第04讲 电磁波的发现及应用（培优·预习讲义）新高二物理人教版

第04讲 电磁波的发现及应用（培优讲义） 课标要点 1.了解麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 2.了解电磁波是怎样形成的；了解电磁波的传播，以及与光的联系；知道赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。 1.知道波长、频率与波速的关系，了解电磁波谱及各种电磁波的应用。 2.知道电磁波具有能量，电磁波是一种物质，了解电磁波在通信中的应用。 方法指导 考点01 电磁场 1．麦克斯韦电磁场理论的两个基础论点 (1)变化的磁场产生电场 在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路中会产生 ，一定是有了 ，它促使导体中的自由电荷做 运动；即使在变化的磁场中没有 ，同样会在空间产生 。即电磁感应现象的实质是变化的磁场产生了 。 (2)变化的电场产生磁场 麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的 之美。他大胆地假设：变化的电场产生 。 【易错提醒】变化的磁场产生的电场的电场线是闭合的，这与前面章节学过的静电场不同，如图所示。 2．电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的 。 【深化点拨】 1.恒定的磁场不产生电场，恒定的电场不产生磁场。 2.变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 3.周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场。 (1)电场和磁场是两种不同的物质，周期性变化的电场和磁场交替产生，形成电磁波；但有电场的空间不一定有磁场，有磁场的空间也不一定有电场。 (2)电磁场是变化的电场和变化的磁场形成的不可分割的统一场，而不是静电场和静磁场简单的复合。 1．（多选）根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．电场一定能产生磁场，磁场也一定能产生电场 B．变化的电场一定产生磁场 C．稳定的电场也可以产生磁场 D．变化的磁场一定产生电场 2．某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是（　　） A．沿AB方向磁场在迅速减弱 B．沿AB方向磁场在迅速增强 C．沿BA方向磁场在迅速减弱 D．条件不足无法判断 考点02 电磁波 1．麦克斯韦对电磁波的预言 如果在空间某区域中有 变化的电场，那么它就在空间引起 变化的磁场；这个 的磁场又引起新的 的电场。于是，变化的 和变化的 交替产生，由近及远向周围传播，形成了 。 2．电磁波的传播：电磁波可以在 中传播，电磁波的速度等于 。 3．光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种 。 4．电磁场理论的证实：1886年，德国科学家 通过实验捕捉到了电磁波。后来他又做了大量的实验，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为 技术的发展开拓了道路。 5．波长、频率、波速 (1)波长：在一列水波中，凸起的最高处叫作 ；凹下的最低处叫作 。邻近的两个 (或 )的距离叫作 。 (2)频率：在1 s内波峰(或波谷)通过的 。 (3)波速：用来描述波 的物理量。 (4)波速、波长、频率的关系： 。如果用λ表示电磁波的波长，f表示它的频率，那么，电磁波的波速c与λ、f的关系是c＝ 。电磁波在真空中的速度c＝ m/s。 【深化点拨】 声波和水波的传播都需要空气、水等介质，而电磁波的传播不需要介质，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”。 电磁波不仅能够在真空中传播，也能在空气、水、玻璃等介质中传播，且速度比在真空中的小。电磁波只有在真空中传播时，速度才等于光速(在空气中的传播速度近似等于光速)。 1．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（　　） A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C．电磁波和机械波都依赖于介质才能传播 D．赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 2．使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波（　　） A．是蓝光 B．波长比手机通信的电磁波长 C．在真空中的传播速度大小为 D．能在真空中传播 3．下列关于机械波与电磁波的说法中，错误的是（    ） A．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波 B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关 C．它们都能发生干涉和衍射现象 D．机械波和电磁波本质上是一致的 考点03 电磁波谱、电磁波的能量、电磁波通信 1．电磁波谱 按电磁波的 或 大小的顺序把各种电磁波排列起来，就是电磁波谱。按波长从长到短依次排列为：无线电波、 、可见光、 、X射线、 。 2．电磁波的特性及应用 不同电磁波由于具有不同的 (或 )，因此具有不同的特性。利用这些特性，电磁波在生产、生活中有广泛的应用。 电磁波 应用 无线电波 长波、中 波、短波 及 的传输 微波 、 等的信号传输 加热理疗、遥感、遥控 可见光 通信 消毒、鉴别钞票真伪(荧光效应) 诊断病情(人体透视) 摧毁病变细胞(治疗癌症) 3.电磁波具有 ，电磁波是一种 。 4．负责通话的电信网、广播电视网和互联网中的信息都是通过 来传递的。电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以 传播。 1．下列各组电磁波，按频率由高到低的正确排列顺序是　　 A．无线电波、红外线、可见光、X射线 B．X射线、红外线、可见光、无线电波 C．X射线、可见光、红外线、无线电波 D．无线电波、可见光、红外线、X射线 2．为了消杀新冠病毒，防控重点场所使用一种人体感应紫外线灯。这种灯装有红外线感应开关，人来灯灭，人走灯亮，为人民的健康保驾护航。下列说法正确的是（　　） A．红外线和紫外线都是电磁波 B．紫外线能消杀病毒是因为紫外线波长长 C．红外线的波长比无线电波长 D．只有热的物体才能辐射红外线 3．下列说法中正确的是（　　） A．紫外验钞机是利用紫外线的荧光作用 B．阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中红外线的作用 C．常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 D．微波炉利用红外线的热效应快速加热食物 一、单选题 1．如图所示，中国天眼FAST-500m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作频率为70MHz到3GHz。射电波是（　　） A．纵波 B．声波 C．可见光 D．电磁波 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 3．2022年3月8日，航天员王亚平从空间站送来的“国际妇女节”节日祝福通过电磁波传播到祖国各地，下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．可见光不属于电磁波 B．只要有电场就能产生电磁波 C．电磁波传播需要介质，机械波传播不需要介质 D．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直 4．无接触自助安检即旅客进入安检区域后，进入人体安检设备，设备主动发射波长为毫米级的电磁波并对物品进行标识，如无危险可疑物品，设备不报警，旅客可快速通过。关于毫米波，下列说法正确的是（　　） A．毫米波的传播需要介质 B．毫米波的频率比紫外线的频率高 C．毫米波和超声波一样都是横波 D．毫米波比可见光更容易发生明显衍射 5．刘慈欣的科幻小说《三体·死神永生》中提到人类想要通过探测恒星亮度以寻找适合人类居住的宜居行星。在某次探测中发现距地球数光年处有一颗相对太阳静止的质量为M的恒星K，将恒星K视为黑体，根据斯特藩-玻尔兹曼定律：一个黑体表面单位面积辐射出的功率与黑体本身的热力学温度T的四次方成正比，即黑体表面单位面积辐射出的功率为（其中为常数），K的表面温度为，地球上正对K的单位面积接收到K辐射出的功率为I。已知K在地球轨道平面上，地球公转半径为，一年内地球上的观测者测得地球与K的连线之间的最大夹角为（很小，可认为）。则恒星K的半径为（　　）    A． B． C． D． 6．交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成，红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示，红灯发出的红光频率为Hz，从12m外的交通信号灯传到你的眼睛，需要时间为t，在这个距离中有n个波长，光速m/s，则（　　） A．， B．， C．， D．， 7．大口径天文望远镜大大提高了人类观测宇宙的范围。目前美国最大口径的射电望远镜位于阿雷西博天文台（阿雷西博射天望远镜），其口径约为300米。而位于我国贵州的射电望远镜是目前世界上最大单口径射电望远镜，其口径约为500米。在宇宙大尺度上，天体的空间分布可认为是均匀的，假定两望远镜能分辨的最小功率相同。以下说法正确的是（　　） A．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为 B．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为 C．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为 D．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为 8．下列说法不正确的是（　　） A．听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声，这是波的多普勒效应 B．变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场 C．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，这是声音的衍射现象 D．红外线、X射线、紫外线、可见光都是电磁波 9．如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（　　） A．秒在国际单位制中是个导出单位 B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内 C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低 D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小 10．麦克斯韦的电磁场理论指出：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。电场和磁场在空间的交替传播就形成了电磁波。从1888年赫兹用实验证实了电磁波的存在至今，电磁波已经与我们的生活紧密相关：机场安检门使用频率为7kHz的电磁波，GPS定位系统使用频率为10.23MHz（1MHz=106Hz）的电磁波，手机工作时使用频率为 MHz的电磁波，无线WiFi使用频率为2.4GHz（1GHz=109Hz）的电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波。根据图中给出的电磁波谱和相关信息，下列说法正确的是（　　）   A．手机工作时使用的电磁波是纵波 B．机场安检门使用的电磁波只能在空气中传播 C．地铁行李安检时使用的电磁波是利用了电磁波的穿透本领 D．无线WiFi使用的电磁波比GPS定位系统使用的电磁波更容易发生衍射现象 11．如图所示为一种新型的发令枪，由闪光发令元件，模拟枪声电路，同步控制电路，扬声器及电源等电子元部件组成。发令裁判扣动扳机，发令枪同时发出清晰的激光信号和声音信号，可以很好取代传统发令枪产生的烟雾污染，由以上信息可以判断（　　）    A．计时裁判听到枪声后立即按下计时表 B．扬声器的工作原理是将声音信号转换成电信号 C．发令枪产生的光信号和声信号的信息载体都是横波 D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程 12．麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。下列说法中符合科学实际的是（　　） A．周期性变化的磁场产生稳定的电场 B．均匀变化的磁场不能产生电场 C．电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度 D．电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联 13．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场 B．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 C．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场 D．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 二、多选题 14．以下说法中正确的是（　　） A．磁场是实际存在于磁体或电流周围的一种物质，可用磁感线来研究磁场的相关性质，故磁感线也是存在的 B．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像 C．红外线可以用于消毒，紫外线可以用于遥感 D．电磁波谱中按波长从大到小排列的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 15．如图所示，蓝牙设备和Wi-Fi已经广泛应用于我们的日常生活中。由于Wi-Fi和蓝牙都在全球通用频段2.4GHz上工作，因此它们共存时会相互干扰，造成两者的信噪比下降，影响数据传输。为缓解上述干扰，目前不少路由器的Wi-Fi采用双频段模式，即同时工作在2.4GHz和5GHz的模式下，其中2.4GHz信号在空气或障碍物中传播时衰减小，而5GHz信号更加高速且稳定。下列说法正确的是（　　） A．Wi-Fi和蓝牙的相互干扰是指产生了干涉 B．2.4GHz信号比5GHz信号的衍射能力更强 C．5GHz信号在空中的传播速度大于2.4GHz信号的传播速度 D．信噪比下降是指接收电路在接收所需信号的同时也接收了其他杂质信号 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 电磁波的发现及应用（培优讲义） 课标要点 1.了解麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 2.了解电磁波是怎样形成的；了解电磁波的传播，以及与光的联系；知道赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。 1.知道波长、频率与波速的关系，了解电磁波谱及各种电磁波的应用。 2.知道电磁波具有能量，电磁波是一种物质，了解电磁波在通信中的应用。 方法指导 考点01 电磁场 1．麦克斯韦电磁场理论的两个基础论点 (1)变化的磁场产生电场 在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路中会产生感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向运动；即使在变化的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产生电场。即电磁感应现象的实质是变化的磁场产生了电场。 (2)变化的电场产生磁场 麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美。他大胆地假设：变化的电场产生磁场。 【易错提醒】变化的磁场产生的电场的电场线是闭合的，这与前面章节学过的静电场不同，如图所示。 2．电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。 【深化点拨】 1.恒定的磁场不产生电场，恒定的电场不产生磁场。 2.变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 3.周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场。 (1)电场和磁场是两种不同的物质，周期性变化的电场和磁场交替产生，形成电磁波；但有电场的空间不一定有磁场，有磁场的空间也不一定有电场。 (2)电磁场是变化的电场和变化的磁场形成的不可分割的统一场，而不是静电场和静磁场简单的复合。 1．（多选）根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．电场一定能产生磁场，磁场也一定能产生电场 B．变化的电场一定产生磁场 C．稳定的电场也可以产生磁场 D．变化的磁场一定产生电场 【答案】BD 【详解】根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场一定产生磁场，稳定的电场不产生磁场，变化的磁场一定产生电场。 故选BD。 2．某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是（　　） A．沿AB方向磁场在迅速减弱 B．沿AB方向磁场在迅速增强 C．沿BA方向磁场在迅速减弱 D．条件不足无法判断 【答案】A 【详解】根据安培定则可知感应电场产生的磁场方向竖直向下，根据麦克斯韦电磁场理论可知磁场一定变化的。若有沿AB方向上的磁场，与感应磁场方向相同，则磁场正逐渐减弱；若有沿BA方向的磁场，与感应磁场方向相反，则磁场正逐渐增强，故A正确，BCD错误。 故选A。 考点02 电磁波 1．麦克斯韦对电磁波的预言 如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场。于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成了电磁波。 2．电磁波的传播：电磁波可以在真空中传播，电磁波的速度等于光速。 3．光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动。 4．电磁场理论的证实：1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波。后来他又做了大量的实验，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。 5．波长、频率、波速 (1)波长：在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰；凹下的最低处叫作波谷。邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长。 (2)频率：在1 s内波峰(或波谷)通过的次数。 (3)波速：用来描述波传播快慢的物理量。 (4)波速、波长、频率的关系：波速＝波长×频率。如果用λ表示电磁波的波长，f表示它的频率，那么，电磁波的波速c与λ、f的关系是c＝λf。电磁波在真空中的速度c＝3×108 m/s。 【深化点拨】 声波和水波的传播都需要空气、水等介质，而电磁波的传播不需要介质，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”。 电磁波不仅能够在真空中传播，也能在空气、水、玻璃等介质中传播，且速度比在真空中的小。电磁波只有在真空中传播时，速度才等于光速(在空气中的传播速度近似等于光速)。 1．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（　　） A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C．电磁波和机械波都依赖于介质才能传播 D．赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 【答案】D 【详解】A．变化的电场一定会在周围空间产生磁场，但并不一定是变化的磁场。如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场。故A错误； B．电磁波在真空中传播的速度。故B错误； C．电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要依赖介质。故C错误； D．赫兹最先用实验证实了电磁波的存在。故D正确。 故选D。 2．使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波（　　） A．是蓝光 B．波长比手机通信的电磁波长 C．在真空中的传播速度大小为 D．能在真空中传播 【答案】D 【详解】A．蓝牙通信的电磁波频率不在可见光频率范围内，不是蓝光，故A错误； B．蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波频率大，由公式可知其波长比手机通信的电磁波短，故B错误； CD．电磁波在真空中的传播速度为 ，故C错误，D正确。 故选D。 3．下列关于机械波与电磁波的说法中，错误的是（    ） A．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波 B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关 C．它们都能发生干涉和衍射现象 D．机械波和电磁波本质上是一致的 【答案】D 【详解】A．机械波可能是横波也可能是纵波，而电磁波必定是横波，选项A正确，不符合题意； B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关，选项B正确，不符合题意； C．它们都能发生干涉和衍射现象，选项C正确，不符合题意； D．机械波与电磁波本质上不同，电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质。故D错误，符合题意。 故选D。 考点03 电磁波谱、电磁波的能量、电磁波通信 1．电磁波谱 按电磁波的波长或频率大小的顺序把各种电磁波排列起来，就是电磁波谱。按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。 2．电磁波的特性及应用 不同电磁波由于具有不同的波长(或频率)，因此具有不同的特性。