13.4 电磁波的发现及应用 同步课时练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

13.4 电磁波的发现及应用 同步课时练 【基础过关练】 一、单选题 知识点一：麦克斯韦电磁场理论 & 电磁波物理学史 1．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（　） A．电磁波在任何介质中传播速度均为 B．红外线的波长比紫外线大 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．法拉第通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 2．在物理学发展过程中，很多伟大的物理学家对物理的发展都做出了杰出的贡献。关于物理学史，下列叙述正确的是（　　） A．法拉第通过严格分析后，得到了法拉第电磁感应定律 B．麦克斯韦电磁场理论告诉我们变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场 C．卡文迪许通过扭秤实验得到了静电力常量 D．开普勒根据自己的观测数据总结出了开普勒三定律 知识点二：电磁波谱，各波段特点与实际应用 3．如图所示，智能快递车正在运送快递，人们可以通过人脸识别取快递。下列有关智能快递车的说法正确的是（　　） A．智能快递车的摄像头与照相机镜头的工作原理不同 B．智能快递车可以自动到加油站加油 C．智能快递车激光雷达系统中使用的激光可以在真空中传播 D．人脸识别时人通过摄像头成正立的像 4．在2020年特殊的经济形势下，“新基建”的七大产业担负起了国家经济发展的重大使命，“5G”产业是其中一项。到2024年4月，5G用户的占比已超5成。时至今日，5G网络建设仍在持续推进中。“5G”手机通过电磁波与基站之间进行信息传递，以下有关说法中不正确的是（　　） A．“隔墙有耳”是波的衍射现象，5G同样具有“穿墙”性能 B．电磁波既能传递信息也能传递能量 C．“5G”比“4G”传递信息更快，是因为它所使用的电磁波的波速更快 D．先进的“5G”手机，使用过程中也会发热，是因为工作过程中部分电能转化为内能 5．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 6．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．稳定的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在传播过程中不能发生反射和折射 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 知识点三：电磁波的基本性质 7．2024年4月12日消息，“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法，能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示其起源。如图所示是中国天眼FAST-500m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，真空中的光速，下列说法正确的是（　　） A．天眼接收的射电波是电磁波，麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B．天眼只能在白天晴朗的天气工作 C．天眼接收的射电波的频率区间为 D．天眼接收的电磁波是横波，电磁波的传播需要介质 8．某广播电台发射“中波”段某套节目的讯号，家用微波炉中的微波，VCD机中的激光（可见光），人体透视用的X光，都是电磁波，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4，则（　　） A．f1＞f2＞f3＞f4 B．f1＜f2＜f3＜f4 C．f1＜f3＜f2＜f4 D．f1＞f3＞f2＞f4 9．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． 10．电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定：当电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不超过时，对人体没有任何影响。某ZZZ办公区域内采用如图所示的无线路由器，若它的电磁辐射功率是，则人体与该装置的安全距离至少为（　　） A． B． C． D． 【能力提升练】 11．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 12．随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如下图所示。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．甲波的波长比可见光的小 B．乙波的波长比可见光的大 C．甲波的波长比乙波的小 D．乙波比甲波更容易发生衍射现象 13．在春晚舞台上很多演员使用了动圈式无线麦克风设备。这种麦克风能够将声音信号转换为电信号，然后通过无线传输的方式发送到音响设备中。关于动圈式无线麦克风的工作原理，下列说法正确的是（　　） A．动圈式麦克风是利用电磁感应原理将声音信号转换为电信号的 B．无线传输过程中，电信号是通过超声波进行传播的 C．音响设备将电信号转换为声音信号的过程中，利用了电流的热效应 D．无线麦克风的信号传输速度比光速快 14．2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（　　） A．电磁波是横波，声波是纵波 B．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播 C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在 D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度 二、多选题 15．（多选）当代人类的生活和电磁波紧密相关，关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波 B．电磁波在传播过程中，随介质的变化其波速是变化的 C．电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波 D．微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波 16．（多选）各种电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了。关于电磁波的应用，下列说法中正确的有（　　） A．控制电视、空调的遥控器使用的是红外线 B．银行和商店用来鉴别大额钞票真伪的验钞机使用的是X射线 C．手机通话使用的无线电波 D．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪使用的是紫外线 17．（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 18．（多选）5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率。信号一般采用3.3×109～6×109Hz频段的无线电波，而第四代移动通信技术的频段范围是1.88×109～2.64×109Hz，则下列说法正确的是（　　） A．5G信号的波长比4G信号的波长更短 B．5G信号与4G信号相遇能发生干涉现象 C．在真空中5G信号比4G信号传播的更快 D．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 【培优拓展练】 三、解答题 19．根据电磁感应规律我们知道：在变化的磁场中放一个闭合电路，由于变化的磁场产生感生电场，电路里就会产生感应电流，那么： （1）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还有电流和电场吗？ （2）线圈不存在时，线圈所处的空间还有电流和电场吗？ （3）若改成恒定的磁场，还有电场吗？ 20．如图所示为美国最先进的KH—12光学侦察卫星，采用先进的自适应光学成像技术，地面分辨率最高可达0.1米，是美国天基侦查的主力军。那么,你知道它上面携带的相机在夜间进行红外摄像时工作在什么波段吗？该波段有什么特点？ 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B C C D A C B A B 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 C B A A BC AC ABC AD 1．B 【详解】A．电磁波仅在真空中的传播速度为，在介质中传播速度为（为介质折射率，），小于，故A错误； B．按电磁波谱波长从长到短的排序：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，可知红外线波长比紫外线大，故B正确； C．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场会激发出恒定的磁场，恒定磁场无法再激发电场，不能产生电磁波，故C错误； D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，故D错误。 故选B。 2．B 【详解】A．法拉第发现了电磁感应现象，但法拉第电磁感应定律的定量表达式（如）是由纽曼和韦伯等人建立的，故A错误； B．麦克斯韦电磁场理论指出：变化的磁场产生电场（法拉第电磁感应定律的推广），变化的电场产生磁场（位移电流假说），故B正确； C．卡文迪许通过扭秤实验测定了万有引力常量，而静电力常量是库仑通过库仑扭秤实验测得的，故C错误； D．开普勒三定律是基于第谷·布拉赫的观测数据总结得出的，而非开普勒自己的观测数据，故D错误。 故选B。 3．C 【详解】AD．摄像头与照相机的成像特点相同，成的像是倒立、缩小的实像，故AD错误； B．智能快递车一般是电动的，不需要到加油站加油，故B错误； C．激光属于电磁波，电磁波可以在真空中传播，故C正确。 故选C。 4．C 【详解】A．“隔墙有耳”是波的衍射现象，5G具有相似的“穿墙”性能，选项A正确； B．电磁波既可以传递信息，又可以传递能量，例如微波炉就是利用电磁波传递能量的，选项B正确； C．5G和4G技术使用的电磁波在真空中传播速度都一样，都为，选项C错误； D．在使用手机的过程中，由于手机有一定的电阻，根据焦耳定律可知，会产生一定的热量，即一部分电能转化为内能，选项D正确。 此题选择不正确的，故选C。 5．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。 6．A 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度恒定，与频率无关，故A正确； B．根据麦克斯韦电磁理论可知，周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故B错误； C．电磁波也是波的一种，具有波的一切特性，可以发生反射和折射，故C错误； D．电磁波可以在介质中传播，所以可以根据电缆、光缆进行有线传播，也可以不需要介质进行传播，即无线传播，故D错误。 故选A。 7．C 【详解】A．第一个用实验的方法证实电磁波的科学家是赫兹，麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，故A错误； B．中国天眼接收来自宇宙的射电波信号，射电波是一种波长更长，频率更低的电磁波，可以穿透云层、星云等天体物质，所以中国天眼在任何天气下都可以正常运行，不受白天黑夜的影响，故B错误； C．根据题意知天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，由 得射电波的频率区间为，故C正确； D．电磁波是横波，电磁波的本质是电场和磁场的交替变化，在空间中以波的形式传播，不需要通过物质介质来传递能量，故D错误。 故选C。 8．B 【详解】由电磁波谱排列知 广播电台发射“中波”段某套节目的讯号频率最低，其次是家用微波炉中的微波，频率较高的是VCD机中的激光（可见光），频率最高的是人体透视用的X光，即 f1＜f2＜f3＜f4 故选B。 9．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。 10．B 【详解】设人体与该装置的安全距离至少为x，则 解得 x≈2.0m 故选B。 11．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。 12．B 【详解】ABC．由图可知，甲波和乙波的波长都比可见光的大，甲波的波长比乙波的大，选项AC错误，B正确； D．甲波长较大，则甲波比乙波更容易发生衍射现象，选项D错误。 故选B。 13．A 【详解】A．动圈式麦克风的工作原理是：当声波使膜片振动时，连接在膜片上的线圈（位于磁场中）会随着膜片一起振动，线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而根据电磁感应原理产生感应电流，这样就把声音信号转化成了电信号，故 A 正确； B．在无线传输过程中，电信号通常是通过电磁波进行传播的，而不是超声波，超声波是一种机械波，在介质中传播，不适合用于无线通信中远距离的电信号传输，故B 错误； C．音响设备是利用通电导体在磁场中受到力的作用（即电动机的原理），将电信号转换为纸盆等发声部件的振动，进而产生声音信号，而不是利用电流的热效应，电流的热效应主要体现为电能转化为内能使导体发热等情况，故 C 错误； D．所有的电磁波在真空中的传播速度都是光速（在空气中传播速度近似等于光速），无线麦克风传输信号利用的是电磁波，其信号传输速度等于光速，不存在比光速快的情况，故D 错误。 故选A。 14．A 【详解】A．电磁波的传播和振动垂直是横波，声波的振动和传播平行则是纵波，故A正确； B．电磁波的传播不依赖介质，声波是机械波只能在介质中传播，故B错误； C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故C错误； D．航天员讲话时画面能与声音同步，但电磁波的速度为光速，声波的传播速度为340m/s，两者差距很大，故D错误； 故选A。 15．BC 【详解】A．周期性变化的磁场、电场才能产生电磁波，故A错误； B．电磁波的传播速度与介质有关，介质的变化波速变化，故B正确； C．电磁波能够携带信号，用于通讯、广播等，所以电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波，故C正确； D．微波炉内的微波是波长较短的电磁波，故D错误。 故选BC。 16．AC 【详解】A．控制电视、空调的遥控器使用的是红外线，故A正确； B．银行和商店用来鉴别大额钞票真伪的验钞机使用的是紫外线，不是X射线，故B错误； C．手机通话使用的无线电波，故C正确； D．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪使用的是X射线，不是紫外线，故D错误。 故选AC。 17．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。 18．AD 【详解】A．5G信号的频率比4G信号的频率更高，则5G信号的波长比4G信号的波长更短，选项A正确； B．5G信号与4G信号频率不同，则相遇时不能发生干涉现象，选项B错误； C．在真空中5G信号与4G信号传播的速度相同，均为3×108m/s，选项C错误； D．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，选项D正确。 故选AD。 19．（1）没电流，有电场；（2）没电流，有电场；（3）没有 【详解】（1）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中会有电场，但是没有自由电荷的定向移动，不会形成电流。 （2）线圈不存在时，仍然存在电场，但是没有闭合回路，不会形成电流。 （3）恒定的磁场不能产生电场。 20．工作在红外线这一波段。该波段的波长大于可见光而小于无线电波，主要效应为热效应，常用于加热理疗、红外遥感摄像等。 【详解】工作在红外线这一波段。该波段的波长大于可见光而小于无线电波，主要效应为热效应，常用于加热理疗、红外遥感摄像等。 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $