13.4 电磁波的发现及应用（分层作业）物理人教版必修第三册

13.4 电磁波的发现及应用（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、麦克斯韦电磁场理论与电磁波 二、波速、波长与频率 三、电磁波谱与各波段应用 四、电磁波的发射与接收 五、电磁波的应用与通信 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、麦克斯韦电磁场理论与电磁波 1．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 2．（25-26高二下·云南玉溪第一中·阶段检测）（多选）麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例，圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，两板间有向上的电场，则下列说法中正确的是（       ） A. 电容器正在放电 B. 该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场 C. 两平行板间的电场强度E在增大 D. 两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场瞬时值为零 3．（25-26高二上·云南曲靖·月考）下列关于磁场、电场及电磁波的说法中不正确的是（        ） A. 麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹通过实验证实了电磁波的存在 B. 只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 C. 不同电磁波具有不同的波长，红外线的波长大于可见光的波长 D. 楞次定律是能量守恒定律在电磁领域的体现 4．（25-26高二上·河北滦平县·期末）智能手机与现代科技息息相关，下列判断正确的是（     ） A. 手机与基站之间传播信号主要依赖超声波 B. 手机信号的传播，离不开电磁场 C. 把手机放在玻璃真空罩中，手机将接收不到信号 D. 基站之间传播信号需要光导纤维，光导纤维的内芯相对于外套是光疏介质 5．下列说法正确的是（　　） A. 光是一种电磁波 B. 光需要介质才能传播 C. 声波只能在空气中传播 D. 在空气中传播的声波是横波 6．（24-25高二下·北京昌平区·期末）关于电磁波下列说法正确的是（　　） A. 电磁波的传播不需要任何介质 B. 电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 C. 电磁波在任何介质中传播的速度都等于光速 D. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 二、波速、波长与频率 7．（25-26高二下·江西吉安九校·阶段检测）人体都有恒定的体温，能发出特定波长的红外线。红外线生命探测仪能够在各种恶劣条件下，有效地探测到人体的电磁波，已知光速为，电磁波谱如图所示，则红外线生命探测仪接收到人体电磁波的最小频率最接近（　　 ） A.  B.  C.  D.  8．英国物理学家麦克斯韦推算出一个出人意料的结果：电磁波的速度等于光速！电磁波在空气中的传播速度近似等于，某无线电波的频率是，该电磁波在空气中的波长为（　　） A. 1.52m B. 3.01m C. 2.56m D. 1.09m 9．500米口径球面射电望远镜（简称FAST）又被称为“中国天眼”，是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，若其工作频率范围是，那么它观测到的电磁波最长波长（　　） A. 约0.1米 B. 约4米 C. 约40米 D. 约1000米 10．关于电磁波的传播速度，下列说法正确的是（     ） A. 电磁波的频率越高，传播速度越大 B. 电磁波的波长越长，传播速度越大 C. 电磁波的能量越大，传播速度越大 D. 所有电磁波在真空中的传播速度都相等 三、电磁波谱与各波段应用 11．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 12．（24-25高二下·福建厦门·期中）越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机间的通信过程如图所示。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，以下说法正确的是（　　） A. 甲波的频率比乙波的频率高 B. 乙波的频率比紫外线的频率高 C. 甲波比乙波更容易发生衍射 D. 真空中甲波的传播速度比乙波的传播速度慢 13．（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A. 在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线 B. 无线电波的波长小于γ射线的波长 C. 适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D D. 医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断 14．电磁波为信息的传递插上了“翅膀”。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波的传播需要介质 B. 雷达是用γ射线来测定物体位置的设备 C. 电磁波的波速c、波长λ、频率f的关系为c=λf D. 遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线的波长相同 15．