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課時跟蹤檢測(二十五) 電磁波的發現及應用
組—重基礎·體現綜合
1．(2024·廣東1月學考)關于電磁場和電磁波，下列說法錯誤的是(　　)
A．變化的磁場能產生電場
B．變化的電場能產生磁場
C．電磁波可以在真空中傳播
D．所有電磁波的波長是相同的
解析：選D　根據麥克斯韋電磁場理論，變化的磁場能產生電場，變化的電場能產生磁場，故A、B正確；電磁波傳播不需要介質，可以在真空中傳播，故C正確；電磁波的頻率不同，在真空中所有電磁波的波速相同，根據λ＝，可知所有電磁波的波長不都相同，故D錯誤。本題選錯誤的，故選D。
2．關于電磁場，下列說法不正確的是(　　)
A．在一個磁鐵旁放一帶電體，則兩者周圍空間就形成了電磁場
B．電磁場既不同于靜電場，也不同于靜磁場
C．電磁場中的電場和磁場是不可分割的一個統一體
D．電磁場中的電場的變化頻率和磁場的變化頻率是相同的
解析：選A　電磁場是變化頻率相同的電場和磁場形成的不可分割的統一體，而不是靜電場和靜磁場簡單的復合。所以選項A錯誤。
3．(多選)根據麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是(　　)
A．電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場
B．變化的電場周圍一定產生磁場，變化的磁場周圍一定產生電場
C．變化的電場周圍一定產生變化的磁場
D．電磁波在真空中的傳播速度為3.0×108 m/s
解析：選BD　根據麥克斯韋的電磁場理論，只有變化的電場周圍產生磁場，變化的磁場周圍產生電場，但變化的電場周圍不一定產生變化的磁場，如均勻變化的電場產生的是穩定的磁場，A、C錯誤，B正確；電磁波在真空中的傳播速度為3×108 m/s，D正確。
4．關于電磁波傳播速度表達式v＝λf，下列說法正確的是(　　)
A．波長越長，傳播速度越快
B．頻率越高，傳播速度越快
C．發射能量越大，傳播速度越快
D．電磁波的傳播速度與傳播介質有關
解析：選D　在真空中傳播時，各類電磁波的傳播速度相同。在介質中傳播時，傳播速度與介質有關。
5．下列說法正確的是(　　)
A．在變化的電場周圍一定產生變化的磁場
B．紫外線有顯著的熱效應
C．一切物體都在不停地發射紅外線
D．X射線的穿透本領比γ射線更強
解析：選C　在均勻變化的電場周圍一定產生穩定的磁場，故A錯誤；紅外線有顯著的熱效應，故B錯誤；物體都能產生熱輻射，熱輻射的電磁波包括紅外線，故C正確；X射線的穿透本領比γ射線弱，故D錯誤。
6.驗鈔機發出的光能使鈔票上的熒光物質發光，電視機、空調的遙控器發出的光能控制電視機、空調的工作狀態。對于它們發出的光，以下判斷正確的是(　　)
A．它們發出的都是紅外線
B．它們發出的都是紫外線
C．驗鈔機發出的是紅外線，遙控器發出的是紫外線
D．驗鈔機發出的是紫外線，遙控器發出的是紅外線
解析：選D　紫外線有較強的熒光作用，能使熒光物質發出熒光，故驗鈔機發出的是紫外線；紅外線能很方便地遙控家用電器，故D正確。
7．使用藍牙耳機接聽手機來電，其信號傳輸的示意圖如圖所示，已知可見光的頻率范圍是：4.2×1014～7.8×1014 Hz，則藍牙通信的電磁波(　　)
A．是藍光
B．波長比手機通信的電磁波短
C．在真空中的傳播速度大小為340 m/s
D．在真空中的傳播速度比可見光傳播的速度小
解析：選B　由題意可得，藍牙通信的電磁波頻率小于可見光頻率，故不可能是藍光，故A錯誤；由圖可知，藍牙通信的電磁波比手機通信的電磁波頻率大，由c＝λf可知，頻率越大，波長越短，故藍牙通信的電磁波波長比手機通信的電磁波短，故B正確；在真空中電磁波的傳播速度大小均為c＝3×108 m/s，故C、D錯誤。
8．(多選)關于電磁波譜，下列說法正確的是(　　)
A．X射線對生命物質有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變
B．γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高
C．紫外線比紫光波長長，可以用來消毒
D．在電磁波譜中紅外線穿透力最強，可以摧毀病變的細胞
解析：選AB　X射線對生命物質有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，A正確；γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，B正確；在電磁波譜中從無線電波到γ射線，波長逐漸減小，頻率逐漸增大，紫外線比紫光波長短，C錯誤；γ射線穿透力最強，可以摧毀病變的細胞，D錯誤。
9．在如圖所示的四種磁場情況中能產生恒定的感應電場的是(　　)
解析：選C　由電磁場理論，結合圖像，則有：A中磁場不變，則不會產生電場，故A錯誤；B中磁場方向變化，而大小不變，則不會產生恒定的電場，故B錯誤；C中磁場隨著時間均勻變化，則會產生恒定的電場，故C正確；D中磁場隨著時間非均勻變化，則會產生非均勻變化的電場，故D錯誤。
10．(多選)關于電磁波譜，下列說法正確的是(　　)
A．電視遙控器利用的是紅外線
B．醫院里常用X射線對病房和手術室進行消毒
C．利用紫外線的熒光效應可設計防偽措施
D．紅外線波長比紫外線波長短
解析：選AC　由于紅外線波長較長，電視遙控器利用了紅外線，A正確；紫外線有顯著的化學作用，可利用紫外線消毒，所以醫院里常用紫外線對病房和手術室進行消毒，B錯誤；在紫外線的照射下，許多物質會發出熒光，根據這個特點可以設計防偽措施，C正確；紫外線波長比紅外線波長短，D錯誤。
B組—重應用·體現創新
11．某廣播電臺發射“中波”段某套節目的信號、家用微波爐中的微波、VCD機中的激光(可見光)、人體透視用的X光，都是電磁波，它們的頻率分別為f1、f2、f3、f4，則(　　)
A．f1>f2>f3>f4 B．f1C．f1f2解析：選B　廣播電臺發射“中波”、微波爐中的微波、可見光光波、X射線，它們的波長關系λ1>λ2>λ3>λ4，頻率關系f112．太陽表面溫度約為6 000 K，主要發出可見光；人體溫度約為310 K，主要發出紅外線；宇宙空間的溫度約為3 K，所發出的輻射稱為“3 K背景輻射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空間上保留下的余熱，若要進行“3 K背景輻射”的觀測，應該選擇下列哪一個波段(　　)
A．無線電波 B．紫外線
C．X射線 D．γ射線
解析：選A　電磁波譜按波長由長到短的順序排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，由題意知，物體溫度越高，其發出的電磁波波長越短，宇宙間的溫度約為3 K，則其發出的電磁波的波長應在無線電波波段，故選項A正確。
13．太陽風暴襲擊地球時，不僅會影響通信，威脅衛星，而且會破壞臭氧層。臭氧層作為地球的保護傘，是因為臭氧能吸收太陽輻射中(　　)
A．波長較短的可見光 B．波長較長的可見光
C．波長較短的紫外線 D．波長較長的紅外線
解析：選C　臭氧層的主要作用是吸收來自太陽的紫外線，以保護地球上的動植物，故選項C正確。
14．(多選)關于紅外線的作用與來源，下列說法正確的是(　　)
A．一切物體都在不停地輻射紅外線
B．紅外線具有很強的熱作用和熒光作用
C．紅外線的顯著作用是化學作用
D．紅外線可用于遙感、紅外制導
解析：選AD　熒光作用和化學作用都是紫外線的重要用途，紅外線波長較可見光長，可用于加熱理療、遙感、紅外制導等。
15．關于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是(　　)
A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息
B．手機在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波
C．太陽光中的可見光和醫院“B超”中的超聲波傳播速度相同
D．遙控器發出的紅外線波長和醫院“CT”中的X射線波長相同
解析：選B　聲波、電磁波都能傳遞能量和信息，A項錯誤；在手機通話過程中，既涉及電磁波又涉及聲波，B項正確；可見光屬于電磁波，“B超”中的超聲波是聲波，波速不同，C項錯誤；紅外線波長較X射線波長長，故D項錯誤。
16．為了體現高考的公平、公正，高考時很多地方在考場使用手機信號屏蔽器，該屏蔽器在工作過程中以一定的速度由低端頻率向高端頻率掃描，該掃描速度可以在手機接收報文信號時形成亂碼干擾，從而讓手機不能檢測從基站發出的正常數據，使手機不能與基站建立連接，達到屏蔽手機信號的目的，手機表現為搜索網絡、無信號、無服務系統等現象。由以上信息可知(　　)
A．由于手機信號屏蔽器的作用，考場內沒有電磁波了
B．電磁波必須在介質中才能傳播
C．手機信號屏蔽器工作時基站發出的電磁波不能傳播到考場內
D．手機信號屏蔽器是通過發射電磁波干擾手機工作來達到目的的
解析：選D　電磁波在空間的存在，不會因手機信號屏蔽器而消失，故A錯誤；電磁波可以在真空中傳播，B錯誤；由題意知手機信號屏蔽器工作過程中以一定的速度由低端頻率向高端頻率掃描，干擾由基站發出的電磁波信號，使手機不能正常工作，故C錯誤，D正確。
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4　電磁波的發現及應用
核心素養點擊
物理觀念 (1)了解麥克斯韋電磁場理論的內容。
(2)知道電磁波的形成及赫茲的實驗結論。
(3)知道電磁波在真空中傳播的速度及波長、頻率和波速的關系。
(4)了解電磁波譜的組成及各種電磁波的特點、應用。
科學思維 理解電磁波的形成和傳播。
1．填一填
(1)電磁場
①麥克斯韋的電磁理論：變化的 產生電場，變化的 產生磁場。
②電磁場：變化的電場和磁場總是相互聯系的，形成一個不可分割的統一的 。
磁場
電場
電磁場
(2)電磁波
①麥克斯韋推斷：周期性變化的電場在空間引起周期性變化的磁場，這個變化的磁場又引起新的變化的電場。
②麥克斯韋預言： 變化的電場和磁場交替產生，由近及遠地向周圍傳播，形成 。
③機械波的傳播離不開 ，電磁波可以在 中傳播。
④光的電磁理論：光是以波動形式傳播的一種 振動，電磁波的速度等于 。
⑤赫茲的貢獻：1886年，德國科學家赫茲通過實驗捕捉到了 ，證實了麥克斯韋的 理論。
周期性
電磁波
介質
真空
電磁
光速
電磁波
電磁場
2．判斷
(1)穩定的電場產生穩定的磁場。 ( )
(2)周期性變化的磁場產生周期性變化的電場。 ( )
(3)電磁波可以在介質中傳播，也可以在真空中傳播。 ( )
×
√
√
3．選一選
建立完整的電磁場理論并首先預言電磁波存在的科學家是 (　　)
A．法拉第　　　　　 B.奧斯特
C．赫茲 D．麥克斯韋
解析：麥克斯韋建立了電磁場理論并且預言了電磁波的存在，選項D正確。
答案：D　
1．填一填
(1)電磁波譜
①電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關系：c＝ 。
②電磁波在真空中的速度：c＝ m/s。
③電磁波譜：按電磁波的 或頻率大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。
λf
3×108
波長
④各種電磁波的應用
a．無線電波中的長波、中波、短波可以用于廣播及其他信號的傳輸，_____可以用于衛星通信、電視等的信號傳播。
b．紅外線可以用于 理療，可見光可以用于通信。
c．紫外線可以 ，X射線片可以用于診斷病情， 可以摧毀病變的細胞。
(2)電磁波的能量
①光是一種電磁波——傳播著的 ，光具有能量。
②電磁波具有能量，電磁波是一種 。
微波
加熱
消毒
γ射線
電磁場
物質
(3)電磁波通信
①電信網、廣播電視網和互聯網相互滲透、相互兼容，逐步整合成為統一的信息通信網絡。
②信息通信都是通過 來傳遞的。
③電磁波攜帶的信息，既可以有線傳播，也可以 傳播。
電磁波
無線
2．判斷
(1)光是一種電磁波。 ( )
(2)電磁波的傳播速度一定為3×108 m/s。 ( )
(3)電磁波具有能量可用于對物體加熱，也可以攜帶信息，用于信息通信。
( )
√
×
√
3．選一選
電磁波在真空中傳播的速度v＝3.00×108 m/s，有一個廣播電臺的頻率f＝90.0 MHz，這個電臺發射的電磁波的波長λ為 (　　)
A．2.70 m B．270 m