利用这些特性，电磁波在生产、生活中有广泛的应用。 电磁波 应用 无线电波 长波、中 波、短波 广播及其他信号的传输 微波 卫星通信、电视等的信号传输 红外线 加热理疗、遥感、遥控 可见光 通信 紫外线 消毒、鉴别钞票真伪(荧光效应) X射线 诊断病情(人体透视) γ射线 摧毁病变细胞(治疗癌症) 3.电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 4．负责通话的电信网、广播电视网和互联网中的信息都是通过电磁波来传递的。电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。 1．下列各组电磁波，按频率由高到低的正确排列顺序是　　 A．无线电波、红外线、可见光、X射线 B．X射线、红外线、可见光、无线电波 C．X射线、可见光、红外线、无线电波 D．无线电波、可见光、红外线、X射线 【答案】C 【详解】频率顺序由高到低排列，电磁波谱可大致分为：射线伽马射线，X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、ABD错误．故选C． 2．为了消杀新冠病毒，防控重点场所使用一种人体感应紫外线灯。这种灯装有红外线感应开关，人来灯灭，人走灯亮，为人民的健康保驾护航。下列说法正确的是（　　） A．红外线和紫外线都是电磁波 B．紫外线能消杀病毒是因为紫外线波长长 C．红外线的波长比无线电波长 D．只有热的物体才能辐射红外线 【答案】A 【详解】A．根据电磁波谱可知，电磁波包括可见光波段和不可见波波段，红外线和紫外线都是不可见光，红外线和紫外线都是电磁波，故A正确； B．紫外线能消杀病毒是因为紫外线波长较短，频率较大，具有较高的能量，故B错误； C．根据电磁波谱可知，红外线的波长比无线电波短，故C错误； D．一切物体都在不停地辐射红外线,温度越高的物体辐射的红外线越多，故D错误。 故选A。 3．下列说法中正确的是（　　） A．紫外验钞机是利用紫外线的荧光作用 B．阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中红外线的作用 C．常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 D．微波炉利用红外线的热效应快速加热食物 【答案】A 【详解】A．由于紫外线有很强的荧光效应，所以紫外验钞机就是利用紫外线的荧光效应而工作的，故A正确； B．阳光晒黑皮肤是紫外线的作用，故B错误； C．常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，故C错误； D．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D错误。 故选A。 一、单选题 1．如图所示，中国天眼FAST-500m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作频率为70MHz到3GHz。射电波是（　　） A．纵波 B．声波 C．可见光 D．电磁波 【答案】D 【详解】A．纵波是指质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，例如声波。射电波是电磁波，属于横波，其电场和磁场的振动方向与传播方向垂直，故A错误； B．声波是机械波，其传播需要介质，不能在真空中传播。射电波是电磁波，可以在真空中传播，天眼接收的是来自宇宙深处的信号，这些信号穿过了真空，故B错误； C．可见光和射电波都属于电磁波，但它们在电磁波谱中处于不同的频段。可见光的频率范围远高于题中给出的射电波频率范围（70MHz到3GHz）。因此，射电波不是可见光，故C错误； D．射电波是电磁波的一种，位于电磁波谱中频率较低、波长较长的部分，故D正确。 故选D。 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 【答案】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。 3．2022年3月8日，航天员王亚平从空间站送来的“国际妇女节”节日祝福通过电磁波传播到祖国各地，下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．可见光不属于电磁波 B．只要有电场就能产生电磁波 C．电磁波传播需要介质，机械波传播不需要介质 D．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直 【答案】D 【详解】A．可见光属于电磁波，故A错误； B．若只有电场，而电场是稳定的或电场仅均匀变化都不能产生电磁波，故B错误； C．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质，故C错误； D．因电磁波是横波，所以电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直，故D正确。 故选D。 4．无接触自助安检即旅客进入安检区域后，进入人体安检设备，设备主动发射波长为毫米级的电磁波并对物品进行标识，如无危险可疑物品，设备不报警，旅客可快速通过。关于毫米波，下列说法正确的是（　　） A．毫米波的传播需要介质 B．毫米波的频率比紫外线的频率高 C．毫米波和超声波一样都是横波 D．毫米波比可见光更容易发生明显衍射 【答案】D 【详解】A．毫米波是电磁波，它的传播不需要介质，选项A错误； B．与紫外线相比，毫米波的波长长，频率小，选项B错误； C．电磁波是横波，超声波是纵波，选项C错误； D．波长越长，衍射现象越明显，毫米波比可见光波长更长，则更容易发生明显衍射，选项D正确。 故选D。 5．刘慈欣的科幻小说《三体·死神永生》中提到人类想要通过探测恒星亮度以寻找适合人类居住的宜居行星。在某次探测中发现距地球数光年处有一颗相对太阳静止的质量为M的恒星K，将恒星K视为黑体，根据斯特藩-玻尔兹曼定律：一个黑体表面单位面积辐射出的功率与黑体本身的热力学温度T的四次方成正比，即黑体表面单位面积辐射出的功率为（其中为常数），K的表面温度为，地球上正对K的单位面积接收到K辐射出的功率为I。已知K在地球轨道平面上，地球公转半径为，一年内地球上的观测者测得地球与K的连线之间的最大夹角为（很小，可认为）。则恒星K的半径为（　　）    A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题意可得恒星K与地球的位置关系如下图 恒星K辐射的总功率为 由于恒星K距地球数光年，远远大于地球绕太阳公转的半径，因此可认为一年内恒星K与地球的距离大小不变，设该距离为L，根据题意，由几何知识可得 故地球上正对K的单位面积接收到K辐射出的功率为 解得 故选A。 6．交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成，红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示，红灯发出的红光频率为Hz，从12m外的交通信号灯传到你的眼睛，需要时间为t，在这个距离中有n个波长，光速m/s，则（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】B 【详解】该红光的波长为 m 传到眼睛需要的时间为 s 在这个距离中的波长数为 （个） 故选B。 7．大口径天文望远镜大大提高了人类观测宇宙的范围。目前美国最大口径的射电望远镜位于阿雷西博天文台（阿雷西博射天望远镜），其口径约为300米。而位于我国贵州的射电望远镜是目前世界上最大单口径射电望远镜，其口径约为500米。在宇宙大尺度上，天体的空间分布可认为是均匀的，假定两望远镜能分辨的最小功率相同。以下说法正确的是（　　） A．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为 B．两望远镜接收到的同一天体的辐射功率之比约为 C．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为 D．两望远镜能观测到辐射功率相同的天体数量之比约为 【答案】B 【详解】AB．直径为D的望远镜能接受到辐射的有效面积（即垂直射电信号的方向的投影面积） 那么，根据来自同一天体的辐射均匀分布可得：功率和有效面积成正比，故有 故A错误，B正确； CD．天体空间分布均匀，设望远镜能观测到的最远距离为L，望远镜口径为D，望远镜能观测到此类天体的电磁波总功率最小值为P0，则有 天体的空间分布可认为是均匀的，单位体积中天体数为n，能够观测到的此类天体数目 由于两望远镜能分辨的最小功率相同 所以 则 故CD错误。 故选B。 8．下列说法不正确的是（　　） A．听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声，这是波的多普勒效应 B．变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场 C．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，这是声音的衍射现象 D．红外线、X射线、紫外线、可见光都是电磁波 【答案】C 【详解】A．听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声是多普勒效应，故A正确，不符合题意； B．变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场，故B正确，不符合题意； C．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是由于音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区和减弱区，属于波的干涉现象，故C错误，符合题意； D．红外线、X射线、紫外线、可见光都是电磁波，故D正确，不符合题意。 故选C。 9．如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（　　） A．秒在国际单位制中是个导出单位 B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内 C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低 D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小 【答案】C 【详解】A．秒在国际单位中是基本单位，故A错误； BC．铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的频率约为，根据 可得其波长约为 = 波长大于可见光波长，频率低于可见光的频率，故B错误，C正确； D．电磁波在真空中传播速度等于光速，故D错误。 故选C。 10．麦克斯韦的电磁场理论指出：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。电场和磁场在空间的交替传播就形成了电磁波。从1888年赫兹用实验证实了电磁波的存在至今，电磁波已经与我们的生活紧密相关：机场安检门使用频率为7kHz的电磁波，GPS定位系统使用频率为10.23MHz（1MHz=106Hz）的电磁波，手机工作时使用频率为 MHz的电磁波，无线WiFi使用频率为2.4GHz（1GHz=109Hz）的电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018Hz的电磁波。根据图中给出的电磁波谱和相关信息，下列说法正确的是（　　）   A．手机工作时使用的电磁波是纵波 B．机场安检门使用的电磁波只能在空气中传播 C．地铁行李安检时使用的电磁波是利用了电磁波的穿透本领 D．无线WiFi使用的电磁波比GPS定位系统使用的电磁波更容易发生衍射现象 【答案】C 【详解】A．电磁波是横波，所以手机工作时使用的电磁波都是横波，故A错误； B．电磁波可以在空气中传播，也可以在介质中传播，故B错误； C．地铁行李安检时使用的电磁波利用了电磁波的穿透本领来检查行李，故C正确； D．由题可知，无线WiFi使用的电磁波比GPS定位系统使用的电磁波频率大，波长短，波长越长衍射现象越明显，故D错误。 故选C。 11．如图所示为一种新型的发令枪，由闪光发令元件，模拟枪声电路，同步控制电路，扬声器及电源等电子元部件组成。发令裁判扣动扳机，发令枪同时发出清晰的激光信号和声音信号，可以很好取代传统发令枪产生的烟雾污染，由以上信息可以判断（　　）    A．计时裁判听到枪声后立即按下计时表 B．扬声器的工作原理是将声音信号转换成电信号 C．发令枪产生的光信号和声信号的信息载体都是横波 D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程 【答案】D 【详解】A．计时裁判应看到激光信号立即按下计时表，故A错误； B．扬声器的工作原理是将电信号转换成声音信号，故B错误； C．发令枪产生的光信号的信息载体是横波，发令枪产生的声信号的信息载体都是纵波，故C错误； D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程，故D正确。 故选D。 12．麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。下列说法中符合科学实际的是（　　） A．周期性变化的磁场产生稳定的电场 B．均匀变化的磁场不能产生电场 C．电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度 D．电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联 【答案】C 【详解】A．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，A错误； B．均匀变化的磁场产生恒定的电场，B错误； C．电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度，C正确； D．电磁波传播过程中，电场激发磁场，磁场激发电场，两者是相互关联的，D错误。 故选C。 13．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场 B．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 C．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场 D．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 【答案】A 【详解】A．振荡电场周围一定产生同频率的振荡磁场，振荡磁场周围一定产生同频率的振荡电场。故A正确； BCD．均匀变化的电场产生恒定的磁场，若非均匀变化的电场，则产生非均匀变化的磁场。同样，均匀变化的磁场产生恒定的电场。故BCD错误。 故选A。 二、多选题 14．以下说法中正确的是（　　） A．磁场是实际存在于磁体或电流周围的一种物质，可用磁感线来研究磁场的相关性质，故磁感线也是存在的 B．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像 C．红外线可以用于消毒，紫外线可以用于遥感 D．电磁波谱中按波长从大到小排列的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 【答案】BD 【详解】A．磁场是实际存在于磁体或电流周围的一种物质，可用磁感线来研究磁场的相关性质，但是磁感线是人们为描述磁场而假想的，不是客观存在的，选项A错误； B．法拉第提出了场的概念，并且直观地描绘了场的清晰图像，选项B正确； C．紫外线有化学作用，可以用于消毒，红外线波长较大，可以用于遥感，选项C错误 D．电磁波谱中按波长从大到小排列的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，选项D正确。 故选BD。 15．如图所示，蓝牙设备和Wi-Fi已经广泛应用于我们的日常生活中。由于Wi-Fi和蓝牙都在全球通用频段2.4GHz上工作，因此它们共存时会相互干扰，造成两者的信噪比下降，影响数据传输。为缓解上述干扰，目前不少路由器的Wi-Fi采用双频段模式，即同时工作在2.4GHz和5GHz的模式下，其中2.4GHz信号在空气或障碍物中传播时衰减小，而5GHz信号更加高速且稳定。下列说法正确的是（　　） A．Wi-Fi和蓝牙的相互干扰是指产生了干涉 B．2.4GHz信号比5GHz信号的衍射能力更强 C．5GHz信号在空中的传播速度大于2.4GHz信号的传播速度 D．信噪比下降是指接收电路在接收所需信号的同时也接收了其他杂质信号 【答案】BD 【详解】AD．Wi-Fi和蓝牙都在全球通用频段2.4GHz上工作，它们共存时会相互干扰，造成两者的信噪比下降，信噪比下降是指接收电路在接收所需信号的同时也接收了其他杂质信号，并非产生了干涉，选项A错误，D正确； B．2.4GHz信号比5GHz信号的波长更大，则衍射能力更强，选项B正确； C．5GHz信号在空中的传播速度等于2.4GHz信号的传播速度，均为3×108m/s，选项C错误。 故选BD。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $