高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册电磁波谱同步训练题

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知识点一：电磁波谱
1．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成谱，叫作电磁波谱．
2．按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)，具有不同的特性．
知识点二：电磁波的特性及应用
1．无线电波：波长大于1 mm(频率低于300 GHz)的电磁波称作无线电波，主要用于通信、广播及其他信号传输;雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射，以此来测定物体位置的无线电设备，其利用的是波长较短的微波．
2．红外线
(1)红外线是一种光波，波长比无线电波短，比可见光长．
(2)所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强．
(3)红外线的应用主要有红外遥感和红外体温计．
3．可见光：可见光的波长在400～760 nm之间．
4．紫外线
(1)波长范围在5～370_nm之间，不能引起人的视觉．
(2)具有较高的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光．
5．X射线和γ射线
(1)X射线波长比紫外线短，有很强的穿透本领，用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官．
(2)γ射线波长比X射线更短，具有很高的能量，穿透力更强，医学上用来治疗某些癌症，工业上也可用于探测金属构件内部是否有缺陷．

[典型例题、易错易混点剖析]
易错易混点1 电磁波的波长和频率的关系
易错易混点辨析:波长与频率是倒数关系，即成反比
例题1.下列各组电磁波中，按波长由小到大排列的是（ ）
A．射线、紫外线、红外线、可见光
B．射线、紫外线、可见光、红外线
C．红外线、可见光、紫外线、射线
D．紫外线、可见光、红外线、射线
解析：选B
依照波长由长到短，电磁波谱可大致分为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，射线伽马射线
故选B。
例题2.下列所举的电磁波中，电磁波的波长最长的是（ ）
A．收音机接收的短波B．医院透视用的X射线
C．微波炉使用的微波D．人体发出的红外线
解析：选A
根据电磁波谱可知，电磁波按照波长逐渐减小的顺序为：长波、中波、短波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，故选A。
易错易混点2 无线电波的特性及作用
易错易混点辨析：无线电波传播方式：
地波：远距离传输微波信号的时候，考虑到地球是圆的，就必须通过地面中继站来传输微波信号。后来出了地面中继站，还利用通信卫星作为中继站来传播微波信号。短波传输有啥不同啦？
天波：高层大气中有个电离层，他会反射电磁波。短波就是通过电离层的反射来进行远距离传播。也就是通过天空中电离层的反射，所以这一种传输方式被叫做天波传播。
应用：通信、广播、雷达
例题3.关于微波和无线电波，下列说法正确的是（ ）
A．无线电波波速在任何情况下都等于真空中的光速
B．微波在传播过程中遇到金属导体时，会在其中产生相应的感应电动势或感应电流
C．手机所用的微波在传播过程中比无线电广播所用的中波更容易绕过障碍物
D．在无线电通信中，声音信号通常要通过检波加载在高频信号上后，才向外发射
解析：选B
A.电磁波只有真空中速度才等于真空中的光速，在其他介质中传播时速度小于真空中光速，故A错误；
B.微波和无线电波传播的是变化的电磁场，变化的磁场在传播过程中遇到金属导体时，会产生电磁感应现象，故B正确；C.波长越长，越容易产生衍射现象，微波的波长比无线电波短，微波在传播过程中比无线电广播所用的中波不容易绕过障碍物，故C错误；D.声音信号通常要通过调制加载在高频信号上后，才向外发射，故D错误。故选B。
例题4.关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．无线电波没有能量，不属于物质
B．红外体温计不与人体接触也可以测量
C．红外线不属于电磁波
D．无线电波的波速小于光波的波速
解析：选B，A．无线电波也有能量，属于物质，选项A错误；
B．红外体温计不与人体接触也可以测量，选项B正确；
C．红外线属于电磁波，选项C错误；
D．无线电波的波速等于光波的波速，选项D错误。故选B。
易错易混点3： 各种无线电波的应用
易错易混点辨析：不同电磁波的特性及应用
例题5.下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是（ ）
A．红外线和射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C．电磁波中频率最大的为射线，最容易发生衍射现象
D．紫外线和射线都可以使感光底片感光
解析：选D
A．射线都有很高的穿透本领，常用来在医学上做透视人体，故A错误；
B．过强的紫外线照射不利于人的皮肤健康，故B错误；
C．电磁波中频率最大的是射线，最不容易用来观察衍射现象，故C错误；
D．紫外线和射线都可以使感光底片感光，故D正确。故选D。
例题6.关于电磁波的特性，下列说法正确的是（ ）
A．X射线可深入骨骼，杀死病变细胞
B．红外遥感是利用了红外线波长较长的特点
C．验钞机检验钞票真伪体现了紫光的荧光作用
D．一切物体都在不停地辐射紫外线，温度越高，辐射越强
解析：选B
A.在人体内杀死病变细胞是利用了射线的放射作用，射线可用来检查人体器官，A错误。
B.红外线波长较长，能够发生明显衍射，红外遥感是利用了红外线波长较长的特点，B正确；
C.钞票上有荧光物质，验钞机发出的紫外线具有荧光作用，可以使荧光物质发光，C错误；
D.一切物质都在辐射红外线，辐射本领和物体温度有关，D错误。
故选B。
易错易混点4：电磁波的能量
易错易混点辨析：任何电磁波都有能量，能量是由电磁波的频率决定，频率越高能量越大。
例题7. 微波炉、红外烤箱、电磁炉这三种电器已经进入多数家庭的厨房，下面关于这三者的分析正确的是（ ）
A．微波炉加热食物的方式与煤气灶相同都是用明火加热
B．微波炉可以直接对放在陶瓷碗里面的食物加热
C．电磁炉可以直接对放在陶瓷碗里面的食物加热
D．这三者加热食物时都是通过电磁波直接作用食物进行加热
解析：选B
A．微波炉加热食物的方式是利用微波的能量特征加热与煤气灶用明火加热不同，所以A错误；
B．微波炉是利用微波的能量特征加热，可以直接对放在陶瓷碗里面的食物加热，所以B正确；
C．电磁炉不可以直接对放在陶瓷碗里面的食物加热，因为电磁炉的工作原理是利用电磁感应，所以C错误；D．这三者加热食物的方式都不相同，所以D错误；故选B。
例题8.关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．无线电波没有能量，不属于物质B．红外体温计不与人体接触也可以测量
C．红外线的波长比红光的波长短D．无线电波的波速小于光波的波速
解析：选B
A．无线电波有能量，属于特殊物质，A错误；
B．人体会发出红外线，红外体温计不与人体接触也可以测量，B正确；
C．红外线的频率比红光频率低，频率与波长成反比，红外线的波长比红光的波长长，C错误；
D．无线电波和光波都属于电磁波，无线电波的波速等于光波的波速，D错误。故选B。
【针对训练】
一、单选题
1．新冠病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用的体温探检器通过非接触的方法感应人体的体温以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问这种体温探检器是利用了哪种电磁波的特性（ ）
A．红外线B．紫外线
C．X射线D．γ射线
2．如图，用来治疗脑部肿瘤的射线是（ ）

A．射线B．射线C．射线D．红外线
3．间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍摄到晚上关灯行驶的汽车，这是因为它敏感的电磁波属于（ ）
A．可见光B．红外线C．紫外线D．X射线
4．非接触式体温测量仪可以通过人体辐射的红外线测量体温，紫外线灯可以在无人的环境下消杀病毒。红外线和紫外线相比较（ ）
A．红外线的光子能量比紫外线的大
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线的频率比紫外线高
5．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．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．2.5～3.5umB．4～4.5umC．5～7umD．8～13um
6.在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线（X射线）三个波段的频率高低关系是（ ）
A．红外线的频率最高，可见光的频率最低B．伦琴射线的频率最高，红外线的频率最低
C．可见光的频率最高，红外线的频率最低D．伦琴射线的频率最高，可见光的频率最低
7．许多先进的军事作战单位安装了有源相控阵雷达，如图所示。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
8. 2021年7月4日，我们在电视中看到湖南湘潭籍航天员汤洪波走出离地面高约为的中国空间站，标志着我国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法不正确的是（ ）
A．生活中用微波炉来加热食物，可见电磁波具有能量
B．汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约
C．1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路
D．英国物理学家麦克斯韦系统总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，在此基础上，他最终建立了经典电磁场理论
9．物理学原理在现代科技中有许多重要应用，例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（ ）
A．天线发出的两种无线电波必须一样强
B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉
C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定
D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是（ ）
A．电磁波也是一种物质，具有能量和质量
B．无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线都是电磁波
C．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
D．变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场
关于电磁波及电磁波谱，下列说法正确的是（ ）
A．雷达是用X光来测定物体位置的设备
B．医学检查中的拍片实际上是让患者接受一定剂量的γ射线照射
C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D．变化的电场可以产生磁场
不同频率的电磁波产生机理不同、特性不同、用途也不同，红外测温枪在这次疫情防控过程中发挥了重要作用，射电望远镜通过接收天体辐射的无线电波来对天体进行研究，应用X射线进行人体透视、机场安检等，γ射线在医学上有很重要的应用，下列关于红外线、无线电波、X射线和γ射线的说法正确的是（ ）
A．红外线波动性最明显，γ射线粒子性最明显
B．一切物体都在不停的辐射红外线，温度越高辐射红外线强度就越大
C．红外线、X射线和γ射线都是原子由高能级向低能级跃迁时产生的
D．它们和机械波本质相同，都是横波，都可以发生多普勒效应
二、多选题
13．下列说法正确的是（ ）
A．红外线、紫外线、伦琴射线和γ射线在真空中传播的速度均为3.0×108m/s
B．红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性
C．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
D．日光灯是紫外线的荧光效应的应用
14．电磁波在科学研究和日常生活中有着广泛的应用，关于电磁波的应用，以下说法正确的是（ ）
A．图甲中利用雷达天线发射的无线电波可以测定物体位置
B．图乙中天文学家利用射电望远镜发射无线电波，进行天体物理研究
C．图丙中病房内应用紫外线进行杀菌消毒
D．图丁中CT机应用人体发射红外线的原理拍摄人体组织
15．蝙蝠在洞穴中飞来飞去时；它利用超声脉冲导航非常有效，这种超声脉冲的频率高于20000Hz，能持续1ms或不到1ms的短促发射，且每秒重复发射数次。已知蝙蝠在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑捕食的过程中，发出的超声波频率为35000Hz，下列说法正确的是（ ）
A．蝙蝠发出的超声波属于电磁波
B．结合题图可知超声波频率比微波频率要高
C．超声波反射前后波速大小相等
D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收到的频率
16，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
下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦提出：变化的磁场一定产生变化的电场，变化的电场一定产生变化的磁场
B．各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样，为m/s
C．X射线的穿透能力较强，医院透视用的是X射线
D．红外线是波长比可见光波长还长的电磁波，常用于医院和食品消毒
以下关于波的认识，正确的是（ ）
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的干涉
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同，因而其用途也不同。下列应用中符合实际的是（ ）
A．医院里常用红外线对病人进行透视
B．医院里常用紫外线照射病房和手术室进行消毒
C．用X射线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染
D．用γ射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存
三、非选择题
20．某居住地A位于某数百米高的山峰的一侧，山峰的另一侧P处建有一无线电波发射站，如图所示。P处的无线电波发射站可发送频率为500kHz的中波和频率为400MHz的微波。已知无线电波在空气中的传播速度为3×108m/s。
（1）求该中波和微波的波长。
（2）发射站P和居住地A隔着山峰，哪种无线电波能到达居住地A，它是如何到达居住地A的？
核心素养
学习目标
物理观念
了解什么是电磁波谱，知道各个波段的特点和应用
科学思维
了解电磁波谱中各波段的主要特性和在科技、经济、社会发展中的应用
科学探究
体会电磁波的应用对现代社会的影响，明确不同的电磁波具有的不同用途和危害
科学态度
与责任
物理来源于生活，而又高于生活。正确引导学生仔细观察电磁波在生活中的应用，激发学生勇于探索的积极性
电磁波谱
无线电波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
特性
波动性强
热效应强
感光性强
作用、荧光效应强
穿透力强
穿透力最强
用途
通信、广播、天体物理研究
遥控、遥测、遥测、加热、红外摄像、红外制导
照明、照相等
杀菌、防伪、治疗皮肤病等
检查、探测、透视
探测、治疗