人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步4 电磁波的发现及应用精品巩固练习

第4节 电磁波的发现及应用

一、单选题

1．电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用如图所示的通信装置，会对人体健康产生影响的是（　　）

A．手摇电话机

B．手拨电话机

C．移动电话机

D．按键电话机

【答案】C

【解析】移动电话是通过电磁波来传递信息，长期使用会对人体健康产生影响。手摇电话机，手拨电话机，按键电话机，都是通过导线中的电流进行信息传播，没有电磁波的污染，不会对人体健康产生影响。

故选C。

2．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，关于物理学发展过程中的认识，下列说法正确的是（　　）

A．奥斯特发现了电磁感应现象

B．法拉第创造性地用“场线”形象地描述“场”

C．根据麦克斯韦电磁场理论，磁场变化时会在空间激发一种变化的电场

D．多普勒发现波源与观察者存在相对运动时，接收到的波的频率会发生变化

【答案】B

【解析】A．奥斯特发现了电流的磁效应，A错误；

B．法拉第创造性地用“电场线”“磁感线”来形象的描述电场和磁场，B正确；

C．根据麦克斯韦电磁场理论，磁场变化时会在空间激发一种电场，电场可能变化，也可能不变，C错误；

D．多普勒发现波源与观察者相互靠近或远离时，接收到的波的频率会发生变化，而若运动方向与波的传播方向垂直时，接收到的频率不变，比如观察者绕着波源做匀速圆周运动，接受到的频率不变，D错误。

故选B。

3．关于物理学史，以下说法不正确的是（　　）

A．牛顿最早通过理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因

B．法拉第最早引入场的概念并用场线描述电场和磁场

C．卢瑟福基于α粒子散射实验提出了原子核式结构模型

D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在

【答案】A

【解析】A．伽利略最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因， A错误；

B．根据物理学史可知，法拉第最早引入场的概念并用场线描述电场和磁场，B正确；

C．根据物理学史可知，在1909年，物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验后，根据实验结果提出了原子核式结构模型，C正确；

D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，D正确。

本题选不正确的，故选A。

4．一般雷达发出的电磁波频率多在200MHz-1000MHz的范围内，下列说法正确的是（　　）

A．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的

B．上述频率范围的电磁波的波长约在0.3m~1.5m之间

C．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播

D．若测出雷达从发射电磁波到接收反射回来的电磁波的时间，就可以确定障碍物的体积

【答案】B

【解析】A．由麦克斯韦电磁理论，周期性变化的电场或磁场才能产生电磁波，A错误；

B．由波长

知200MHz电磁波的波长为

1000MHz电磁波的波长为

B正确；

C．波长越短的电磁波波动性越小，越不易绕过障碍物，C错误；

D．测出雷达从发射电磁波到接收反射回来的电磁波的时间，可以测出障碍物与雷达间的距离，并不能确定障碍物的体积，D错误。

故选B。

5．中国4G牌照发放是在2014年，比发达国家晚了整整三年；但在5G时代，中国已经赢在了起跑线。已知5G信号使用频率更高的电磁波，每秒传送的数据量是4G的50~100倍，则相比4G信号（　　）

A．5G信号的光子能量更小 B．5G信号的波长更短

C．5G信号的传播速度更大 D．5G信号的波动性更明显

【答案】B

【解析】A．因为5G信号使用的电磁波频率比4G高，根据

可知5G信号的光子能量更小，故A错误；

B．由

可知频率越高的电磁波，信号的波长更短，故B正确；

C．任何电磁波在真空中的传播速度都相同，在介质中要看折射率，故C错误；

D．因5G信号的电磁波频率更高，波长更短，波动性比4G的差，故D错误。

故选B。

6．下列说法正确的是（　　）

A．法国物理学家傅科曾经详尽地研究过单摆的振动，发现单摆做简谐运动的周期T与摆长l的二次方根成正比

B．奥地利物理学家多普勒发现波源与观察者靠近时，观察者接收到的频率小于波源频率

C．英国物理学家托马斯·杨用激光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝，成功观察到了光的干涉现象

D．德国科学家赫兹在实验中发现了电磁波，并进一步发现了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象

【答案】D

【解析】A．荷兰物理学家惠更斯曾经详尽地研究过单摆的振动，发现单摆做简谐运动的周期T与摆长l的二次方根成正比，A错误；

B．奥地利物理学家多普勒发现波源与观察者靠近时，观察者接收到的频率大于波源频率，B错误；

C．英国物理学家托马斯·杨做双缝干涉实验时，还没有激光，他用强光照射得到干涉条纹，C错误；

D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹在实验中发现了电磁波，并进一步发现了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，D正确。

故选D。

7．如图所示是一水平放置的绝缘环形管，管内壁光滑，内有一直径略小于管内径的带正电的小球，开始时小球静止，有一变化的磁场竖直向下穿过管所包围的面积，磁感应强度大小随时间成正比增大，设小球的带电荷量不变，则（　　）

A．顺着磁场方向看，小球受顺时针方向的力，沿顺时针方向运动

B．顺着磁场方向看，小球受逆时针方向的力，沿逆时针方向运动

C．顺着磁场方向看，小球受顺时针方向的力，沿逆时针方向运动

D．小球不受洛伦兹力，不运动

【答案】B

【解析】因为绝缘环形管面内有均匀增大的磁场，在其周围会产生稳定的涡旋电场，对带电小球做功，由楞次定律判断电场方向为逆时针方向。在电场力作用下，带正电小球沿逆时针方向运动，B正确；ACD错误；

故选B。

8．如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环内径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球带的电荷量不变，那么（　　）

A．小球对玻璃环的压力不断增大

B．小球受到的磁场力不断增大

C．小球先沿逆时针方向做加速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做减速运动

D．磁场力对小球一直不做功

【答案】D

【解析】本题主要考查了麦克斯韦的电磁理论和楞次定律．因为玻璃圆环处于均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功。

AB．小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F洛，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力，考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F洛不一定始终在增大。所以AB错误；

C．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向，在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。则C错误；

D．磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功，故正确选项是D；

故选D。

9．下列关于麦克斯韦电磁场理论的说法正确的是（　　）

A．变化的电场一定能产生变化的磁场

B．变化的磁场一定能产生变化的电场

C．电磁波的传播过程就是电子的传播过

D．电磁波的传播过程就是电磁能的传播过程

【答案】D

【解析】A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，恒定的电场不会产生磁场，故A错误；

B．均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，而非均匀变化的磁场将产生非均匀变化的电场，恒定的磁场不会产生电场，故B错误；

CD．电磁波是由变化的电磁场产生的，电磁波的传播过程就是电磁能的传播过程，故C错误,D正确；

故选D。

10．如图，为生活中遇到的各种波，以下关于波的说法正确的是（　　）

A．声波可以发生多普勒效应

B．wifi信号的传播需要介质

C．丙图是泊松亮斑图样

D．月全食时的红月亮是因为红光在月球表面发生干涉所致

【答案】A

【解析】A．声波可以发生多普勒效应，A正确；

B．wifi信号是电磁波，其传播不需要介质，B错误；

C．丙图是衍射图样，泊松亮斑是一个很小的亮点，C错误；

D．月全食时的红月亮是太阳光被大气层散射后照射到月球上，被月球反射后射向地面，由于红光的波长最长，衍射能力最强，传播最远，到达地面时红光最多，所以我们看到的是红月亮，是光的散射和衍射现象，不是光的干涉现象，D错误。

故选A。

11．下列说法中正确的是（　　）

A．任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场

B．现代通讯用的5G信号（3.3×109～6×109Hz频段）和4G信号（1.88×109～2.64×109Hz频段）都是横波，二者叠加可以产生稳定的干涉现象

C．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化可以用波的干涉原理解释

D．观看3D立体电影时，观众戴的眼镜是应用光的偏振原理制成的

【答案】D

【解析】A．只有非均匀变化的磁场才能在周围产生变化的电场，故A错误；

B．5G信号和4G信号都是横波，由于波的频率不同，二者叠加不能产生稳定的干涉现象，故B错误；

C．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化可以用多普勒效应原理解释，故C错误；

D．观看3D立体电影时，观众戴的眼镜是应用光的偏振原理制成的，故D正确。

故选D。

12．关于波，下列说法正确的是（　　）

A．赫兹预言了电磁波的存在

B．海边的波涛总是沿着与海岸垂直的方向袭来

C．地震发生时，国际空间站上能够清晰地接收到地震波

D．我们说话发出的声波属于机械波，频率越高的声波在空气中传播速度越大

【答案】B

【解析】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在；赫兹证实了电磁波的存在；故A错误；

B．海边的波涛总是沿与海岸垂直的方向运动；故B正确；

C．地震波不能在真空中传播，无法传到空间站去；故C错误；

D．机械波的波速由介质决定，和频率无关；故D错误；

故选B。

13．在电磁波谱中，红外线、可见光和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．可见光的频率最大，红外线的频率最小

C．X射线频率最大，红外线的频率最小

D．X射线频率最大，可见光的频率最小

【答案】C

【解析】红外线、可见光和伦琴射线（X射线）三个波段的波长是从长到短，所以其频率是从低到高。则频率最高的是伦琴射线（X射线），频率最小的红外线。

故选C。

【总结】

电磁波是由变化电磁场产生的，电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线。它们的波长越来越短，频率越来越高

14．以下说法正确的是（　　）

A．B超、彩超、交通测速等利用了多普勒效应

B．惠更斯原理解释了波的衍射现象与狭缝或障碍物的大小的关系

C．电磁波按照频率由大到小可以分为无线电波、光波、X射线、γ射线

D．只有横波，叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉

【答案】A

【解析】A．B超、彩超、交通测速等利用了多普勒效应，通过测量自身和目标之间有相对运动产生的频率即为多普勒效应；故A正确；

B．惠更斯原理只能解释波的传播方向，无法说明衍射现象与狭缝或障物大小的关系，故B错误；

C．根据电磁波谱可知，电磁波按照波长的由大到小分为无线电波、光波、X射线、γ射线；故C错误；

D．根据干涉条件可知，不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉。故D错误。

故选A。

15．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　）

A．电磁波与机械波的传播都需要介质

B．法拉第首先预言了电磁波的存在

C．移动电话通讯是通过电磁波来实现的

D．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场

【答案】C

【解析】A．电磁波传播不需要介质，机械波的传播需要介质，选项A错误；

B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，选项B错误；

C．移动电话通讯是通过电磁波来实现的，选项C正确；

D．在稳定的电场周围不会产生产生磁场，在稳定的磁场周围不会产生电场，选项D错误。

故选C。

16．下列关于磁场和电场的说法正确的是（　　）

A．恒定的磁场能够在其周围空间产生恒定的电场

B．均匀变化的磁场能够在其周围空间产生恒定的电场

C．均匀变化的磁场能够在其周围空间产生均匀变化的电场

D．按正弦规律变化的磁场能够在其周围空间产生恒定的电场

【答案】B

【解析】A．恒定的磁场不能够在其周围空间产生电场，所以A错误；

BCD．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场能够在空间产生恒定的电场，按正弦规律变化的磁场能够在其周围空间产生同样按正弦规律变化的电场，所以B正确；CD错误；

故选B。

17．下列说法正确的是（　　）

A．车辆匀速驶向停在路边的警车，警车上测速仪探测到反射波的频率减小

B．电磁波不能产生多普勒效应，而机械波能产生多普勒效应

C．双缝干涉中两列相干波的波峰与波峰叠加相互加强，波谷与波谷叠加相互削弱

D．赫兹通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度c

【答案】D

【解析】A．由多普勒效应可知，车辆匀速驶向停在路边的警车，相当于波的传播速度增大，根据f＝可知，警车上测速仪探测到反射波的频率升高，A错误；

B．能发生多普勒效应是波的固有属性，电磁波和机械波都能产生多普勒效应，故B错误；

C．双缝干涉中两列相干波的波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加相互加强，波峰与波谷叠加相互削弱，C错误；

D．赫兹通过一系列实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，他还通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度c，这样，赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，D正确。

故选D。

18．下列有关叙述不正确的是（　　）

A．第五代移动通信系统（5G）采用电磁波承载信息，该电磁波信号的磁感应强度随时间是非均匀变化的

B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关

C．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法应用的是共振原理

D．泊松亮斑的发现有力地支持了光的波动学说，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象

【答案】C

【解析】A．第五代移动通信系统（5G）采用电磁波承载信息，该电磁波信号的磁感应强度随时间是周期性变化的，是非均匀变化的，故A正确，不符合题意；

B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期，与单摆的摆长无关，故B正确，不符合题意；

C．测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应原理，故C错误，符合题意；

D．泊松亮斑的发现有力地支持了光的波动学说，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象，故D正确，不符合题意。

故选C。

19．北京时间2003年10月29日14时13分，太阳风暴袭击地球，太阳日冕抛射出的大量带电粒子流击中地球磁场，产生了强磁暴，当时，不少地方出现了绚丽多彩的极光，美国北部一些电网出现了电流急冲现象，太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭氧层，臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中（　　）

A．波长较短的可见光 B．波长较长的可见光

C．波长较短的紫外线 D．波长较长的红外线

【答案】C

【解析】臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用。作为人类，保护臭氧层就是保护我们自己。

故选C。

20．在电磁波谱中，红外线、可见光和紫外线三种电磁波频率大小的关系是

A．红外线的频率最大，可见光的频率最小

B．紫外线的频率最大，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．紫外线的频率最大，可见光的频率最小

【答案】B

【解析】在电磁波谱中，红外线、可见光和紫外线三种电磁波频率大小的关系是,紫外线的频率最大，红外线的频率最小。

故选B。

二、多选题

21．如图所示，华为Mate40系列手机一经面世，受到世人追捧，除了领先世界的5G通讯、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感。右图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中（    ）

A．送电线圈中产生均匀变化的磁场

B．送电线圈中产生周期性变化的磁场

C．无线充电的原理是互感现象

D．手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流

【答案】BC

【解析】AB．由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，A错误B正确；

C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，C正确；

D．周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出不是恒定电流，D错误。

故选BC。

22．如图所示为著名物理学家费曼设计的一个实验装置：水平绝缘圆板可绕通过其中心的竖直光滑轴自由转动，圆盘边缘固定着若干金属小球，在圆盘的中部有一个导电线圈。在线圈接通电源的瞬间发现圆板发生了转动，则下列说法正确的是（　　）

A．圆板上的金属小球带电

B．圆板上的金属小球不带电

C．接通线圈电源的瞬间在圆板上的金属小球所在处产生了电场

D．接通线圈电源的瞬间在圆板上的金属小球所在处只产生了磁场

【答案】AC

【解析】AB．线圈接通电源瞬间，线圈中的电流是逐渐增大的，产生的磁场也只逐渐增大的，则根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场产生电场，从而导致带电小球受到电场力，使圆板转动，因为线圈中电流方向未知，产生的感应电场方向未知，所以不能确定小球所受的电场力方向，无法判断小球的电性，但若小球不带电，一定不会转动，B错误，A正确；

CD．线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生变化的电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，D错误，C正确。

故选AC。