高考模拟理综物理选编电磁波及其应用解析版 5页

乐陵一中电磁波及其应用 一、单选题（5）‎ 1. 电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了，下面正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领 B. 银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线 C. 微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应 D. 手机通话使用的微波，波长比可见光短 ‎~A ‎~解：A、机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领；故A正确； B、遥控器采用的是红外线不是紫外线；故B错误； C、微观炉是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的；故C错误； D、手机通话使用的无线电波，其波长要大于可见光；故D错误； 故选：A． 明确电磁波谱中不同谱线的性质；同时注意各种电磁波在生产生活中的应用即可正确求解． 此题考查电磁波谱和各种电磁波的波长频率的大小关系及它们的应用；注意波长越长的电磁波频率越低，则能量越小． ‎ 2. ‎2019 年 10 月 10 日，中国科学院国家天文台宣布，科学家利用被誉为“天眼”的世界最大单口径射电望远镜--500 米口径球面射电望远镜‎(FAST)‎探测到数十个优质脉冲星候选体，其中两颗已通过国际认证。这是中国人首次利用自己独立研制的射电望远镜发现脉冲星。脉冲星是中子星的一种，为会发出周期性脉冲信号的星体。与地球相似，脉冲星也在自转着，并且有磁场，其周围的磁感线分布如图所示。脉冲是由于脉冲星的高速自转形成，只能沿着磁轴方向从两个磁极区辐射出来；脉冲星每自转一周，地球就接收到一次它辐射的脉冲。结合上述材料，下列说法正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 脉冲信号属于机械波 B. 脉冲星的磁轴与自转轴重合 C. 脉冲的周期等于脉冲星的自转周期 D. 所有的中子星都可以发出脉冲信号 ‎~C ‎~解：A、脉冲信号属于电磁波，若为机械波，则传播需要介质，无法接收到，故A错误； B、根据题图可知脉冲星的磁轴与自转轴并不重合，故B错误； C、根据题意，脉冲星每自转一周，地球就接收到一次它辐射的脉冲，则可得脉冲的周期等于脉冲星的自转周期，故C正确； D、根据题中信息，脉冲星是中子星的一种，为会发出周期性脉冲信号的星体，说明并不是所有的中子星都可以发出脉冲信号，故D错误； 故选：C。 明确电磁波的应用，注意分析对应的题图，明确磁轴与自转轴间的关系，根据发射脉冲情况可分析其周期。 本题考查电磁波的应用，要注意明确题意，认真分析题中给出信息是解题的关键。 ‎ 3. 关于声波和光波，下列说法正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 它们都是机械波 B. 它们都能在真空中传播 C. 它们都能发生干涉和衍射 D. 它们的传播速度都与介质无关 ‎~C ‎~解：A、声波是纵波，而光波为电磁波；故A错误； B、声波的传播需要介质，无线电波和光波的传播不需要介质，可以在真空中传播‎.‎故B错误． C、干涉和衍射是波的共性，光波能发生干涉和衍射，声波也能发生干涉和衍射，故C正确． D、光波从空气射入水中时，根据c=nv，介质的折射率变大，所以速度小；而声波从气体到液体，则速度是变大；再根据v=λf，由空气射入水中时，光波的波长变小，声波的波长变大‎.‎故D错误． 故选：C． 声波是纵波，无线电波和光波是横波，机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质‎.‎衍射、干涉是波所特有的现象 解决本题的关键知道电磁波和机械波的区别，知道两种波从一种介质进入另一介质后，速度、波长是如何变化． ‎ 1. 雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备，它可以向一定方向发射不连续的电磁波脉冲，遇到障碍物会发生反射‎.‎雷达在发射和接收电磁波时，荧光屏上分别会呈现出一个尖形波‎.‎某防空雷达发射相邻两次电磁波脉冲之间的时间间隔为‎△t=5×‎10‎‎-4‎s.‎它跟踪一个匀速移动的目标过程中，某时刻在监视屏上显示的雷达波形如左图所示，30s后在同一方向上监视屏上显示的雷达波形如右图所示‎.‎已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间为‎10‎‎-4‎s，电磁波在空气中的传播速度‎3×‎10‎‎8‎m/s，则被监视目标的移动速度最接近‎(‎　　‎‎)‎ A. ‎1200m/s B. ‎900m/s C. ‎500m/s D. ‎‎300m/s ‎~C ‎~解：已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为‎10‎‎-4‎s， 从左图中可以看出两次时间间隔为4个刻度线，即：t=4×‎10‎‎-4‎s， 利用公式可得刚开始相距：S‎1‎‎=vt‎2‎=‎3×‎10‎‎8‎×4×‎‎10‎‎-4‎‎2‎=6×‎10‎‎4‎m； 同理30s后相距：S‎2‎‎=vt‎2‎=‎3×‎10‎‎8‎×3‎‎×‎‎10-4‎‎2‎=4.5×‎10‎‎4‎m； 移动速度：V=‎△S‎△t=‎6×‎10‎‎4‎-4.5×‎‎10‎‎4‎‎30‎=500m/s 故答案为：‎500m/s． 根据图象可以知道发射和接收的时间差，已知电磁波的速度为‎3×‎10‎‎5‎Km/s即‎3×‎10‎‎8‎m/s，因电磁波的所走的距离等于2倍的被监视目标与雷达的距离，所以由公式s=‎vt‎2‎可以求出被监视目标与雷达的距离． 这是通过实际问题，结合雷达图象考查对速度公式的理解，特别注意电磁波的所走的距离等于2倍的被监视目标与雷达的距离． ‎ 2. 下列不属于电磁波的应用的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 飞机上的飞行员和指挥部对话 B. 微波炉加热食品 C. 蓝牙技术 D. 用B超检查身体 ‎~D ‎~解：A、飞机上的飞行员和指挥部对话是利用无线电波传输信息，利用电磁波，故A错误； B、微波炉加热食品是利用了微波的热效应，利用电磁波，故B错误； C、蓝牙技术是利用红外线传输信号，利用电磁波，故C错误； D、用B超检查身体，是利用超声波，不是电磁波，故D正确； 故选：D．‎ ‎ 在空间传播着的交变电磁场，即电磁波‎.‎它在真空中的传播速度约为每秒30万公里‎.‎电磁波包括的范围很广‎.‎实验证明，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波‎.‎它们的区别仅在于频率或波长有很大差别． 本题考查电磁波在生活中的应用，主要区别声波和电磁波，基础问题． ‎ 二、多选题（4）‎ 1. 下列说法中正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象 B. 机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定 C. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响 D. 假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客在变矮 E. 赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在 ‎~ACE ‎~解：A、军队士兵过桥时使用便步，防止行走的频率与桥的频率相同，桥发生共振现象，故A正确． B、机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，故B错误． C、加偏振片的作用是减弱反射光的强度，从而增大透射光的强度；故C正确； D、根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦，而不是变矮；故D错误； E、麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故E正确； 故选：ACE． 当策动频率与固有频率相同时，出现共振现象；电磁波在真空中也能传播‎.‎机械波在介质中的传播速度由介质决定；根据尺缩效应解释乘客是否变矮；偏振原理利用光的干涉现象，来减弱反射光的强度；麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，从而即可求解． 本题考查共振与干涉现象，掌握机械能与电磁波的区别，注意电磁波的预言与证实，注意尺缩效应的方向． ‎ 2. 关于机械波‎.‎电磁波和相对论的下列说法中正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定 B. 假设火车以接近光速的速度通过站台，站台上的旅客观察到车上的乘客变矮了 C. 简谐机械波传播时单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列波的频率 D. 用光导纤维束传播图象信息利用了光的全反射 E. 在真空中传播的两列电磁波，频率大的波长短 ‎~CDE ‎~解：A、机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，故A错误； B、火车以接近光速的速度通过站台时，站台上的旅客观察到车上的乘客变瘦了，而不是变矮，故B错误； C、简谐波的振动周期与传播周期相同，故单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列简谐波的频率，故C正确； D、光导纤维束是用全反射来传输图象信息的，故D正确； E、在真空中传播的两列电磁波，传播速度相同，由v=λT=λf知，频率越大，波长越短，故E正确． 故选：CDE． 明确电磁波与机械波的联系和区别，知道电磁波的传播不需要介质，知道机械波波长和频率的计算方法； 明确相对论的基本内容，知道长度的相对性； 知道光导纤维传播图象利用了光的全反射．‎ ‎ 本题考查电磁波和机械能波的性质、相对论、光导纤维的应用，要注意明确v=λT=λf适用于机械能波和电磁波． ‎ 1. 下列说法中正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 两列波发生干涉时，振动加强的质点的位移不一定始终最大 B. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 C. 广义相对性原理认为，在任何参考系中物理规律都是相同的 D. 观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率发生变化 E. 在赫兹发现电磁波的实验基础上，麦克斯韦提出了电磁场理论 ‎~ACD ‎~解：A、两列波发生干涉时，振动加强的质点振动始终加强，不是位移始终最大，故A正确； B、反射光为偏振光，所以拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减小反射光的强度，故B错误； C、狭义相对性原理认为，在惯性参考系中物理规律都是相同的；广义相对性原理认为，在任何参考系中物理规律都是相同的，故C正确； D、观察者相对于频率一定的声源运动时，如果两者距离变化即发生相对运动，则观察者在一定时间内接收到波长的个数发生变化，则接受到声波的频率可能发生变化，故D正确． E、在麦克斯韦提出了电磁场理论基础上，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故E错误； 故选：ACD． 振动加强的质点振动始终加强，不是位移始终最大；涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是因为增透膜对淡紫色光的透射较少，有一部分反射光‎.‎狭义相对性原理认为，在惯性参考系中物理规律都是相同的，广义相对性原理认为，在任何参考系中物理规律都是相同的；观察者相对于频率一定的声源运动时，接受到声波的频率可能发生变化． 本题是选修模块‎3-4‎部分的内容，常规题，考查的知识点比较全面‎.‎其中对光的干涉的理解是一个难点，也是重点考查的内容之一，一定要理解振动加强的质点振动始终加强，不是位移始终最大的准确含义，注意麦克斯韦预言电磁波，而赫兹证实电磁波的． ‎ 2. 关于机械波与电磁波，下列说法正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关 B. 电磁波可以发生衍射现象和偏振现象 C. 简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大 D. 紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度 E. 机械波不但能传递能量，而且能传递信息，其传播方向就是能量或信息传递的方向 ‎~BDE ‎~解：A、电磁波在真空中的传播速度都一样的，与电磁波的频率无关，故A错误； B、电磁波都能发生衍射现象和偏振现象，故B正确； C、简谐机械波在给定的介质中传播时，波传播速度与介质有关，与频率无关，故C错误； D、依据v=‎cn，且紫外线的折射率大于红外线，因此紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，故D正确； E、机械波不但能传递能量，而且能传递信息，其传播方向就是能量或信息传递的方向，如声波，故E正确； 故选：BDE。 电磁波在真空中的传播速度都一样的；一切波均能有衍射现象和偏振现象；机械波在介质中传播速度与频率无关；依据v=‎cn，结合折射率不同；机械波在传播振动形式的过程中同时传递了能量，即可求解。 考查电磁波与机械波的不同，掌握衍射现象和偏振现象的原理，理解v=‎cn 的应用，注意在水中，紫外线的折射率大于红外线。 ‎ 三、填空题（1）‎ 1. 天文学中常用“光年‎(1.y.)‎”做距离的单位‎.1(l.y.)‎等于光在一年中传播的路程，‎1(l.y.)‎相当于______米‎.‎离太阳最近的恒星是比邻星‎(‎半人马α)‎，离我们‎4.0×‎10‎‎13‎km，它的光要经过______年才能到达地球．‎ ‎~‎9.46×‎‎10‎‎15‎；‎‎4.23‎ ‎~解：光速v=3.0×‎10‎‎8‎m/s，时间为：1年‎=365×24×3600s ‎(1)1‎光年x=vt=3.0×‎10‎‎8‎m/s×365×24×3600=9.46×‎10‎‎15‎m ‎(2)‎需要时间t=x'‎x‎4.0×‎‎10‎‎16‎‎9.5×‎‎10‎‎15‎=4.23‎年 故答案为：‎9.46×‎‎10‎‎15‎；‎4.23‎． ‎(1)‎光年是路程，就是光在一年的时间走过的距离，光速已知，一年可按365天算，由此可得结果 ‎(2)‎由距离可算出比邻星发出的光到地球的时间． 本题的重点是要知道光年这个概念是距离而不是时间． ‎ 四、计算题（4）‎ 2. 半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为O，两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线1的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，‎∠AOB=‎‎60‎‎∘‎，已知该玻璃对红光的折射率n=‎‎3‎． ‎(1)‎求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d； ‎(2)‎若入射的是单色蓝光，则距离d将比上面求得的结果大还是小？ ‎ ‎~解：‎(1)‎光线1通过玻璃砖后不偏折‎.‎光线2在圆柱面上的入射角θ‎1‎‎=‎‎60‎‎∘‎，由折射定律得    n=‎sinθ‎1‎sinθ‎2‎，得到sinθ‎2‎=sinθ‎1‎n=‎‎1‎‎2‎ 得θ‎2‎‎=‎‎30‎‎∘‎ 由几何知识得  θ‎1‎‎'=‎60‎‎∘‎-θ‎2‎=‎‎30‎‎∘‎ 又由折射定律得 n=‎sinθ‎2‎'‎sinθ‎1‎'‎ 代入解得θ‎2‎‎'=‎‎60‎‎∘‎ 由于‎△BOC是等腰三角形，则