人教版 (2019)必修 第三册4 电磁波的发现及应用练习题

第十三章　4

A组·基础达标

1．(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是(　　)

A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场

B．工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场

C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场

D．电磁波在同种均匀介质中传播时，速度越来越慢

【答案】AB

【解析】教室中亮着的日光灯、工作时的打点计时器用的交变电流，在其周围产生交变磁场和电场，故A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故C错误；电磁波在同种均匀介质中传播的速度不变，D错误．

2．电磁波在传播时，不变的物理量是(　　)

A．振幅　　　 B．频率

C．波速　　　 D．波长

【答案】B

【解析】离波源越远，振幅越小．电磁波在不同介质中的波速不一样，波长也不一样，只有频率相同，故B正确．

3．能发射电磁波的电场是(　　)

【答案】D

【解析】根据麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B图、C图时)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D图)，才会激发出周期性变化的磁场和周期性变化的电场，形成电磁波，故D正确．

4．(多选)某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是(　　)

A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用

B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象

C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播

D．机械波只有横波

【答案】ABC

【解析】机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A正确；机械波和电磁波都具有干涉和衍射现象，B正确；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C正确；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D错误．

5．(多选)关于麦克斯韦的电磁理论及其成就，下列说法正确的是(　　)

A．变化的电场可以产生磁场

B．变化的磁场可以产生电场

C．证实了电磁波的存在

D．预见了真空中电磁波的传播速度等于光速

【答案】ABD

【解析】A和B项是电磁理论的两大支柱，所以A和B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹最早证实了电磁波的存在，C错误；麦克斯韦预见了真空中电磁波的传播速度等于光速，D正确．

6．关于电磁波传播速度的表达式c＝λf，下列结论中正确的是(　　)

A．任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同

B．频率越高，传播速度就越大

C．发射能量越大，传播速度就越大

D．波长越长，传播速度就越大

【答案】A

【解析】电磁波在真空中的速度都为光速，与频率无关，故A正确，B、C、D错误．

7．(多选)用麦克斯韦的电磁场理论判断，下列图中表示电场(或磁场)产生相应磁场(或电场)的图像中，正确的是(　　)

【答案】BC

【解析】A图中的左图磁场是稳定的，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图是错误的；B图中的左图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，右图的磁场应是稳定的，所以B图正确；C图中的左图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的；同理D图错误．

8．(多选)隐形飞机外形设计采用多棱折面，同时表面还采用吸波涂料，使被反射的雷达信号尽可能弱，从而达到隐身的目的．下列说法中正确的是(　　)

A．飞机采用了隐形技术，不能反射电磁波，因此用肉眼不能看见

B．涂料隐形技术是吸收时特定波长的电磁波，人眼还是能看见的

C．飞机速度超过音速，不能用超声波雷达来探测

D．隐形飞机是用透明材料制成的

【答案】BC

【解析】隐形飞机表面的涂料，吸收一些特定波长的电磁波，B正确，A错误；由于声音的速度小于飞机的速度，因此不能用超声波雷达探测，C正确；隐形飞机的原理是吸波而不是透波，D错误．

9．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．X射线频率最大，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射线频率最大，可见光的频率最小

【答案】B

【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B正确，A、C、D错误．

10．关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)

A．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红外线

B．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线

C．γ射线的波长比无线电波的波长长

D．紫外线能促使体内维生素D的合成

【答案】D

【解析】在烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红光，不是红外线，红外线是看不见的，故A错误；红外线的显著作用是热作用，任何物体都在不停地辐射红外线，故B错误；γ射线频率高，波长短，无线电波频率低，波长长，故C错误；紫外线能促使体内维生素D的合成，故D正确．

11．按波长由小到大的顺序，电磁波谱的排列情况是(　　)

A．红外线、无线电波、紫外线、可见光、γ射线、X射线

B．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线

C．γ射线，X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波

D．无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线

【答案】C

【解析】波长越长、频率越小，按照波长逐渐变大，即频率逐渐变小的顺序，电磁波谱可大致分为γ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．

B组·能力提升

12．如图所示的四种磁场变化情况，能产生如图中所示的电场的是(　　)

A 　　　　　B　　　　　C　　　　　D

【答案】B

【解析】由E－t图像可知，产生的电场是恒定的电场．由麦克斯韦电磁场理论知，均匀变化的磁场才能产生稳定的电场，A图表示恒定的磁场，不会产生电场，故A错误；B图表示均匀变化的磁场，故产生恒定的电场，故B正确；C图与A图相同，不会产生电场，故C错误；D图是周期性变化的磁场，产生周期性变化的电场，故D错误．

13．5G是“第五代移动通信网络”的简称，目前世界各国正大力发展 5G网络.5G网络使用的无线电波通信频率在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段(如图所示)，比目前4G及以下网络(通信频率在0.3 GHz～3.0 GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率．未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bits per second的英文缩写，即比特率、比特/秒)，是4G网络的50～100倍．关于5G网络使用的无线电波，下列说法正确的是(　　)

A．5G信号在真空中的传播速度比4G更快

B．5G信号在真空中的频率比在空气中更高

C．5G信号的波长比4G信号的更长

D．5G信号频率更高，相同时间传递的信息量更大

【答案】D

【解析】无线电波(电磁波)在真空的传播速度与光速相同， 电磁波在不同的介质中传播时，频率不会变，变化的是波长和波速，故A、B错误；由c＝λf可知4G频率低，波长更长，C错误；无线电波(电磁波)频率越高，周期越小，相同时间内可承载的信息量越大，故D正确．

14．具有NFC(近距离无线通信技术)功能的两部手机在间距小于10 cm时可以通过________(填“声波”或“电磁波”)直接传输信息，其载波频率为1.4×107 Hz，电磁波在空气中的传播速度为3.0×108 m/s，则该载波的波长为______ m．(保留2位有效数字)

【答案】电磁波　21

【解析】英国物理学家麦克斯韦的电磁场理论告诉我们：变化的磁场能产生电场，从而产生电磁波．空气中电磁波的传播近似等于光速c，由波速公式c＝λf得波长λ＝＝ m≈21 m.