第四节电磁波的发现及应用 一、单选题（共 7 题，每题 5 分，共 35 分） 1．磁场的磁感应强度 B 随时间 t 变化的四种情况如图所示，其中能产生电场的磁场和能产生持续电磁波的 磁场分别为（ ） A．②③④、③④ B．①③④、③④ C．②③④、②④ D．①③④、②④ 2．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是（ ） A．牛顿提出了万有引力定律，通过实验测出了万有引力恒量 B．法拉第发现了电磁感应现象，制造了世界上第一台手摇发电机 C．托马斯·扬成功地完成了光的干涉实验，总结出了光的波粒二象性 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了电磁波的存在 3．高原上的人皮肤黝黑的原因是 （　　） A．与高原上人的生活习惯有关 B．与高原上的风力过大有关 C．与高原上紫外线辐射过强有关 D．由遗传基因本身决定的 4．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 5．关于电磁波，以下说法正确的是（　　） A．电磁波是由变化的电场和磁场组成的纵波 B．要有效地发射电磁波，振荡电路必须有足够大的振荡周期 C．调制可以使电磁波随各种信号而改变，而调谐和解调是电磁波接收中两个非常必要的环节 D．如果把电磁波按照频率从高到低排序，依次为:  射线、x 射线、紫外线、红外线、可见光、无线电波 6．关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是（　　） A．变化的磁场能够在周围空间产生变化的电场 B．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在 C．电磁波在介质中的传播速度比在真空中快 D．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播 7．关于电磁波，下列叙述中正确的是( ) A．电磁波在真空中的传播速度为 3×108m/s B．电磁波和机械波一样依赖于介质传播 C．电磁波中每一处电场强度方向和磁感应强度方向相互垂直，与波的传播方向平行 D．电磁波发射时需要经过解调，解调的方式有调幅和调频 二、多选题（共 5 题，每题 5 分，共 25 分） 8．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 B．声波不能传递信息 C．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 D．太阳光中的可见光和医院“B 超”中的超声波传播速度不相同 E.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的 X 射线波长相同 9．下列说法正确的是（ ） A．电荷的周围一定有电场，也一定有磁场 B．均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场 C．任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场 D．正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场 10．如图所示是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小 于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度 v0 ，与此同时，有一变化的磁场垂直穿 过玻璃圆环型小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比，其方向竖直向下，设小球在运 动过程中电荷量不变，那么(　　) A．小球受到的向心力大小不变 B．小球受到的向心力大小不断增加 C．洛伦兹力对小球做了正功 D．小球受到的磁场力逐渐变大 11．在以下各种说法中，正确的是_______。 A．一单摆做简谐运动，摆球相继两次通过一同位置时的速度必相同 B．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 C．横波在传播过程中，相邻的波峰通过同一质点所用的时间为一个周期 D．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场 E.相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的 12．关于电磁波下列说法正确的是（　　） A．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 B．电磁波可以在真空中传播，而水波和声波的传播离不开介质 C．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 D．遥控器发出的红外线波长与医院“CT”中的 X 射线波长相同 三、解答题（共 4 题，每题 10 分，共 40 分） 13．某电台的广播频率为 640kHz，则此电台发射电磁波的波速为多少？波长为多少？ 14．麦克斯韦在建立电磁场理论的过程中，提出了什么假设？运用了哪些物理思想？它们对建立电磁场理 论有什么意义？ 15．一台收音机的接收频率范围从 f1=2.2MHz 到 f2=22MHz。设这台收音机能接收的相应波长范围从 λ1 到 λ2，调谐电容器的相应电容变化范围从 C1 到 C2。那么波长 λ1、λ2 之比为多少？电容 C1、C2 之比为多少？ 16．某居住地 A 位于某山脉的一边，山脉的另一边 P 处建有一无线电波发射站，如图所示。该发射站可发 8 送频率为 400kHz 的中波和频率为 300MHz 的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为 3 �10 m/s ，求： （1）该中波和微波的波长各是多少； （2）发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地 A 处； （3）若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？ 参考答案 1．C 【详解】 根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场．故②③④都可以产生电场； 周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，从 而产生电磁波，故只有②④可以产生电磁波。 故选 C。 2．B 【详解】 万有引力常量是卡文迪许通过扭称实验测量出来的，选项 A 错误；托马斯·扬成功地完成了 光的干涉实验，但没有总结出光的波粒二象性，选项 C 错误；赫兹通过实验证实了电磁波 的存在，选项 D 错误；故选 B 3．C 【详解】 高原上的紫外线辐射比平原高很多,而紫外线对皮肤有生理作用,可使皮肤变黑且粗糙，故 C 正确，BCD 错误。 故选 C。 4．B 【详解】 试题分析：电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，故选项 A 错误；手机在通话时涉及 的波既有电磁波又有声波，故选项 B 正确；太阳光中的可见光的传播速度是光速，医院“B 超”中的超声波传播速度是声速，二者的大小不相同，故选项 C 错误；遥控器发出的红外线 波长和医院“CT”中的 X 射线波长不相同，故选项 D 错误． 考点：电磁波与声波的区别． 5．C 【详解】 电磁波是由变化的磁场和电场组成的横波；故 A 错误；要有效地发射电磁波，振荡电路必 须有足够大的振荡频率，故有较小的周期；故 B 错误；调制可以使电磁波随各种信号而改 变，而调谐和解调是电磁波接收中两个非常必要的环节；故 C 正确；如果把电磁波按照频 率从高到低排序，依次为：γ 射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波；故 D 错误；故选 C． 6．D 【详解】 A．周期性变化的磁场能够在周围空间产生周期性变化的电场，均匀变化的磁场能够在周 围空间产生稳定的电场，故 A 错误； B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故 B 错误； C．电磁波在介质中的传播速度比在真空中慢，故 C 错误； D．电磁波是种物质，可以在真空中传播；不需要介质，故 D 正确。 故选 D。 7．A 【解析】 电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，A 正确；电磁波能在真空中传播，而机械 波依赖于媒质传播，B 错误；电磁波中每一处电场强度方向和磁感应强度方向相互垂直， 并且与波的传播方向也垂直，C 错误；把声音、图象等信号加载到高频电磁波上的过程， 称为调制；分为调频与调幅，D 错误． 8．ACD 【解析】 【分析】 本题考查电磁波和声波的特点与区别 【详解】 AB．声波、电磁波都能传递能量和信息，A 项正确，B 项错误； C．在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，C 项正确； D．可见光属于电磁波，B 超中的超声波是声波，波速不同，D 项正确； E．红外线波长较 X 射线波长长，故 E 项错误。 故选 ACD。 9．BD 【详解】 A．电荷的周围一定有电场，静止的电荷周围只道产生电场，不产生磁场，运动的电荷周 围的才产生磁场，A 错误； BCD．由麦克斯韦电磁场理论可知：均匀变化的电场在其周围空间一定产生稳定磁场；正 弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场。故 BD 正确，C 错误。 故选 BD。 10．BD 【详解】 A、由麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间均匀增大时，将产生一个恒定的感应 电场，由楞次定律可知，此电场方向与小球初速度方向相同，由于小球带正电，电场力对 小球做正功，小球的速度逐渐增大，向心力也随着增大，故 A 错误，B 正确．C、洛伦兹 力对运动电荷不做功，故 C 错误．D、带电小球所受洛伦兹力 F=qBv，随着速度的增大而 增大，故 D 正确．故选 BD． 【点睛】 根据麦克斯韦电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场；并由楞次定律与 洛伦兹力对运动电荷不做功，即可求解． 11．BCE 【详解】 A．单摆每次摆到相同位置时，速度大小相同，但是方向不一定相同，故 A 错误； B．机械波的本质是实物粒子的振动，电磁波的本质是电磁场震荡向空间传播，两者都可 以发生反射、折射、干涉和衍射现象，故 B 正确； C．横波在传播过程中，相邻的波峰或波谷通过同一质点的时间为一个周期，故 C 正确； D．变化的磁场一定产生电场，变化的电场一定产生磁场，均匀变化的电场（磁场）产生 恒定的磁场（电场），故 D 错误； E．相对论的基本假设之一是光在不同参考系中的速度都相同，故 E 正确； 故选 BCE。 12．ABC 【详解】 A．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，从而形成电磁波，故 A 正确； B．电磁波可以在真空中传播，而水波和声波的传播离不开介质，故 B 正确； C．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，故 C 正确； D．遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的 X 射线波长长，故 D 错误。 故选 ABC。 13．3×108m/s；468.75m 【详解】 电磁波速 c=3×108m/s 根据 c=λf 该电台的波长  c 3 �108  m= 468.75m f 640 �103 14．略 【详解】 麦克斯韦关于电磁场理论的两大假设是“感生电场”和“位移电流”的假说。感生电场对自由电 荷的作用只是一种等效的猜想，所以涡旋电场是一个虚拟的电场。变化的磁场周围不存在 这个涡旋电场，是附加给变化的磁场的。位移电流是电位移矢量随时间的变化率对曲面的 积分。但位移电流只表示电场的变化率，与传导电流不同，它不产生热效应、化学效应等。 他在研究电磁场的基础上预见了电磁波的存在，在惠更斯克