高中第四节 电磁波及其应用习题

6.4电磁波及其应用基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第三册

一、选择题（共14题）

1．许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，下列说法正确的是（　　）

A．库仑利用扭秤测出了静电力常量k的数值

B．富兰克林通过油滴实验测定了电荷量e的数值

C．法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场

D．麦克斯韦提出了电磁场统一理论并用实验证明了电磁波的存在

2．世界上最早发明实用的无线电报技术的科学家是(        )

A．贝尔 B．麦克斯韦

C．赫兹 D．马可尼

3．某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一种　　

A． B．

C． D．

4．下列关于电磁波的说法，不正确的是（       ）

A．电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播

B．射线的杀伤作用和穿透作用都很强，可用于肿瘤切除手术

C．紫外线的热效应很强，可用来加热烘干物体

D．无线电波波动性很强，广泛用于通信广播、导航等领域

5．下列说法中正确的是________

A．光的偏振现象证明了光波是纵波

B．雷达是利用超声波来测定物体位置的设备

C．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象

D．考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长

6．“4G改变生活，5G改变社会”。现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列说法正确的是（　　）

A．赫兹首先预言了电磁波的存在

B．5G信号比4G信号在真空中的传播速度更大

C．划亮一根火柴，就形成了电磁波

D．空间只要有变化的电场存在，就一定能形成电磁波

7．关于电磁场和电磁波的说法正确的是（       ）

A．当电场和磁场在某一区域同时存在时，可称为电磁场

B．电磁场由发生区域向远处传播形成电磁波

C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场

D．电磁波是一种波，声波也是一种波，它们是同种性质的波动

8．我国即将进入全面5G时代，将开启万物互联时代车联网物联网智慧城市无人机网络、自动驾驶技术等将一一变为现实。5G，即第五代移动通信技术，采用3300~5000MHz频段，相比于现有的4G（即第四代移动通信技术，1880~2635MHz段）技术而言，具有极大带宽极大容量和极低时延。5G信号与4G信号相比，下列说法正确的是（　　）

A．5G信号在真空中的传播速度更快 B．5G信号是横波，4G信号是纵波

C．与4G信号相比，5G信号波长更短 D．5G信号更容易发生明显衍射

9．关于电磁波，下列说法正确的是（   ）

A．电磁波和机械波都需要通过介质传播

B．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

C．雷达发射的是直线性能好、反射性能强的超声波

D．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波

10．电磁学与我们的生活联系紧密。下列关于电磁学相关知识的说法正确的是（　　）

A．法拉第最早测得元电荷e的数值

B．电动势越大，表示电源把电能转化为其他形式的能的本领越强

C．地理南、北极与地磁场的南、北极重合

D．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的

11．最近北京的马路边出现了某种新型的共享单车，如图甲所示，这种单车外观结构简单，没有链条，但单车质量比普通自行车大，达到了25 kg。如图乙所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置，实现防盗。同时手机APP上有定位系统，也能随时了解单车的实时位置；手机还可以通过扫描二维码自动开锁，关锁后APP就显示计时、计价等信息。此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电。根据以上信息下列说法不正确的是（　　）

A．单车比普通自行车运动状态更容易改变

B．单车某个时刻的准确位置信息是借助通讯卫星定位确定的

C．单车是利用电磁感应原理实现充电的

D．单车和手机之间是利用电磁波传递信息的

12．2019年央视春晚深圳分会场首次成功实现4K超高清内容的5G网络传输。2020年我国将全面进入5G万物互联的商用网络新时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHZ频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880~2635MHZ。5G相比4G技术而言，其数据传输速度提升了数十倍，容量更大，时延大幅度缩短到1毫秒以内，为产业革命提供技术支撑。根据以上内容结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　）

A．4G信号是纵波，5G信号是横波

B．4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象

C．4G信号比5G信号更容易发生衍射现象

D．4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小

13．关于电报的发展史说法不正确的是（　　）

A．英国摩尔逊发明的电报机利用的是静电感应原理

B．英国戴维研制的电报机利用的是电流磁效应原理

C．静电电报机、五针式电报机都曾被广泛推广应用

D．莫尔斯发明的莫尔斯电码一直沿用至今

14．下列哪种家用电器是应用电磁波工作的(          )