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 16．下列物理现象中说法正确的是（　　） A. 可见光中蓝色光比红色光的波长更长 B. 红外线测温仪，是利用了红外线波长较长的特性 C. 水银不浸润玻璃，将毛细玻璃管竖直插入水银中观察到毛细管内水银面上升 D. 物体影子的边缘比较模糊，这是光绕过物体边缘发生的衍射现象 四、电磁波的发射与接收 17．如图所示，某同学打开收音机的开关，将调频旋钮调到没有电台的位置。取一节旧的干电池和一根导线，将导线的端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续的接触，会听到收音机发出“咔咔”声。这一现象说明　　　　　　　　　　　　　　　　　的电流能够产生　　　　　　　　。某同学把手机放在真空罩中，给这个手机打电话，发现能收到信号但听不到手机的铃声，前者说明真空　　　　　　　　　　　　　；后者说明真空　　　　　　　　　　　　　　　　。 18．回答下列问题： （1）如图所示的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时，导线环上两小球间也会产生电火花，这是为什么？这个实验证实了什么？ （2）变化的磁场和变化的电场形成不可分离的统一体——电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播需要介质吗？它传播的速度是多大？ 五、电磁波的应用与通信 19．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 20．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波跟声波一样，只能在介质中传播 B. 电磁波可以传递信息，也可以传播能量 C. 遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大 D. 各种频率的电磁波在真空中传播的速度不同 【B 能力提升题】 21．（25-26高二下·北京·期中）当人们用微信等手机APP语音聊天时，既有机械波又有电磁波。下列关于机械波和电磁波说法正确的是（       ） A. 机械波和电磁波都有横波和纵波 B. 机械波和电磁波的传播都要依赖于介质 C. 机械波与电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 D. 机械波和电磁波在本质上是相同的，只是频率不同而已 22．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 23．（25-26高二下·山东潍坊·质量监测）使用蓝牙耳机接听手机来电，手机与基站及耳机的通信如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 基站发射的电磁波在不同介质中传播的频率不同 B. 蓝牙通信电磁波的波长比可见光的波长短 C. 在真空中手机通信的电磁波比蓝牙通信的电磁波波速大 D. 手机通信的电磁波比蓝牙通信的电磁波更容易发生明显衍射 24．如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5cm。将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球。其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置。让感应线圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动。据此回答下列问题。 （1）人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是　　　　　　　　　　　。 （2）对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空。 ①感应线圈本质上是一个变压器，它利用　　　　　　　　　　　将低压交流电变成数千伏的高电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场　　　　　　　　　　　，空气分子被电离，从而形成一个导电通路。 ②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以　　　　　　　　　　　的形式在空间快速传播。当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出　　　　　　　　　　　，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花。 ③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的　　　　　　　　　　　，导线环成了电磁波的　　　　　　　　　　　。 25．（24-25高二下·天津滨海新区·期末）（多选）在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A. 红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长 B. 红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线 C. X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞 D. 物体做受迫振动时，其振动频率等于驱动力的频率 【C 拓展培优题】 26．（24-25高二下·南京师范大学·期中）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 雷达就是利用长波遇到障碍物要反射的特性而工作的 B. 