13.4 电磁波的发现及应用 【练习】2024-2025学年高二物理 同步练（ 人教版2019必修第三册）（原卷版）

13.4电磁波的发现及应用学习目标学习目标课程标准物理素养3.3.4通过实验，了解电磁波，知道电磁场的物质性。3.3.5通过实验，了解电磁波的应用及其带来的影响。物理观念：了解电磁波本身是一种特殊物质，电磁波能传递能量和信息。知道可见光是电磁波谱家族中的一个频段。科学思维：了解电磁波谱中各波段的主要特性及其在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用。科学探究：体验赫兹证明麦克斯韦预言的电磁波存在的实验观察及实验方法，领会物理理论和实验的相互配合对科学发展的巨大作用。科学态度与责任：了解人类发现电磁波的历史，知道麦克斯韦、赫兹等物理学家对电磁波发现做出的巨大贡献，领会在电磁波的发现过程中所蕴含的科学方法和科学精神。002思维导图电磁波谱电磁波的能量电磁波通信003知识梳理课前研读课本，梳理基础知识：一、电磁场1.麦克斯韦——经典电磁场理论2.电磁场二、电磁波1．产生条件：周期性变化的磁场或者周期性变化的电场2．特点(1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成．(2)电磁波的传播不需要，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度同(都等于光速)．(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速．(4)v＝λf，f是电磁波的．3．证实三、电磁波谱1．波长2．电磁波谱：按照电磁波的大小或高低的顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱．按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、、紫外线、X射线、γ射线．电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波＜3×1011＞10－3波动性强，易发生衍射无线电技术衍射能力减弱，直线传播能力增强红外线1011～101510－7～10－3热效应红外遥感可见光101510－7引起视觉照明、摄影紫外线1015～101610－8～10－7化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线1016～101910－11～10－8穿透本领强检查、医用透视γ射线＞1019＜10－11穿透本领更强工业探伤、医用治疗四、电磁波的能量1．电磁波是一种2．电磁波具有五、电磁波通信004题型精讲【题型一】电磁场理论及电磁波的产生【典型例题1】下列四个选项中的四种磁场变化情况，能产生如图所示电场的是（）A． B．C． D．【典型例题2】某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示，能发射电磁波的是()【对点训练1】关于电磁场理论，下列说法正确的是()A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．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C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场【对点训练2】（多选）梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子会在空中产生电磁波，该电磁波（）A．是由于电荷运动产生的B．不能在真空中传播C．只能沿着梳子摇动的方向传播D．在空气中的传播速度约为【题型二】电磁波的特点及电磁波谱【典型例题3】(多选)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有关B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度【典型例题4】关于各种电磁波的性质比较，下列说法中正确的有()A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更难发生干涉、衍射B．由于γ射线的波长太短了，所以根本无法发生干涉、衍射C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同D．γ射线的穿透能力最强，所以最适于用来透视人体，检查骨骼和其他病变情况【对点训练3】(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是()A．机械波与电磁波本质上是一致的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，还与电磁波的频率有关C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象【对点训练4】(多选)下列说法中正确的是()A．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的B．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应C．常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来摇控电视机D．遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征【题型三】电磁波的应用及危害的防止 【典型例题5】(多选)第五代移动通信技术(简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是()A．5G和4G使用的电磁波都是横波B．5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同C．5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象D．在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长【典型例题6】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．【对点训练5】(多选)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【对点训练6】电焊作业时，会产生对人体有害的电焊弧光，辐射出大量频率为1.0×1015Hz的电磁波。根据如图所示的电磁波谱，判断它属于哪种电磁波（）A．微波 B．红外线 C．紫外线 D．X射线00501强化训练【基础强化】1．关于电磁场和电磁波的正确说法是（）A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场B．电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波C．电磁波传播速度总是3×108m/sD．电磁波是一种物质，不能在真空中传播2.电信网、广播电视网和互联网逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过电磁波来传递的。关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（）A．变化的磁场一定能产生电磁波B．磁场一定在周围空间产生电场C．不均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生不均匀变化的电场D．麦克斯韦推算出电磁波传播的速度等于光速，提出了光的电磁理论：光是电磁波3.(1)观察上面两幅图，变化的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有区别吗？(2)变化的磁场一定能产生电磁波吗？为什么？4.测温是防控新冠肺炎的重要环节。在公共场所常用如图所示的测温枪为出入人员测温，测温枪是通过传感器接收红外线，得出感应温度数据，使用时只要将测温枪靠近皮肤表面，修正皮肤与实际体温的温差便能准确显示体温，下列说法正确的是()A.测温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒B.红外线是波长比紫外线长的电磁波C.红外线的穿透能力很强，接受红外线照射是会伤害身体的D.红外线的频率大于X光的频率5.（多选）关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是()A.机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动B.弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅C.有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去D.电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、可见光、红外线、γ射线6.根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是()A．微波、红外线、紫外线B．γ射线、X射线、紫外线C．紫外线、可见光、红外线D．紫外线、X射线、γ射线【素养提升】7.(多选)电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是()A.图(a)中利用了发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电B.图(b)中给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热C.图(c)中如果线圈B不闭合，S断开将不会产生延时效果D.图(d)中给电子感应加速器通以恒定电流时，被加速的电子获得恒定的加速度8．(多选)下列关于无线电波的叙述中，正确的是()A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波B．无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0×108m/sC．无线电波不能产生干涉和衍射现象D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短9.新型冠状病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用的体温检测器通过非接触的方法感应人体的体温以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问这种体温检测器工作时利用了哪种电磁波的特性()A．红外线 B．紫外线C．X射线 D．γ射线10．间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车辆离开，也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于()A．可见光波段 B．红外波段C．紫外波段 D．X射线波段11．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（）A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁存在联系B．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流C．麦克斯韦从场的角度总结电与磁的联系，证实了电磁波的存在D．法拉第用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波与光的传播速度相同12.关于电磁波，下列说法正确的是（）A．麦克斯韦不但预言了电磁波的存在，而且通过实验证实了电磁波的存在B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在C．赫兹不但预言了电磁波的存在，而且通过实验证实了电磁波的存在D．赫兹首先预言了电磁波的存在，麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在13.1864年，英国科学家麦克斯韦在前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁场理论。下列说法正确的是（）A．电磁波是一种物质B．电磁波可以传递信息，但不能传递能量C．遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长相同D．变化的电场产生磁场，变化的磁场不能产生电场14.国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为。已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求该月壤层的厚度d。【能力培优】15.关于电磁波的传播速度表达式c=λf，下列理解正确的是（）A．电磁波在真空中的传播速度随波长增大而增大B．电磁波在真空中的传播速度随频率增大而增大C．当电磁波的频率减小时，它在真空中的波长不变D．当电磁波的频率减小时，它在真空中的波长增大16．使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示，已知可见光的频率范围是：，则蓝牙通信的电磁波（）A．是蓝光 B．波长比手机通信的电磁波短C．在真空中的传播速度大小为 D．在真空中的传播速度比可见光传播的速度小17.具有NFC（近距