人教版（2019）高中物理必修三专题16 电磁波的发现及应用

专题16 电磁波的发现及应用、能量量子化

1.(2020-2021学年·四川泸县四中高二期中)下列关于麦克斯韦的电磁场理论说法正确的是(　　)

A.变化的磁场产生的电场一定是变化的

B.不均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生不均匀变化的电场

C.稳定的磁场产生不稳定的电场

D.振荡的磁场在周围空间产生的电场是振荡的

【答案】　D

【解析】　根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场周围能产生电场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故A错误；不均匀变化的电场产生变化的磁场，磁场有可能不是均匀变化的；均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故B错误；稳定的磁场其周围不产生电场，故C错误；振荡的磁场在周围空间产生的电场是振荡的，振荡的电场在周围空间产生的磁场是也振荡的，故D正确。

2.(2020-2021学年·宜宾市叙州区二中高二月考)关于电磁波，下列说法不正确的是(　　)

A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波

C.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直

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】　D

【解析】　电磁波在真空中的传播速度均相同，与电磁波的频率无关，故A正确，不符合题意；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，由近及远的传播形成电磁波，故B正确，不符合题意；电磁波是横波，每一处的电场强度和磁场强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，故C正确，不符合题意；利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输，故D错误，符合题意。

3.(2020-2021学年·山东菏泽一中高二期中)关于电磁波，下列说法中正确的是(　　)

A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场

B.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

C.电磁波和机械波都依赖于介质才能传播

D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播

【答案】　B

【解析】　变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场，选项A错误；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，选项B正确；电磁波可以在真空中传播，选项C错误；各种频率的电磁波在真空中传播的速度相同且等于光速，选项D错误。

4.(2020-2021学年·浙江余姚中学高二月考)下列各组电磁波，按频率由高到低的正确排列顺序是(　　)

A.无线电波、红外线、可见光、X射线

B.X射线、红外线、可见光、无线电波

C.X射线、可见光、红外线、无线电波

D.无线电波、可见光、红外线、X射线

【答案】　C

【解析】　频率顺序由高到低排列，电磁波谱可大致分为：γ射线(伽马射线)，X射线(伦琴射线)，紫外线，可见光，红外线，微波，无线电波，故C正确，A、B、D错误。

5.(2020-2021学年·宜宾市叙州区一中高二月考)下列说法正确的是(　　)

A.根据麦克斯韦电磁理论可知变化的电场周围存在变化的磁场

B.红外线遥感技术是利用红外线的化学作用

C.在医院里常用紫外线对病房和手术室消毒，是因为紫外线比红外线的热效应显著

D.工业上的金属探伤是利用γ射线具有较强的穿透能力

【答案】　D

【解析】　根据麦克斯韦电磁理论可知变化的电场周围存在磁场，不一定是变化的磁场，选项A错误；红外线遥感技术是利用红外线的衍射作用和热效应，选项B错误；在医院里常用紫外线对病房和手术室消毒，是因为紫外线具有杀菌的化学作用，选项C错误；工业上的金属探伤是利用γ射线具有较强的穿透能力，选项D正确。

6.(2020-2021学年·江苏海安中学高二月考)关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是(　　)

A.在赫兹发现电磁波的实验基础上，麦克斯韦提出了完整的电磁场理论

B.麦克斯韦第一个预言了电磁波的存在，赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在

C.变化的电场可以在周围的空间产生电磁波

D.变化的磁场在周围的空间一定产生变化的电场

【答案】　B

【解析】　麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而后赫兹第一个用实验证明了电磁波的存在，故A错误，B正确；根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场在周围产生稳定的磁场，不产生电磁波，均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场，故C、D错误。

7.(2020-2021学年·湖南安乡一中高二期末)下列说法中正确的是(　　)

A.变化的磁场不能产生电场

B.变化的电场不能产生磁场

C.麦克斯韦证实了电磁波的存在

D.电磁波能在真空中传播

【答案】　D

【解析】　变化的磁场周围会产生电场，故A错误；变化的电场周围会产生磁场，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在；但赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C错误；电磁波可以在真空、固体、液体、气体中传播，故D正确。

8.(2020-2021学年·河南内黄一中高二期中)下列说法中正确的是(　　)

A.变化的电场一定产生变化的磁场

B.电磁波按波长从长到短顺序排列依次是：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波

C.X射线的穿透本领比γ射线更强

D.电磁波在真空中的传播速度等于光速

【答案】　D

【解析】　根据麦克斯韦电磁理论可知，均匀变化的电场产生稳定的磁场，选项A错误；电磁波按波长从短到长顺序排列依次是：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波，选项B错误；γ射线的穿透本领比X射线更强，选项C错误；电磁波在真空中的传播速度等于光速，选项D正确。

9.(2020-2021学年·河北鹿泉一中高二月考)关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是(　　)

A.变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场

B.麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在

C.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波

D.紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒

【答案】　B

【解析】　变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产生电场。所以电场和磁场总是相互联系着的，故A正确，不符合题意；麦克斯韦只是预言了电磁波的存在；是赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，故B错误，符合题意；电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线，故C正确，不符合题意；紫外线的波长比紫光的短，它可以进行灭菌消毒，故D正确，不符合题意。

10.(2020-2021学年·江苏南京一中高二期中)下列关于磁场、电场及电磁波的说法中正确的是(　　)

A.均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的电场

B.只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波

C.赫兹通过实验证实了电磁波的存在

D.只有空间某个区域有振荡变化的电场或磁场，才能产生电磁波

【答案】　CD

【解析】　均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，故选项A错误；均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，不会产生电磁波，故选项B错误；电磁波最早由麦克斯韦预测，由赫兹通过实验证实，故选项C正确；电磁波产生可以由振荡变化的电场或磁场发出，故选项D正确。

11.(2020-2021学年·浙江湖州中学高一月考)关于热辐射，下列说法正确的是(　　)

A.物体在室温下辐射的主要成分是波长较短的电磁波

B.随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越多

C.给一块铁块加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色

D.辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性

【答案】　BCD

【解析】　物体在室温下辐射的主要成分是波长较长的电磁波以不可见的红外光为主，故A错误；随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越多，故B正确；给一块铁块加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，故C正确；辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性，故D正确。

12.(2020-2021学年·浙江桐庐中学高一期中)(多选)光子的发射和吸收过程是(　　)

A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差

B.原子不能从低能级向高能级跃迁

C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级

D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值

【答案】　CD

【解析】　原子处于激发态不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形式放出能量，光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子，光子的能量总等于两能级之差，即hν＝Em－En(m>n)，故选项A、B错误，C、D正确。

13.(2020-2021学年·盘锦市二中高二期末)普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是(　　)

A.人的个数   B.物体所受的重力

C.物体的动能   D.物体的长度

【答案】　A

【解析】　依据普朗克量子化观点，能量是不连续的，是一份一份地变化的，属于“不连续的，一份一份”的概念的是A选项，故A正确，B、C、D错误。

14.(多选)(2020-2021学年·杭州学军中学高二开学考)某光源放出波长在500～600 nm之间的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mW，则它每秒钟发射的光子数可能是(普朗克量h＝6.63×10－34 J·s)(　　)

A.2.0×1015   B.3.0×1015

C.2.6×1015   D.1.5×1015

【答案】　BC

【解析】　每秒内该光源发光的能量E光源＝Pt＝1×10－3 J，而波长为λ的光子的能量为ε＝hν＝，则每秒钟发射的光子数为n＝＝，代入数值得2.5×1015≤n≤3.0×1015，故B、C正确。

15.(多选)(2020-2021学年·湖南芷兰实验学校高二月考)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是(　　)

A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收

B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍

C.吸收的能量可以是连续的

D.辐射和吸收的能量是量子化的

【答案】　ABD

【解析】　带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故A、B、D正确，C错误。

16.(2020-2021学年·盘锦市二中高二期末)(多选)关于“能量量子化”，下列说法正确的是(　　)

A.认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的

B.认为能量值是连续的

C.认为微观粒子的能量是量子化的、连续的

D.认为微观粒子的能量是分立的

【答案】　AD

【解析】　普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的，微观粒子的能量是量子化的，是分立的，故A、D正确，B、C错误。

17.(2020-2021学年·福建永春一中高二期末)某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光子数为(　　)

A.   B. 

C.   D.λPhc

【答案】　A

【解析】　每个光子的能量ε＝hν＝，每秒钟发光的总能量为P，则n＝＝。