红外探测器利用红外遥感技术可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数 C. 紫外线能量较高足以破坏细胞核中的物质，因此人们应该完全避免紫外线的照射 D. γ射线具有很强的穿透本领，可以用来检查人体内部器官或骨骼的病变情况 27．（24-25高二上·河南三门峡·期末）有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A. 电磁波在真空中不能传播 B. 电磁波能传播信息，不能传播能量 C. X射线的波长比红外线的波长更短 D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 28．下列关于电磁波、电磁波谱的说法中，正确的是（　　） A. 麦克斯韦用实验验证了电磁波的存在，并测定电磁波的速度与光速相同 B. 在均匀变化的电场周围一定会产生均匀变化的磁场，在均匀变化的磁场周围也一定会产生均匀变化的电场 C. γ射线比X射线的波长短，但穿透能力更强 D. 在真空中，红外线的传播速度比紫外线的大 29．（24-25高二下·广东佛山·月考）我们的生活已经离不开电磁波，如：GPS定位系统使用频率为10.23MHz的电磁波，手机工作时使用频率为800MHz~1900MHz的电磁波，家用5GWifi使用频率约为5725MHz的电磁波，地铁行李安检时使用频率约为1018Hz的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波的频率越大，其在真空中的波长也越大 B. 电磁波从真空进入水中时，频率不变，传播速度变小 C. 有些电磁波是横波，有些电磁波是纵波 D. 麦克斯韦提出了电磁场理论，并通过实验成为发现电磁波的第一人 30．（25-26高二下·湖南张家界·月考）关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 红外线的显著作用是热作用，温度很低的物体不能辐射红外线 B. 在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调谐 C. 麦克斯韦认为电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场，并用实验证实了电磁波的存在 D. 医院里“γ手术刀”和B超“超声波”都能在空气中传播并能发生干涉、衍射和多普勒效应 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 13.4 电磁波的发现及应用（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、麦克斯韦电磁场理论与电磁波 二、波速、波长与频率 三、电磁波谱与各波段应用 四、电磁波的发射与接收 五、电磁波的应用与通信 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、麦克斯韦电磁场理论与电磁波 1．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。 2．（25-26高二下·云南玉溪第一中·阶段检测）（多选）麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例，圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，两板间有向上的电场，则下列说法中正确的是（       ） A. 电容器正在放电 B. 该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场 C. 两平行板间的电场强度E在增大 D. 两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场瞬时值为零 【答案】CD 【详解】AC．由图中可以看出，极板间的电场方向是竖直向上的，说明下极板带正电，上极板带负电，电流的方向是从电容器负极板流出，从正极板流入，故电容器处于充电状态，电量增大，电场增强，A错误，C正确； B．题目说明变化电场产生的磁场等效于向上电流产生的磁场，根据右手螺旋定则（安培定则）：拇指沿电流方向向上，俯视的话四指环绕方向为逆时针，因此产生的磁场是逆时针（俯视），B错误； D．两极板间的电场最强时，电场的变化率为零，电场产生的磁场的磁感应强度为零，D正确。 故选CD。 3．（25-26高二上·云南曲靖·月考）下列关于磁场、电场及电磁波的说法中不正确的是（        ） A. 麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹通过实验证实了电磁波的存在 B. 只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 C. 不同电磁波具有不同的波长，红外线的波长大于可见光的波长 D. 楞次定律是能量守恒定律在电磁领域的体现 【答案】B 【详解】A．麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹通过实验首次证实了电磁波的存在，故A正确； B．只有周期性变化的电场和磁场才能交替激发，由产生区域向外传播形成电磁波；均匀变化的电场只会产生恒定磁场，恒定磁场无法再激发电场，不能形成电磁波，故B错误； C．根据电磁波谱的波长分布规律，红外线的波长大于可见光的波长，不同电磁波的波长、频率均存在差异，故C正确； D．楞次定律指出感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原因，该过程中其他形式的能量转化为电能，是能量守恒定律在电磁感应领域的体现，故D正确。 本题选不正确的，故选B。 4．