A．电饭锅 B．洗衣机 C．微波炉 D．台灯

二、填空题（共4题）

15．雷达利用了微波________、________的特点来工作的．

16．在生活中打电话的电信号是________信号，而发电报的电信号是________信号．（填“数字”或“模拟”）

17．（1）电磁波在真空中的传播速度为________，我国第一颗人造地球卫星采用10MHz的频率传送无线电信号，该频率的电磁波的波长是________。

（2）雷达是利用无线电波测定物体________的无线电设备，波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强。因此雷达用的是________波段的无线电波。

18．为研究无线传输电能,某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如图实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%。

①若用该装置给充电功率为10 W的电池充电，则损失的功率为__________W。

②若把甲线接入电压为220 V的电源，测得该线圈中的电流为0.195 A。这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为__________W。

三、综合题（共4题）

19．在真空中传播的波长为15m的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度为，该电磁波在介质中的波长是多少？

20．数字信号与模拟信号相比，有什么优点？

21．电磁波根据频率值分成无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线六个波段，物理学上把它称为电磁波谱。请收集资料，了解每个波段电磁波的特点及其应用写一篇介绍电磁波谱及其应用的短文。

22．手机间的通信过程如图所示，从提高通信质量角度来看移动通信网络中应该怎样设定基站。

参考答案：

1．C

2．D

3．D

4．C

5．C

6．C

7．B

8．C

9．D

10．D

11．A

12．C

13．C

14．C

15．     波长短     不容易衍射

16．     模拟     数字

17．          30m     位置     微波

18．     18.6     15

19．10m

20．早期的电磁信号都是模拟信号，收音机、手机、电视的信号均如此，效果也比较好但数字信号抗干扰能力强，容易加密，便于计算机处理，现在传输的信号逐步采用数字信号今后的模拟电视广播也将被数字电视广播所取代

21．

电磁波是一个很大的家族。有的电磁波的频率很低，例如无线电波；有的电磁波的频率很高，例如γ射线。不同电磁波由于具有不同的频率，才具有不同的特性，从而具有不同的应用领域。

一、无线电波

频率小于300GHz的电磁波是无线电波。无线电波用于通信、广播及其他信号传输。

广播电台和电视台都有发射无线电波的设备，许多自然过程也辐射无线电波。如天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。

二、红外线

红外线是一种光波，它的频率比无线电波大，比可见光小。所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。肉眼看不见红外线，但能够感受它。寒冷的冬天当你在炉旁烤火时，你的皮肤正在享受红外线带来的温暖。

   红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础。用灵敏的红外探测器吸收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。利用红外遥感可以在飞机或人造卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感在军事上的应用也十分重要。另外，许多动物具有发达的红外感受器官，因此在夜间也可以“看到物体”，如蛇类等。

三、可见光

   阳光是由各种色光组成的。科学研究发现，不同颜色的光是频率范围不同的电磁波。

   天空为什么是亮的？因为大气把阳光向四面八方散射。在没有大气的太空，即使太阳高悬在空中，它周围的天空也是黑暗的。由于频率较高的光比频率较低的光更容易被大气散射，所以天空看起来是蓝色的。大气对频率较高的光的吸收也比较强 ，傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时，蓝光、紫光大部分被吸收掉了，剩下红光、橙光透光大气射入我们的眼睛，所以傍晚的阳光比较红。

四、紫外线

人眼看不到比紫外光频率更高的电磁波。紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。因此，可以利用紫外线灭菌消毒。太阳光里有许多紫外线，人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康。但过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。

许多物质在紫外线的照射下会发出荧光，根据这一点可以设计防伪措施。

五、X射线和γ射线

       频率比紫外线更高的电磁波就是X射线和γ射线了。

人们用X射线管来产生X射线。X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变。X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官。在工业上，利用X射线检查金属零件内部的缺陷。机场、车站等地进行安全检查时，X射线能轻而易举地窥见箱内物品。

频率最高的电磁辐射是γ射线，它具有很高的能量。γ射线能破坏生命物质。把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。γ射线的穿透能力很强，可用于探测金属部件内部的缺陷。

22．

从提高通信质量角度来看应适当增加基站密度，基站天线应在高处架设，为做到网络全覆盖，设定基站后应通过实验对信号强度进行检验并不断听取用户的反馈信息。