第5节 电磁波谱
A组：合格性水平训练
1．(电磁波谱)下列各组电磁波，按频率由高到低的正确排列顺序是( ) A．无线电波、红外线、可见光、X射线 B．X射线、红外线、可见光、无线电波 C．X射线、可见光、红外线、无线电波 D．无线电波、可见光、红外线、X射线 答案 C
解析 由c＝fλ，得波长越长，频率越低。根据电磁波按波长排列顺序，可得按频率由高到低排列的顺序是X射线、可见光、红外线、无线电波，C正确。
2．(红外线)红外夜视镜在美国对伊拉克反美武装力量实施的夜间打击中起到重要作用，红外夜视镜是利用了( )
A．红外线波长长，易绕过障碍物的特点 B．红外线的热效应强的特点
C．一切物体都在不停地辐射红外线的特点 D．红外线不可见的特点 答案 C
解析 一切物体都在不停地辐射红外线，而且温度不同，辐射的红外线强度不同，可利用红外线成像进行夜间观察。
3．(可见光)日出和日落时太阳看起来特别红。这是由于( ) A．光的色散 C．大气的折射 答案 D
解析 太阳初升和西沉时，阳光通过较厚的空气层。紫光、蓝光的波长较短，被空气吸收得较多；而红光的波长较长，被吸收得最少，直射而来的红光也就最多，因此，这时候太阳呈现红色。
4．(电磁波谱)太阳表面温度约为6000 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3 K，所发出的辐射称为“3 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“3 K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段 ( )
A．无线电波 C．X射线
B．紫外线 D．γ射线 B．大气的全反射 D．红光的波长大
答案 A
解析 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、γ射线，由题意知：物体温度越高，其发出的电磁波波长越短，宇宙星际间的温度约为3 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．(各种电磁波的应用)下列说法中正确的是( )
①夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的
②医院里用X射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的 ③科学家关注南极臭氧层空洞是因为它对动植物有害 ④在热学中所说的热辐射就是红外线辐射 A．①② B．①③ C．②④ D．③④ 答案 D
解析 热效应最强的是红外线，热辐射即红外线辐射，①错误，④正确；穿透本领最强的是γ射线，②错误；臭氧层能防止紫外线照射到地球上，使地球上的动植物免受过强紫外线的伤害，③正确，故选D。
6．(电磁波谱)太阳光通过棱镜时，在竖直放置的屏幕上形成如图所示的光带(忽略棱镜对各色光的吸收)。若将灵敏温度计的球部放在屏幕上的MN、NP、PQ区域时，在哪个区域上升的示数最大( )
A．MN C．PQ 答案 C
解析 由光的色散可知，从Q→M各频段的电磁波依次为红外线→可见光→
B．NP D．无法确定
紫外线，由于红外线的热作用最强，故选C。
7．(电磁波谱)(多选)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．这种射线是紫外线 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．该射线使荧光粉发出可见光是利用了该射线的化学作用 答案 AC
解析 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A、C。
8．(综合)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2000 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2450 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。
(1)试计算变压器的升压变压比；
(2)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，较易吸收微波能且转换成热，故在使用微波炉时应注意________。
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周围 答案 (1)11∶100 (2)BD
解析 (1)变压器输出电压U2＝2000 V， n1U122011输入电压U1＝220 V，则有n＝U＝2000＝100。
2
2
(2)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。
B组：等级性水平训练
9．(各种电磁波的应用)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化学作用和荧光作用 C．可见光比红外线容易发生衍射现象
D．X射线能在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行人体透视 答案 B
解析 一切物体都能辐射红外线，与物体的温度无关，A错误；紫外线的主要作用是化学作用和荧光作用，B正确；红外线比可见光波长更长，更容易发生衍射现象，C错误；X射线是电磁波，不带电，在磁场中不偏转，D错误。
10．(各种电磁波及其应用)(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，红光波长最短 B．不同波长的电磁波，波长越小其频率越高 C．红外遥感是利用了红外线波长较长的特点 D．验钞机检验钞票真伪体现了紫外线的荧光作用 E．X射线可深入人的骨骼，杀死病变细胞 答案 BCD
解析 在可见光中，红光波长最长，A错误；X射线虽然有一定的穿透能力，但不能深入骨骼，E错误；B、C、D正确。
11．(各种电磁波的应用)(多选)下列说法中正确的是( ) A．红外线易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域
B．医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的 C．阳光可以晒黑皮肤，主要是阳光中红外线的作用 D．电取暖器利用了红外线的热作用 答案 AD
解析 红外线衍射明显，A正确；γ射线穿透能力最强，B错误；晒黑皮肤是紫外线的作用，C错误；红外线有显著的热作用，D正确。
12．(电磁辐射)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。已知某一种手机的电磁辐射功率为P，若手机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手机的距离至少为( )
A. C.
P
4πW0 PπW0
B. D.
W04πP W0πP
答案 A
解析 设规定的安全区域距离为R，则对应球的面积为S＝4πR2。在t时间内E
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＝S，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)E0
不得超过W0，则W0＝t，所以R＝
P
4πW0，故A正确，B、C、D错误。
13．(电磁波谱)长波的波长范围为3000～30000 m，短波的波长范围为10～50 m，则长波的频率范围是________，短波的频率范围是________。
答案 10～100 kHz 6～30 MHz
解析 已知长波波长范围为30000～3000 m，而波速c＝3.0×108 m/s。由c＝3.0×1083.0×108
5
λf可知f1＝3000 Hz＝1×10 Hz＝100 kHz。f2＝30000 Hz＝1×104 Hz＝10 kHz，则长波频率在10～100 kHz之间。同理可读出短波波长在50～10 m之间，则频率范围在6～30 MHz之间。
14．(综合)寻找马航失联飞机是全球关注的热点，也是各国高科技综合实力的体现和展示。搜寻失联飞机的黑匣子主要依靠电磁波技术和超声定位(即声呐)技术。电磁波是指在空间传播的交变电磁场，在真空中的传播速度为3.0×108 m/s，无线电波是其中的一种电磁波。无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，它们的产生方式不尽相同，波的长度也不同，把它们按波长顺序排列就构成了电磁波谱，如图所示。请根据上述信息及所学知识，结合电磁波谱图回答：
(1)最早发现白光(即可见光)可以发生色散，分解成七种颜色光的物理学家是________；其中，三原色光中波长最短的是________光。
(2)广播和电视利用电磁波谱中________来传递声音和图像；飞机黑匣子发出的电磁波信号，在海水中迅速衰减，无法传播，所以黑匣子必须装有能发出________波信号的装置与其同时工作，以便利用声呐系统寻找海水中的黑匣子位置。
(3)请观察电磁波谱中各种波的波长与频率的关系，可以得出初步结论：________________________。请进一步观察和计算电磁波谱中各种波的波长与频率的关系，可以得出结论：____________________________________。
人教版高中物理选修3-4课后练习第十四章电磁波谱
