高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波4 电磁波谱优秀课时训练

第四章 电磁振荡与电磁波

课时4.4 电磁波谱

1. 了解什么是电磁波谱，知道各种可见光、不可见光与无线电波一样，也是电磁波。
2. 了解各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。
3. 知道电磁波也具有能量，知道电磁波是一种物质。

一、电磁波谱

1．概念

按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱。

2．电磁波谱的排列

按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

3．不同电磁波的特点及应用

4.电磁波的能量

各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，说明电磁波具有能量，电磁波是一种物质。

5．太阳辐射的特点

太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强。

基础过关练

题组一　无线电波

1.(多选)雷达采用微波的原因是 (　　)　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

A.微波具有很高的频率

B.微波具有直线传播的特性

C.微波的反射性强

D.微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远

2.5G是“第五代移动通信网络”的简称，目前世界各国正大力发展5G网络。5G网络使用的无线电波是通信频率在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段(如图)，比目前4G及以下网络(通信频率在0.3 GHz~3.0 GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bits per second的英文缩写，即比特率、比特/秒)，是4G网络传输速率的50~100倍。关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是 (　　)

A.在真空中的传播速度更快

B.在真空中的波长更长

C.衍射的本领更强

D.频率更高，相同时间内传递的信息量更大

3.如图所示为某雷达的显示屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10-4 s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙。问：雷达在何方发现了目标?目标与雷达相距多远?(真空中的光速c=3.0×108 m/s)

题组二　红外线

4.(多选)下列关于红外线的作用及来源的说法中正确的有 (　　)

A.一切物体都在不停地辐射红外线

B.红外线有很强的荧光效应

C.红外线显著的特性是热效应

D.红外线容易穿过云雾、烟尘

5.(多选)下面关于红外线的说法中正确的是 (　　)

A.红外烤箱中的红光就是红外线

B.红外线比可见光更容易发生衍射

C.高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线

D.红外线比可见光更容易引起固体物质分子共振

题组三　可见光

6.真空中的可见光与无线电波 (　　)

A.波长相等 B.频率相等

C.传播速度相等 D.传播能量相等

7.(多选)我国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破——可见光通信的实时通信速率已经提高至50 Gbps，相当于0.2 s即可下载一部高清电影。关于可见光，下列说法正确的是 (　　)

A.可见光中的红光比紫光的频率低

B.可见光不属于电磁波

C.可见光波长越长，越容易发生明显衍射

D.可见光从空气进入水中后，其频率不变，但是波长变短

题组四　紫外线

8.(多选)关于紫外线，下列说法不正确的是 (　　)

A.一切物体都会发出紫外线

B.紫外线是可见光

C.紫外线可用于无线电通信

D.紫外线有较高的能量，足以破坏细胞中的物质

9.验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光，电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态。对于它们发出的光，以下判断正确的是 (　　)

A.它们发出的都是红外线

B.它们发出的都是紫外线

C.验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线

D.验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线

题组五　X射线和γ射线

10.下列电磁波中，频率最高的是 (　　)

A.无线电波　　B.红外线　　C.γ射线　　D.紫外线

11.在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率大小关系是 (　　)

A.红外线的频率最大，可见光的频率最小

B.伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小

C.可见光的频率最大，红外线的频率最小

D.伦琴射线频率最大，可见光的频率最小

答案全解全析

基础过关练

1.ABC　微波的波长短，频率高，易反射，不容易发生衍射，具有直线传播的性质，选项A、B、C正确，D错误。

2.D　任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，选项A错误；因5G信号的频率更高，则波长更短，衍射本领更弱，选项B、C错误；电磁波频率越高，相同时间内传递的信息量越大，选项D正确。

3.答案　西方　300 km

解析　当雷达天线朝东方时，显示屏上只有发射信号而无反射信号；雷达天线朝西方时，显示屏上既有发射信号也有反射信号，因此雷达在西方发现了目标。由题图可知t=2×10-4 s×10=2×10-3 s，目标与雷达之间的距离x=ct=×3.0×108×2×10-3 m=300 km。

4.ACD　一切物体都在不停地辐射红外线，且热物体比冷物体的红外辐射强，选项A正确；荧光效应是紫外线的特性，红外线没有，红外线显著的特性是热效应，选项B错误，C正确；红外线波长较长，衍射能力比较强，容易穿过云雾、烟尘，选项D正确。

5.BD　红外线是看不见的，红外线比可见光的波长长，更容易发生衍射；一切物体都在辐射红外线，只是物体温度越高，它辐射的红外线越强；红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的频率，也就更容易使固体物质分子发生共振，因而红外线热效应显著。选项B、D正确，A、C错误。

6.C　可见光和无线电波都是电磁波，它们的波长与频率均不相等，则传播能量也不相等，但它们在真空中传播的速度是一样的，都等于光速，选项C正确，A、B、D错误。

7.ACD　根据可见光的频率排列顺序可知，可见光中的红光比紫光的频率低，选项A正确；可见光属于电磁波，能在真空中传播，选项B错误；可见光波长越长，越容易发生明显衍射，选项C正确；可见光从空气进入水中后，其频率不变，波速减小，根据λ=可知，波长变短，选项D正确。

8.ABC　一切物体都在辐射红外线而非紫外线，选项A说法错误；紫外线属于不可见光，选项B说法错误；紫外线不能用于无线电通信，无线电通信通常使用波长较长的无线电波，选项C说法错误；紫外线频率较高，具有较高的能量，可破坏细胞核中的物质，通常用于杀菌，选项D说法正确。

9.D　紫外线有较强的荧光作用，能使荧光物质发光，故验钞机发出的是紫外线；红外线波长较长，容易发生衍射，故能很方便地遥控家用电器。选项D正确，A、B、C错误。

10.C　电磁波中，频率最高的是γ射线，选项C正确。

11.B　由电磁波谱知红外线、可见光和伦琴射线(X射线)中频率最高的是伦琴射线(X射线)，频率最低的是红外线，选项B正确，A、C、D错误。