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13.4电磁波的发现及应用同步练习
梳理基础知识：
一、电磁场
1.麦克斯韦——经典电磁场理论
2.电磁场
二、电磁波
1．产生条件：周期性变化的磁场或者周期性变化的电场
2．特点
(1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成 ．
(2)电磁波的传播不需要 ，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度 同(都等于光速)．
(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速 ．
(4)v＝λf，f是电磁波的 ．
3．证实
三、电磁波谱
1．波长
2．电磁波谱：按照电磁波的 大小或 高低的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱．
按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、 、紫外线、X射线、γ射线．
电磁波谱 频率/ Hz 真空中波 长/m 特性 应用 递变规律
无线电波 ＜3×1011 ＞10－3 波动性强，易发生衍射 无线电技术 衍射能力减弱，直线传播能力增强
红外线 1011～1015 10－7～10－3 热效应 红外遥感
可见光 1015 10－7 引起视觉 照明、摄影
紫外线 1015～1016 10－8～10－7 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪
X射线 1016～1019 10－11～10－8 穿透本领强 检查、医用透视
γ射线 ＞1019 ＜10－11 穿透本领更强 工业探伤、医用治疗
四、电磁波的能量
1．电磁波是一种
2．电磁波具有
五、电磁波通信
A组基础训练题
一、单选题
1．下列各过程中，没有利用到电磁波的是（　　）
A．用水银温度计测量体温 B．用通控器打开电视机
C．用手机接听电话 D．用微波炉加热面包
2．电磁波广泛应用在现代医疗中，下列不属于电磁波应用的医用器械有（　　）
A．杀菌用的紫外灯
B．拍胸片的光机
C．测量体温的红外线测温枪
D．检查血流情况的超声波“彩超”机
3．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
4．下列电磁波中，波长最长的是　　
A．无线电波 B．红外线 C．紫外线 D．射线
5．关于波的现象，下列说法正确的是（　　）
A．机械波和电磁波都可以在真空中传播
B．波速、波长与频率的关系，对机械波和电磁波都适用
C．电磁波能产生干涉、衍射现象，而机械波不能
D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
6．下列说法中正确的是（　　）
A．变化的磁场产生变化的电场 B．变化的电场产生变化的磁场
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
7．微波炉是一种常见的家用电器，它的核心部件实际上就是一台能产生电磁波的振荡器，它产生的电磁波波长，频率．在真空中该电磁波比可见光（　　）
A．波长长 B．频率高 C．速度大 D．速度小
8．对于电磁波的发现过程，下列说法正确的是
A．麦克斯韦通过实验发现，变化的电场产生磁场
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在
C．赫兹根据自然规律的统一性，提出变化的电场产生磁场
D．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108m/s
9．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
10．声波和电磁波均可传递信息，且都具有波的共同特征。下列说法正确的是（　　）
A．声波的传播速度小于电磁波的传播速度
B．声波和电磁波都能引起鼓膜振动
C．电磁波都能被人看见，声波都能被人听见
D．二胡演奏发出的是声波，而电子琴演奏发出的是电磁波
二、多选题
11．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
12．关于对机械波和电磁波的认识，以下说法正确的是　　
A．机械波和电磁波的传播都需要介质
B．机械波和电磁波在同一种介质中传播的速度是相同的
C．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都具有波的特性
D．机械波可能是横波也可能是纵波，而电磁波都是横波
13．关于波的性质，下列说法正确的是（ ）
A．波是振动的传播，所以波的传播都需要介质
B．只要两列波的频率相同，就能形成稳定干涉
C．哈勃望远镜观测到遥远恒星发光的红移现象（频率变小），证明了宇宙在膨胀
D．两列机械波叠加时，振动减弱点可能一直处于平衡位置
