuǎn)播中心本體建筑和電視演播室兩大部分。山地轉(zhuǎn)播中心面積約1.2萬平米，內(nèi)設(shè)四個轉(zhuǎn)播技術(shù)分隔區(qū)；電視演播室建筑面積約8000平方米，分上、中、下三層，設(shè)有10個電視演播間。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（　　）
A．電磁波在真空中的傳播速度是
B．電磁波不能傳播能量
C．無線電波、紅外線、可見光、紫外線、射線、射線均屬于電磁波
D．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在
【答案】 ACD
【解析】A．電磁波在真空中的傳播速度是，選項A正確；
B．電磁波能傳播能量，選項B錯誤；
C．無線電波、紅外線、可見光、紫外線、射線、射線均屬于電磁波，選項C正確；
D．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，選項D正確。
二、夯實小練
1.在電磁波譜中，紅外線、可見光和X射線（射線）三個波段的波長大小關(guān)系是（ ）
A.可見光的波長最長，紅外線的波長最短
B.紅外線的波長最長，X射線的波長最短
C.紅外線的波長最長，可見光的波長最短
D.可見光的波長最長，X射線波長最短
【答案】 B
【解析】電磁波譜中，按波長逐漸降低的順序依次為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線等，故紅外線、可見光和X射線中紅外線的波長最長，X射線的波長最短，ACD不符合題意，B符合題意．
2.按頻率由小到大，下列電磁波譜排列順序正確的是( )
A.紅外線、無線電波、紫外線、可見光、γ射線、X射線
B.無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線
C.γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波
D.無線電波、紫外線、可見光、紅外線、X射線、γ射線
【答案】 B
【解析】波長越長、頻率越小，比可見光頻率小，按照波長逐漸變小，即頻率逐漸變大的順序，電磁波譜可大致分為：無線電波，紅外線，可見光，紫外線，X射線， 射線（伽馬射線）。
3．（多選）按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法中正確的是(　　)
A．恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場
B．變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場
C．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場
D．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場
E．周期性變化的電場周圍產(chǎn)生周期性變化的磁場，周期性變化的磁場周圍產(chǎn)生周期性變化的電場
【答案】 BDE
【解析】 麥克斯韋電磁場理論的核心內(nèi)容是：變化的電場產(chǎn)生磁場；變化的磁場產(chǎn)生電場。對此理論全面正確理解為：不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場；變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場，也可產(chǎn)生不變化的磁場；均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場；周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場。由變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與上相似。由此可知，B、D、E正確。
4.手機(jī)A的號碼是133××××0002，手機(jī)B的號碼是133××××0008。手機(jī)A呼叫手機(jī)B時，手機(jī)B發(fā)出響聲且屏上顯示手機(jī)A的號碼“133××××0002”，若將手機(jī)A置于一透明真空玻璃罩中，用手機(jī)B呼叫手機(jī)A，則玻璃罩外面的人發(fā)現(xiàn)手機(jī)A(　　)
A．發(fā)出響聲，并顯示手機(jī)B的號碼“133××××0008”
B．不發(fā)出響聲，但顯示手機(jī)B的號碼“133××××0008”
C．不發(fā)出響聲，但顯示手機(jī)A的號碼“133××××0002”
D．既不發(fā)出響聲，也不顯示號碼
【答案】B
【解析】聲波為機(jī)械波，傳播需要介質(zhì)，在真空中不能傳播，光波、手機(jī)發(fā)射的信號均為電磁波，傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播，故用手機(jī)B呼叫手機(jī)A時，玻璃罩外的人能看到手機(jī)A顯示手機(jī)B的號碼，但聽不到聲音，故B正確，A、C、D錯誤。
5．（多選）關(guān)于電磁波譜,下列說法正確的是(　　)
A.X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用,過量的X射線輻射會引起生物體的病變
B.γ射線是波長最短的電磁波,它比X射線的頻率還要高
C.紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射
D.在電磁波譜中,最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線
【答案】 AB
