2019-2020学年高中物理第十四章电磁波5电磁波谱课后检测含解析新人教版选修3-4

2019-2020学年高中物理第十四章电磁波5电磁波谱课后检测含解析新人教版选修3-4

‎5　电磁波谱 记一记 电磁波谱知识体系 ‎1条谱线——波长由大到小依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 ‎6种电磁波的应用——无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特性及应用 辨一辨 ‎1.波在传播过程中，频率不变．(√)‎ ‎2．电磁波在真空中的速度最大，其值为3.0×‎108 m/s.(√)‎ ‎3．各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线．(×)‎ ‎4．红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用．(√)‎ ‎5．X射线的穿透本领比γ射线更强．(×)‎ ‎6．低温物体不能辐射红外线．(×)‎ ‎7．验钞机发出的是红外线．(×)‎ 想一想 ‎1.天空为什么是亮的，看起来是蓝色的，而傍晚的阳光却比较红？‎ 提示：由于大气把阳光向四面八方散射，所以看到天空是亮的．在没有大气的太空，即使太阳高悬在空中，它周围的天空也是黑暗的．由于波长较短的光比波长较长的光更容易被大气散射，所以天空看起来是蓝色的．大气对波长较短的光吸收能力比较强，傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时，蓝光、紫光大部分被吸收掉了，剩下红光、橙光通过大气射入我们的眼睛，所以傍晚的阳光比较红．‎ ‎2．哪些现象能说明电磁波具有能量？试举例说明．‎ 提示：例如，放在红外线区域的温度计升温很快；γ射线具有很强的贯穿能力等．‎ ‎3．我们根据什么说电磁波是一种物质？‎ 提示：从电磁波可以脱离电荷独立存在、不需借助介质传播、具有能量三个方面可知，电磁波和实物粒子一样，是一种物质，这是人们对于物质认识的一个重大发现．‎ ‎4．自从1888年赫兹通过一系列实验证实了电磁波的存在之后，时至今日，不仅证明了光波是电磁波，而且发现并证明了红外线、紫外线、X射线、γ射线等均是不同频率范围内的电磁波．科学研究证明电磁波是一个大家族．把它们按波长(或频率)顺序排列就构成了电磁波谱．试按照波长从长到短的顺序写出电磁波谱并说明各部分的特性．‎ 提示：①无线电波——波长从‎30千米到10－‎3米左右，用于导航和无线电广播；②微波——波长从‎10米到10－‎3米，多用于雷达或其他通讯系统；③红外线——波长从10－‎‎3米 - 8 -‎ 到7.7×10－‎7米，红外线的热效应特别显著；④可见光——波长440～770纳米，人眼能感光的一个极狭窄的波段；⑤紫外线——波长从4×10－‎7米到5×10－‎9米，有显著的荧光效应和杀菌作用；⑥X射线——有较强的穿透能力；⑦γ射线——它们有很强的穿透能力．‎ 思考感悟：　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ 练一练 ‎1.电磁波在真空中传播的速度v＝3.00×‎108 m/s，有一个广播电台的频率f＝90.0 MHz，这个台发射的电磁波的波长λ为(　　)‎ A．‎2.70 m　　　　　　　B．‎‎270 m C．‎3.00 m D．‎‎3.33 m 解析：根据λ＝得，λ＝ m＝‎3.33 m.‎ 答案：D ‎2．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)‎ A．波长不同的电磁波在本质上完全相同 B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象 C．电磁波谱的频带很宽 D．电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄 解析：电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已．其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差1020倍．‎ 答案：AC ‎3．关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　)‎ A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，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．电磁波频率最大的是γ射线，最容易用它来观察衍射现象 D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光 解析：X射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，A项错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B项错误；电磁波中频率最大的是γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C项错误．‎ 答案：D ‎4．下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．‎ ‎(1)X光机，________.‎ ‎(2)紫外线灯，________.‎ ‎(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．‎ A．光的全反射 B．紫外线具有很强的荧光作用 C．紫外线具有杀菌消毒作用 D．X射线有很强的贯穿力 E．红外线具有显著的热效应 F．红外线波长较长，易发生衍射 解析：(1)X光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射线，故D项正确．‎ ‎(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，故C项正确．‎ ‎(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，故E项正确．‎ 答案：(1)D　(2)C　(3)E - 8 -‎ 要点一 电磁波谱 ‎1.遥控式电视机是通过接收到遥控器的电磁波信号来进行更换频道、改变音量等操作的，遥控器发出的电磁波是(　　)‎ A．紫外线 B．红外线 C．X射线 D．γ射线 答案：B ‎2．下列各组电磁波，按衍射能力由强到弱正确排列是(　　)‎ A．