高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电磁波的发现及应用复习练习题

电磁波的发现及应用

(建议用时：40分钟)

◎题组一　对电磁场的理解

1．(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(　　)

A　　　　B　　　　C　　　D

BC　[A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，A图中的下图是与其不对应的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是周期性变化的磁场，它能产生同频率周期性变化的电场，且相位相差，C图是正确的；D图的上图是周期性变化的电场，在其周围空间产生周期性变化的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故D图错误。B、C正确。]

2．关于电磁场理论，下列说法正确的是(　　)

A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场

B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场

C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场

D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场

D　[根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围才能产生磁场，故A错；而非均匀变化的电场产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，故B、C错；周期性变化的电场一定产生同周期变化的磁场，故D正确。]

◎题组二　电磁波的特性及应用

3．手机A的号码为18888880001，手机B的号码为18888880002，手机A拨打手机B时，手机B发出响声并且来电显示A的号码为18888880001。若将手机A置于一透明真空罩中，再用手机B拨打手机A，则(　　)

A．发出响声，并显示B的号码18888880002

B．发出响声，但不显示B的号码

C．不发出响声，但显示B的号码18888880002

D．即不发出响声，也不显示号码

C　[手机之间通信靠电磁波，可以在真空中传播，但是在真空中声波不能传播，故不发出响声，但显示B的号码18888880002，C正确。]

4．某闭合电路的电流或电压随时间变化的规律如图所示，能发射电磁波的是(　　)

A　　　　B　　　　　C　　　　D

C　[非均匀变化的电场产生变化的磁场，非均匀变化的磁场再产生变化的电场，从而形成电磁场，电磁场由近及远地传播，形成电磁波，故要求电流或电压是变化的，但不能是均匀变化的，C正确。]

5．(多选)下列关于电磁波的叙述，正确的是(　　)

A．电磁波是以波动的形式由发生区域向远处传播的电磁场

B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s

C．电磁波由真空进入介质中传播时，波长将变短

D．电磁波由真空进入介质中传播时，频率将变大

AC　[电场、磁场相互激发并以波动的形式向外传播，形成电磁波，选项A正确；电磁波只有在真空中波速为3×108 m/s，在其他介质中波速均小于3×108 m/s，选项B错误；电磁波从真空进入介质中，频率不变，波速减小，根据λ＝知，波长λ减小，故选项C正确，D错误。]

6．电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下列说法正确的是(　　)

A．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪利用了X射线的穿透本领

B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线

C．微波炉能快速加热食物是因为红外线具有显著的热效应

D．手机通话使用的无线电波，其波长比可见光的波长短

A　[机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪利用了X射线的穿透本领，故A正确；遥控器发出的光是红外线，不是紫外线，故B错误；微波炉是利用微波的频率与水分子的频率相接近，从而使水分子振动而发热的，故C错误；手机通话使用的无线电波，其波长要大于可见光的波长，故D错误。]

◎题组三　电磁波的能量及通信

7．如图所示是医生用计算机辅助某种射线断层摄影(简称“CT”)检查身体的情景，这种能穿透身体的射线是(　　)

A．X射线

B．红外线

C．紫外线

D．可见光

A　[X射线具有较强的穿透能力，常在医疗上用来检查身体。红外线具有显著的热效应，能制成热谱仪、红外线夜视仪，红外线还可以用来遥控，制成电视遥控器。紫外线化学效应强，能制成消毒灯，还具有荧光效应，能制成验钞机来验钞。红橙黄绿蓝靛紫等光都属于可见光，可见光的穿透性还不及紫外线。A符合题意。]

8．某广播电台发射的“中波”段某套节目的信号、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。其中(　　)

A．f1＞f2＞f3＞f4 B．f4＜f1＜f2＜f3

C．f1＜f2＜f3＜f4 D．f4＞f1＞f2＞f3

C　[所有频率的电磁波在真空中传播的速度一样大，根据c＝λf可知其波长和频率成反比，这四种电磁波的波长由长到短的顺序是“中波”、微波、激光(可见光)、X光，所以频率依次增大。故C正确。]

9．(多选)近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了“γ刀”，治疗效果极好，因此该刀成为治疗脑肿瘤的最佳仪器。令人惊奇的是，用“γ刀”治疗不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而“γ刀”被誉为“神刀”。“γ刀”治疗脑肿瘤主要是利用(　　)

A．γ射线具有很强的穿透本领

B．γ射线具有很强的电离作用

C．γ射线具有很高的能量

D．γ射线能很容易地绕过障碍物到达目的地

AC　[γ射线波长极短，穿透本领很强，能量很高，A、C正确。]

10．红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来监控地面物体的状况。地球大气中的水蒸气(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。如图甲、乙所示分别为水蒸气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，在该波段红外遥感卫星大致能够接收到的波长范围为(　　)

甲

乙

A．2.5 μm～3.5 μm B．4 μm～4.5 μm

C．5 μm～7 μm D．8 μm～13 μm

D　[由题图可知，8 μm～13 μm波段的红外线，水蒸气和二氧化碳几乎都不吸收，故该波段红外遥感卫星能较好接收。故选D。]

11．(多选)2017年10月10日，中国科学院国家天文台宣布，科学家利用被誉为“天眼”的世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(FAST)探测到数十个优质脉冲星候选体，其中两颗已通过国际认证。这是中国人首次利用自己独立研制的射电望远镜发现脉冲星。脉冲星是中子星的一种，为会发出周期性脉冲信号的星体。与地球相似，脉冲星也在自转着，并且有磁场，其周围的磁感线分布如图所示。脉冲是脉冲星的高速自转而形成的，只能沿着磁轴方向从两个磁极区辐射出来；脉冲星每自转一周，地球就接收到一次它辐射的脉冲。结合上述材料，下列说法正确的是(　　)

A．脉冲信号属于电磁波

B．脉冲星的磁轴与自转轴重合

C．脉冲的周期等于脉冲星的自转周期

D．所有的中子星都可以发出脉冲信号

AC　[脉冲信号属于电磁波，可以在真空中传播，故A正确；根据题图可知脉冲星的磁轴与自转轴并不重合，故B错误；根据题意，脉冲星每自转一周，地球就接收到一次它辐射的脉冲，则可得脉冲的周期等于脉冲星的自转周期，故C正确；根据题中信息，脉冲星是中子星的一种，为会发出周期性脉冲信号的星体，说明并不是所有的中子星都可以发出脉冲信号，故D错误。]

12．微波炉的工作应用了一种电磁波——微波(微波的频率为2.45×109Hz)。食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的。下表是某微波炉的部分技术参数，问：

(1)该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少？

(2)该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少？

(3)如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作30 min，则做这道菜需消耗多少电能？

[解析]　(1)微波炉产生的微波的波长为

λ＝＝ m≈0.12 m。

(2)微波挡工作时的额定电流为

I＝＝ A＝5 A

(3)消耗的电能ΔE＝W＝Pt＝1 100×1 800 J＝1.98×106 J。

[答案]　(1)0.12 m　(2)5 A　(3)1.98×106 J