《第3節(jié) 初識電磁波及其應(yīng)用》（同步訓(xùn)練）高中物理必修 第三冊-魯科版-2024-2025學(xué)年

《第3節(jié)初識電磁波及其應(yīng)用》同步訓(xùn)練(答案在后面)一、單項(xiàng)選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、下列關(guān)于電磁波的說法正確的是：A.電磁波只能在真空中傳播B.電磁波的速度在真空中等于光速C.電磁波在空氣中的速度小于在真空中的速度D.電磁波的產(chǎn)生與電磁感應(yīng)無關(guān)2、在無線電通信中，電磁波的應(yīng)用主要包括以下哪些方面？A.電視信號的傳輸B.無線網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸C.手機(jī)通信的信號傳輸D.以上都是3、電磁波在傳播過程中，以下哪個說法是正確的？A.電磁波的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，真空中的傳播速度為3×10^8m/sB.電磁波在任何介質(zhì)中傳播的速度都是光速C.電磁波在真空中傳播的速度比在空氣中傳播的速度快D.電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與頻率有關(guān)4、以下哪種現(xiàn)象是由電磁波引起的？A.水的沸騰B.摩擦起電C.電視信號的接收D.冰的融化5、在電磁波譜中，以下哪種電磁波的波長最長？A.紅外線B.微波C.無線電波D.X射線6、電磁波在真空中的傳播速度與以下哪個物理量的數(shù)值相同？A.光速B.聲速C.重力加速度D.電流密度7、電磁波在真空中的傳播速度與以下哪個物理量無關(guān)？A.磁場的強(qiáng)度B.介質(zhì)的電導(dǎo)率C.介質(zhì)的電容率D.電磁波的頻率二、多項(xiàng)選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、關(guān)于電磁波的產(chǎn)生和傳播，以下說法正確的是（）A.電磁波是由變化的電場和變化的磁場相互垂直且相互作用產(chǎn)生的B.電磁波在真空中傳播的速度是3×10^8m/sC.電磁波的頻率越高，波長越短，能量越大D.電磁波在任何介質(zhì)中傳播的速度都相同2、以下關(guān)于電磁波的應(yīng)用，不正確的是（）A.無線電波可以用于無線通信B.微波可以用于雷達(dá)探測C.紅外線可以用于熱成像D.X射線可以用于醫(yī)院X光檢查，但不能用于食品保鮮3、以下關(guān)于電磁波特性的描述中，正確的是（）A.電磁波在真空中的傳播速度與頻率無關(guān)B.電磁波在空氣中的傳播速度略小于在真空中的傳播速度C.電磁波可以傳遞能量和信息D.電磁波是一種機(jī)械波三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中觀察到了以下現(xiàn)象：將一束光線射向一塊透明玻璃板，光線從空氣進(jìn)入玻璃板后發(fā)生了折射，折射光線進(jìn)入玻璃板內(nèi)部，隨后在玻璃板內(nèi)部發(fā)生反射，反射光線再次從玻璃板內(nèi)部射出，最終進(jìn)入空氣。請根據(jù)上述現(xiàn)象回答以下問題：（1）請描述光線從空氣進(jìn)入玻璃板后發(fā)生折射的原因。（2）根據(jù)折射定律，請說明入射光線與法線的夾角與折射光線與法線的夾角之間的關(guān)系。（3）請解釋為什么光線在玻璃板內(nèi)部發(fā)生反射。（4）請說明光線從玻璃板內(nèi)部射出進(jìn)入空氣時，折射光線會偏離原來的傳播方向。第二題：已知某電磁波在真空中的波長為0.6米，頻率為5×10^7赫茲。求該電磁波的波速和周期。第三題：以下哪種現(xiàn)象最能說明電磁波的存在？A.閃電和雷聲同時發(fā)生，但雷聲比閃電晚到達(dá)地面B.地球表面的磁場對指南針的指向有影響C.光線在傳播過程中遇到水面發(fā)生反射D.電流通過導(dǎo)線時，導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場第四題：簡述電磁波的產(chǎn)生原理。電磁波在真空中的傳播速度是多少？與光速有何關(guān)系？請列舉三種電磁波的應(yīng)用，并簡要說明其原理。第五題：已知某電磁波在真空中的波長為λ=3×10^8m，頻率為f=3×10^12Hz。求該電磁波在真空中的傳播速度v，并說明該電磁波屬于哪種電磁波?！兜?節(jié)初識電磁波及其應(yīng)用》同步訓(xùn)練及答案解析一、單項(xiàng)選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、下列關(guān)于電磁波的說法正確的是：A.電磁波只能在真空中傳播B.電磁波的速度在真空中等于光速C.電磁波在空氣中的速度小于在真空中的速度D.電磁波的產(chǎn)生與電磁感應(yīng)無關(guān)答案：B解析：電磁波是一種不需要介質(zhì)就能傳播的波動，它可以在真空中傳播，速度在真空中等于光速，約為3×2、在無線電通信中，電磁波的應(yīng)用主要包括以下哪些方面？A.電視信號的傳輸B.無線網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸C.手機(jī)通信的信號傳輸D.以上都是答案：D解析：在無線電通信中，電磁波的應(yīng)用非常廣泛，包括電視信號的傳輸、無線網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸和手機(jī)通信的信號傳輸?shù)?。因此，選項(xiàng)D“以上都是”是正確的。3、電磁波在傳播過程中，以下哪個說法是正確的？A.電磁波的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，真空中的傳播速度為3×10^8m/sB.電磁波在任何介質(zhì)中傳播的速度都是光速C.電磁波在真空中傳播的速度比在空氣中傳播的速度快D.電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與頻率有關(guān)答案：A解析：電磁波的傳播速度確實(shí)與介質(zhì)有關(guān)，而在真空中的傳播速度是一個常數(shù)，即光速，大約為3×10^8m/s。選項(xiàng)B是錯誤的，因?yàn)殡姶挪ㄔ诓煌橘|(zhì)中的速度不同。選項(xiàng)C也是錯誤的，因?yàn)樵谡婵罩须姶挪ǖ膫鞑ニ俣仁亲羁斓?。選項(xiàng)D部分正確，但不是最準(zhǔn)確的描述，因?yàn)殡姶挪ㄔ诮橘|(zhì)中的速度主要與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，而不是頻率。4、以下哪種現(xiàn)象是由電磁波引起的？A.水的沸騰B.摩擦起電C.電視信號的接收D.冰的融化答案：C解析：選項(xiàng)A、B和D描述的是物理變化，而不涉及電磁波。水的沸騰是由熱量引起的，摩擦起電是由電荷轉(zhuǎn)移引起的，冰的融化是由溫度升高引起的。選項(xiàng)C描述的是電視信號的接收，這涉及到無線電波（一種電磁波）的傳播和接收。因此，正確答案是C。5、在電磁波譜中，以下哪種電磁波的波長最長？A.紅外線B.微波C.無線電波D.X射線答案：C解析：在電磁波譜中，波長從長到短依次為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。因此，無線電波的波長最長。6、電磁波在真空中的傳播速度與以下哪個物理量的數(shù)值相同？A.光速B.聲速C.重力加速度D.電流密度答案：A解析：電磁波在真空中的傳播速度等于光速，即約為3×10^8米/秒。聲速在空氣中約為340米/秒，重力加速度約為9.8米/秒2，電流密度與電磁波的傳播速度無關(guān)。因此，電磁波在真空中的傳播速度與光速相同。7、電磁波在真空中的傳播速度與以下哪個物理量無關(guān)？A.磁場的強(qiáng)度B.介質(zhì)的電導(dǎo)率C.介質(zhì)的電容率D.電磁波的頻率答案：D解析：電磁波在真空中的傳播速度是光速，即約3×10^8m/s，它與介質(zhì)的物理性質(zhì)無關(guān)，包括介質(zhì)的電導(dǎo)率、電容率以及電磁波的頻率。因此，正確答案是D。電磁波在真空中的傳播速度是一個常數(shù)，由真空的電磁性質(zhì)決定。二、多項(xiàng)選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、關(guān)于電磁波的產(chǎn)生和傳播，以下說法正確的是（）A.電磁波是由變化的電場和變化的磁場相互垂直且相互作用產(chǎn)生的B.電磁波在真空中傳播的速度是3×10^8m/sC.電磁波的頻率越高，波長越短，能量越大D.電磁波在任何介質(zhì)中傳播的速度都相同答案：ABC解析：電磁波是由變化的電場和變化的磁場相互垂直且相互作用產(chǎn)生的，選項(xiàng)A正確。電磁波在真空中的傳播速度是3×10^8m/s，選項(xiàng)B正確。根據(jù)電磁波的波速公式v=fλ（v為波速，f為頻率，λ為波長），頻率越高，波長越短，能量越大，選項(xiàng)C正確。電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度是不同的，選項(xiàng)D錯誤。因此，正確答案是ABC。2、以下關(guān)于電磁波的應(yīng)用，不正確的是（）A.無線電波可以用于無線通信B.微波可以用于雷達(dá)探測C.紅外線可以用于熱成像D.X射線可以用于醫(yī)院X光檢查，但不能用于食品保鮮答案：D解析：無線電波廣泛應(yīng)用于無線通信，選項(xiàng)A正確。微波用于雷達(dá)探測，選項(xiàng)B正確。紅外線可以用于熱成像，選項(xiàng)C正確。X射線可以用于醫(yī)院X光檢查，同時也被用于食品保鮮，通過X射線的輻射處理可以殺死食品中的細(xì)菌和蟲卵，選項(xiàng)D不正確。因此，不正確的選項(xiàng)是D。3、以下關(guān)于電磁波特性的描述中，正確的是（）A.電磁波在真空中的傳播速度與頻率無關(guān)B.電磁波在空氣中的傳播速度略小于在真空中的傳播速度C.電磁波可以傳遞能量和信息D.電磁波是一種機(jī)械波答案：ABC解析：選項(xiàng)A正確，電磁波在真空中的傳播速度是常數(shù)，約為3×10^8m/s，與頻率無關(guān)；選項(xiàng)B正確，電磁波在空氣中的傳播速度略小于在真空中的傳播速度，因?yàn)榭諝獾拿芏群驼凵渎蕦﹄姶挪ǖ膫鞑ニ俣扔休p微影響；選項(xiàng)C正確，電磁波可以傳遞能量和信息，這是電磁波應(yīng)用的基礎(chǔ)；選項(xiàng)D錯誤，電磁波不是機(jī)械波，它不需要介質(zhì)就能傳播，是一種電磁場的變化。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中觀察到了以下現(xiàn)象：將一束光線射向一塊透明玻璃板，光線從空氣進(jìn)入玻璃板后發(fā)生了折射，折射光線進(jìn)入玻璃板內(nèi)部，隨后在玻璃板內(nèi)部發(fā)生反射，反射光線再次從玻璃板內(nèi)部射出，最終進(jìn)入空氣。請根據(jù)上述現(xiàn)象回答以下問題：（1）請描述光線從空氣進(jìn)入玻璃板后發(fā)生折射的原因。（2）根據(jù)折射定律，請說明入射光線與法線的夾角與折射光線與法線的夾角之間的關(guān)系。（3）請解釋為什么光線在玻璃板內(nèi)部發(fā)生反射。（4）請說明光線從玻璃板內(nèi)部射出進(jìn)入空氣時，折射光線會偏離原來的傳播方向。答案：（1）光線從空氣進(jìn)入玻璃板后發(fā)生折射的原因是光在不同介質(zhì)中傳播速度不同。當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，光的傳播速度會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致光線發(fā)生折射。（2）根據(jù)折射定律，入射光線與法線的夾角（入射角）與折射光線與法線的夾角（折射角）之間的關(guān)系為：sin入射角=n*sin折射角，其中n為玻璃板的折射率。（3）光線在玻璃板內(nèi)部發(fā)生反射的原因是光從玻璃板內(nèi)部射向玻璃板表面時，由于玻璃板的折射率大于空氣的折射率，光線在玻璃板表面發(fā)生反射。（4）光線從玻璃板內(nèi)部射出進(jìn)入空氣時，折射光線會偏離原來的傳播方向，這是因?yàn)楣鈴恼凵渎瘦^大的介質(zhì)（玻璃板）射向折射率較小的介質(zhì)（空氣）時，折射角大于入射角。根據(jù)折射定律，折射角增大，導(dǎo)致折射光線偏離原來的傳播方向。第二題：已知某電磁波在真空中的波長為0.6米，頻率為5×10^7赫茲。求該電磁波的波速和周期。答案：波速：3×10^8米/秒周期：0.12秒解析：根據(jù)電磁波的速度公式v=λf，其中v為波速，λ為波長，f為頻率。代入已知數(shù)據(jù)，得：v=0.6米×5×10^7赫茲=3×10^8米/秒根據(jù)頻率和周期的關(guān)系公式f=1/T，其中T為周期。代入已知數(shù)據(jù)，得：T=1/(5×10^7赫茲)=0.12秒所以，該電磁波的波速為3×10^8米/秒，周期為0.12秒。第三題：以下哪種現(xiàn)象最能說明電磁波的存在？A.閃電和雷聲同時發(fā)生，但雷聲比閃電晚到達(dá)地面B.地球表面的磁場對指南針的指向有影響C.光線在傳播過程中遇到水面發(fā)生反射D.電流通過導(dǎo)線時，導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場答案：A解析：選項(xiàng)A最能說明電磁波的存在。電磁波是一種傳播電磁能量的波動，它不需要介質(zhì)就可以在真空中傳播。閃電是大氣中電荷迅速釋放產(chǎn)生的強(qiáng)烈光現(xiàn)象，雷聲是閃電產(chǎn)生的聲波。由于光速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聲速，我們總是先看到閃電后聽到雷聲。這種現(xiàn)象不能直接證明電磁波的存在，但它是電磁波傳播特性的體現(xiàn)。選項(xiàng)B、C、D分別描述的是磁場、光的反射和電流產(chǎn)生的磁場，這些現(xiàn)象雖然與電磁學(xué)有關(guān)，但不能直接說明電磁波的存在。第四題：簡述電磁波的產(chǎn)生原理。電磁波在真空中的傳播速度是多少？與光速有何關(guān)系？請列舉三種電磁波的應(yīng)用，并簡要說明其原理。答案：電磁波的產(chǎn)生原理是變化的電場會產(chǎn)生磁場，變化的磁場又會產(chǎn)生電場，這種電場和磁場的相互作用使電磁波得以產(chǎn)生。電磁波在真空中的傳播速度為3×10^8m/s，與光速相同。（1）無線電通信：電磁波可以用來傳遞信息，如無線電廣播、電視信號傳輸?shù)?。?）微波爐加熱：微波是一種電磁波，它可以引起食物中的水分子振動，從而產(chǎn)生熱量，達(dá)到加熱食物的目的。（3）X射線成像：X射線是一種高能量的電磁波，可以穿透物體，使物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)在膠片或探測器上形成圖像，用于醫(yī)學(xué)診斷。解析：這道題目主要考察學(xué)生對電磁波產(chǎn)生原理的理解。電磁波的產(chǎn)生是基于麥克斯韋方程組，即變化的電場會產(chǎn)生磁場，變化的磁場又會產(chǎn)生電場。這道題目考察學(xué)生對電磁波傳播速度的掌握。在真空中，電磁波的傳播速度與光速相同，均為3×10^8m/s。這道題目要求列舉電磁波的三種應(yīng)用，并簡要說明其原理。這需要學(xué)生對電磁波在實(shí)際生活中的應(yīng)用有一定的了解，包括無線電通信、微波爐加熱和X射線成像等。第五題：已知某電磁波在真空中的波長為λ=3×10^8m，頻率為f=3×10^12Hz。求該電磁波在真空中的傳播速度v，并說明該電磁波屬于哪種電磁波。答案：v=3×10^8m/s，該電磁波屬于無線電波。解析：根據(jù)電磁波的傳播公