γ射线、红外线、紫外线、可见光 B．红外线、可见光、紫外线、γ射线 C．可见光、红外线、紫外线、γ射线 D．紫外线、可见光、红外线、γ射线 答案：B ‎3．(多选)下列关于电磁波谱各成员说法正确的是(　　)‎ A．最容易发生衍射现象的是无线电波 B．紫外线有明显的热效应 C．X射线穿透能力较强 D．晴朗的天空看起来是蓝色的是光散射的结果 解析：波长越长越易衍射，故A项正确；有明显热效应的是红外线，故B项错误；X射线穿透能力较强，故C项正确；天空的蓝色是由于波长较短的光易被散射，故D项正确．‎ 答案：ACD ‎4．一种电磁波入射到半径为‎1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱中的(　　)‎ A．可见光 B．γ射线 C．无线电波 D．紫外线 解析：一种波发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸大小跟光的波长差不多或比波长还要小．电磁波中的无线电波波长范围是10－3～104 m，红外线波长范围是10－7～10－‎3 m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短，所以只有无线电波才符合条件．‎ 答案：C 要点二 电磁波的应用 ‎5.(多选)下面关于红外线说法中正确的是(　　)‎ A．红外烤箱中的红光就是红外线 B．红外线比可见光更容易发生衍射 C．高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线 D．红外线比可见光更容易引起固体物质分子共振 解析：红外线是看不见的，红外线比可见光的波长长，更容易发生衍射；一切物体，包括高温物体和低温物体都在辐射红外线，物体温度越高，它辐射的红外线就越强；红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的固有频率，也就更容易使固体物质分子发生共振．‎ 答案：BD ‎6．验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器的遥控器发出的“光”，能用来控制电风扇、电视机、空调等电器的开启与关闭．对于它们发出的“光”，下列说法中正确的是(　　)‎ A．验钞机和遥控器发出的“光”都是紫外线 B．验钞机发出的“光”是紫外线，遥控器发出的“光”是红外线 C．验钞机和遥控器发出的“光”都是红外线 D．验钞机发出的“光”是红外线，遥控器发出的“光”是紫外线 解析：紫外线可以使钞票上的荧光物质发光，所以可以做成验钞机，红外线可以用在遥控器上，遥控器发出红外线，实现了无线控制家中的用电器，方便人们的生活．‎ - 8 -‎ 答案：B ‎7．一雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图象如图，A是发射时的雷达探索波的脉冲波形，B是敌机反射回来的脉冲波形，则敌机距雷达站的距离是(　　)‎ A．9×‎105 m B．4.5×‎‎105 m C．3×‎105 m D．无法确定 解析：由题图知两波形相差3×10－3 s，即敌机与雷达站距离为s＝vt＝3×108××3×10－‎3 m＝4.5×‎105 m，故B项正确．‎ 答案：B - 8 -‎ 基础达标 ‎1.(多选)电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱，如图所示，由电磁波谱可知(　　)‎ A．微波是不可见光 B．红外线可以灭菌消毒 C．紫外线的波长比红外线长 D．X射线能穿透物质，可以用来检查生物骨骼结构 解析：微波是不可见光，A项正确；红外线有热效应，紫外线可以灭菌消毒，B项错误；紫外线的波长比红外线短，C项错误；X射线能穿透物质，可以用来检查生物骨骼结构，D项正确．‎ 答案：AD ‎2．在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(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．伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小 C．可见光的频率最大，红外线的频率最小 D．伦琴射线的频率最大，可见光的频率最小 解析：在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从大到小的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线．‎ 答案：B ‎3．下列说法中正确的是(　　)‎ A．各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线 B．红外线有显著的热效应，紫外线有显著的化学作用 C．X射线的穿透本领比γ射线更强 D．低温物体不能辐射红外线 解析：干涉和衍射现象是光的波动性的体现，波长越长，越容易产生，而γ射线波长最短，故A项错误；频率越高，穿透本领越强，故C项错误；一切物体都能辐射红外线，故D项错误，B项正确．‎ 答案：B ‎4．(多选)许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是(　　)‎ A．紫外验钞机是利用紫外线的化学作用 B．X光透视利用的是光的衍射现象 C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强穿透能力 D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的现象 解析：紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，A项错误；X射线具有较强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，B项错误；γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，C项正确；一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，D项正确．‎ 答案：CD ‎5．太阳风暴袭击地球时，太阳日冕抛射出的大量带电粒子流击中地球磁场，产生了强磁暴．不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭氧层．臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中(　　)‎ - 8 -‎ A．波长较短的可见光 B．波长较长的可见光 C．波长较短的紫外线 D．波长较长的红外线 解析：臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地保护地球上的动植物，故C项正确．‎ 答案：C ‎6．(多选)关于紫外线的作用和特性，下列说法正确的是(　　)‎ A．一切物体都在不停地辐射紫外线 B．紫外线能杀菌消毒是因为紫外线具有较高能量，可以穿透细胞膜 C．紫外线具有较强的穿透能力，可以穿透人的皮肤，破坏内脏器官 D．紫外线具有荧光作用 解析：一切物体都在不停地辐射红外线，而不是紫外线，A项错误；γ射线具有较强的穿透能力，可以穿透人的皮肤，破坏内脏器官，故C项错误．‎ 答案：BD ‎7．(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　　)‎ A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变 B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高 C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线 解析：X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A项正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B项正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越长，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D两项错误．‎ 答案：AB ‎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，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 解析：声波、电磁波都能传递能量和信息，A项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B项正确；可见光属于电磁波，B超中的超声波是声波，波速不同，C项错误；红外线波长较X射线波长长，故D项错误．‎ 答案：B ‎9．下列关于X射线的叙述正确的是(　　)‎ ‎①X射线可用来为食用水消毒　②X射线由高速移动的中子组成　③X射线可使照相胶卷感光　④X射线可用于电视广播　⑤X射线可用于消灭害虫　⑥X射线可用于探测隐藏在行李中的武器　⑦X射线可用于搜索在泥石流中被埋的生还者 A．只有①和③ B．只有③、⑥和⑦‎ C．只有①和④ D．只有②和③‎ 解析：X射线具有很强的穿透能力，主要应用于医学检查、工业探伤等领域．‎ 答案：B ‎10．我国进行第三次大熊猫普查时，首次使用了全球卫星定位系统和RS卫星红外遥感技术，详细调查了珍稀动物大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等，红外遥感利用了红外线的(　　)‎ A．热效应 B．相干性 C．反射性能好 D．波长较长，易衍射 解析：红外线的波长较长，衍射现象明显，容易穿透云雾、烟尘，因此被广泛应用于红外遥感和红外高空摄影，故D项正确．‎ 答案：D - 8 -‎ 能力达标 ‎11.近来军事行动中，士兵都配戴“红外夜视仪”，以便在夜间也能清楚地看清目标，这主要是因为(　　)‎ A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体 B．一切物体均不停地辐射红外线 C．一切高温物体不停地辐射红外线 D．“红外夜视仪”发射出γ射线，放射性物体受到激发而发出红外线 解析：一切物体都不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同．采用红外线接收器，可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，而且不受白天和夜晚的影响．故B项正确．‎ 答案：B ‎12．如图所示的球形容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可断定(　　)‎ A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的 B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的 C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的 D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的 解析：地面呈现的是圆形黑影，说明可见光不能穿透；在黑影中放一支温度计，发现温度计显示的温度明显上升，说明红外线能够穿透．‎ 答案：C ‎13．红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况．地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收．如图所示为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，在该波段红外遥感卫星大致能够接收到的波长范围为(　　)‎ A．2.5～3.5 μm B．4～4.5 μm C．5～7 μm D．8～13 μm 解析：由题图可知，8～13 μm波段的红外线，水和CO2几乎均不吸收，故D项正确，A、B、C三项错误．‎ 答案：D ‎14．波长为‎50 m～‎100 m的无线电波适宜通过电离层的反射向远处传播，这些无线电波的频率范围是多大？若传到相隔1 ‎500 km的远处至少需要多长时间？‎ 解析：由c＝λf得，f1＝＝ Hz＝6×106 Hz，‎ f2＝＝ Hz＝3×106 Hz，‎ 所以频率范围为3×106 Hz～6×106 Hz 由x＝ct可得t＝＝ s＝5×10－3 s - 8 -‎ 答案：3×106 Hz～6×106 Hz　5×10－3 s ‎15．家用微波炉中使用的微波频率为2 450 MHz，它的波长是多少？某广播电台发射的电磁波的波长是‎500 m，它的频率是多少？‎ 解析：微波炉的微波频率是2 450 MHz，‎ 即f＝2 450×106 Hz，‎ 由c＝λf得λ＝＝ m≈‎0.122 m.‎ f′＝＝ Hz＝6×105 Hz.‎ 答案：‎0.122 m　6×105 Hz - 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