物理必修 第三册4 电磁波的发现及应用精品当堂检测题

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电磁波及发现
1．关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．稳定的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在传播过程中不能发生反射和折射
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
【答案】A
【详解】A．电磁波在真空中的传播速度恒定，与频率无关，故A正确；
B．根据麦克斯韦电磁理论可知，周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B错误；
C．电磁波也是波的一种，具有波的一切特性，可以发生反射和折射，故C错误；
D．电磁波可以在介质中传播，所以可以根据电缆、光缆进行有线传播，也可以不需要介质进行传播，即无线传播，故D错误。
故选A。
2．关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．和机械波一样，电磁波不能在真空中传播
B．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在
C．均匀变化的磁场一定产生均匀变化的电场
D．利用B超可观察到母体内的婴儿情况，这属于电磁波技术的应用
【答案】B
【详解】A．电磁波可以在真空中传播，A错误；
B．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，B正确；
C．均匀变化的磁场产生稳定的电场，C错误；
D．B超利用超声波来观察母体内的婴儿情况，D错误。
故选B。
3．以下关于电磁场理论和电磁波的说法正确的是（ ）
A．变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
B．电磁波是纵波
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，法拉第用实验验证了电磁波的存在
D．电磁波由真空中进入某种介质传播时，波长会变短
【答案】D
【详解】A．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，选项A错误；
B．电磁波是横波，选项B错误；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，选项C错误；
D．电磁波由真空中进入某种介质传播时，频率不变，波速变小，则波长会变短，选项D正确。
故选D。
4．太赫兹通信作为实现6G（第六代通信技术）愿景的关键技术，已得到全球通信业认可，2023年4月，我国成功完成了太赫兹轨道角动量的实时无线传输通信实验，实现重大技术突破，为6G通信技术的发展提供了重要保障和支撑，该实验通信频率为1.1×105MHz，远远超出5G（第五代通信技术）信号频率，关于该实验信号与5G信号下列说法正确的是（ ）
A．该实验信号和5G信号都属于电磁波，且都可能是纵波
B．该实验信号和5G信号都一定具有偏振现象
C．该实验信号相比5G信号光子能量更小
D．该实验信号相比5G信号在真空中的传播速度更小
【答案】B
【详解】AB．5G信号和4G信号都是电磁波。由于电磁波是横波，都具有偏振现象，故A错误，B正确；
C．该实验通信频率为1.1×105MHz，远远超出5G（第五代通信技术）信号频率，根据
可知，该实验信号相比5G信号光子能量更大，故C错误；
D．所有电磁波在真空的的传播速度都为光速，故D错误。
故选B。
5．电磁波在日常生活中有着广泛的应用。下列说法正确的是（ ）
A．微波炉加热食物是利用了红外线的热作用
B．红外线应用在遥感技术中，是利用了它穿透本领强的特性
C．医院用X射线进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的
D．利用紫外线灭菌消毒，是因为紫外线具有较高的能量
【答案】D
【详解】A．微波炉加热食物是利用微波进行加热的，A错误；
B．红外遥感技术是基于一切物体都在辐射红外线，用红外探测器接收物体发出的红外线，然后进行分析，从而得知被测物体的信息，B错误；
C．γ射线的穿透能力比X射线的强，C错误；
D．紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质，从而进行灭菌消毒，D正确；
故选D。
电磁波与信息社会
6．（多选）古代也采用过“无线”通信的方式，如利用火光传递信息的烽火台，利用声音传递信号的鼓等，关于声音与光，下列说法正确的是（ ）
A．声音是机械波B．声音是电磁波
C．光是电磁波D．光是机械波
【答案】AC
【详解】声音必须在介质中传播，是机械波；光可以在真空中传播，是电磁波。故AC正确，BD错误。
故选AC。
7．（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
B．周期性变化的电场和磁场可以相互“激发”，形成电磁波
C．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
【答案】AB
【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波存在，故A正确；
B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，非均匀周期性变化的电场产生非均匀周期性变化的磁场，非均匀周期性变化的磁场产生非均匀周期性变化的电场，电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B正确；
C．在真空中，所有电磁波传播速度相同为光速，故C错误；
D．电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输。故D错误。
故选AB。
8．关于电磁振荡以及电磁波的形成与传播的理解正确的是（ ）
A．周期性变化的磁场一定能产生电磁波
B．射线是原子核受激发所产生的，所以射线不是电磁波
C．LC振荡电路可以产生电磁波，如果电路断开则电磁波立即消失
D．北斗导航系统是通过电磁波来传递信息的
【答案】D
【详解】A．正弦或者余弦周期性变化的磁场能产生周期性变化的电场，能产生电磁波，如果是大小不变方向发生变化的周期磁场不能产生电磁波，选项A错误；
B．射线是原子核受激发所产生的，所以射线是电磁波，选项B错误；
C． LC振荡电路可以产生电磁波，如果电路断开，发射电路的电磁振荡一停止，产生的电磁波仍会继续传播，故C错误；
D．北斗导航系统是通过电磁波来传递信息的，选项D正确。
故选D。
9．2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（ ）
A．电磁波和声波都属于横波
B．电磁波可以在真空中传播
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在
D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
【答案】B
【详解】A．根据偏振现象，可知电磁波是横波，声波的振动和传播平行则是纵波，故A错误；
B．电磁波可以在真空中传播，故B正确；
C．英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在，故C错误；
D．航天员讲话时画面能与声音同步，但电磁波的速度为光速，声波在空气中的传播速度为340m/s,两者差距很大，故D错误。
故选B。
10．2023年10月26日11时14分，长征二号F遥十七运载火箭托举着神舟十七号载人飞船，在酒泉卫星发射中心点火升空，送汤洪波、唐胜杰、江新林3名航天员奔赴“天宫”。如图所示，神十六、神十七两个乘组“太空会师”，航天员能与地面工作人员保持实时联络，直播画面通过电磁波传送到地面。下列关于电磁波说法正确的是（ ）
A．电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联
B．电磁波可以在真空中传播
C．不能用实验验证电磁波的存在
D．太空中航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
【答案】B
【详解】A．电磁波传播过程中，电场和磁场是相互关联，相互联系的，选项A错误；
B．电磁波可以在真空中传播，选项B正确；
C．可以用实验验证电磁波的存在，选项C错误；
D．太空中航天员讲话时画面与声音都是通过电磁波传播到地面的，所以画面和声音同步，但不能说明电磁波与声波具有相同的传播速度，选项D错误。
故选B。
电磁波的波长和频率的关系
11．关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C．电磁波由真空进入某种介质传播时，波长将变长
D．电磁波只能在真空中传播
【答案】A
【详解】A．电磁波是由变化的电场产生磁场（即电流会产生磁场），变化的磁场产生电场，变化电场和变化磁场之间相互依赖，相互激发，交替产生，并以一定速度由近及远地在空间传播出去。所以电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播，故A正确；
B．电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，在介质中传播速度小于真空中传播速度，故B错误；
C．电磁波由真空进入某种介质传播时，由公式
频率不变，波速变小，波长将变短，故C错误；
D．电磁波可以在介质中传播，故D错误。
故选A。
12．500米口径球面射电望远镜（简称FAST）又被称为“中国天眼”，是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，若其工作频率范围是，那么它观测到的电磁波最长波长（ ）
A．约0.1米B．约4米C．约40米D．约1000米
【答案】B
【详解】频率最小的电磁波的波长最长，则最长波长为
故选B。
13．英国物理学家麦克斯韦推算出一个出人意料的结果：电磁波的速度等于光速！电磁波在空气中的传播速度近似等于，某无线电波的频率是，该电磁波在空气中的波长为（ ）
A．1.52mB．3.01mC．2.56mD．1.09m
【答案】B
【详解】由c=λf，代入已知数据，解得
故选B。
14．电磁波为信息的传递插上了“翅膀”。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波的传播需要介质
B．雷达是用γ射线来测定物体位置的设备
C．电磁波的波速c、波长λ、频率f的关系为c=λf
D．遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线的波长相同
【答案】C
【详解】A．电磁波的传播不需要介质，A错误；
B．雷达是用微波来测定物体位置的设备，B错误；
C．电磁波的波速c、波长λ、频率f的关系为c=λf，C正确；
D．遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线的波长不同，D错误；
故选C。
15．某广播电台发射“中波”段某套节目的讯号，家用微波炉中的微波，VCD机中的激光（可见光），人体透视用的X光，都是电磁波，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4，则（ ）
A．f1＞f2＞f3＞f4B．f1＜f2＜f3＜f4
C．f1＜f3＜f2＜f4D．f1＞f3＞f2＞f4
【答案】B
【详解】由电磁波谱排列知
广播电台发射“中波”段某套节目的讯号频率最低，其次是家用微波炉中的微波，频率较高的是VCD机中的激光（可见光），频率最高的是人体透视用的X光，即
f1＜f2＜f3＜f4
故选B。
16．英国物理学家麦克斯韦总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，得出诸多关于电磁场和电磁波的科学结论。下列关于电磁场和电磁波的说法中正确的是（ ）
A．变化的电场所在空间一定会产生变化的磁场
B．电磁波和机械波一样，它们的传播需要介质
C．电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式
D．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波
【答案】C
【详解】A．变化的电场所在空间一定会产生磁场，不一定产生变化的磁场，因为均匀变化的电场所在空间会产生稳定的磁场，故A错误；
B．电磁波的产生原理是变化磁场产生电场，变化的电场产生磁场，它的传播不需要传播介质，故B错误；
C．电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式，故C正确；
D．红外线、可见光、紫外线都是电磁波，超声波是机械波，不是电磁波，故D错误。
故选C。
17．中国已正式进入5G时代，6G处在研究阶段。5G所使用电磁波频率一般在24GHz到100GHz（1G=109）之间，6G电磁波的频率在100GHz以上，与5G使用的电磁波相比，6G使用的电磁波（ ）
A．光子动量较大
B．在真空中传播速度更大
C．光子能量较小
D．两者都能使同一金属板发生光电效应，6G照射过的金属粒子初动能较小
【答案】A
【详解】A．由于6G使用的电磁波比5G使用的电磁波频率高，根据
可得：6G使用的电磁波波长较短；
由
可得：6G使用的电磁波光子动量较大，A正确；
B．所有电磁波在真空中传播的速度都相等，B错误；
C．由于6G使用的电磁波比5G使用的电磁波频率高，根据
可得：由于6G使用的电磁波比5G使用的电磁波光子能量大，C错误；
D．两者都能使同一金属板发生光电效应，由于6G使用的电磁波比5G使用的电磁波光子能量大，同一金属的逸出功不变，根据光电方程
可得6G照射过的金属粒子初动能较大，D错误；
故选A。
18．某车载雷达系统同时向四周发射毫米级波长的无线电波L1和频率1014Hz数量级的红外激光L2，可知L1与L2的波长之比约为（ ）
A．1017：1B．1011：1C．106：1D．103：1
【答案】D
【详解】频率1014Hz数量级的红外激光波长的数量级为
可知L1与L2的波长之比约为
故选D。
19．声呐向水中发出的超声波遇到障碍物（如鱼群、潜水艇、礁石等）后被反射，测出从发出超声波到接收到反射波的时间及方向，即可测算出障碍物的方位；雷达则向空中发射电磁波，遇到障碍物后被反射，同样根据发射电磁波到接收到反射波的时间及方向，即可测算出障碍物的方位。超声波与电磁波相比较，下列说法正确的有（ ）
A．超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量
B．这两种波都既可以在介质中传播，也可以在真空中传播
C．在空气中传播的速度与在其他介质中传播的速度相比较，这两种波在空气中传播时均具有较大的传播速度
D．这两种波传播时，在一个周期内均向前传播了两个波长
【答案】A
【详解】A．波传播的过程就是能量向外传播的过程，A正确。
B．超声波是机械波，靠介质传播，电磁波可以在真空中传播，B错误；
C．超声波在空气中传播速度较小而在其他介质中速度较大，C错误；
D．波在传播过程中，一个周期内传播一个波长的距离，D错误。
故选A。
20．我国的高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。今年9月份华为发布的新型手机更是能够轻松实现卫星电话通讯，此功能甚至强于美国马斯克的庞大“星链”。高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”。与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波频率更高，具有“更高网速、低延时、低功率海量连接”等特点。根据上述信息可知与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波（ ）
A．波长更长B．能量子的能量更小C．能量子的能量更大D．传播速度更快
【答案】C
【详解】A．因5G使用的电磁波频率更高，根据波长与频率的关系
5G信号的频率高，波长更短，故A错误；
BC．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据公式
E=hν
可知，5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故B错误C正确；
D．电磁波在真空中的传播速度等于光的传播速度，都是相同的，故D错误。
故选C。
21．（2013·四川·高考真题）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
【答案】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．
22．（2020·江苏·高考真题）国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为Δt。已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求该月壤层的厚度d。
【答案】
【详解】电磁波的在土壤中传播速度满足
根据题意可知
解得土壤厚度为