（25-26高二上·河北滦平县·期末）智能手机与现代科技息息相关，下列判断正确的是（     ） A. 手机与基站之间传播信号主要依赖超声波 B. 手机信号的传播，离不开电磁场 C. 把手机放在玻璃真空罩中，手机将接收不到信号 D. 基站之间传播信号需要光导纤维，光导纤维的内芯相对于外套是光疏介质 【答案】B 【详解】A．手机与基站之间传播信号主要依赖电磁波中的无线电波，故A错误； B．手机信号是通过电磁场来传播的，故B正确； C．手机信号传输是通过电磁场传播，而电磁波的传播不需要介质，则在真空罩中也能传输，也能接收信号，故C错误； D．光导纤维利用光的全反射原理传输信号，全反射需要从光密介质射向光疏介质，则内芯相对于外套是光密介质，故D错误。 故选B。 5．下列说法正确的是（　　） A. 光是一种电磁波 B. 光需要介质才能传播 C. 声波只能在空气中传播 D. 在空气中传播的声波是横波 【答案】A 【详解】AB．光属于电磁波，其传播不需要介质，可以在真空中传播，故A正确，B错误； C．声波的传播需要介质，可以在空气、液体和固体中传播，故C错误； D．在空气中传播的声波是纵波，故D错误。 故选A。 6．（24-25高二下·北京昌平区·期末）关于电磁波下列说法正确的是（　　） A. 电磁波的传播不需要任何介质 B. 电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 C. 电磁波在任何介质中传播的速度都等于光速 D. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 【答案】A 【详解】A．电磁波（如光）可以在真空中传播，无需介质，故A正确； B．声波（如说话、超声波）也能传递信息，故B错误； C．电磁波在介质中的速度（n为折射率，n >1），故速度小于光速c，故C错误； D．麦克斯韦预言电磁波，赫兹通过实验证实电磁波的存在，故D错误。 故选A。 二、波速、波长与频率 7．（25-26高二下·江西吉安九校·阶段检测）人体都有恒定的体温，能发出特定波长的红外线。红外线生命探测仪能够在各种恶劣条件下，有效地探测到人体的电磁波，已知光速为，电磁波谱如图所示，则红外线生命探测仪接收到人体电磁波的最小频率最接近（　　 ） A.  B.  C.  D.  【答案】A 【详解】由题图可知，红外线的波长在，且波长越长，频率越小，故接收到电磁波的最小频率，最接近。 故选A。 8．英国物理学家麦克斯韦推算出一个出人意料的结果：电磁波的速度等于光速！电磁波在空气中的传播速度近似等于，某无线电波的频率是，该电磁波在空气中的波长为（　　） A. 1.52m B. 3.01m C. 2.56m D. 1.09m 【答案】B 【详解】由c=λf，代入已知数据，解得 故选B。 9．500米口径球面射电望远镜（简称FAST）又被称为“中国天眼”，是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，若其工作频率范围是，那么它观测到的电磁波最长波长（　　） A. 约0.1米 B. 约4米 C. 约40米 D. 约1000米 【答案】B 【详解】频率最小的电磁波的波长最长，则最长波长为 故选B。 10．关于电磁波的传播速度，下列说法正确的是（     ） A. 电磁波的频率越高，传播速度越大 B. 电磁波的波长越长，传播速度越大 C. 电磁波的能量越大，传播速度越大 D. 所有电磁波在真空中的传播速度都相等 【答案】D 【详解】【分析】 AB．电磁波在介质中的传播速度由频率和介质共同决定，AB错误； C．电磁波的速度与能量无关，C错误； D．所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，D正确。 故选D。 三、电磁波谱与各波段应用 11．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 【答案】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． 12．（24-25高二下·福建厦门·期中）越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机间的通信过程如图所示。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，以下说法正确的是（　　） A. 甲波的频率比乙波的频率高 B. 乙波的频率比紫外线的频率高 C. 甲波比乙波更容易发生衍射 D. 真空中甲波的传播速度比乙波的传播速度慢 【答案】C 【详解】A．由甲、乙波的波长大小关系为，根据可知，波长越大频率越小，所以甲、乙波的频率关系为，故A错误； B．乙波波长大于紫外线波长，根据可知，乙波的频率比紫外线的频率低，故B错误； C．波长越长，波动性越显著，越容易发生明显的衍射现象。因为 ，所以甲波比乙波更容易发生衍射，故C正确； D．所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速c，所以真空中甲波的传播速度等于乙波的传播速度，故D错误。 故选C。 13．（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A. 在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线 B. 无线电波的波长小于γ射线的波长 C. 适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D D. 医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断 【答案】CD 【详解】A．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红光，不是红外线，红外线是看不到的，A错误； B．无线电波的波长大于γ射线的波长，B错误； C．紫外线能促进体内维生素D的合成，C正确； D．X射线穿透能力较强，医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断，D正确。 故选CD。 14．电磁波为信息的传递插上了“翅膀”。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波的传播需要介质 B. 雷达是用γ射线来测定物体位置的设备 C. 电磁波的波速c、波长λ、频率f的关系为c=λf D. 遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线的波长相同 【答案】C 【详解】A．电磁波的传播不需要介质，A错误； B．雷达是用微波来测定物体位置的设备，B错误； C．电磁波的波速c、波长λ、频率f的关系为c=λf，C正确； D．遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线的波长不同，D错误； 故选C。 15．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。 16．下列物理现象中说法正确的是（　　） A. 可见光中蓝色光比红色光的波长更长 B. 红外线测温仪，是利用了红外线波长较长的特性 C. 水银不浸润玻璃，将毛细玻璃管竖直插入水银中观察到毛细管内水银面上升 D. 物体影子的边缘比较模糊，这是光绕过物体边缘发生的衍射现象 【答案】D 【详解】A．可见光中波长从红光到紫光逐渐减小，所以红色光波长比蓝色光更长，故A错误； B．红外线测温仪是利用不同温度的物体辐射红外线的强度存在差异的特性工作，与红外线波长较长的特点无关，故B错误； C．不浸润液体在毛细管中液面会下降，水银不浸润玻璃，因此将毛细玻璃管插入水银中时，管内水银面下降，故C错误； D．光可以绕过障碍物边缘发生衍射，偏离直线传播路径，导致物体影子的边缘比较模糊，故D正确。 故选D。 四、电磁波的发射与接收 17．如图所示，某同学打开收音机的开关，将调频旋钮调到没有电台的位置。取一节旧的干电池和一根导线，将导线的端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续的接触，会听到收音机发出“咔咔”声。这一现象说明　　　　　　　　　　　　　　　　　的电流能够产生　　　　　　　　。某同学把手机放在真空罩中，给这个手机打电话，发现能收到信号但听不到手机的铃声，前者说明真空　　　　　　　　　　　　　；后者说明真空　　　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】① 时断时续（或变化）    ② 电磁波    ③ 能传播电磁波    ④ 不能传声 【详解】[1][2]当将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续的接触时，会产生时断时续的电流，即变化的电流，会产生电磁波，电磁波可以被收音机接收，从而发出声音； [3][4]将手机放在真空罩中，手机仍能收到信号，说明电磁波可以在真空中传播，而听不到声音说明声音不能再真空中传播。 18．回答下列问题： （1）如图所示的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时，导线环上两小球间也会产生电火花，这是为什么？这个实验证实了什么？ （2）变化的磁场和变化的电场形成不可分离的统一体——电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播需要介质吗？它传播的速度是多大？ 【答案】（1）当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环上两小球间也产生电火花。这个实验证实了电磁波的存在；（2）不需要介质，传播的速度为光速 【详解】（1）略； （2）变化的磁场和变化的电场形成不可分割的统一体，即电磁场，它会由近及远地向外传播。电磁场是由变化的电场和变化的磁场相互联系、相互依存而形成的统一体。当电场发生变化时，它会产生磁场；反之，当磁场发生变化时，也会产生电场。这种相互作用的机制使得电磁场能够以波的形式传播，无需任何介质，且传播速度为光速。 五、电磁波的应用与通信 19．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 【答案】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。 20．关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波跟声波一样，只能在介质中传播 B. 电磁波可以传递信息，也可以传播能量 C. 遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率大 D. 各种频率的电磁波在真空中传播的速度不同 【答案】B 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，故A错误； B．电磁波可以传递信息，也可以传播能量，故B正确； C．根据电磁波谱可知，遥控器发出的红外线的频率比医院CT中的X射线的频率小，故C错误； D．各种频率的电磁波在真空中传播的速度都等于真空中的光速c，故D错误。 故选B。 【B 能力提升题】 21．（25-26高二下·北京·期中）当人们用微信等手机APP语音聊天时，既有机械波又有电磁波。下列关于机械波和电磁波说法正确的是（       ） A. 机械波和电磁波都有横波和纵波 B. 机械波和电磁波的传播都要依赖于介质 C. 机械波与电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 D. 