4. 电磁波的应用（分层作业）物理沪科版选择性必修第二册

4．电磁波的应用 目 录 【攻核心·技能提升】 1 一、电磁波谱 1 二、电磁波谱主要成员及其应用 2 三、电磁波应用实例 3 【拓思维·重难突破】 4 【链高考·精准破局】 4 一、电磁波谱 1.各种不同频率范围的电磁波按频率由高到低的排列顺序是(　　) A.γ射线、紫外线、可见光、红外线 B.γ射线、红外线、紫外线、可见光 C.紫外线、可见光、红外线、γ射线 D.红外线、可见光、紫外线、γ射线 2.在电磁波谱中，红外线、可见光和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.X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.X射线的频率最高，可见光的频率最低 3.在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)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 4.一种电磁波射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，由此可知这种波属于电磁波谱中的(　　) A.γ射线 B.可见光 C.无线电波 D.紫外线 5.(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　) A.X射线可用于广播 B.γ射线是波长最短的电磁波 C.紫外线的频率比紫光的高 D.长波可以摧毁病变的细胞 二、电磁波谱主要成员及其应用 6.(多选)电磁波谱家族有众多的成员。电磁波在工农业生产、医疗和现代科技中有广泛的应用，关于如图所示四幅图中应用原理的说法正确的是(　　) A.图甲表示医院对患者进行的放射治疗，它利用的是γ射线 B.图乙中为体温枪，它可以探测并转化无线电波 C.图丙中为微波炉，它是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的 D.图丁中为紫外灯，它是利用紫外线消毒的 7.历史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，关于电磁波技术的应用，下列说法正确的是(　　) A.医学上常用X射线杀菌消毒 B.电视机遥控器可用红外线遥控 C.铁路、民航等安检口使用紫外线对行李内物品进行检测 D.用烤箱烤面包时，烤箱中会有淡红色的光，这是一种红外线 8.(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(　　) A.X射线有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，诊断病情 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γ射线，常用于卫星通信、电视等信号传输 D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光 9.关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　) A.微波有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体 B.当体温超过37°时人体才辐射红外线 C.电磁波中频率最大的是可见光 D.X射线可以使感光底片感光 10.如图所示，球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可断定(　　) A.含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的 B.含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的 C.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的 D.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的 三、电磁波应用实例 11.太阳光通过三棱镜时，在竖直放置的屏幕上形成如图所示的光带NP(忽略三棱镜对各色光的吸收)。若将灵敏温度计的测温端放在屏幕上的MN、NP、PQ区域时，在哪个区域上升的示数最大(　　) A.MN B.NP C.PQ D.无法确定 12.蓝牙是一种使用2.4 GHz频段的无线电波支持设备短距离通信的技术，能在手机、无线耳机、智能手环、打印机等众多设备之间进行信息交换，则(　　) A.这个频段的电磁波比γ射线能量更高 B.这个频段的电磁波比紫外线更难观察到明显衍射现象 C.蓝牙信号“穿墙”时，在墙壁中的传播速度大于3×108 m/s D.智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能 13.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波(　　) A.频率更高 B.衍射更明显 C.传播速度更大 D.波长更长 14.我们的生活已经离不开电磁波，如：GPS定位系统使用频率为10.23 MHz(1 MHz＝106 Hz)的电磁波，手机工作时使用频率为800～1 900 MHz的电磁波，家用5GWi－Fi使用频率约为5 725 MHz的电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波。关于这四种电磁波的说法正确的是(　　) A.家用5GWi－Fi使用的电磁波的衍射现象最明显 B.GPS定位系统使用的电磁波的能量最强 C.地铁行李安检时使用的电磁波具有较强的穿透本领 D.手机工作时使用的电磁波是纵波，不能产生偏振现象 15.PL—9C是红外被动制导的空对空导弹，本身并不发射电磁波，但即使在漆黑的夜晚它也能利用目标的红外辐射能量及其空间分布，获得目标的位置及运动信息，自动追踪敌方的飞机。下列关于电磁波谱的说法正确的是(　　) A.在烤箱中能看见一种暗红色的光线，这是电热丝发出的红外线 B.夜视仪利用的电磁波波段与PL—9C导弹利用的电磁波波段相同 C.雷达利用的电磁波波段与PL—9C导弹利用的电磁波波段相同 D.验钞机利用的电磁波波段与PL—9C导弹利用的电磁波波段相同 16.大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到250 W/m2时会引起神经混乱，达到1 000 W/m2时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率P=3×107 W。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为(　　) A.100 m　25 m B.100 m　50 m C.200 m　100 m D.200 m　50 m 17.雷达测距防撞控制系统是利用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备，某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10-4 s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t0=170 s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机速度大小约为多少？ 18.(多选)(2020·江苏卷)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列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X光机 C.治疗咽喉炎的超声波雾化器 D.检查血流情况的“彩超”机 19.(2020·北京·高考真题)随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波(　　) A．光子能量更大 B．衍射更明显 C．传播速度更大 D．波长更长 20.(2021·浙江·高考真题)大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到时会引起神经混乱，达到时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为(　　) A．   B．   C．   D．   21.(2009·上海·高考真题)英国科学家瑞利于1871年证明：一束光穿过大气距离后，其强度从下降为的公式为，其中叫做吸收系数，式中为光的频率，为光速，标准状况下，个/厘米，。定义，叫做衰减长度，它表示光经过A距离后其强度降低到原来的。根据以上信息，结合所学知识可以判断(　　) A．可见光中衰减最厉害的是红光 B．可见光中衰减最厉害的是紫光 C．可见光中衰减最厉害的是黄绿光 D．不同颜色的光衰减程度基本相同 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 4．电磁波的应用 目 录 【攻核心·技能提升】 1 一、电磁波谱 1 二、电磁波谱主要成员及其应用 2 三、电磁波应用实例 4 【拓思维·重难突破】 5 【链高考·精准破局】 6 一、电磁波谱 1.各种不同频率范围的电磁波按频率由高到低的排列顺序是(　　) A.γ射线、紫外线、可见光、红外线 B.γ射线、红外线、紫外线、可见光 C.紫外线、可见光、红外线、γ射线 D.红外线、可见光、紫外线、γ射线 答案　A 解析　在电磁波谱中，各电磁波按照频率从低到高的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，所以选项A正确。 2.在电磁波谱中，红外线、可见光和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.X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.X射线的频率最高，可见光的频率最低 答案　B 解析　在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线按照频率从高到低的排列顺序是：X射线、可见光、红外线，故B正确。 3.在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)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 答案　B 解析　在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从高到低的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线，故B正确。 4.一种电磁波射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，由此可知这种波属于电磁波谱中的(　　) A.γ射线 B.可见光 C.无线电波 D.紫外线 答案　C 解析　发生明显的衍射现象的条件为障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长还要小。电磁波谱中只有无线电波的波长大于1 mm，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，故只有无线电波射到半径为1 m的孔上，才能发生明显的衍射现象，故选项C正确。 5.(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　) A.X射线可用于广播 B.γ射线是波长最短的电磁波 C.紫外线的频率比紫光的高 D.长波可以摧毁病变的细胞 答案　BC 解析　X射线具有较强的穿透能力，所以不能用于广播，故A错误；γ射线波长最短，频率最高，故B正确；紫外线的波长比紫光短，紫外线的频率比紫光的高，故C正确；长波波长较长，频率较低，能量较小，不可摧毁病变的细胞，故D错误。 二、电磁波谱主要成员及其应用 6.(多选)电磁波谱家族有众多的成员。电磁波在工农业生产、医疗和现代科技中有广泛的应用，关于如图所示四幅图中应用原理的说法正确的是(　　) A.图甲表示医院对患者进行的放射治疗，它利用的是γ射线 B.图乙中为体温枪，它可以探测并转化无线电波 C.图丙中为微波炉，它是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的 D.图丁中为紫外灯，它是利用紫外线消毒的 答案　ACD 解析　医院的放射治疗，是利用γ射线频率大，穿透能力强，A正确；体温枪利用的是红外线，又称为红外测温仪，其测温原理是所有物体都发射红外线，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强，B错误；微波是电磁波的一部分，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增大，温度升高，达到加热的目的，C正确；紫外灯利用紫外线消毒，D正确。 7.历史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，关于电磁波技术的应用，下列说法正确的是(　　) A.医学上常用X射线杀菌消毒 B.电视机遥控器可用红外线遥控 C.铁路、民航等安检口使用紫外线对行李内物品进行检测 D.用烤箱烤面包时，烤箱中会有淡红色的光，这是一种红外线 答案　B 解析　医学上常用紫外线杀菌消毒，A错误；电视机遥控器可用红外线遥控，B正确；铁路、民航等安检口使用X射线对行李内物品进行检测，C错误；用烤箱烤面包时，烤箱中会有淡红色的光，这是一种可见光，红外线是不可见的，D错误。 8.(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(　　) A.X射线有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，诊断病情 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γ射线，常用于卫星通信、电视等信号传输 D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光 答案　AD 解析　X射线有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，诊断病情，故A正确；过强的紫外线照射会晒伤人的皮肤，影响健康，故B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，无线电波常用于卫星通信、电视等信号传输，故C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，故D正确。 9.关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　) A.微波有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体 B.当体温超过37°时人体才辐射红外线 C.电磁波中频率最大的是可见光 D.X射线可以使感光底片感光 答案　D 解析　X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，微波是无线电波，故A错误；自然界中所有物体都在不停地向外辐射红外线，故B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，故C错误；紫外线和X射线都具有明显的化学反应，可以使感光底片感光，故D正确。 10.如图所示，球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可断定(　　) A.含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的 B.含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的 C.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的 D.含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的 答案　C 解析　紫外线具有荧光效应，红外线热效应明显，可见光有视觉感应。地面呈现的是圆形黑影，说明含碘的二硫化碳溶液对于可见光是不透明的；温度计显示的温度明显上升，红外线热效应明显，故说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的，C项正确。 三、电磁波应用实例 11.太阳光通过三棱镜时，在竖直放置的屏幕上形成如图所示的光带NP(忽略三棱镜对各色光的吸收)。若将灵敏温度计的测温端放在屏幕上的MN、NP、PQ区域时，在哪个区域上升的示数最大(　　) A.MN B.NP C.PQ D.无法确定 答案　C 解析　由光的色散可知射到P、N的分别是红光和紫光，所以PQ区域是红外线，红外线有显著热效应，则该区域温度最高，C正确。 12.蓝牙是一种使用2.4 GHz频段的无线电波支持设备短距离通信的技术，能在手机、无线耳机、智能手环、打印机等众多设备之间进行信息交换，则(　　) A.这个频段的电磁波比γ射线能量更高 B.这个频段的电磁波比紫外线更难观察到明显衍射现象 C.蓝牙信号“穿墙”时，在墙壁中的传播速度大于3×108 m/s D.智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能 答案　D 解析　γ射线是电磁波谱中能量最高的，A错误；蓝牙的频段为2.4 GHz的无线电波，低于紫外线的频段，由波长、频率及波速关系c＝λf可知，蓝牙的频段的波长比紫外线长，故比紫外线更容易观察到明显衍射现象，B错误；电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，在介质中的传播速度会变小，C错误；智能手机利用蓝牙技术进行信息交换，则智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能，D正确。 13.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波(　　) A.频率更高 B.衍射更明显 C.传播速度更大 D.波长更长 答案　A 解析　5G使用的电磁波的频率更高，故A正确；由c=λf知，频率越高，电磁波波长越短，衍射越不明显，故B、D错误；电磁波在真空中的速度是c，在其他介质中的传播速度为v=，电磁波频率越高，折射率越大，传播速度越小，故C错误。 14.我们的生活已经离不开电磁波，如：GPS定位系统使用频率为10.23 MHz(1 MHz＝106 Hz)的电磁波，手机工作时使用频率为800～1 900 MHz的电磁波，家用5GWi－Fi使用频率约为5 725 MHz的电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波。关于这四种电磁波的说法正确的是(　　) A.家用5GWi－Fi使用的电磁波的衍射现象最明显 B.GPS定位系统使用的电磁波的能量最强 C.地铁行李安检时使用的电磁波具有较强的穿透本领 D.手机工作时使用的电磁波是纵波，不能产生偏振现象 答案　C 解析　家用5GWi－Fi使用的电磁波的频率较高，所以其波长较短，故其衍射现象不明显，故A错误；GPS定位系统使用的电磁波比家用5GWi－Fi使用的电磁波的频率要低，根据电磁波的频率越高，能量越大，可知GPS定位系统使用的电磁波的能量不是最强的，故B错误；地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波，频率非常高，这种电磁波具有较强的穿透本领，故C正确；手机工作时使用的电磁波均为横波，能产生偏振现象，故D错误。 15.PL—9C是红外被动制导的空对空导弹，本身并不发射电磁波，但即使在漆黑的夜晚它也能利用目标的红外辐射能量及其空间分布，获得目标的位置及运动信息，自动追踪敌方的飞机。下列关于电磁波谱的说法正确的是(　　) A.在烤箱中能看见一种暗红色的光线，这是电热丝发出的红外线 B.夜视仪利用的电磁波波段与PL—9C导弹利用的电磁波波段相同 C.雷达利用的电磁波波段与PL—9C导弹利用的电磁波波段相同 D.验钞机利用的电磁波波段与PL—9C导弹利用的电磁波波段相同 答案　B 解析　烤箱利用的是电流的热效应而工作的，在烤箱中能看见一种暗红色的光线，这种暗红色的光线并不是红外线，红外线是不可见光，是肉眼看不见的，这种暗红色的光线是电热丝发出的红光，故A错误；夜视仪利用红外线来帮助人们在夜间看见物体，其电磁波波段与PL—9C导弹利用的电磁波波段相同，均为红外线所在波段，故B正确；雷达利用的是电磁波的反射而工作的，波长越短，反射现象越明显，即雷达利用的是电磁波中的微波，其电磁波波段与PL—9C导弹利用的电磁波波段不相同，故C错误；验钞机利用的是紫外线，因此其电磁波波段与PL—9C导弹利用的电磁波波段不相同，故D错误。 16.大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到250 W/m2时会引起神经混乱，达到1 000 W/m2时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率P=3×107 W。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为(　　) A.100 m　25 m B.100 m　50 m C.200 m　100 m D.200 m　50 m 答案　B 解析　微波有效攻击范围为r时球面单位面积接收微波功率为P'==，解得r=，则引起神经混乱时有r1== m≈100 m，引起心肺功能衰竭时有r2== m≈50 m，所以B正确，A、C、D错误。 17.雷达测距防撞控制系统是利用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备，某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10-4 s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t0=170 s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机速度大小约为多少？ 答案　306 m/s 解析　由题图信息知，比较远时，脉冲波显示的距离s== m=6×104 m，当飞机到达雷达正上方后，距离s'== m=3×104 m，由于开始时飞机在斜上方，后来飞机到达正上方，所以飞机的速度 v= m/s≈306 m/s。 18.(多选)(2020·江苏卷)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列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X光机 C.治疗咽喉炎的超声波雾化器 D.检查血流情况的“彩超”机 答案　AB 解析　紫外线和X光从本质上说都是电磁波，A、B项正确；治疗咽喉炎的超声波雾化器和检查血流情况的“彩超”机用的都是超声波，超声波是声波，属于机械波，C、D项错误。 19.(2020·北京·高考真题)随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波(　　) A．光子能量更大 B．衍射更明显 C．传播速度更大 D．波长更长 答案　A 解析　A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故A正确；B．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故B错误；C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为，5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，故C错误；D．因5G使用的电磁波频率更高，根据，可知波长更短，故D错误。故选A。 20.(2021·浙江·高考真题)大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到时会引起神经混乱，达到时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为(　　) A．   B．   C．   D．   答案　B 解析　设微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为，解得，则引起神经混乱时有，引起心肺功能衰竭时有，所以B正确；ACD错误；故选B。 21.(2009·上海·高考真题)英国科学家瑞利于1871年证明：一束光穿过大气距离后，其强度从下降为的公式为，其中叫做吸收系数，式中为光的频率，为光速，标准状况下，个/厘米，。定义，叫做衰减长度，它表示光经过A距离后其强度降低到原来的。根据以上信息，结合所学知识可以判断(　　) A．可见光中衰减最厉害的是红光 B．可见光中衰减最厉害的是紫光 C．可见光中衰减最厉害的是黄绿光 D．不同颜色的光衰减程度基本相同 答案　B 解析　由，可知光的衰减量为，又，可见光中只有紫光的频率最大，α最大，红光的频率最小，α最小，代入上式可知紫光是衰减量最大，红光的衰减量最小，不同颜色的光，其频率也不同，衰减程度也不相同，B正确。ACD错误。故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $