1、电磁波谱(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.下列说法正确的是()A.只有物体温度较高时才能向外辐射红外线B.紫外线的主要作用是热作用C.可见光比红外线容易发生衍射现象D.X射线穿透力强,可用来进行人体透视【解析】选D。任何物体在任何温度下均会向外辐射红外线,A错误;紫外线的主要作用是化学作用和荧光作用,B错误;可见光的波长小于红外线的波长,故可见光相对红外线不容易发生衍射现象,C错误;X射线穿透力强,医学上常用于透视人体,D正确。2.下列关于紫外线的说法正确的是()A.照射紫外线可增进人体对钙的吸收。因此,人们应尽可能多地接受紫外线的照射B.一切高温物体发出的光
2、都含有紫外线C.紫外线有很强的荧光效应,常被用来防伪D.紫外线有杀菌消毒的作用,是因为其有热效应【解析】选C。由于紫外线具有较高的能量,故杀菌能力较强,在医疗上有其应用,但是过多地接受紫外线的照射,对人体来说也是有害的,所以A、D不正确;并不是所有的高温物体发出的光都含有紫外线,所以B不正确;紫外线有很强的荧光效应,可用来防伪,故C正确。3.根据电磁波谱选出下列各组电磁波,其中频率互相交错重叠,且波长顺序由短到长排列的是()A.微波、红外线、紫外线B.射线、X射线、紫外线C.紫外线、可见光、红外线D.紫外线、X射线、射线【解析】选B。红外线与紫外线在电磁波谱中不相邻,更不会频率重叠,A错误。紫
3、外线、可见光、红外线虽相邻,但它们三者间有明确的界线,频率也不相重叠,C错误。在电磁波谱中紫外线、X射线、射线有重叠,射线波长最短,紫外线波长最长,故B正确,D错误。4.太阳表面温度约为6 000 K,主要发出可见光;人体温度约为310 K,主要发出红外线;宇宙星际间的温度约为5 K,所发出的辐射称为“5 K背景辐射”,它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热,若要进行“5 K背景辐射”的观测,应该选择下列哪一个波段 ()A.无线电波B.紫外线C.X射线D.射线【解析】选A。电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线,由题意知:物体温度越高,其发出的电
4、磁波波长越短,宇宙星际间的温度约为5 K,则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段,故A正确。5.如图中国运9侦察机上装备有多功能全方位多普勒脉冲雷达,可进行全向探测,主要用于发现和跟踪空中与水面目标,工作频率为1.21091.4109 Hz。对空中目标的最远探测距离为470 km,该机的雷达系统可同时跟踪60100个空中目标,并对战术空军的10架飞机实施引导。下列关于该脉冲雷达的说法正确的是()A.脉冲雷达采用的是X射线B.脉冲雷达采用的是微波C.侦察机高速飞行时,发射的脉冲信号传播速率可能大于光在真空中的速率D.增大它的振荡电路可变电容器的电容,可增大雷达的工作频率【解析】选B。脉冲雷达是利
5、用微波测速、测距的,其传播速率等于光速,故A、C选项错误,B选项正确;由T=2 可知,增大振荡电路的电容,其周期变大,工作频率减小,故D选项错误。【补偿训练】雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统,海豚也具有完善的声呐系统,它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物,避开敌害,远远优于现代化的无线电系统。海豚的定位、雷达的定位分别利用了自身发射的()A.电磁波次声波B.红外线光线C.次声波红外线 D.超声波电磁波【解析】选D。海豚能发射超声波,它是一种频率高于2104 Hz的声波,它的波长非常短,因而能定向发射,而且在水中传播时因能量损失小,要比无线电波和广播传播得远。海豚就是靠自身发出的超声波的回声
6、,在混浊的水里准确确定远处小鱼的位置而猛冲过去吞食的,同理也能避开敌害。雷达是一个电磁波的发射和接收系统,因而是靠发射电磁波来定位的。6.等离子显示屏是一种以等离子管作为发光元件,并由大量的等离子管排列在一起构成的屏幕。每个等离子管的透明玻璃管内都充有低压的氖氙气体,管的两端各有一个电极,在两个电极间加上高电压后,封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的射线,它激发显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。每个等离子管作为一个像素,由这些像素的明暗和颜色变化的组合,便形成了各种灰度和色彩的图像,则 ()A.这种射线是X射线B.这种射线是红外线C.该射线使荧光粉发出可见光是利用了该射线的荧光效应D.该
7、射线使荧光粉发出可见光是利用了该射线的化学作用【解析】选C。看不见的射线使荧光粉发光,这是紫外线的荧光效应,所以正确的选项是C。二、非选择题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)下面列出了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些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射线有很强的穿透能力E.红外线具有显著的热作用F.红外线波长较长,易