机械波和电磁波在本质上是相同的，只是频率不同而已 【答案】C 【详解】A．机械波有横波和纵波两种类型，但电磁波的电场、磁场振动方向均与传播方向垂直，只有横波，故A错误； B．机械波是机械振动的传播，必须依赖介质，真空中无法传播；电磁波是电磁场的传播，不需要介质，可在真空中传播，故B错误； C．反射、折射、干涉、衍射是所有波特有的共性，机械波和电磁波都属于波，均能发生上述现象，故C正确； D．机械波本质是介质质点振动形式和能量的传递，电磁波本质是变化电磁场的传播，二者本质完全不同，并非仅频率有差异，故D错误。 故选C。 22．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。 23．（25-26高二下·山东潍坊·质量监测）使用蓝牙耳机接听手机来电，手机与基站及耳机的通信如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 基站发射的电磁波在不同介质中传播的频率不同 B. 蓝牙通信电磁波的波长比可见光的波长短 C. 在真空中手机通信的电磁波比蓝牙通信的电磁波波速大 D. 手机通信的电磁波比蓝牙通信的电磁波更容易发生明显衍射 【答案】D 【详解】A．电磁波的频率由波源决定，和传播介质无关，同一电磁波在不同介质中传播时频率不变，故A错误； B．由图可知，蓝牙通信电磁波的频率远小于可见光的频率，根据真空中公式 频率越小波长越长，因此蓝牙通信电磁波的波长比可见光长，故B错误； C．真空中所有电磁波的传播速度都等于光速，因此手机通信和蓝牙通信的电磁波波速相等，故C错误； D．手机通信电磁波的频率小于蓝牙通信电磁波的频率，根据 可得手机通信电磁波波长更长；而波长越长，越容易发生明显衍射，因此手机通信的电磁波更容易发生明显衍射，故D正确。 故选D。 24．如图所示，感应圈G上装两根带有球形电极的铜管a、b构成发射天线，两球的间隙约0.5cm。将一根导线弯成环状，导线两端安装两个小金属球。其间留有空隙，将导线固定到绝缘支架B上靠近感应线圈放置。让感应线圈工作，当电火花在铜管a、b上两个金属球间跳动时，支架B上导线环两端的两个小球间也有电火花跳动。据此回答下列问题。 （1）人类历史上，首先捕捉到电磁波的科学家是　　　　　　　　　　　。 （2）对于这一实验现象的解释如下，请完成其中的填空。 ①感应线圈本质上是一个变压器，它利用　　　　　　　　　　　将低压交流电变成数千伏的高电压，由于铜管a、b上两球间的电压很高，间隙中电场　　　　　　　　　　　，空气分子被电离，从而形成一个导电通路。 ②当电火花在铜管a、b上的两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以　　　　　　　　　　　的形式在空间快速传播。当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出　　　　　　　　　　　，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花。 ③在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的　　　　　　　　　　　，导线环成了电磁波的　　　　　　　　　　　。 【答案】① 赫兹    ② 电磁感应    ③ 很强    ④ 电磁波    ⑤ 感应电动势    ⑥ 发射器    ⑦ 检测器 【详解】（1）[1]建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而首先证实电磁波存在，并捕捉到电磁波的科学家是赫兹； （2）当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花．在赫兹实验中，感应圈成了电磁波发射器，导线环成了电磁波的检测器． ①[2][3]可知，感应线圈本质上是一个变压器，它利用电磁感应将低压交流电变成数千伏的高电压．由于a、b管上两球间的电压很高，间隙中电场很强，空气分子被电离，从而形成一个导电通路； ②[4][5]当电火花在a、b管上两个金属球间跳动时，必定建立一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当其经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，击穿导线环中的空气，使得导线环的空隙中也产生了电火花； ③[6][7]在此实验中，感应圈及金属棒构成了电磁波的发射器，导线环成了电磁波的检测器。 25．（24-25高二下·天津滨海新区·期末）（多选）在抗击新冠肺炎疫情的战役中，为了发现高危人群中的疑似病人，通常利用红外线测量人体的温度。关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A. 红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长 B. 红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线 C. X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞 D. 物体做受迫振动时，其振动频率等于驱动力的频率 【答案】ACD 【详解】A．红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长，故A正确； B．红外线的显著作用是热效应，任何温度的物体都能辐射红外线，故B错误； C ．X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞，故C正确； D．物体做受迫振动时，其振动频率等于驱动力的频率，故D正确。 故选ACD。 【C 拓展培优题】 26．（24-25高二下·南京师范大学·期中）关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 雷达就是利用长波遇到障碍物要反射的特性而工作的 B. 红外探测器利用红外遥感技术可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数 C. 紫外线能量较高足以破坏细胞核中的物质，因此人们应该完全避免紫外线的照射 D. γ射线具有很强的穿透本领，可以用来检查人体内部器官或骨骼的病变情况 【答案】B 【详解】A．雷达利用的是微波（波长较短的电磁波）遇到障碍物易反射的特性工作，长波衍射能力强、不易反射，不适合雷达场景，故A错误； B．一切物体都在不停辐射红外线，且红外线的辐射强度、特征与物体温度、材质、含水量等直接相关，红外探测器可通过红外遥感技术获取被测对象的形状、温度、湿度等参数，故B正确； C．适量紫外线照射可促进人体合成维生素D、帮助钙吸收，只有过量紫外线才会损伤细胞，无需完全避免照射，故C错误； D．γ射线穿透能力强但伤害也极强，会严重损伤人体正常细胞，临床检查人体器官、骨骼用的是X射线，不会用γ射线做常规检查，故D错误。 故选B。 27．（24-25高二上·河南三门峡·期末）有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A. 电磁波在真空中不能传播 B. 电磁波能传播信息，不能传播能量 C. X射线的波长比红外线的波长更短 D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 【答案】C 【详解】A．电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播，故A错误； B．电磁波能传播信息，也能传播能量，故B错误； C．X射线的波长比红外线的波长更短，故C正确； D．麦克斯韦预言电磁波的存在，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D错误。 故选C。 28．下列关于电磁波、电磁波谱的说法中，正确的是（　　） A. 麦克斯韦用实验验证了电磁波的存在，并测定电磁波的速度与光速相同 B. 在均匀变化的电场周围一定会产生均匀变化的磁场，在均匀变化的磁场周围也一定会产生均匀变化的电场 C. γ射线比X射线的波长短，但穿透能力更强 D. 在真空中，红外线的传播速度比紫外线的大 【答案】C 【详解】A．麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，是赫兹通过实验验证了电磁波的存在，A错误； B．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场只会产生恒定的磁场，均匀变化的磁场也只会产生恒定的电场，B错误； C．电磁波谱中，射线比射线波长更短、频率更高，穿透能力更强，C正确； D．所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，与电磁波的频率无关，因此红外线和紫外线在真空中传播速度相等，D错误。 故选C。 29．（24-25高二下·广东佛山·月考）我们的生活已经离不开电磁波，如：GPS定位系统使用频率为10.23MHz的电磁波，手机工作时使用频率为800MHz~1900MHz的电磁波，家用5GWifi使用频率约为5725MHz的电磁波，地铁行李安检时使用频率约为1018Hz的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波的频率越大，其在真空中的波长也越大 B. 电磁波从真空进入水中时，频率不变，传播速度变小 C. 有些电磁波是横波，有些电磁波是纵波 D. 麦克斯韦提出了电磁场理论，并通过实验成为发现电磁波的第一人 【答案】B 【详解】A．由公式可知，真空中光速恒定，频率越大，波长越小，故A错误； B．电磁波频率由波源决定，进入水中时频率不变；传播速度（为介质折射率），因，速度变小，故B正确； C．电磁波是横波，电场和磁场方向均垂直于传播方向，所有电磁波均为横波，故C错误； D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波，但赫兹通过实验首次证实电磁波存在，故D错误。 故选B。 30．（25-26高二下·湖南张家界·月考）关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 红外线的显著作用是热作用，温度很低的物体不能辐射红外线 B. 在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调谐 C. 麦克斯韦认为电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场，并用实验证实了电磁波的存在 D. 医院里“γ手术刀”和B超“超声波”都能在空气中传播并能发生干涉、衍射和多普勒效应 【答案】D 【详解】A．一切物体无论温度高低都在不断辐射红外线，温度很低的物体也能辐射红外线，故A错误； B．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，调谐是电磁波接收阶段选择特定频率信号的操作，故B错误； C．麦克斯韦提出变化的电场产生磁场、变化的磁场产生电场，仅从理论上预言了电磁波的存在，是赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故C错误； D．γ射线属于电磁波，可在空气中传播；超声波属于机械波，空气可以作为其传播介质，二者都属于波，干涉、衍射、多普勒效应是波特有的共性，二者都能发生这些现象，故D正确。 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $