2023新教材高中物理第四章電磁振蕩與電磁波4電磁波譜作業(yè)新人教版選擇性必修第二冊(cè)

4.電磁波譜1.電磁波譜：不同電磁波具有不同的波長(頻率)，具有不同的特性，電磁波譜就是按電磁波的波長大小或頻率高低的順序把它們排列成的譜。2．無線電波(1)技術(shù)上把波長大于1mm(頻率低于300GHz)的電磁波稱作無線電波，并按波長(頻率)劃分為長波、中波、中短波、短波、微波。(2)應(yīng)用：無線電波廣泛應(yīng)用于eq\o(□,\s\up2(01))通信、eq\o(□,\s\up2(02))廣播及其他信號(hào)傳輸。①廣播電臺(tái)、電視臺(tái)：都有發(fā)射無線電波的設(shè)備。②雷達(dá)：利用無線電波來測定物體位置的無線電設(shè)備。雷達(dá)利用了電磁波遇到障礙物要發(fā)生eq\o(□,\s\up2(03))反射的特性。波長短的電磁波，由于衍射現(xiàn)象不明顯，傳播的eq\o(□,\s\up2(04))方向性好，有利于用電磁波定位，因此雷達(dá)用的是eq\o(□,\s\up2(05))微波。③移動(dòng)電話：將用戶的信息轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電信號(hào)eq\o(□,\s\up2(06))發(fā)射到空中，同時(shí)它又eq\o(□,\s\up2(07))捕捉空中的電磁波，使用戶接收到對(duì)方送來的信息。④射電望遠(yuǎn)鏡：接收天體輻射的無線電波，進(jìn)行天體物理研究。3．紅外線(1)紅外線的波長比無線電波eq\o(□,\s\up2(01))短，比可見光eq\o(□,\s\up2(02))長。所有物體都發(fā)射紅外線。熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射eq\o(□,\s\up2(03))強(qiáng)。(2)應(yīng)用——紅外探測器①夜視儀、紅外攝影。②紅外遙感技術(shù)：用靈敏的紅外探測器接收遠(yuǎn)處物體發(fā)出的紅外線，然后用電子電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，可以得知被測對(duì)象的eq\o(□,\s\up2(04))形狀及eq\o(□,\s\up2(05))溫度、eq\o(□,\s\up2(06))濕度等參數(shù)。利用這個(gè)技術(shù)可以勘測地?zé)帷ふ宜?、監(jiān)視森林火情、預(yù)報(bào)風(fēng)暴和寒潮。在軍事上的應(yīng)用也十分重要。還可以制作紅外體溫計(jì)。4．可見光：能使人的眼睛產(chǎn)生eq\o(□,\s\up2(01))視覺效應(yīng)的電磁波，稱為可見光?？梢姽獾牟ㄩL為400～760nm。5．紫外線(1)在紫光之外，波長范圍為5～370nm的電磁波是紫外線。(2)應(yīng)用①滅菌消毒。②人體接受適量的紫外線照射，能促進(jìn)鈣的吸收，改善身體健康狀況。但過強(qiáng)的紫外線會(huì)傷害眼睛和皮膚。③利用紫外線的eq\o(□,\s\up2(01))熒光效應(yīng)，設(shè)計(jì)防偽措施。6．X射線和γ射線(1)X射線：波長比紫外線更短，對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會(huì)引起生物體的病變。X射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，可以用來檢查人體的內(nèi)部器官。在工業(yè)上，利用X射線檢查金屬構(gòu)件內(nèi)部的缺陷。機(jī)場等地進(jìn)行安全檢查時(shí)，X射線能輕而易舉地探測到箱內(nèi)的物品。(2)γ射線：是波長最短的電磁輻射，具有很高的能量。γ射線能破壞生命物質(zhì)。把這個(gè)特點(diǎn)應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上，可以摧毀病變的細(xì)胞，用來治療某些癌癥。γ射線的穿透能力很強(qiáng)，也可用于探測金屬構(gòu)件內(nèi)部的缺陷。典型考點(diǎn)一無線電波的特點(diǎn)及應(yīng)用1．(多選)雷達(dá)采用微波而不采用其他無線電波的原因是()A．微波具有很高的頻率B．微波具有直線傳播的特性C．微波的反射性強(qiáng)D．微波比其他無線電波(長波、中波、短波等)傳播的距離更遠(yuǎn)答案ABC解析雷達(dá)采用微波的原因是微波的頻率很高、波長較短，不容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，具有直線傳播的特性，反射性較強(qiáng)。故A、B、C正確。2.雷達(dá)是利用電磁波來測定物體位置和速度的設(shè)備，它可以向一定方向發(fā)射電磁波脈沖，當(dāng)電磁波遇到障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生反射。雷達(dá)在發(fā)射和接收到反射回來的電磁波脈沖時(shí)，在監(jiān)視屏上將對(duì)應(yīng)呈現(xiàn)出一個(gè)尖形波。某防空雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率f＝3×109Hz，如果雷達(dá)監(jiān)視屏上顯示某次發(fā)射和接收的尖形波如圖所示(相鄰刻線間表示的時(shí)間間隔為1.0×10－5s)，則被監(jiān)視的目標(biāo)到雷達(dá)的距離以及該雷達(dá)發(fā)出的電磁波的波長分別為()A．15km,0.10m B．15km,10mC．30km,1.0m D．30km,0.10m答案A解析電磁波從發(fā)射到接收，通過的距離是雷達(dá)到目標(biāo)距離的2倍。從圖中可以看出，兩個(gè)尖形波間隔為10個(gè)小格，即全程的時(shí)間為1.0×10－4s，單程的時(shí)間為t＝5×10－5s，由v＝eq\f(s,t)得：s＝vt＝3×108m/s×5×10－5s＝15km，該雷達(dá)發(fā)出的電磁波的波長λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(3×108,3×109)m＝0.10m，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。典型考點(diǎn)二紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線的特點(diǎn)及應(yīng)用3．臭氧層被譽(yù)為地球上生物生存繁衍的保護(hù)傘，但是科學(xué)家觀測到南極上空出現(xiàn)臭氧層空洞，現(xiàn)在臭氧層破壞面積已達(dá)2400萬平方公里，北半球上空的臭氧層比以往任何時(shí)候都薄。臭氧層之所以能保護(hù)地球上的生命，是因?yàn)?)A．臭氧層能吸收太陽光的可見光部分B．臭氧層能吸收太陽光的紫外線部分C．臭氧層能吸收太陽光的紅外線部分D．臭氧層能提供氧氣答案B解析臭氧層可以吸收由太陽射向地球的紫外線，從而有效地對(duì)地球上的動(dòng)植物起保護(hù)作用，B正確。4．間諜衛(wèi)星上裝有某種遙感照相機(jī)，可用來探測軍用和民用目標(biāo)。這種照相機(jī)能拍到晚上關(guān)燈行駛的汽車，即使車隊(duì)離開，也瞞不過它。這種遙感照相機(jī)敏感的電磁波屬于()A．可見光波段 B．紅外波段C．紫外波段 D．X射線波段答案B解析這種照相機(jī)能夠拍到晚上關(guān)燈行駛的汽車，說明用的不是可見光，由于紫外線和X射線能量高，而且衰減快，地面物體不易發(fā)出，而所有物體都可以發(fā)出紅外線，故B正確。5．(多選)關(guān)于紅外線的作用與來源，下列說法正確的是()A．一切物體都在不停地發(fā)射紅外線B．紅外線具有很強(qiáng)的熱作用和熒光作用C．紅外線的顯著作用是化學(xué)作用D．紅外線容易穿透云霧答案AD解析熒光作用和化學(xué)作用都是紫外線的重要用途，紅外線波長較可見光長，繞過障礙物能力強(qiáng)，易穿透云霧，且一切物體都在不停地發(fā)射紅外線，故A、D正確。6．(多選)下列說法正確的是()A．X射線的穿透能力比紫外線強(qiáng)，常用于車站行李安檢B．X射線可以用來治療某些癌癥C．γ射線可以用在醫(yī)學(xué)上做人體透視D．金屬探傷利用了γ射線的穿透性強(qiáng)答案AD解析X射線和γ射線的穿透能力很強(qiáng)，所以X射線可用來金屬探傷、人體透視、行李安檢，γ射線可用來金屬探傷；γ射線能破壞生命物質(zhì)，可用來治療某些癌癥。故A、D正確，B、C錯(cuò)誤。1．電磁波包含了γ射線、紅外線、紫外線、無線電波等，按波長由長到短的排列順序是()A．無線電波、紅外線、紫外線、γ射線B．紅外線、無線電波、γ射線、紫外線C．γ射線、紅外線、紫外線、無線電波D．紫外線、無線電波、γ射線、紅外線答案A解析根據(jù)電磁波譜的波長由長到短排序可知A正確。2．雷達(dá)在搜尋目標(biāo)時(shí)，接收到回波所用時(shí)間為1.2×10－4s，則此目標(biāo)距雷達(dá)()A．36kmB．72kmC．18kmD．9km答案C解析s＝c·eq\f(1,2)t＝3×105×eq\f(1,2)×1.2×10－4km＝18km，C正確。3．(多選)下列說法符合實(shí)際情況的是()A．醫(yī)院里常用X射線對(duì)病房和手術(shù)室消毒B．醫(yī)院里常用紫外線對(duì)病房和手術(shù)室消毒C．在人造衛(wèi)星上對(duì)地球進(jìn)行拍攝是利用紅外線有較好的穿透云霧煙塵的能力D．在人造衛(wèi)星上對(duì)地球進(jìn)行拍攝是利用紅外線有較好的分辨能力答案BC解析由電磁波譜各種電磁波的特性可知，B、C正確。4．(多選)電磁波在科學(xué)研究和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，關(guān)于電磁波的應(yīng)用，以下說法正確的是()A．圖甲中利用雷達(dá)天線發(fā)射的無線電波可以測定物體位置B．圖乙中天文學(xué)家利用射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)射無線電波，進(jìn)行天體物理研究C．圖丙中病房內(nèi)應(yīng)用紫外線進(jìn)行殺菌消毒D．圖丁中CT機(jī)應(yīng)用人體發(fā)射紅外線的原理拍攝人體組織答案AC解析雷達(dá)天線是根據(jù)電磁波的反射通過發(fā)射無線電波來測定物體位置，故A正確；天文學(xué)家利用射電望遠(yuǎn)鏡接收天體輻射的無線電波，進(jìn)行天體物理研究，故B錯(cuò)誤；紫外線具有較高的能量，足以破壞細(xì)胞核中的物質(zhì)，因此，可以應(yīng)用紫外線進(jìn)行殺菌消毒，故C正確；X射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，CT機(jī)通過X射線拍攝人體組織，故D錯(cuò)誤。5．(多選)下面關(guān)于紅外線的說法中正確的是()A．紅外烤箱中的紅光就是紅外線B．紅外線比可見光更容易發(fā)生衍射C．高溫物體輻射紅外線，低溫物體不輻射紅外線D．紅外線比可見光更容易引起固體物質(zhì)分子共振答案BD解析紅外線是看不見的，紅外烤箱中的紅光是可見光，A錯(cuò)誤；紅外線比可見光的波長長，更容易發(fā)生衍射，B正確；一切物體，包括高溫物體和低溫物體都在輻射紅外線，物體溫度越高，它輻射的紅外線就越強(qiáng)，C錯(cuò)誤；紅外線的頻率比可見光更接近固體物質(zhì)分子的固有頻率，也就更容易引起固體物質(zhì)分子發(fā)生共振，因而紅外線熱作用顯著，D正確。6．太陽表面溫度約為6000K，主要發(fā)出可見光；人體溫度約為310K，主要發(fā)出紅外線；宇宙空間的溫度約為3K，所發(fā)出的輻射稱為“3K背景輻射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空間上保留下的余熱。若要進(jìn)行“3K背景輻射”的觀測，應(yīng)該選擇的波段是()A．無線電波 B．紫外線C．X射線 D．γ射線答案A解析電磁波譜按波長由長到短的順序排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，由題意知，物體溫度越低，發(fā)出的電磁波波長越長，宇宙空間的溫度約為3K，則其發(fā)出的電磁波的波長應(yīng)在無線電波波段，故A正確。7．紅外遙感衛(wèi)星通過接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來探測地面物體的狀況。地球大氣中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能強(qiáng)烈吸收某些波長范圍的紅外輻射，即地面物體發(fā)出的某些波長的電磁波，只有一部分能夠通過大氣層被紅外遙感衛(wèi)星接收。如圖所示為水汽和二氧化碳對(duì)某一波段不同波長電磁波的吸收情況，由圖可知，在該波段紅外遙感衛(wèi)星大致能夠接收到的波長范圍為()A．2.5～3.5μm B．4～4.5μmC．5～7μm D．8～13μm答案D解析由圖可知，水汽對(duì)該波段紅外輻射吸收率最低的波長范圍大致是8～13μm；二氧化碳對(duì)該波段紅外輻射吸收率最低的波長范圍大致是5～13μm，所以在該波段紅外遙感衛(wèi)星大致能夠接收到的波長范圍為8～13μm。故D正確。8.雷達(dá)是用脈沖電磁波來測定目標(biāo)的位置和速度的設(shè)備，某機(jī)場引導(dǎo)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)一架飛機(jī)正向雷達(dá)正上方水平勻速飛來，已知該雷達(dá)顯示屏上相鄰刻度線之間的時(shí)間間隔為1.0×10－4s，某時(shí)刻雷達(dá)顯示屏上顯示的波形如圖甲所示，A脈沖為發(fā)射波，B脈沖為目標(biāo)反射波，經(jīng)t＝170s后雷達(dá)向正上方發(fā)射和被反射的波形如圖乙所示，則該飛機(jī)的飛行速度約為多少？答案306m/s解析由題意知，顯示屏相鄰刻度線之間的時(shí)間間隔t0＝1.0×10－4s，甲圖發(fā)射波和反射波的時(shí)間間隔為t1＝4.0×10－4s，此時(shí)飛