【解析】 X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用,過量的X射線輻射會引起生物體的病變,故選項A正確;γ射線是波長最短的電磁波,它比X射線的頻率還要高,故選項B正確;在電磁波譜中從無線電波到γ射線,波長逐漸減小,頻率逐漸增大,而波長越大,波動性越強(qiáng),越容易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象,因此紫光比紫外線更容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象,無線電波最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象,故選項C、D錯誤。
6．（多選）雷達(dá)是利用無線電波來探測目標(biāo)方向和距離的一種裝置，雷達(dá)的天線猶如喊話筒，能使電脈沖的能量集中向某一方向發(fā)射；接收機(jī)的作用則與人耳相仿，用以接收雷達(dá)發(fā)射機(jī)所發(fā)出電脈沖的回波．測速雷達(dá)主要是利用多普勒效應(yīng)原理，可由回波的頻率改變數(shù)值，計算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對速度．以下說法正確的是(　　)
A．雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的電磁波
B．雷達(dá)用的是微波波段的無線電波
C．目標(biāo)離雷達(dá)天線而去時，反射信號頻率將高于發(fā)射信號頻率
D．目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時，反射信號頻率將高于發(fā)射信號頻率
【答案】ABD
【解析】雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的電磁波，采用微波進(jìn)行發(fā)射．根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)目標(biāo)離雷達(dá)天線而去時反射信號頻率低于發(fā)射信號頻率，當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時反射信號頻率高于發(fā)射信號頻率，故A、B、D三項正確，C項錯誤．
7．關(guān)于電磁波的傳播速度表達(dá)式c=λf，下列理解正確的是（　　）
A．電磁波在真空中的傳播速度隨波長增大而增大
B．電磁波在真空中的傳播速度隨頻率增大而增大
C．當(dāng)電磁波的頻率減小時，它在真空中的波長不變
D．當(dāng)電磁波的頻率減小時，它在真空中的波長增大
【答案】 D
【解析】AB．電磁波在真空中的傳播速度都相同，不隨波長和頻率的變化而變化，選項AB錯誤；
CD．根據(jù)
當(dāng)電磁波的頻率減小時，它在真空中的波長增大，選項C錯誤，D正確。
故選D。
8．有一個廣播電臺的頻率，這個電臺發(fā)射的電磁波的波長為（　　）
A． B． C． D．
【答案】 D
【解析】這個電臺發(fā)射的電磁波的波長
9．目前雷達(dá)發(fā)出的電磁波頻率多在200~1000MHz的范圍內(nèi)。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（　　）
A．真空中，上述頻率范圍的電磁波的波長在30~150m之間
B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的
C．紅外線的波長比紫外線的波長短
D．測出從發(fā)射無線電波到接收反射回來的無線電波的時間，就可以確定障礙物的距離
【答案】 D
【解析】A．根據(jù)波長公式
可知電磁波頻率在200~1000MHz的范圍內(nèi)，則電磁波的波長在0.3~1.5m之間，故A錯誤；
B．根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，周期性變化的電場或磁場才能產(chǎn)生電磁波，故B錯誤；
C．根據(jù)電磁波譜，紅外線的波長比紫外線的波長更長，故C錯誤；
D．電磁波在空氣中的傳播速度約為3×108m/s，只要測出時間就可以求距離，即
10．關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法不正確的是（　　）
A．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波
B．發(fā)射電磁波需經(jīng)過調(diào)制過程，調(diào)制的方法分為調(diào)頻和調(diào)幅，接收電磁波需經(jīng)過解調(diào)過程，解調(diào)是調(diào)制的逆過程
C．無線電波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、射線都是電磁波
D．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失
【答案】 D
【解析】A．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波，故A正確；
B．發(fā)射電磁波需經(jīng)過調(diào)制過程，調(diào)制的方法分為調(diào)頻和調(diào)幅，接收電磁波需經(jīng)過解調(diào)過程，解調(diào)是調(diào)制的逆過程，故B正確；
C．無線電波、紅外線、可見光、紫外線、射線、射線都是電磁波，故C正確；
D．若波源的電磁振蕩停止，只是不能產(chǎn)生新的電磁波，但已發(fā)出的電磁波不會消失，還要繼續(xù)傳播，故D錯誤。
11．（多選）下列有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用的說法正確的是（　　）
A．紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體
B．過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康
C．電磁波中頻率最大的為γ射線，可以摧毀病變的細(xì)胞
D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光
【答案】 CD
【解析】A．X射線有很高的穿透本領(lǐng)，醫(yī)學(xué)上常用于透視人體，紅外線不能用于透視人體，選項A錯誤；
B．過強(qiáng)的紫外線照射對人的皮膚有害，選項B錯誤；
C．電磁波中頻率最大的為γ射線，可以摧毀病變的細(xì)胞，選項C正確；
D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光，選項D正確。
12．（多選）下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（　　）
A．微波爐加熱食物說明電磁波具有能量
B．固定電話通過電磁波傳遞信息
C．電磁波的傳播需要介質(zhì)
D．移動電話（手機(jī)）既能接收電磁波，也能發(fā)射電磁波
【答案】 AD
【解析】A．微波爐加熱食物過程中，食物中的水分子在微波的作用下熱運動加劇，內(nèi)能增加，溫度升高，食物增加的能量是微波給它的，可見電磁波具有能量，故A正確；
B．固定電話是通過電流傳遞信息的，故B錯誤；
C．電磁波傳播的不需要介質(zhì)，故C錯誤；
D．移動電話（手機(jī)）既能接收電磁波，也能發(fā)射電磁波，故D正確。
13．科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍。電磁波的應(yīng)用也是這樣。它在使人類的生活發(fā)生變化的同時也存在著副作用——電磁污染。頻率超過的電磁波的強(qiáng)度足夠大時就會對人體健康構(gòu)成威脅。按照有關(guān)規(guī)定，工作場所受到的電磁輻射強(qiáng)度（單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的電磁輻射能量）不得超過。若某小型無線通信裝置的電磁輻射功率是1W，試探究分析在距離該通信裝置多少米以外是符合規(guī)定的安全區(qū)域？（已知球面面積）
【答案】
【解析】
設(shè)以通信裝置為球心，半徑為R的球面以外是符合規(guī)定的安全區(qū)域，則
可得
三、培優(yōu)練習(xí)
1．使用藍(lán)牙耳機(jī)可以接聽手機(jī)來電，藍(lán)牙通信的電磁波波段為。已知可見光的波段為，則藍(lán)牙通信的電磁波（　　）
A．是藍(lán)光 B．波長比可見光短
C．比可見光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．在真空中的傳播速度比可見光小
【答案】 C
【解析】A．根據(jù)題意可知，藍(lán)牙通信的電磁波頻率小于可見光頻率，所以藍(lán)牙通信的電磁波不可能是藍(lán)光，故A錯誤；
B．因為藍(lán)牙通信的電磁波頻率小于可見光頻率，根據(jù)可知，波長比可見光長，故B錯誤；
C．因為波長比可見光長，所以更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故C正確；
D．所有電磁波在真空中傳播速度都為光速，是一樣的，故D錯誤。
2．使用藍(lán)牙耳機(jī)接聽手機(jī)來電，其信號傳輸?shù)氖疽鈭D如圖所示，已知可見光的頻率范圍是：，則藍(lán)牙通信的電磁波（　　）
A．是藍(lán)光 B．波長比手機(jī)通信的電磁波短
C．在真空中的傳播速度大小為 D．在真空中的傳播速度比可見光傳播的速度小
【答案】 B
【解析】A．由題意可得，藍(lán)牙通信的電磁波頻率小于可見光頻率，故不可能是藍(lán)光，故A錯誤；
B．由圖可知，藍(lán)牙通信的電磁波比手機(jī)通信的電磁波頻率大，由
可知，頻率越大，波長越短，故藍(lán)牙通信的電磁波波長比手機(jī)通信的電磁波短，故B正確；
CD．在真空中電磁波的傳播速度大小均為
故CD錯誤。
3．英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為,磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場．如圖所示,一個半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置,環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場B,環(huán)上套一帶電荷量為+q的小球,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間均勻增加,其變化率為k,若小球在環(huán)上運動一周,則感生電場對小球的作用力所做功的大小是(　 　)
A．0 B． r2qk/2 C．2πr2qk D．πr2qk
【答案】D
【解析】
試題分析：磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間均勻增加，其變化率為k，故感應(yīng)電動勢為：；根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電動勢的方向為順時針方向；小球帶正電，小球在環(huán)上運動一周，則感生電場對小球的作用力所做功的大小是：W=qU=πr2qk。
4．某電臺發(fā)射頻率為500 kHz的無線電波，某發(fā)射功率為10 kW，在距電臺20 km的地方接收到該電波，該電波的波長為____________，在此處，每平方米的面積上每秒鐘可接收到該電波的能量為____________．
【答案】600m 2×10-6 J
【解析】
電磁波傳播過程中的頻率和波長沒有改變，故電波的波長不變，故：；
每平方米的面積每秒鐘可接收到該電波的能量為
5．電磁波的特點及應(yīng)用:
（1）無線電波:波長大于1 mm（頻率小于300 GHz）的電磁波是無線電波。
①無線電波中的中長短波:廣播及其他信號傳輸。
②無線電波中的微波:衛(wèi)星通信、電視等。
（2）紅外線:
①紅外線是一種光波,波長比無線電波______,比可見光______,其主要特點是______效應(yīng)。
②所有物體都發(fā)射紅外線,熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射______。
③紅外線主要用于______、______和紅外______等。
（3）可見光:可見光的波長在______ nm到______ nm之間,可見光讓我們看見這個世界,也可用于通信。
（4）紫外線:
①波長范圍在______到________nm之間,其主要特點是______效應(yīng)。
②具有______的能量,應(yīng)用于滅菌消毒,具有較強(qiáng)的______效應(yīng),用來激發(fā)______物質(zhì)發(fā)光。
（5）X射線和γ射線:
①X射線頻率比紫外線_____,穿透力較______,用來檢查工業(yè)部件有無裂紋或氣孔,醫(yī)學(xué)上用于______。
②γ射線頻率比X射線還要高,具有______的能量,穿透力______,醫(yī)學(xué)上用來治療______,工業(yè)上用于探測______部件內(nèi)部是否有缺陷。
【答案】短 長 熱 強(qiáng) 加熱理療 紅外遙感 高速攝影 400 760 5 370 化學(xué) 較高 熒光 熒光 高 強(qiáng) 人體透視 很高 更強(qiáng) 癌癥 金屬
【解析】
（2）①[1][2][3]紅外線是一種光波,波長比無線電波短，比可見光長，其主要特點是熱效應(yīng)。
②[4]所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強(qiáng)。
③[5][6][7]紅外線主要用于加熱理療、紅外遙感和紅外高速攝影等。
（3）[8][9]可見光:可見光的波長在400 nm到760nm之間,可見光讓我們看見這個世界,也可用于通信。
（4）①[10][11][12]紫外線:波長范圍在5到370nm之間,其主要特點是化學(xué)效應(yīng)。
②[13][14][15]具有較高的能量,應(yīng)用于滅菌消毒,具有較強(qiáng)的熒光效應(yīng)，用來激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光。
（5）①[16][17][18]X射線頻率比紫外線高，穿透力較強(qiáng)，用來檢查工業(yè)部件有無裂紋或氣孔,醫(yī)學(xué)上用于人體透視。
②[19][20][21][22]γ射線頻率比X射線還要高,具有很高的能量，穿透力更強(qiáng)，,醫(yī)學(xué)上用來治療癌癥，工業(yè)上用于探測金屬部件內(nèi)部是否有缺陷。
6.我國第一顆人造衛(wèi)星用20.009 MHz和19.995 MHz的電磁波發(fā)送信號，求這兩種電磁波的波長。
【答案】14.993m 15.004m
【解析】f1=20.009MHz=2.0009×107Hz
f2=19.995MHz=1.9995×107Hz
根據(jù)波速公式c=λf得
7．微波爐的工作應(yīng)用了一種電磁波——微波(微波的頻率為2.45×109Hz)。食物中的水分子在微波的作用下加劇了熱運動，內(nèi)能增加，溫度升高，食物增加的能量是微波給它的。下表是某微波爐的部分技術(shù)參數(shù)，問：
（1）該微波爐內(nèi)磁控管產(chǎn)生的微波波長是多少？
（2）該微波爐在使用微波擋工作時的額定電流是多少？
（3）如果做一道菜，使用微波擋需要正常工作30 min，則做這道菜需消耗多少電能？
【答案】(1)0.12 m　(2)5 A　(3)1.98×106
【解析】(1)微波爐的波長為
λ＝＝ m≈0.12 m。
(2)微波擋工作時的額定電流為
I＝＝ A＝5 A
（3）消耗的電能ΔE＝W＝Pt＝1 100×1 800 J＝1.98×106 J。
8.某雷達(dá)工作時，發(fā)射電磁波的波長，每秒脈沖數(shù)；每個脈沖持續(xù)的時間，電磁波的振蕩頻率為多少？最大的偵察距離是多少？
【答案】，
【解析】
雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個脈沖間隔時間內(nèi)傳播距離的一半。由可得電磁波的振蕩頻率
電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個脈沖間隔時間內(nèi)傳播的距離為
所以雷達(dá)的最大偵察距離
9．某廣播電臺的發(fā)射功率為10kW，其發(fā)射出在空氣中波長為187.5m的電磁波．
（1）求該電臺每秒從天線發(fā)射出多少個電磁波能量子；
（2）若該電臺向周圍空間發(fā)射的能量子可視為均勻分布的，求在離天線2.5km處且直徑為2m的環(huán)狀天線每秒最多能接收的能量子個數(shù)及接收功率．
【答案】（1）個（2）個
【解析】
(1)每個電磁波能量子的能量為:
故電臺每秒發(fā)射的電磁波能量子個數(shù)為:
個個．
(2)以電臺發(fā)射天線為球心，半徑為的球面積為，環(huán)狀天線的接收面積，其中,故可得環(huán)狀天線每秒最多能接收的能量子個數(shù)為:
個
接收功率為:
．
10．某居住地A位于某山脈的一邊，山脈的另一邊P處建有一無線電波發(fā)射站，如圖所示。該發(fā)射站可發(fā)送頻率為的中波和頻率為的微波，已知無線電波在空氣中的傳播速度都為，求：
（1）該中波和微波的波長各是多少；
（2）發(fā)射站發(fā)出的電磁波是經(jīng)過干涉還是衍射后到達(dá)居住地A處；
【答案】　（1）750m，1m （2）衍射
【詳解】
（1）根據(jù)，解得：
；
（2）衍射是波繞過障礙物的現(xiàn)象。無線電波繞過山脈到達(dá)A處，發(fā)生了衍射現(xiàn)象；
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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