8、发生衍射G.红外线能穿透云层,进行高空摄影【解题指南】解答本题可从以下两个方面考虑(1)紫外线有化学作用和荧光效应两个特征,使伤口愈合的“神灯”是加速血液循环的。(2)红外线和X射线都具有穿透性,红外线穿透能力很弱,X射线穿透能力很强。【解析】(1)X光机是用来透视人的体内器官的,因此需要具有较强穿透能力的电磁波,但又不能对人体造成太大的伤害,因此采用了X射线。(2)紫外线灯主要是用来杀菌消毒的。因此,它应用的是紫外线的杀菌作用,而非荧光作用。(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。答案:(1)D(2)C(3)E8.(12
9、分)长波的波长范围为3 00030 000 m,短波的波长范围为1050 m,则长波的频率范围是多少?【解析】已知长波波长范围为3 00030 000 m,而波速c=3.0108 m/s。由c=f可知f1= Hz=1105 Hz=100 kHz。f2= Hz=1104 Hz=10 kHz答案:10 kHz100 kHz(15分钟40分)9.(7分)(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是()A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B.红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的C.伦琴射线和射线是原子的内层电子受激发后产生的D.红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体不能辐射红
10、外线【解析】选A、B。波长越长的无线电波波动性越显著,干涉、衍射现象越易发生;从电磁波产生的机理可知射线是原子核受激发后产生的;不论物体温度高低都能辐射红外线,物体的温度越高,它辐射的红外线越强。【补偿训练】 (多选)关于电磁波的下列说法,正确的是()A.可见光实质也是一种电磁波,红光频率最短B.红外线易穿透云层,故广泛应用于遥感技术领域C.X射线可深入人的骨骼,杀死病变细胞D.阳光可以晒黑皮肤,主要是阳光中红外线的作用【解析】选A、B。在可见光中,红光波长最长,频率最短,A正确;红外线能穿透云层,故广泛应用于遥感技术领域,B 正确;X射线虽然有一定的穿透能力,但不能深入骨骼,C错误;晒黑皮肤
11、是紫外线的作用,D错误。10.(7分)过量的电磁辐射对人体是有害的,按照规定,工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间垂直单位面积的电磁辐射能量)不得超过某一临界值W0。已知某5G基站的电磁辐射功率为P,若该基站的电磁辐射在各个方向上是均匀的,则符合规定的安全区域到5G基站的距离至少为()A.B.C.D.【解析】选A。设规定的安全区域距离为R,则对应球的面积为S=4R2。在t时间内球面获得的能量为E=Pt,球面上单位面积t时间内获得的电磁辐射能量E0=,由于工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过W0,则W0=,所以R= ,故A正确,B、C、D错误。11.(7
12、分)(多选)家用微波炉是利用微波的电磁能加热食物的新型灶具,主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成,接通电源后,220 V的交流电经变压器,一方面在次级产生3.4 V交流电加在磁控管灯丝两端,另一方面在次级产生2 000 V高压,经整流加到磁控管的阴、阳两极之间,使磁控管产生频率为2 450 MHz的微波,微波输送至金属制成的加热器(炉腔),被来回反射,微波的电磁作用使食物内分子高频地振动同时内外迅速变热,并能最大限度地保存食物中的维生素。导体可反射微波,绝缘体可使微波透射,而食物通常含有的成分是蛋白质、淀粉、水,较易吸收微波且转换成热,故在使用微波炉
13、时应注意()A.用金属容器将食物放入炉内加热B.用陶瓷容器将食物放入炉内加热C.将微波炉置于磁性材料周围D.将微波炉远离磁性材料【解析】选B、D。食物内通常含有的成分是蛋白质、淀粉、水,易吸收微波而转换成热;由于导体能反射微波,绝缘体使微波透射,所以应用陶瓷容器盛食物,为避免对磁控管的影响,微波炉应远离磁性材料。12.(19分)某高速公路自动测速仪装置如图甲所示,雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波,每次发射时间为10-6 s,相邻两次发射时间间隔为t。当雷达向汽车发射无线电波时,在显示屏上呈现一个尖波形;在收到反射回来的无线电波时,在显示屏上呈现第二个尖波形。根据两个波形的距离,可以计算出汽车距雷达的距离,根据自动打下的纸带(如图乙所示),可求出车速。请根据t1、t2、t、c求出汽车车速的表达式。【解析】第一次测量时汽车距雷达的距离s1=,第二次测量时汽车距雷达的距离s2=,两次发射时间间隔为t,则汽车车速v=。答案:v=