人教版高中物理选修2-1高二第五章.docx

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人教版物理高二选修2-1第五章
第二节无线电波的发射、接收和传播同步训练
一．选择题
1．1927年，英国发明家贝尔德在伦敦第一次用电传递了活动的图象，标志着电视的诞生．电视塔天线发送的是（）
A．电子B．电流C．声波D．电磁波
答案：D
解析：解答：电磁波可以传递声音、图象等信息，电视节目和广播节目都是通过电磁波传播的；电视塔上天线的作用是让载有音频、视频信号的高频电流产生电磁波并发射出去，故选项D正确，选项ABC错误；
故选：D．
分析：电视节目是通过电磁波传播的，它由电视台发射塔发射，由电视机天线接收，再通过选台选出特定频率的电磁波．
2．在真空中，所有电磁波都具有相同的（）
A．频率B．波长C．波速D．能量
答案：C
解析：解答：所有的电磁波在真空中都具有相同的波速，而γ射线的频率和能量最大，无线电波的频率与能量最小，对于不同电磁波的波长，无线电波最长，γ射线最小，故C正确，ABD错误．
故选：C．
分析：要解答本题需掌握：电磁波在真空中传播的速度均等于光速，而频率各不相同，且能量也不同，由c=λf可知，波长与频率成正比．
3．卫星定位系统在日常生活中有广泛的应用，定位时，接收器需要获得卫星发送的信号．卫星发送的是（）
A．声波B．电磁波C．次声波D．机械波
答案：B
解析：解答：根据电磁波传播速度大，且在能真空中传播，等特点，
卫星定位系统在日常生活中有广泛的应用，定位时，接收器需要获得卫星发送的信号（加载在电磁波上），故B 正确，ACD 错误；
故选：B ．
分析：卫星定位系统中，依靠电磁波来传递与接收信息，从而进行定位．
4．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的有（ ）
A ． 电磁波不能在真空中传播
B ． 变化的电场一定能产生变化的磁场
C ． 电磁波在真空中传播的速度是340m/s
D ． 变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播形成电磁波
答案：D
解析：解答：A 、电磁波是一种物质，可在真空中传播，电磁波在真空中的传播速度总是3×108m/s ，等于光速，故A 、C 错误；
B 、变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产电场，但非均匀变化电场能生非均匀变化磁场，若是均匀变化的电场，则产生恒定的磁场，故B 错误；
D 、电磁场是由变化的电场和磁场，从发生区域由近及远的传播形成电磁波，故D 正确； 故选：D ．
分析：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场；均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场；非均匀变化的电场产生变化的磁场，非均匀变化的磁场产生变化的电场；
电场与磁场统称为电磁场；电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波；
电磁波是一种物质，可在真空中传播，真空并不空，它有场这种物质；
电磁波在真空中的传播速度总是3×108m/s ．
5．电磁波在真空中传播的速度是3.00×108
m/s ，有一个广播电台的频率为90.0MHz ，这个台发射的电磁波的波长为（ ）
A ． 2.70m
B ． 3.00m
C ． 3.33m
D ．270m 答案：C
解析：解答：电磁波的传播速度是光速，频率波长速度的关系是c=λf ，所以
86310 3.339010c m f λ⨯===⨯，
故C 正确．
分析：电磁波的波长、波速和频率的关系：c=λf．电磁波的波速等于光速，根据公式求出电磁波的波长
6．用于通信的无线电波能绕过建筑墙体从而保证手机能正常接收信号，而光波却不能绕过墙体实现正常照明功能，这是因为（）
A．无线电波是横波，光波是纵波
B．无线电波的波速小于光波的波速
C．无线电波的振幅大于光波的振幅
D．无线电波的波长大于光波的波长
答案：D
解析：解答：波发生明显的衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物尺寸与波长相比差不多或比波长更短．由于无线电波的波长比较大和楼房的高度相近，远大于光波的波长；故无线电波可以发生明显的衍射现象，而可见光的波长很小，无法发生明显的衍射现象．故只有D 正确．
故选：D．
分析：波能否绕过某一建筑物传播是指波是否发生明显的衍射现象，波发生明显的衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物尺寸与波长相比差不多或比波长更短．
7．下列说法正确的是（）
A．光的偏振现象说明光是一种电磁波
B．无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越强
C．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在某高山之巅，其振动周期一定变小
D．根据单摆的周期公式
1
2
T
g
π
=，在地面附近，如果l→∞，则其周期T→∞
答案：B
解析：解答：A、光的偏振现象说了光是横波，故A错误；
B、无线电波的发射能力与频率成正比，频率越高发射能力越强，故B正确；
C、单摆的周期公式
1
2
T
g
π
=，其放在某高山之巅，重力加速度变小，其振动周期一定大，
故C错误；
D、根据单摆的周期公式
1
2
T
g
π
=，在地面附近，如果l→∞，则重力加速度变化，故D
错误；
分析：光的偏振说明光是横波；频率越高发射能力越强；根据周期公式
1
2
T
g
π
=，放在
某高山之巅，重力加速度变化，导致周期变化，若L无穷长时，则重力加速度发生变化；当波长越长，越容易发生衍射现象，从而即可各项求解．
8．关于电磁波及其应用下列说法正确的是（）
A．麦克斯韦首先通过实验证实了电磁波的存在
B．电磁波是纵波且能够发生干涉和衍射现象
C．电磁波的接收要经过调谐和调制两个过程
D．微波能使食物中的水分子热运动加剧从而实现加热的目的
答案：D
解析：解答：A、赫兹首先通过实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B、电磁波的振动方向与传播方向相互垂直，因此为横波，干涉和衍射现象是波特有的现象，故B错误；
C、调制是电磁波发射过程中的操作，故C错误；
D、微波能使食物中的水分子热运动快速加剧从而加热食物，这就是微波炉的工作原理，故D正确；
故选：D．
分析：赫兹首先通过实验证实了电磁波的存在；能发生干涉和衍射是电磁波的基本特征；调制是电磁波发射过程；依据微波炉的加热原理可分析D；红外线是一种光波，且任何物质都发射红外线；
9．以下说法中正确的是（）
A．无线电波、可见光、红外线、紫外线、X射线的波长逐渐减小
B．折射率越大，介质对光的偏折本领越大
C．海市蜃楼产生是因为光的衍射现象
D．相机镜头上的增透膜利用的是光的偏振现象，增加了透射光的能量，让成像更清晰
答案：B
解析：解答：A、红外线的波长大于可见光的波长；故A错误；
B、折射率反映介质对光偏折本领的大小；折射率越大，介质对光的偏折本领越大；故B正确；
C、海市蜃楼产生是因为光的折射现象形成的；故C错误；
D、相机镜头上的增透膜利用的是光的干涉原理制成的；故D错误；
故选：B．
分析：解答本题应掌握：光谱中波长的分布规律；光的折射现象及应用；明确增透膜利用了光的干涉原理制成的．
10．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，调制分调幅和调频两种．如图①所示有A、B两幅图．在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一级，如果采用如练图②所示的电路，图中虚线框a和b内只用一个电容器或电感器．以下关于电磁波的发射和接收的说法中，正确的是（）
A．在电磁波的发射技术中，图②中A是调幅波
B．在电磁波的发射技术中，图①中B是调幅波
C．图②中a是电容器，用来通高频阻低频，b是电感器，用来阻高频通低频
D．图②中a是电感器，用来阻交流通直流，b是电容器，用来阻高频通低频
答案：C
解析：解答：AB、调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故AB中A为调幅波，B为调频波；故A、B错误；
CD、根据交流电路中电容的通高频阻低频和电感线圈的通低频阻高频作用可知，元件a要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件a是电容较小的电容器元；元件b要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件b是高频扼流圈．故C正确，D错误；
故选：C．
分析：调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载．调频是通过改变频率来实现信号加载的；
电容器具有通高频、阻低频的作用，这样的电容器电容应较小．电感线圈在该电路中要求做到通低频、阻高频，所以它是一个高频扼流圈，其自感系数应该较小
11．电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是（）
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案：C
解析：解答：AB、电磁波是横波，波都能发生干涉和衍射，常用红外线做为脉冲信号来遥控电视，故A、B错误；
C、由于波源与接受者的相对位移的改变，而导致接受频率的变化，称为多普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故C正确；
D、根据光速不变原理，知在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度大小相等，故D错误．
故选：C．
分析：电磁波是横波，波都能发生干涉和衍射，常用红外线做为脉冲信号来遥控电视；利用多普勒效应和光速不变原理判断CD选项．
12．下列说法中，正确的是（）
A．电磁波不能在真空中传播
B．无线电通信是利用电磁波传输信号的
C．电磁波在真空中的传播速度与频率有关
D．无线电广播与无线电视传播信号的原理毫无相似之处
答案：B
解析：解答：A、电磁波的传播不需要介质，在真空中可以传播．故A错误．
B、无线电通信是利用电磁波传输信号．故B正确．
C、电磁波在真空中的传播速度相同，与频率无关．故C错误．
D、无线电广播与无线电视传播信号的原理相似．故D错误．
故选B．
分析：电磁波的传播不需要介质，无线电广播与无线电视传播信号的原理相似．
13．下列说法中，正确的是（）
A．电磁波不能在真空中传播
B．无线电广播与无线电视传播信号的原理毫无相似之处
C．电磁波在真空中的传播速度与频率有关
D．无线电通信是利用电磁波传输信号的
答案：D
解析：解答：A、电磁波的传播不需要介质，故A错误；
B、无线电广播与无线电视传播信号的原理相似，都用电磁波传输信号，故B错误；
C 、电磁波在真空中的传播速度与频率无关，均为3×108m/s ，故C 错误；
D 、由于电磁波传输速度快，故无线电通信利用电磁波传输信号，故D 正确；
故选：D ．
分析：电磁波的传输不需要介质；电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s ；无线电通信利用电磁波传输信号．
14．下列说法中正确的是（ ）
A ． 在玻璃幕墙表面镀一定厚度的金属氧化物，利用衍射现象使外面的人在白天看不到幕墙里面的情况
B ． 紫外线的频率与固体物质分子的固有频率接近，容易引起分子共振，产生内能
C ． 来回抖动带电的梳子，在空间就会形成变化的电磁场，产生电磁波
D ． 地面上两北斗卫星导航终端同时发出定位申请信号，在高速运行的卫星上看两信号也一定是同时发出的
答案：C
解析：解答：A 、在玻璃幕墙表面镀一定厚度的金属氧化物，利用镜面反射使外面的人看不到幕墙里面的情况；故A 错误．
B 、红外线的频率与固体物质分子的固有频率接近，容易引起分子共振，产生内能．故B 错误．
C 、来回抖动带电的梳子，产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成电磁波．故C 正确．
D 、地面上两北斗卫星导航终端同时发出定位申请信号，在高速运行的卫星上看两信号不是同时的．故D 错误．
故选C ．
分析：在玻璃幕墙表面镀一定厚度的金属氧化物，利用镜面反射使外面的人看不到幕墙里面的情况；当驱动力的频率紧急物体的固有频率时，会发生共振．变化的电磁场交替产生，形成电磁波．
15．电磁波由真空进入介质后，发生变化的物理量有（ ）
A ． 波长和频率
B ． 波速和频率
C ． 波长和波速
D ．频率和能量 答案：C
解析：解答：频率由波本身性质决定，与介质无关，所以电磁波从真空中进入介质后，频率不变，波速减小，根据v f
λ=知波长变短．根据E=hγ知，能量不变．故C 正确，A 、B 、
D 错误．
故选：C ． 分析：电磁波从真空进入介质，频率不变，波速变化，根据v f
λ=
判断波长的变化．根据E=hγ判断能量的变化．
二．填空题
16．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了这一预言．电磁波按照波长由长到短排列依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、 、γ射线．南京调频音乐电台的播放频率是105.8MHz ，已知电磁波的传播速度为3.0×108m/s ，则该电台信号的波长是 m ．
答案：X 射线|2.8
解析：解答：按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、紫外线和γ射线． 由v=λf 可知，8
6
310 2.8105.810v m f λ⨯===⨯； 故答案为：X 射线，2.8．
分析：电磁波谱按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线．
17．某防空雷达发射的电磁波频率为f =3×103
MH Z ，屏幕上尖形波显示，从发射到接受经历时间△ t =0.4ms ，那么被监视的目标到雷达的距离为 km ，该雷达发出的电磁波的波长为 m ．
答案：被监视的目标到雷达的距离为60km|雷达发出的电磁波的波长为0.1m
解析：解答：光速为3×108m/s （1）由v=λf 得：8863100.131010v m f λ⨯===⨯⨯（2）由s v t
= 得，s=vt =3×108m/s×0.4s=12×107m
电磁波传播距离是单向距离的2倍，故卫星离地为：602
s d km == 答：被监视的目标到雷达的距离为60km ；雷达发出的电磁波的波长为0.1m ．
分析：（1）由波速、波长和频率的关系可求得频率，（2）由电磁波的传播速度由速度公式可求得距离．
18． “嫦娥三号”依靠 （选填“电磁”或“声”）波将拍到的月貌图片传回地球，此波由真空进入大气的传播过程中，保持不变的是 （选填“速度”或“频率”）．
答案：电磁|频率
解析：解答： “嫦娥三号”依靠电磁波将拍到的月貌图片传回地球，
各种电磁波的频率有波源决定，当光真空到大气的传播过程中，频率不变； 根据c v n
=，可知，速度随着折射率增大而减小， 故答案为：电磁，频率．
分析：依据各种电磁波在真空中能传播，从而能够接收或发射信号，且波传播过程中，波的频率不变，波长与波速有变化关系．
19．有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够 （填“增强”或“减弱”）对电磁波的吸收作用；秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够 （填“增强”或“减弱”）电磁波反射回雷达设备．
答案：增强|减弱
解析：解答：现代的“隐形飞机”之所以能够避开雷达的探测，其原因在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够减弱电磁波的反射，同时隐形飞机的表面有一层特殊材料，这种材料能够增强对电磁波的吸收作用，使得雷达受到反射回来的电磁波发生变化，即导致雷达无法根据反射回来的电磁波判断前方物体．
故答案为：增强；减弱．
分析：雷达的工作原理是这样的：其首先向外发射电磁波，这些电磁波碰到前方物体后发生反射，即雷达通过接收到的反射回来的电磁波的情况判断前方的物体情况．所以该题可以据上面所说的雷达的工作原理分析即可．
20．电磁波在某种均匀介质中以2×108
m/s 的速度传播，如果它的频率f =1MHz ，则电磁波在这种介质中的波长是 ．
答案：200m
解析：解答：电磁波在某种均匀介质中以2×
108m/s 的速度传播，如果它的频率f =1MHz ，根据波速公式v=λf ，有： 8
6
210200110v m f λ⨯===⨯ 故答案为：200m ．
分析：已知光在介质中的传播速度和频率，根据波速公式v=λf 求解波长．
21．①太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还有X 射线、γ射线、无线电波．太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内．在这三个区域内的电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为 、可见光和 ．
②有一种生命探测仪可以探测生命的存在．我国四川汶川特大地震发生后，为了尽快营救废墟中的伤员，救援人员就广泛应用了这种仪器，该仪器主要是接收人体发出电磁波中的 （选填“可见光”、“红外线”或“紫外线”）．
答案：紫外线|红外线|红外线
解析：解答：（1）电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为：γ射线、x 射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波；太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内；这三个区域内的电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为：紫外线、可见光、红外线；（2）黑体辐射的辐射强度与波长关系与物体的温度有关，人体会发射红外线，而人体的温度与周围环境温度不同，故通过探测红外线来寻找生命；
故答案为：（1）紫外线，红外线；（2）红外线
分析：（1）电磁波按照频率由高到低的顺序排列应为：γ射线、x 射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波；（2）人体会发射红外线，黑体辐射的辐射强度与波长关系与物体的温度有关；
三．解答题
22．已知真空中某电磁波的频率是3.0×1010Hz ，那么该电磁波在真空中的波长是多少？ 答案：由波速公式c=λf ，得该电磁波在真空中的波长：
8
103100.01310
c m f λ⨯===⨯ 解析：解答：由波速公式c=λf ，得该电磁波在真空中的波长：
8
10
3100.01310c m f λ⨯===⨯ 答：该电磁波在真空中的波长是0.01m ．
分析：任何电磁波在真空中传播的速度都等于光速c ，由波速公式c=λf 求解该电磁波在真空中的波长．
23．由自感系数为L 的线圈和可变电容器C 构成收音机的调谐电路．该收音机能接收到f 1=550kHz 至f 2=1650kHz 范围内的所有电台．求：
（1）该收音机能接收到的电磁波的波长范围；
答案：由c=λf 可得：c f
λ=， 则最大波长为：8
13
310545.555010c m f λ⨯===⨯；
最小波长为：8
23
310181.8165010c m f λ⨯===⨯； 故波长范围为：181.8m ～545.5m ；
（2）可变电容器与f 1对应的电容C 1和与f 2对应的电容C 2的比值12
C C ． 答案：由2T LC π=得：
22
14C Lf π= 则C 与频率的平方成反比；故电容之比为：
2121650()9550
C C ==； 解析：解答：①由c=λf 可得：c f
λ=， 则最大波长为：8
13
310545.555010c m f λ⨯===⨯； 最小波长为：8
23310181.8165010
c m f λ⨯===⨯； 故波长范围为：181.8m ～545.5m ； ②由2T LC π=得：
22
14C Lf π= 则C 与频率的平方成反比；故电容之比为：
2121650()9550
C C ==； 分析：①由c=λf 可求得能接收到的电磁波的波长范围； ②由1
2f LC π=可确定出电容的比值．
24．在真空中传播的波长为15m 的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度变为2×108
m/s ，求：
（1）该电磁波的频率是多少赫兹？
答案：电磁波的频率8
731021015c
f Hz λ⨯===⨯ （2）该电磁波在此介质中的波长是多少？
答案：电磁波在介质中的波长8
7
21010210v m f λ⨯'===⨯ 解析：解答：①电磁波的频率8
731021015c
f Hz λ⨯===⨯． ②电磁波在介质中的波长8
7
21010210v m f λ⨯'===⨯．
分析：根据电磁波在真空中的波长和波速求出电磁波的频率，电磁波从真空进入介质，频率不变，根据电磁波在介质中的速度和波速求出电磁波在介质中的波长．
25．车载Mp3可以把Mp3中储存的音乐，以无线发射方式发射到车载调频立体声收音设备中，车主只需将汽车收音机的频率设定为车载Mp3的频率，或让收音机搜索到该频率即可进行播放．如图为某种型号的车载Mp3，若其设置频率为87.5MHz ，试求：
（1） 所发射的无线电波的波速是多少？
答案：电磁波在空气中的传播速度大约是c =3.0×108
m/s
（2）所发射的无线电波的波长是多少？
答案：f =87.5MHz=8.7×107Hz ， 8
7310 3.438.7510c m f λ⨯===⨯
解析：解答：（1）电磁波在空气中的传播速度大约是c =3.0×108m/s （2）
f =87.5MHz=8.7×107Hz ， 8
7
310 3.438.7510c m f λ⨯===⨯． 答：（1）所发射的无线电波的波速是3.0×108
m/s ；（2）所发射的无线电波的波长是3.43m ．
分析：（1）电磁波在空气中的传播速度大约是3.0×108m/s．（2）知道电磁波速和频率，根据c=λf，求出波长．。