C．3.00 m D．3.33 m
【重難釋解】
1．對麥克斯韋電磁場理論的理解
恒定的電場不產生磁場 恒定的磁場不產生電場
均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場 均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場
不均勻變化的電場在周圍空間產生變化的磁場 不均勻變化的磁場在周圍空間產生變化的電場
振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場 振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場
2．電磁場的產生：如果在空間某處有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間產生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產生變化的電場——變化的電場和變化的磁場是相互聯系著的，形成不可分割的統一體，這就是電磁場。
[解析]　非均勻變化的電場產生變化的磁場，而均勻變化的電場產生穩定的磁場，所以變化的電場周圍一定產生磁場，變化的磁場周圍一定產生電場，但不一定變化，故A、B錯誤；均勻變化的磁場一定產生穩定的電場，而非均勻變化的電場產生變化的磁場，故C錯誤；周期性變化的振蕩電場一定產生同周期變化的振蕩磁場，故D正確。
[答案]　D
【素養訓練】
1．下列有關電磁場理論說法正確的是 (　　)
A．法拉第預言了電磁波的存在，并揭示了電、磁、光現象在本質上的統一性
B．變化的磁場一定產生變化的電場
C．均勻變化的電場產生均勻變化的磁場
D．赫茲通過一系列實驗，證明了麥克斯韋的電磁場理論
解析：麥克斯韋預言了電磁波的存在，赫茲通過一系列實驗，證明了麥克斯韋的電磁場理論，并揭示了電、磁、光現象在本質上的統一性，A錯誤，D正確；均勻變化的磁場產生恒定的電場，B錯誤；均勻變化的電場產生恒定的磁場，C錯誤。
答案：D　
2．有關電磁場理論的下列說法中，正確的是 (　　)
A．任何變化的磁場都要在空間產生變化的電場
B．任何電場都要在周圍空間產生磁場
C．任何變化的電場都要在周圍空間產生磁場
D．電場和磁場總是相互聯系著，形成一個不可分離的統一體，即電磁場
解析：根據麥克斯韋理論，均勻變化的磁場在周圍空間產生的電場是穩定的，故A錯誤。只有變化的電場才能在周圍產生磁場，并不是任何電場都會在周圍空間產生磁場，故B錯誤，C正確。電場和磁場并不總是相互聯系著的，例如，靜止電荷周圍只有靜電場，靜止磁體周圍只有穩定的磁場，只有變化的電場和變化的磁場才能形成一個不可分離的統一體，即電磁場，故D錯誤。
答案：C　
3.如圖所示是某一固定面的磁通量的變化圖像，在它周圍空間產生的電場中的某一點場強E應是 (　　)
A．逐漸增強　　　　 B.逐漸減弱
C．不變 D．無法確定
解析：由題圖可知磁通量Φ隨時間t均勻變化，而Φ＝BS，所以磁場是均勻變化的，根據麥克斯韋電磁場理論可知C正確。
答案：C　
[問題驅動]
為了避免雷達發現戰機的行蹤，人們研制了隱形飛機。我們用肉眼能不能看到隱形飛機？為什么？
提示：能看到。隱形飛機不反射敵方雷達的探測波，對雷達“隱形”，但可以反射可見光，肉眼能直接看到。　　　　
【重難釋解】
1．電磁波的特點
(1)電磁場中儲存電磁能，電磁波的發射過程就是輻射能量的過程。
(2)只有周期性變化的電場和磁場相互激發才能形成電磁波。
(3)電磁波可以在真空中傳播，因為電磁波本身就是一種物質——場物質，所以傳播時不再需要其他介質。
(4)任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×108 m/s，電磁波傳播雖然不需要介質，但在其他介質中的速度都比在真空中的小。
2．波長、頻率與波速之間的關系
波速＝波長×頻率，即v＝λf。
(1)頻率由波源決定，與介質無關，波長、波速的大小與介質有關。所以同一電磁波在不同介質中傳播時，頻率不變，波速、波長發生改變，在介質中的速度都比在真空中速度小。
(2)不同頻率的電磁波在同一介質中傳播時，傳播速度不同。
(3)在真空中傳播時，不同頻率的電磁波的速度都相同：v＝c。
【素養訓練】
4．下列說法不正確的是 (　　)
A．光是一種電磁波
B．電磁波是一種物質
C．愛因斯坦提出了相對論時空觀
D．麥克斯韋用實驗證實了電磁波的存在
解析：赫茲用實驗證實了電磁波的存在，其余選項表述正確，故選D。
答案：D　
5．下列關于電磁波的說法正確的是 (　　)
A．麥克斯韋從理論上預言了電磁波，赫茲用實驗證實了電磁波的存在
B．電磁波在真空和介質中的傳播速度相同
C．電磁振蕩可以產生電磁波，若波源的電磁振蕩停止，其發射到空間的電磁波隨即消失
D．常用的遙控器通過發出紫外線脈沖信號來遙控電視機
解析：麥克斯韋從理論上預言了電磁波，赫茲用實驗證實了電磁波的存在，A正確；電磁波在真空中的傳播速度比在介質中的傳播速度大，B錯誤；電磁振蕩可以產生電磁波，若波源的電磁振蕩停止，其發射到空間的電磁波不會消失，C錯誤；常用的遙控器通過發出紅外線脈沖信號來遙控電視機，D錯誤。
答案：A　
6．(多選)下列關于電磁波的說法中正確的是 (　　)
A．只要電場和磁場發生變化，就能產生電磁波
B．電磁波的傳播需要介質
C．停止發射電磁波，發射出去的電磁波仍能獨立存在
D．電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的
解析：要想產生持續的電磁波，變化的電場(或磁場)產生的磁場(或電場)必須是非均勻變化的，A錯誤；電磁波是物質波，電磁波的傳播可以不需要介質而在真空中傳播，B錯誤；電磁波可以脫離“波源”而獨立存在，C正確；電磁波具有能量，電磁波傳播的過程，也就是能量傳播的過程，D正確。
答案：CD　
【重難釋解】
1．電磁波譜是把電磁波按波長由大到小的順序排列起來的圖表。波長從大到小的順序為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。它們共同構成了范圍廣闊的電磁波譜。
2．電磁波譜中不同電磁波的特性及應用
電磁波譜 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 γ射線
特性 波動性強 熱作用強 感光性強 化學作用熒光效應 穿透力強 穿透力最強
用途 通信廣播、導航 加熱、遙測遙感、紅外攝像、紅外制導 照明、照相等 殺菌消毒、治療皮膚病等 檢查、探測、透視、治療 探測、治療
[解析]　(1)X光機是用來透視人的體內器官的，因此需要具有較強穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的傷害，因此采用了穿透能力比較強又不會給人體造成太大的傷害的X射線，故選D。
(2)紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，故選C。
(3)“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進局部血液循環，它利用的是紅外線的熱效應，使人體局部受熱，血液循環加快，故選E。
[答案]　(1)D　(2)C　(3)E
【素養訓練】
7．(2023·廣東1月學考)航天員劉洋在太空授課，信號從中國空間站發至地面接收站，利用的是(　　)
A．無線電波　 B．紅外線　　 C．X射線
解析：電磁波可以在真空中傳播，故太空中的信息是通過無線電波把信息傳遞到地面指揮中心，無線電波屬于電磁波。故選A。
答案：A　
8．(多選)下列有關電磁波的特性和應用，說法正確的是 (　　)
A．紅外線和X射線都有很高的穿透本領，常用于醫學上透視人體
B．過強的紫外線照射有利于人的皮膚健康
C．電磁波中頻率最大的為γ射線，可以摧毀病變的細胞
D．紫外線和X射線都可以使感光底片感光
解析：X射線有很高的穿透本領，醫學上常用于透視人體，紅外線不能，A錯誤；過強的紫外線照射對人的皮膚有害，B錯誤；電磁波中頻率最大的為γ射線，可以摧毀病變的細胞，C正確；紫外線和X射線都可以使感光底片感光，D正確。
答案：CD　

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