E．光的衍射现象证明了光是一种波，而偏振现象则说明它是横波
三、填空题
14．麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是： 、 。
15．绿光、红光、紫光三种可见光波长从小到大是 。
16．电视:
（1）摄影机把图像变成 。
（2）发射机把电信号加载到频率很高的 上。
（3）发射天线将 信号发射到空中。
（4）电视机的接收天线把 信号接收下来。
（5）电视机把 信号取出并 。
（6）显像管将 信号还原为 。
17．在电磁波大家族中，按波长由长到短排列依次是：无线电波、 可见光、 、X射线、γ射线.(填入“紫外线”或“红外线”)．
18．以下说法中不正确的有
A．作简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度和速度
B．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
C．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象
D．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这可以用光的波动理论来解释
E．在电场周围一定存在磁场，在磁场周围一定存在电场
四、解答题
19．我们根据什么说电磁波是一种物质？
20．家用微波炉的微波频率为，它的波长是多少？
21．若某种电磁波在真空中的频率为，试回答下列问题：
(1)该电磁波的波长为多少？（电磁波在真空中的传播速度为）
(2)该电磁波属于哪个波段？（红外线波长范围为，紫外线的波长范围为5~370nm）
(3)现代科技可以使电磁波在特定介质中的传播速度大大减小。当频率为的电磁波以900m/s的速度传播时，电磁波的波长变为多少？
22．隐形飞机是人们通过研究仿生学，应用最新的技术和材料，让雷达无法侦察到飞行轨迹而实现“隐形”飞行的飞机，如图所示。充分发挥想象力，结合本章所学的电磁波的知识，设计出若干种有可能让飞机“隐形”飞行的方案。
B组能力提升训练题
一、单选题
1．以下关于电磁波的说法不正确的是（　　）
A．无线通信是用电磁波进行传播的
B．医院B超发出的超声波是电磁波
C．遥控器发出的红外线是电磁波
D．透视使用的X射线是电磁波
2．电磁波包含了X射线、红外线、紫外线、无线电波等，按频率由低到高的排列顺序是（　　）
A．无线电波、红外线、紫外线、X射线 B．红外线、无线电波、X射线、紫外线
C．X 射线、红外线、紫外线、无线电波 D．紫外线、无线电波、X射线、红外线
3．某电路中电场随时间变化的图像有如图所示几种情况，能激发电磁波的电场是（　　）
A． B．
C． D．
4．使用蓝牙耳机可以接听手机来电，蓝牙通信的电磁波波段为。已知可见光的波段为，则蓝牙通信的电磁波（　　）
A．是蓝光 B．波长比可见光短
C．比可见光更容易发生衍射现象 D．在真空中的传播速度比可见光小
5．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波是一种纵波
B．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
C．电场或磁场随时间变化时一定会产生电磁波
D．变化的电场和磁场由近及远向周围传播形成了电磁波
6．下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．X射线穿透力较强，可用来进行人体透视
B．紫外线能在磁场中偏转，有很强的荧光效应，可用于防伪
C．麦克斯韦建立了电磁场理论并证实了电磁波的存在
D．红外体温计是依据体温计发射红外线来测量体温的
7．关于电磁波，下列叙述正确的是（　　）
A．电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速
B．电磁波可以发生反射现象
C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D．随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息
8．关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是（　　）
A．红外线和X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．电磁波频率最高的是γ射线，最容易用它来观察衍射现象
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光
二、多选题
9．下列关于电磁场理论的叙述，正确的是（　　）
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场
10．下列说法正确的是（ ）
A．变化的磁场可以使闭合电路中产生感应电流
B．在没有导体的空间中，变化的磁场不会产生感生电场
C．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场
D．感生电场的方向可以用楞次定律来判定
11．下列说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
B．单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关
C．当波源与观察者靠近时，观测者测得的频率等于波源频率
D．为了清晰拍摄玻璃橱窗内的物品，应选用有偏振片的相机镜头
三、填空题
12．电磁波由真空中进入介质中时，其波速变为原来的一半，则波长将变为原来的多少倍？
四、解答题
13．无线电波的中波波长范围为200~3000m。求该波段的频率范围。
14．麦克斯韦的理论认为电场与磁场间存在着怎样的联系？在什么情况下可能会有电磁波存在？电磁波在真空中传播时的速度是多大？
梳理基础知识答案：
一、电磁场
1.麦克斯韦——经典电磁场理论
2.电磁场
二、电磁波
1．产生条件：周期性变化的磁场或者周期性变化的电场
2．特点
(1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成电磁波．
(2)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)．
(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．
(4)v＝λf，f是电磁波的频率．
3．证实
三、电磁波谱
1．波长
2．电磁波谱：按照电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱．
按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
电磁波谱 频率/ Hz 真空中波 长/m 特性 应用 递变规律
无线电波 ＜3×1011 ＞10－3 波动性强，易发生衍射 无线电技术 衍射能力减弱，直线传播能力增强
红外线 1011～1015 10－7～10－3 热效应 红外遥感
可见光 1015 10－7 引起视觉 照明、摄影
紫外线 1015～1016 10－8～10－7 化学效应、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪
X射线 1016～1019 10－11～10－8 穿透本领强 检查、医用透视
γ射线 ＞1019 ＜10－11 穿透本领更强 工业探伤、医用治疗
四、电磁波的能量
1．电磁波是一种物质
2．电磁波具有能量
五、电磁波通信
A组基础训练题答案
1．A
【详解】A．用水银温度计测量体温，用到了水银的热胀冷缩，故A符合题意；
B．用遥控器打开电视机，利用了红外线遥控技术，故B不符合题意；
C．用手机接听电话，利用了电磁波通讯，故C不符合题意；
D．用微波加热面包，用到了微波，属于电磁波，故D不符合题意；
故选A。
2．D
【详解】ABC. 紫外线、射线、红外线都属于电磁波，都是电磁波在医学上的应用，ABC说法正确，但不符合题意；
D. 检查血流情况的超声波“彩超”机，是利用超声波的多普勒效应工作的，D错误，符合题意；
故选D。
3．D
【详解】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；故选D．
4．A
【详解】所有的电磁波在真空中传播速度都相等，等于c=3×108m/s，根据波长可判断，频率越低，波长越长，四个选项中无线电波频率最低，所有波长最长，答案A对．
5．B
【详解】A．机械波的传播需要介质，不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播，A错误；
B．公式适用于一切机械波和电磁波的计算，B正确；
C．干涉和衍射是波特有的现象，一切波都能发生，C错误；
D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有横波，D错误。
故选B。
6．D
【详解】A．均匀变化的磁场产生稳定不变的电场，选项A错误；
B．均匀变化的电场产生稳定不变的磁场，选项B错误；
C．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，选项C错误；
D．电磁波能在真空中传播，选项D正确。
故选D。
7．A
【详解】电磁波在真空中的速度均相等，可见光的波长范围是，微波炉发射的电磁波波长大于可见光波长，频率比可见光的频率低。
故选A。
8．B
【详解】A项：在麦克斯韦提出了完整的电磁场基础上，赫兹发现电磁波的实验，故A错误；
B、C项：麦克斯韦提出了完整的电磁场：变化的磁场周围空间产生电场，变化的电场周围空间产生磁场，故B正确，C错误；
D项：电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，故D错误．
点晴：麦克斯韦的电磁场理论中变化的磁场一定产生电场，当中的变化有均匀变化与周期性变化之分．
9．B
【详解】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。
10．A
【详解】声波属于机械波，其传播需要介质，传播速度小于电磁波的传播速度；鼓膜的振动是空气的振动带动的，人耳听不到电磁波；电磁波的传播不需要介质，人耳听不到电磁波；二胡和电子琴发出的都是声波。
故选A。
11．ABC
【详解】A．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；
B．机械波和电磁波都具有干涉和衍射现象，B正确；
C．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；
D．机械波有横波也有纵波，D错误。
故选ABC。
12．CD
【详解】机械波传播时需要介质，而电磁波的传播不需要介质，A错误；机械波和电磁波在同一种介质中传播的速度是不相同的，B错误；机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都具有波的特性，C正确；机械波可能是横波也可能是纵波，而电磁波都是横波，D正确．
13．CDE
【详解】A．机械波是介质之间相互作用，将振动的形式传播下去，所以机械波的传播需要介质，而电磁波是电磁场相互激发产生进行传播的，不需要介质，故A错误；
B．形成稳定干涉的条件是，两列波的频率相同且相位差保持恒定不变，故B错误；
C．根据多普勒效应，哈勃望远镜观测到遥远恒星发光的红移现象（频率变小），说明遥远恒星正在远离我们，证明了宇宙在膨胀，故C正确；
D．如果两列机械波的振幅相同，叠加时，振动减弱点一直处于平衡位置，故D正确；
E．光的衍射现象证明了光是一种波，而偏振现象则说明它是横波，故E正确。
故选CDE。
14． 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场
【详解】[1][2]麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
15．紫光、绿光、红光
【详解】可见光波长从大到小的顺序为红橙黄绿蓝靛紫，则绿光、红光、紫光三种可见光波长从小到大是紫光、绿光、红光。
16． 电信号 电磁波 高频 高频 图像 放大 图像 图像
【详解】(1)[1]摄影机把图像变成电信号。
(2)[2]发射机把电信号加载到频率很高的电磁波上。
(3)[3]发射天线将高频信号发射到空中。
(4)[4]电视机的接收天线把高频信号接收下来。
(5)[5][6]电视机把图像信号取出并放大。
(6)[7][8]显像管将图像信号还原为图像。
17． 红外线 紫外线
【详解】在电磁波大家族中，按波长由长到短排列依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
18．ABE
【详解】A．简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度和大小相同的速度，但是速度方向不一定相同，选项A错误；
B．横波在传播过程中，质点不随波迁移，选项B错误；
C．一束光由介质斜射向空气，当入射角大于或等于临界角时，界面上发生全反射现象而没有折射现象，选项C正确；
D．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这可以用光的波动理论来解释，选项D正确；
E．在变化的电场周围一定存在磁场，在变化的磁场周围一定存在电场，选项E错误。
此题选择不正确的选项，故选ABE。
19．从电磁波可以脱离电荷独自存在，不需要借助媒介传播，具有能量这三个方面可以得到电磁波和实物粒子一样是一种物质，且借助仪器也可以探测到许许多多的电磁波，所以电磁波是一种物质。
【详解】从电磁波可以脱离电荷独自存在，不需要借助媒介传播，具有能量这三个方面可以得到电磁波和实物粒子一样是一种物质，且借助仪器也可以探测到许许多多的电磁波，所以电磁波是一种物质。这是人们对物质认识的一个重大发现。
20．0.12m
【详解】根据波长公式得
解得
21．(1)；(2)紫外线波段；(3)
【详解】（1）由波速公式得
（2）该电磁波属于紫外线波段。
（3）由得
22．见解析
【详解】方案一：在外形上避免使用大而垂直的垂直面，最好采用凹面，这样可以使散射的信号偏离力图接收它的雷达。
方案二：制造上采用非金属材料或者雷达吸波材料，吸收掉而不是反射掉来自雷达的能量。
方案三：减少发动机的噪声以及机体本身的热辐射。
B组能力提升训练题答案
1．B
【详解】A．无线通信用的是频率为数百千赫至数百兆赫的无线电波，它是电磁波的一部分，故A正确，不符合题意；
B．医院B超发出的超声波是机械波，故B错误，符合题意；
C．遥控器发出的红外线是电磁波的一部分，故C正确，不符合题意；
D．透视使用的X射线是电磁波的一部分，故D正确，不符合题意。
故选B。
2．A
【详解】电磁波按波长从长到短为：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线（X射线），γ射线（伽马射线），波长越长频率越小，所以按频率从低到高排列是无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线（X射线），γ射线（伽马射线）。
故选A。
3．D
【详解】A．电场不随时间变化，不会产生磁场，故A错误；
BC．电场都随时间均匀变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波，故BC错误；
D．电场随时间作周期性的变化，能在周围空间产生周期性变化的磁场，而这变化磁场又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】A．根据题意可知，蓝牙通信的电磁波频率小于可见光频率，所以蓝牙通信的电磁波不可能是蓝光，故A错误；
B．因为蓝牙通信的电磁波频率小于可见光频率，根据可知，波长比可见光长，故B错误；
C．因为波长比可见光长，所以更容易发生衍射现象，故C正确；
D．所有电磁波在真空中传播速度都为光速，是一样的，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】A．电磁波是一种横波，故A错误；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C．电场或磁场随时间周期变化时才会产生电磁波，故C错误；
D．变化的电场和磁场由近及远向周围传播形成了电磁波，故D正确。
故选D。
6．A
【详解】A．X射线穿透力较强，可用来进行人体透视，故A正确；
B．紫外线有很强的荧光效应，可用于防伪，但不带电，不能在磁场中偏转，故B错误；
C．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故C错误；
D．红外体温计是依据人体发射红外线来测量体温的，不是体温计发射红外线，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】A．电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，故A错误；
B．电磁波属于波的一种，能够发生反射等波特有的现象，故B正确；
CD．电磁波能在真空中传播，而机械波依赖于介质传播，不能在真空中传播，故CD错误。
故选B。
8．D
【详解】A．X射线有很强的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，故A错误；
B．过强的紫外线照射对人的皮肤有害，故B错误；
C．电磁波中频率最大的是γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，故C错误；
D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光，故D正确。
故选D。
9．ABC
【详解】A．只要变化的磁场周围就存在电场，与是否有闭合电路无关，故A正确；
B．根据麦克斯韦电磁场理论，可知周期性变化的磁场，会产生同频率变化的电场，故B正确；
C．变化的电场和变化的磁场相互联系着，形成一个统一体，即电磁场，故C正确；
D．只有变化的电场才能形成磁场，若电场是恒定的，不会产生磁场，故D错误。
故选ABC。
10．AD
【详解】A．变化的磁场可以使闭合电路的磁通量发生变化，即可以使闭合电路中产生感应电流，故A正确；
B．根据麦克斯韦电磁场理论可知，在没有导体的空间中变化的磁场会产生感生电场，故B错误；
C．恒定的磁场在周围不产生电场，故C错误
D．感生电场的方向，可以用楞次定律来判定，故D正确。
故选AD。
11．BD
【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项A错误；
B．单摆做简谐运动的周期（或频率）只与摆长和当地的重力加速度有关，跟振幅及摆球质量无关，选项B正确；
C．根据多普勒效应，当波源与观察者靠近时，观测者测得的频率大于波源频率，选项C错误；
D．由于反射光是偏振光，在拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃的反射光，选项D正确。
故选BD。
12．
【详解】电磁波由真空中进入介质中时，频率不变，其波速变为原来的一半，根据可知，波长将变为原来的一半，即倍。
13．1.0×105Hz~1.5×106 Hz
【详解】根据频率与波长的关系有
解得
，
即该波段的频率范围为1.0×105Hz~1.5×106 Hz。
14．见解析
【详解】麦克斯韦的理论认为变化的电场周围能产生磁场，变化的磁场周围能产生电场；周期性变化的电场将产生同频率周期性变化的磁场，周期性变化的磁场将产生同频率周期性变化的电场，这样将会产生由近及远传播的电磁波；电磁波在真空中传播时的速度c=3×108m/s。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页

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