电磁波谱(同步练习)解析版-【新教材精创】2020-2021学年高中物理新教材同步备课.doc

4.4 电磁波谱
一、选择题
1.(单选)下列有关电磁波的特性和应用,说法正确的是(　　)
A.红外线和X射线都有很强的穿透本领,常用于医学上透视人体
B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C.电磁波中频率最大的为γ射线,最容易发生衍射现象
D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光
【答案】D　
【解析】X射线有很强的穿透本领,常用于医学上透视人体,而红外线没有,A错误;过强的紫外线照射对人的皮肤有害,B错误;电磁波中频率最大的为γ射线,其波长最短,最不容易发生衍射,C错误;电磁波具有能量,紫外线和X射线都能使感光底片感光,D正确。
2.(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是(　　)
A.各种电磁波有明显的频率和波长区域界限
B.γ射线的频率一定大于X射线的频率
C.X射线的波长有可能等于紫外线的波长
D.可见光波长一定比无线电波的短
【答案】CD　
【解析】X射线与γ射线、X射线与紫外线有一部分频率重叠,界限并不明显,故A、B错误,C正确;可见光的波长比无线电波的短,D正确。
3．（单选）下列各组电磁波中,按波长由长到短排列正确的是(　　)
A.红外线、紫外线、可见光、γ射线
B.γ射线、紫外线、红外线、可见光
C.γ射线、紫外线、可见光、红外线
D.红外线、可见光、紫外线、γ射线
【答案】　D
【解析】　电磁波谱按波长由长到短依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,故D正确,A、B、C错误。
4.（单选）侦察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,即使车队已经离开,也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　　)

A.可见光 B.红外线
C.紫外线 D.X射线
【答案】　B
【解析】遥感照相机敏感的电磁波属于红外线,故选项B正确。
5.(单选)关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A． 所有电磁波的频率相同
B． 电磁波只能在真空中传播
C． 电磁波在任何介质中的传播速度相同
D． 电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s
【答案】　D
【解析】　A、电磁波包括：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、短波、中波和长波，其波长不同，即频率不同，故A 错误；
BCD、电磁波可以在真空中传播，速度为光速，在介质中的传播速度由介质决定，即在不同介质中传播速度不一样，故BC错误，D正确．
【总结】电磁波包括：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、短波、中波和长波．在真空和空气中，电磁波的传播速度等于3×108m/s是一个定值，根据公式c=λf电磁波的波长和频率成反比．
6．(单选）关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　）
A． 电磁波在真空中的速度为c=3.00×108m/s
B． 在电磁波谱中紫外线的频率比γ射线的频率大
C． 只有高温的物体才能发射红外线
D． 手机只能接收电磁波，不能发射电磁波
【答案】:A
【解析】:A、电磁波在真空中的速度为c=3.00×108m/s．故A正确．B、电磁波谱中，紫外线的频率比γ射线的频率小．故B错误．C、一切物体均发射红外线．故C错误．D、手机既接收电磁波，又发射电磁波．故D错误．
故选：A．
【总结】电磁波的传播不需要介质，电磁波传播速度3.00×108m/s，电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线．它们的波长越来越短，频率越来越高，一切物体均发出红外线，手机既接收电磁波，又发射电磁波．
7.(单选)电磁波在生活中有着广泛的应用．不同波长的电磁波具有不同的特性，因此也有不同的应用．下列器件与其所应用的电磁波对应关系不正确的是（　　）
A． 雷达﹣﹣无线电波 B． 手机﹣﹣X射线
C． 紫外消毒柜﹣﹣紫外线 D． 遥控器﹣﹣红外线
【答案】:B
【解析】:A、雷达是利用了无线电波中微波来测距的；故A正确；B、手机采用的是无线电波，X射线对人体有很大的辐射，不能用于通信；故B错误；C、紫外线具有很强的消毒作用；故C正确；D、线外线可以用于遥控器；故D正确；
本题选不正确的；故选：B
【总结】明确常见电磁波的性质及其在我们生活中的应用即可作答．
8．（单选）在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的频率大小关系是（　　）
A． 红外线的频率最大，可见光的频率最小
B． 可见光的频率最大，红外线的频率最小
C． X射线频率最大，红外线的频率最小
D． X射线频率最大，可见光的频率最小
【答案】:C
【解析】:红外线、可见光和伦琴射线（X射线）三个波段的波长是从长到短，所以其频率是从低到高．
则频率最高的是伦琴射线（X射线），频率最小的红外线，故C正确、ABD错误．
故选：C
【总结】电磁波是由变化电磁场产生的，电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线．它们的波长越来越短，频率越来越高
9． (单选).以下说法正确的是（　　）
A. B超、彩超、交通测速等利用了多普勒效应
B. 惠更斯原理解释了波的衍射现象与狭缝或障碍物的大小的关系
C. 电磁波按照频率由大到小可以分为无线电波、光波、X射线、γ射线
D. 只有横波，叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉

【答案】:A
【解析】:A、B超、彩超、交通测速等利用了多普勒效应，通过测量自身和目标之间有相对运动产生的频率即为多普勒效应；故A正确；
B、惠更斯原理只能解释波的传播方向，无法说明衍射现象与狭缝或障物大小的关系，故B错误；
C、根据电磁波谱可知，电磁波按照波长的由大到小分为无线电波、光波、X射线、γ射线；故C错误；
D、根据干涉条件可知，不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉．故D错误．
故选：A．
10.（单选）在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的频率大小关系是（　　）
A. 红外线的频率最大，可见光的频率最小               B. 可见光的频率最大，红外线的频率最小
C. X射线频率最大，红外线的频率最小                    D. X射线频率最大，可见光的频率最小
【答案】:C
【解析】:红外线、可见光和伦琴射线（X射线）三个波段的波长是从长到短，所以其频率是从低到高．
则频率最高的是伦琴射线（X射线），频率最小的红外线，故C正确、ABD错误．
故选：C
【总结】电磁波是由变化电磁场产生的，电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线．它们的波长越来越短，频率越来越高
11.(单选)关于电磁波和现代通信,下列叙述不正确的是(　　)
A.卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站进行通信的
B.光纤通信具有传输信息量大、抗干扰能力强及光能损耗小等优点
C.电磁波可以在真空中传播
D.电磁波的频率越高,在真空中传播的速度越大
【答案】　D
【解析】　卫星通信是以人造地球卫星作为中继站进行通信的,故A正确;光纤通信的优点有容量大、抗干扰能力强、通信质量高、传输损耗小等,故B正确;电磁波的传播不需要介质,在真空中也可以传播,不同频率的电磁波,在真空中传播的速度是一样的,故C正确,D错误。
12.(多选)雷达是应用电磁波来工作的,它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内,已知真空中光速c=3×108 m/s,下列说法中正确的是(　　)
A.电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生
B.电磁波可由周期性变化的电场和磁场产生
C.雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间
D.雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定
【答案】BCD
【解析】恒定的电场不能产生磁场,A错误;周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场也可以产生周期性变化的电场,这样的电场和磁场形成的统一体就是电磁场,B正确;雷达发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内,因此,它在真空中的波长可由λ=求得,则其波长范围为0.3 m至1 m,C正确;雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定,等于,D正确。
13.(多选）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毫米到几十千米的电磁波
B.无线电波在任何介质中传播速度均为3.0×108 m/s
C.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
【答案】AD
【解析】　无线电波是波长从几毫米到几十千米的电磁波,A项正确;无线电波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度3.0×108 m/s,B项错误;无线电波能产生干涉和衍射现象,C项错误;无线电波由真空进入介质传播时,波速减小,频率不变,由λ=可知波长变短,D项正确。
14．（单选）据报道,新型增强型红外夜视镜已经小规模配发给美国陆军,红外夜视镜是利用了(　　)
A.红外线波长长,易绕过障碍物的特点
B.红外线热效应强的特点
C.一切物体都在不停地辐射红外线的特点
D.红外线肉眼不可见的特点
【答案】C
【解析】　红外夜视镜利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点,温度不同的物体辐射的红外线强度不同,故选C。
15.（单选）关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是(　　)
A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息
B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
【答案】B
【解析】　电磁波可以传递信息,声波也能传递信息,A项错误;手机在通话时,涉及的波既有电磁波又有声波,B项正确;太阳光中的可见光的传播速度远大于医院“B超”中的超声波的传播速度,C项错误;遥控器发出的红外线波长大于医院“CT中的X射线波长,D项错误。
二、非选择题
16.一个雷达向远处发射无线电波,每次发射的时间为1 μs,两次发射的时间间隔为100 μs,在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示,已知图中ab=bc,光在真空中的传播速度c=3.0×108 m/s,则障碍物与雷达之间的距离是多大?

【答案】：　7.5×103 m
【解析】：图中a处和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的,b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的,由ab=bc,可知无线电波从发射到返回所用时间为50 μs。
设雷达与障碍物间的距离为s,无线电波来回时间为t,波速为c,则s== m=7.5×103 m。
17..某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来．某一时刻雷达发射出一个雷达波脉冲，经过2×10﹣4s后收到反射波；再隔0.8s后再发出一个脉冲波，经过1.98×10﹣4s收到反射波，问；
（1）雷达波是超声波还是电磁波？波速为多少？
（2）若雷达波的频率为1.5×1010Hz，此波的波长为多少？
（3）飞机的飞行速度为多少？
【答案】　（1）雷达波是电磁波，波速为3.0×108m/s．
（2）根据波长、波速、频率的关系可得：
（3）飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为：
飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为
则在△t=0.8s时间内飞机的位移为：

故飞机的飞行速度为：
【解析】　①雷达波是电磁波，波速即等于光速：C=3.0×108m/s
② 根据波长、波速、频率的关系可得：
③飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为：

飞机接收到第一个无线电脉冲时距雷达的距离为

则在△t=0.8s时间内飞机的位移为：

故飞机的飞行速度为：
【总结】雷达发出的无线电脉冲在空中匀速传播，速度为光速c ， 脉冲碰到飞机后被反射回来，根据发射和接收的时间间隔求出飞机离雷达的距离，由两次距离差求出飞机飞行的位移，根据速度公式求出飞机的速度．
18.右图为伦琴射线管示意图,K为阴极钨丝,发射的电子初速度为零,A为对阴极(阳极),当A、K之间加直流电压U=30 kV时,电子被加速打在对阴极A上,使之发出X射线,设电子的动能全部转化为伦琴射线(X射线)的能量。求:
(1)电子到达对阴极的速度多大?
(2)如果对阴极每吸收一个电子放出一个X射线光子,则当A、K之间的电流为10 mA时,每秒钟从对阴极最多辐射出多少个X射线光子?(电子质量m=0.91×10-30 kg,电荷量e=1.6×10-19 C)
【答案】:(1)1.0×108 m/s　(2)6.25×1016个
【解析】:(1)由动能定理,得mv2=eU,
则v= m/s
=1.0×108 m/s;
(2)n==6.25×1016(个)。