4.4 电磁波谱（分层作业 ）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第二册）

第4节 电磁波谱 一、电磁波的波长和频率的关系 1．2024年3月，华为小折叠屏PocketS2手机正式发售。该款手机搭载了麒麟990E芯片，支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。已知4G网络通信技术采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波。在真空中，下列说法正确的是（　　） A．在真空中，5G信号比4G信号频率更小 B．在真空中，5G信号比4G信号传播速度快 C．在真空中，5G信号比4G信号的波长更小 D．在真空中，5G信号比4G信号更容易发生明显衍射现象 2．北京时间2024年5月21日，中国首颗商业红外气象卫星“星环号・南信大星”发射升空，地面卫星控制中心利用电磁波向卫星发送指令，未来实现星座组网后可提供全球范围内任意地区红外监测数据。下列说法正确的是（　　） A．红外线有显著的热效应 B．红外线属于可见光 C．电磁波不能在真空中传播 D．电磁波经过大气层时频率发生变化 3．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大 二、电磁波谱 4．关于电磁波，下列说法正确的是（    ） A．电磁波可以在真空中传播 B．X射线广泛用于通信领域 C．医院利用红外线杀菌消毒 D．医院利用紫外线加热理疗 5．下列情景中关于电磁波特性和应用的描述，正确的是（　　） A．图甲中手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波 B．图乙中“CT”利用可见光检查多种疾病 C．图丙中“B超”中的超声波属于电磁波 D．图丁中遥控器发出的红外线有很高的穿透本领 6．下列说法中正确的是（    ） A．在真空中红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小 B．飞机场用射线对旅客的行李箱进行安全检查 C．电磁波在真空中传播时的电场强度与磁感应强度互相平行 D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是射线 三、电磁波的能量 7．关于电磁波的特性和应用，下列说法中正确的是（　　） A．微波炉利用红外线的热效应快速加热食物 B．紫外线具有杀菌作用，医院常用紫外线进行消毒 C．γ射线穿透力很强，医学上常用它进行人体透视检查 D．车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置利用的是红外线 8．我国2016年在贵州落成启用的世界最大的500m口径球面射电望远镜（FAST）如图所示，它被誉为“中国天眼”，它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波可以在真空中传播 B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波 C．频率越高的电磁波，波长越长 D．电磁波不能传递信息和能量 9．2023年2月12日消息，河北廊坊广阳区实行雷达探测精准“号脉”助力小区治理。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、方位、高度等信息。关于雷达、电磁波的特性，下列说法正确的是（　　）    A．雷达所用无线电波的波长比短波更长，只有连续发射无线电波才能发现目标 B．雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用 C．雷达发出的电磁波是纵波，电磁波中的电场和磁场平行，是振动方向与传播方向同轴的波 D．雷达发出的电磁波可以在真空中传播，是电场和磁场之间的相互感应并向周围空间传播电磁能 10．关于电磁振荡和电磁波，下列说法正确的是（　　） A．均匀变化的电场产生磁场，均匀变化的磁场产生电场，就能形成电磁波 B．雷达利用电磁波探测物体，使用的电磁波是长波 C．在LC振荡电路中，电容器的电容越大，电磁振荡的频率越小 D．用X射线检查人体内部是否发生病变，是利用它具有很强的电离性 11．下列说法正确的是（　　） A．交警通过发射超声波测量车速可以利用波的多普勒效应 B．紫外线的穿透本领较强，医疗方面可以杀菌消毒还可以透视 C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加偏振片来加强橱窗玻璃表面的反射光 D．观看立体电影时，所带的眼镜是利用光的衍射原理 12．2024年5月18日，我国成功发射了全球首颗6G卫星“中星6G-1号”，是我国在6G通信领域取得的重大突破。6G使用的无线电波频率在100GHz以上频段，5G使用的无线电波频率在3GHz~5GHz频段，下列说法正确的是（　　） A．6G网络使用的无线电波需靠介质传播 B．6G网络使用的无线电波能产生干涉现象 C．在真空中6G比5G使用的无线电波传播速度更快 D．在真空中6G比5G使用的无线电波的波长更长 13．5G是一种具有低时延、大连接特点的新一代宽带移动通信技术，相比4G而言，5G采用了更高频段的电磁波进行信息传递，使其携带的信息量大幅增加。在真空中，频率高的电磁波比频率低的电磁波（    ） A．波速大、波长小 B．波速大、波长大 C．波长小、周期小 D．波长小、周期大 14．无线电波和光波都是电磁波，下列关于电磁波的说法正确的是（    ） A．电磁波只是一种传播形式，不具有能量 B．不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小不同 C．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在 D．不同电磁波具有不同特性，微波可以用来卫星通信，紫外线可以灭菌消毒 15．北斗卫星导航系统（BDS）是我国自行研制的全球卫星导航系统。BDS利用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计算出用户与卫星间的距离，为了准确测定用户的三维空间坐标，这就至少需要3颗定位卫星。而要做到实时定位，需处理3颗卫星同一时间的信息，这就再需要一颗时间校准卫星。为了获得准确的时间信息，卫星中会搭载高精度的原子钟，目前BDS中使用的氢原子钟由我国自主研制，其精度可达到3000万年的误差在1秒以内。BDS的空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成的混合导航星座。同时，加入主控站、时间同步和监测站等若干地面站和用户终端实现导航。通常导航信号传输使用的是频率范围为1.56GHz~1.59GHz的L波段电磁波。根据以上材料，下列说法正确的是（    ） A．只需在时间校准卫星上搭载氢原子钟就可实现对用户实时定位 B．地球静止轨道卫星的质量、轨道半径必须一样 C．为尽可能减少障碍物对信号的遮挡，可更换为频率范围为GHz∼GHz的远红外线波段电磁波 D．10ns左右（1nss）的时间偏差会造成用户和卫星间的距离测量误差达到几米的量级 16．电磁波谱如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电磁波是机械波，传播需要介质 B．电磁波的传播速度是3×108m/s C．紫外线灭菌消毒主要是利用其具有较高的能量 D．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 17．太阳动力学天文台（SDO）天文望远镜使用远紫外光每0.75s拍一张太阳图像传回地球，可以帮助我们预测干扰地球通信的太阳风暴．下列说法正确的是（　　） A．远紫外光杀菌消毒是利用它的热效应 B．远紫外光的波长大于γ射线的波长 C．远紫外光的频率小于可见光的频率 D．真空中远紫外光的速度小于可见光的速度 18．随着科技的发展， 越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机， 手机与基站及耳机的通信如图所示。 若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波， 则以下说法正确的是（　　） A．甲、乙波的频率都比可见光的频率小 B．真空中， 甲波的传播速度比乙波的快 C．甲、乙波都是横波， 都能在真空中传播 D．甲波与乙波有可能发生干涉现象 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4节 电磁波谱 一、电磁波的波长和频率的关系 1．2024年3月，华为小折叠屏PocketS2手机正式发售。该款手机搭载了麒麟990E芯片，支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。已知4G网络通信技术采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波。在真空中，下列说法正确的是（　　） A．在真空中，5G信号比4G信号频率更小 B．在真空中，5G信号比4G信号传播速度快 C．在真空中，5G信号比4G信号的波长更小 D．在真空中，5G信号比4G信号更容易发生明显衍射现象 【答案】C 【详解】A．结合题意可知，在真空中，5G信号比4G信号频率更大，故A错误； B．在真空中，5G信号与4G信号传播速度相同，均等于光速c，故B错误； C．根据 在真空中，5G信号比4G信号的频率更大，则5G信号比4G信号的波长更小，故C正确； D．在真空中，由于5G信号比4G信号的波长更小，则4G信号比5G信号更容易发生明显衍射现象，故D错误。 故选C。 2．北京时间2024年5月21日，中国首颗商业红外气象卫星“星环号・南信大星”发射升空，地面卫星控制中心利用电磁波向卫星发送指令，未来实现星座组网后可提供全球范围内任意地区红外监测数据。下列说法正确的是（　　） A．红外线有显著的热效应 B．红外线属于可见光 C．电磁波不能在真空中传播 D．电磁波经过大气层时频率发生变化 【答案】A 【详解】AB．红外线有显著的热效应，红外线属于不可见光，故A正确，B错误； C．电磁波能在真空中传播，故C错误； D．电磁波经过大气层时频率不发生变化，波速和波长发生变化，故D错误。 故选A。 3．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大 【答案】C 【详解】A．蓝光是可见光，可见光的频率大于蓝牙通信的电磁波频率，故蓝牙通信的电磁波不是蓝光，故A错误； B．根据 可见光的频率大于蓝牙通信的电磁波频率，则蓝牙通信的电磁波的波长比可见光长，故B错误； C．波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故蓝牙通信的电磁波比可见光更容易发生衍射现象，故C正确； D．蓝牙通信的电磁波、可见光在真空中的传播速度相同，为光速，故D错误。 故选C。 二、电磁波谱 4．关于电磁波，下列说法正确的是（    ） A．电磁波可以在真空中传播 B．X射线广泛用于通信领域 C．医院利用红外线杀菌消毒 D．医院利用紫外线加热理疗 【答案】A 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，故A正确； B．无线电波广泛用于通信领域，故B错误； C．医院利用紫外线杀菌消毒，故C错误； D．医院利用红外线加热理疗，故D错误。 故选A。 5．下列情景中关于电磁波特性和应用的描述，正确的是（　　） A．图甲中手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波 B．图乙中“CT”利用可见光检查多种疾病 C．图丙中“B超”中的超声波属于电磁波 D．图丁中遥控器发出的红外线有很高的穿透本领 【答案】A 【详解】A．手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波，故A正确； B．“CT”利用X线束对身体部位进行扫描，检查多种疾病，故B错误； C．“B超” 中的超声波属于声波，故C错误； D．遥控器发出的红外线，频率比可见光低，波长长，穿透本领较弱，故D错误； 故选A。 6．下列说法中正确的是（    ） A．在真空中红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小 B．飞机场用射线对旅客的行李箱进行安全检查 C．电磁波在真空中传播时的电场强度与磁感应强度互相平行 D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是射线 【答案】B 【详解】A．在真空中红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度相等，均为光速，故A错误； B．飞机场用射线对旅客的行李箱进行安全检查，故B正确； C．电磁波在真空中传播时的电场强度与磁感应强度互相垂直，故C错误； D．波长越长越容易发生衍射现象，在电磁波谱中，射线的频率最大，波长最短，所以射线最不容易发生衍射现象，故D错误。 故选B。 三、电磁波的能量 7．关于电磁波的特性和应用，下列说法中正确的是（　　） A．微波炉利用红外线的热效应快速加热食物 B．紫外线具有杀菌作用，医院常用紫外线进行消毒 C．γ射线穿透力很强，医学上常用它进行人体透视检查 D．车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置利用的是红外线 【答案】B 【详解】A．微波炉是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的，故A错误； B．紫外线具有杀菌作用，医院常用紫外线进行消毒，故B正确； C ．X射线有很强的穿透本领，常用于医学上透视人体，故C错误； D．车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置利用的是X射线，故D错误。 故选B。 8．我国2016年在贵州落成启用的世界最大的500m口径球面射电望远镜（FAST）如图所示，它被誉为“中国天眼”，它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波可以在真空中传播 B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波 C．频率越高的电磁波，波长越长 D．电磁波不能传递信息和能量 【答案】A 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，故A正确； B．赫兹是最早用实验证实电磁波存在、证明麦克斯韦电磁场理论的科学家，故B错误； C．由知，频率越高的电磁波，波长越短，故C错误； D．电磁波可以传递信息和能量，故D错误。 故选A。 9．2023年2月12日消息，河北廊坊广阳区实行雷达探测精准“号脉”助力小区治理。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、方位、高度等信息。关于雷达、电磁波的特性，下列说法正确的是（　　）    A．雷达所用无线电波的波长比短波更长，只有连续发射无线电波才能发现目标 B．雷达发出或接收的电磁波受天气影响，在浓雾天能见度低的黑夜不能使用 C．雷达发出的电磁波是纵波，电磁波中的电场和磁场平行，是振动方向与传播方向同轴的波 D．雷达发出的电磁波可以在真空中传播，是电场和磁场之间的相互感应并向周围空间传播电磁能 【答案】D 【详解】A．雷达所用无线电波为微波，微波的波长比短波更短，雷达通过发射无线电波的脉冲并接收电磁脉冲工作，故A错误； B．电磁波的使用几乎不受天气影响，故雷达在能见度低的黑夜一样使用，故B错误； C．电磁波中的电场和磁场互相垂直，并都与波的传播方向垂直，即电磁波是横波，故C错误； D．电磁波可以在真空中传播，是电场和磁场之间的相互感应并向周围空间传播电磁能，故D正确。 故选D。 10．关于电磁振荡和电磁波，下列说法正确的是（　　） A．均匀变化的电场产生磁场，均匀变化的磁场产生电场，就能形成电磁波 B．雷达利用电磁波探测物体，使用的电磁波是长波 C．在LC振荡电路中，电容器的电容越大，电磁振荡的频率越小 D．用X射线检查人体内部是否发生病变，是利用它具有很强的电离性 【答案】C 【详解】A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场能产生电场，变化的电场产生磁场，而且均匀变化的磁场产生恒定不变的电场，同理均匀变化的电场产生恒定不变的磁场，故A错误； B．雷达利用电磁波探测物体，使用的电磁波是微波，故B错误； C．由可知，在LC振荡电路中，电容器的电容越大，电磁振荡的频率越小，故C正确； D．用X射线检查人体内部是否发生病变，是利用它具有很强的穿透能力；故D错误。 故选C。 11．下列说法正确的是（　　） A．交警通过发射超声波测量车速可以利用波的多普勒效应 B．紫外线的穿透本领较强，医疗方面可以杀菌消毒还可以透视 C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加偏振片来加强橱窗玻璃表面的反射光 D．观看立体电影时，所带的眼镜是利用光的衍射原理 【答案】A 【详解】A．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，故A正确； B．紫外线可以杀菌消毒，但不能透视，X射线的穿透能力较强，可以透视，故B错误； C．反射光属于偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片能减弱橱窗玻璃表面的反射光，提高拍摄的效果，故C错误； D．观看立体电影时所戴的眼镜是利用了光的偏振的原理，故D错误。 故选A。 12．2024年5月18日，我国成功发射了全球首颗6G卫星“中星6G-1号”，是我国在6G通信领域取得的重大突破。6G使用的无线电波频率在100GHz以上频段，5G使用的无线电波频率在3GHz~5GHz频段，下列说法正确的是（　　） A．6G网络使用的无线电波需靠介质传播 B．6G网络使用的无线电波能产生干涉现象 C．在真空中6G比5G使用的无线电波传播速度更快 D．在真空中6G比5G使用的无线电波的波长更长 【答案】B 【详解】A．无线电波可以在真空中传播，故6G网络使用的无线电波不需要靠介质，故A错误； B．干涉现象是波的特有属性，故B正确； C．在真空中6G和5G使用的无线电波传播速度都为真空中光的传播速度，故C错误； D．根据 可知5G使用的无线电波的波长更长，故D错误。 故选B。 13．5G是一种具有低时延、大连接特点的新一代宽带移动通信技术，相比4G而言，5G采用了更高频段的电磁波进行信息传递，使其携带的信息量大幅增加。在真空中，频率高的电磁波比频率低的电磁波（    ） A．波速大、波长小 B．波速大、波长大 C．波长小、周期小 D．波长小、周期大 【答案】C 【详解】根据 可知频率高的电磁波比频率低的电磁波周期小。根据 可知频率高的电磁波比频率低的电磁波波长小。 故选C。 14．无线电波和光波都是电磁波，下列关于电磁波的说法正确的是（    ） A．电磁波只是一种传播形式，不具有能量 B．不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小不同 C．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在 D．不同电磁波具有不同特性，微波可以用来卫星通信，紫外线可以灭菌消毒 【答案】D 【详解】A．电磁波是一种传播形式，其具有能量，A错误； B．不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小相同，均为，B错误； C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，C错误； D．不同电磁波具有不同特性，微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离，故微波可以用来卫星通信，紫外线具有较高的能量，可以灭菌消毒，D正确； 故选D。 15．北斗卫星导航系统（BDS）是我国自行研制的全球卫星导航系统。BDS利用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计算出用户与卫星间的距离，为了准确测定用户的三维空间坐标，这就至少需要3颗定位卫星。而要做到实时定位，需处理3颗卫星同一时间的信息，这就再需要一颗时间校准卫星。为了获得准确的时间信息，卫星中会搭载高精度的原子钟，目前BDS中使用的氢原子钟由我国自主研制，其精度可达到3000万年的误差在1秒以内。BDS的空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成的混合导航星座。同时，加入主控站、时间同步和监测站等若干地面站和用户终端实现导航。通常导航信号传输使用的是频率范围为1.56GHz~1.59GHz的L波段电磁波。根据以上材料，下列说法正确的是（    ） A．只需在时间校准卫星上搭载氢原子钟就可实现对用户实时定位 B．地球静止轨道卫星的质量、轨道半径必须一样 C．为尽可能减少障碍物对信号的遮挡，可更换为频率范围为GHz∼GHz的远红外线波段电磁波 D．10ns左右（1nss）的时间偏差会造成用户和卫星间的距离测量误差达到几米的量级 【答案】D 【详解】A．根据题意，在时间校准卫星上搭载氢原子钟且至少需要3颗定位卫星，才可实现对用户实时定位，故A错误； B．地球静止轨道卫星的周期相同，轨道半径必须一样，卫星的质量可以不同，故B错误； C．电磁波的波长越长，越容易发生衍射，能减少障碍物对信号的遮挡，根据 可知电磁波的波长越长，电磁波的频率越低，故为尽可能减少障碍物对信号的遮挡，不可更换为频率范围为GHz∼GHz的远红外线波段电磁波，故C错误； D．10ns左右的时间偏差会造成用户和卫星间的距离测量误差约为 故D正确。 故选D。 16．电磁波谱如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电磁波是机械波，传播需要介质 B．电磁波的传播速度是3×108m/s C．紫外线灭菌消毒主要是利用其具有较高的能量 D．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 【答案】C 【详解】A．电磁波不是机械波，电磁波传播不需要介质，故A错误； B．电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，在其他介质中传播时速度不等于3×108m/s，故B错误； C．紫外线频率较高，能量较大，主要用于灭菌消毒，故C正确； D．由于紫外线比紫光波长更短，更不容易发生衍射现象，故D错误。 故选C。 17．太阳动力学天文台（SDO）天文望远镜使用远紫外光每0.75s拍一张太阳图像传回地球，可以帮助我们预测干扰地球通信的太阳风暴．下列说法正确的是（　　） A．远紫外光杀菌消毒是利用它的热效应 B．远紫外光的波长大于γ射线的波长 C．远紫外光的频率小于可见光的频率 D．真空中远紫外光的速度小于可见光的速度 【答案】B 【详解】A．远紫外光杀菌消毒是利用它的杀菌消毒的功能，故A错误； B．远紫外光的波长大于γ射线的波长，故B正确； C．远紫外光的频率大于可见光的频率，故C错误； D．真空中远紫外光的速度等于可见光的速度，都等于，故D错误。 故选B。 18．随着科技的发展， 越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机， 手机与基站及耳机的通信如图所示。 若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波， 则以下说法正确的是（　　） A．甲、乙波的频率都比可见光的频率小 B．真空中， 甲波的传播速度比乙波的快 C．甲、乙波都是横波， 都能在真空中传播 D．甲波与乙波有可能发生干涉现象 【答案】AC 【详解】A．甲、乙波的波长比可见光大，根据 ，波长越大频率越小，所以甲、乙波的频率都比可见光的频率小，A正确； B．真空中， 甲波的传播速度等于乙波的传播速度，都等于3.0×108m/s，B错误； C．甲、乙波都是电磁波，电磁波都是横波， 都能在真空中传播，C正确； D．甲波与乙波的频率不相同，不能发生干涉现象，D错误。 故选AC。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$