高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电磁波谱一课一练

第四章　电磁振荡与电磁波

4  电磁波谱

【基础巩固】

1.在电磁波谱中,红外线、可见光和X射线的频率大小关系是 (　　)

A.红外线的频率最大,可见光的频率最小

B.X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.X射线的频率最大,可见光的频率最小

解析:根据电磁波谱,按照波长由长到短顺序分别为红外线、可见光、X射线.由c=λf可知,波长与频率成反比,故X射线频率最大,红外线频率最小.

答案:B

2.关于电磁波谱的各波段,下列说法正确的是 (　　)

A.只有物体温度较高时,才能向外辐射红外线

B.紫外线的主要作用是化学作用和荧光作用

C.可见光比红外线容易发生衍射现象

D.X射线能在磁场中偏转,穿透力较强,可用来进行人体透视

解析:一切物体都能辐射红外线,选项A错误.紫外线的主要作用是化学作用和荧光作用,选项B正确.红外线比可见光的波长更长,更容易发生衍射现象,选项C错误.X射线是电磁波,不带电,在磁场中不偏转,选项D错误.

答案:B

3.某卫星上装有一种遥感照相机,可用来探测军用和民用目标.这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车.这种遥感照相机敏感的电磁波属于              (　　)

A.可见光波段           B.红外线波段

C.紫外线波段           D.X射线波段

解析:任何物体都向外辐射红外线,温度越高,辐射红外线越强,遥感照相机是利用红外线拍摄的,这种照相机敏感的电磁波是红外线.

答案:B

4.(多选)下列说法正确的是 (　　)

A.红外线易穿透云层,故广泛应用于遥感技术领域

B.医院用X光进行透视,是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的

C.阳光可以晒黑皮肤,主要是阳光中的红外线的作用

D.电取暖器利用了红外线的热作用

解析:红外线衍射明显,易穿透云层,广泛应用于遥感技术领域,选项A正确.γ射线是各种电磁波中穿透能力最强的,选项B错误.阳光晒黑皮肤是紫外线的作用,选项C错误.红外线有显著的热作用,选项D正确.

答案:AD

5.(多选)下列关于电磁波的说法正确的是 (　　)

A.可见光实质也是一种电磁波,红光波长最短

B.不同波长的电磁波,波长越短其频率越高

C.红外遥感是利用了红外线波长较长的特点

D.验钞机检验钞票真伪体现了紫外线的荧光作用

E.X射线可深入人的骨骼,杀死病变细胞

解析:在可见光中,红光波长最长,选项A错误.X射线虽然有一定的穿透能力,但不能深入骨骼,选项E错误.根据电磁波的特点和应用可知选项B、C、D  正确.

答案:BCD

6.许多先进的军事作战单位安装了有源相控阵雷达.有源相控阵雷达是相控阵雷达的一种.有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件,每一个组件都能自己产生、接收电磁波,因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势.下列说法正确的是(　　)

A.雷达使用的电磁波是长波,它利用了长波容易发生衍射,可以绕开障碍物远距离传播的特点

B.雷达使用的电磁波是微波,它利用了微波直线性好、反射性强的特点

C.雷达发射的电磁波会经过调制、调幅或调频、调谐、解调几个过程

D.雷达使用的电磁波比红外遥感使用的电磁波频率大

解析:因为波长越短的电磁波具有衍射现象不明显、传播的直线性好、反射性强的特点,因此雷达使用的电磁波是波长较短的微波,选项A错误,选项B正确;雷达发射电磁波时需要调制过程,调制的方法有调幅和调频,选项C错误;雷达使用的电磁波是微波,红外遥感使用的电磁波是红外线,红外线的频率比微波的大,选项D错误.

答案:B

7.(多选)关于红外线的作用与来源,下列说法正确的是 (　　)

A.一切物体都在不停地辐射红外线

B.红外线具有很强的热作用

C.红外线具有很强的荧光作用

D.红外线的显著作用是化学作用

E.红外线容易穿透云雾

解析:荧光作用和化学作用都是紫外线的重要特性.一切物体都在不停地辐射红外线;红外线具有很强的热作用;红外线波长比可见光的长,绕过障碍物能力强,易穿透云雾.

答案:ABE

8.验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光;家用电器的遥控器发出的“光”,能用来控制电风扇、电视机、空调等电器的开启与关闭.关于它们发出的“光”,下列说法正确的是              (　　)

A.验钞机和遥控器发出的“光”都是紫外线

B.验钞机发出的“光”是紫外线,遥控器发出的“光”是红外线

C.验钞机和遥控器发出的“光”都是红外线

D.验钞机发出的“光”是红外线,遥控器发出的“光”是紫外线

解析:紫外线可以使钞票上的荧光物质发光,可以用在验钞机上.红外线波长较长,易发生衍射现象,可以用在遥控器上.

答案:B

【拓展提高】

9.红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况.地球大气中的水汽(H2O),二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射,即地面物体发出的某些波长的电磁波,只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收.下图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况,由图可知,在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为              (　　)

A.2.5~3.5 μm         B.4~4.5 μm

C.5~7 μm              D.8~13 μm

解析:由图像可知,水和二氧化碳几乎均不吸收8~13 μm波段的红外线,选项D正确.

答案:D

10.第五代移动通信技术,简称5G.5G开启了万物互联时代:车联网、物联网、智慧城市、无人机网络、自动驾驶技术等一一变为现实.5G信号采用

3 300 MHz~5 000 MHz频段,相比于现有的4G(第四代移动通信技术,

1 880 MHz~2 635 MHz频段)技术而言,具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延.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大

B.5G信号与4G信号均是纵波

C.5G信号在真空中的传播速度与4G信号一样

D.5G信号更容易发生明显衍射

解析:任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,故选项A错误,选项C正确.电磁波均为横波,故选项B错误.5G信号的频率更高,波长更小,故4G信号更容易发生明显的衍射现象,故选项D错误.

答案:C

11.“歼20”是我国自主研制的第五代隐形战斗机,是我国现代空中力量的代表作,也进入了世界最先进的第五代战斗机行列,它是我国国防能力高速发展的一个象征.“隐形飞机”的原理是在飞机研制过程中设法降低其可探测性,使之不易被敌方发现、跟踪和攻击.根据你所学的物理知识,判断下列关于“隐形飞机”的说法正确的是              (　　)

A.运用隐蔽色涂层,无论距探测器多近的距离,探测器也不能检测到它

B.使用吸收雷达发射的电磁波材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很少、很弱,很难被发现

C.使用吸收雷达发射的电磁波涂层后,传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流

D.主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施,使其不易被对方发现和攻击

解析:雷达向外发射电磁波,当电磁波遇到飞机时就要发生反射,雷达通过接收反射回来的电磁波,就可以测定飞机的位置,所以要想降低飞机的可探测性,可以使用吸收雷达发射的电磁波材料,从而在雷达屏幕上显示的反射信息很少、很弱,很难被发现,选项B正确.

答案:B

12.(多选)等离子显示屏是一种以等离子管作为发光元件,并由大量的等离子管排列在一起构成的屏幕.每个等离子管的透明玻璃管内都充有氖、氙气体,管的两端各有一个电极,在两个电极间加上高电压后,封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的光,它激发显示屏上的红、绿、蓝三原色荧光粉发出可见光.每个等离子管作为一个像素,这些像素的明暗和颜色变化组合,便形成了各种灰度和色彩的图像,则              (　　)

A.这种看不见的光是紫外线

B.这种看不见的光是红外线

C.该看不见的光使荧光粉发出可见光是利用了它的荧光效应

D.该看不见的光使荧光粉发出可见光是利用了它的化学作用

解析:看不见的光使荧光粉发光,这是紫外线的荧光效应,选项A、C正确.

答案:AC

13.过量的电磁辐射对人体是有害的,按照规定,在工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间垂直于单位面积接收的电磁辐射能量)不得超过某一临界值W0.已知某种手机的电磁辐射功率为P,若手机的电磁辐射在各个方向上是均匀的,则符合规定的安全区域到手机的距离至少为(　　)

A.                    B.

C.                    D.

解析:设规定的安全区域距离手机为R,则对应的球的表面积为S=4πR2.在t时间内球面获得的能量为E=Pt,球面上单位面积t时间内获得的电磁辐射能量E0=.在工作场所受到的电磁辐射强度不得超过W0,则W0≥,所以R≥,故选项A正确,选项B、C、D错误.

答案:A

【挑战创新】

14.某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行,已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10-4 s,某时刻在雷达显示屏上显示的电磁波波形如图甲所示,t=173 s后雷达向正上方发射和接收的电磁波波形如图乙所示,雷达显示屏相邻刻线间的时间间隔为10-4 s,电磁波的传播速度为c=3×108 m/s,则该战斗机的飞行速度大约为多少?

甲              乙

解析:由题意知显示屏相邻刻线间的时间间隔t0=10-4 s,由甲图可知,发射波和接收波间的时间间隔t1=4×10-4 s,乙图中发射波和接收波间的时间间隔

t2=1×10-4 s,所以甲图对应的战斗机位置距雷达的距离s1=c×=6×104 m,乙图对应的战斗机位置在雷达正上方,所以此时战斗机距雷达的高度h=c×=

1.5×104 m,所以t=173 s内战斗机飞行的水平距离为s==5.8×104 m,战斗机的飞行速度v==335 m/s.

答案:335 m/s