高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第3节 电磁波谱课堂检测

电磁波谱

(15分钟　30分)

一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20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.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。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　　　　　 B.NP

C.PQ    D.无法确定

【解析】选C。红外线频率低，折射时的偏角最小，因此射到PQ区域，由于红外线热作用强，所以选项C正确。

3.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.γ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、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。

【补偿训练】

　　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。

4.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1.2×109～1.4×109 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60～100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=2π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2×104 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，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。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。

二、计算题(10分)

5.太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭氧层，臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中波长较短的紫外线，若某种紫外线的频率为1.5×1015 Hz。

(1)该紫外线的波长是多少？

(2)紫外线的主要作用有哪些？

(3)简要说明人体不接受紫外线辐射和大量辐射分别会产生什么后果？

【解析】(1)λ== m=2×10-7 m

(2)荧光作用，灭菌消毒作用

(3)不接受紫外线照射时，不能杀死人体内的一些细菌，人的抗病能力也较弱，也不利于钙和磷的吸收；紫外线照射过量，则会伤害皮肤，使体内的遗传物质受损，会把正常细胞变成癌细胞。

答案：(1)200 nm　(2)、(3)见解析

【补偿训练】

　　长波的波长范围为3 000～30 000 m，则长波的频率范围是多少？

【解析】已知长波波长范围为3 000～30 000 m，而波速c=3.0×108 m/s。由c=λf可知

f1= Hz=1×105 Hz=100 kHz。

f2= Hz=1×104 Hz=10 kHz

答案：10 kHz～100 kHz

(10分钟　20分)

6.(6分)红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况。地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收。如图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况。由图可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为(　　)

A.2.5～3.5 μm　　　　 B.4～4.5 μm

C.5～7 μm     D.8～13 μm

【解析】选D。由题图可知8～13 μm波段的红外线，水和CO2几乎均不吸收，故D正确，A、B、C三项错误。

【补偿训练】

各地接收卫星电视讯号的抛物面天线如图所示，天线顶点和焦点连线(OO′)与水平面间的夹角为仰角α，OO′在水平面上的射影与当地正南方向的夹角为偏角β，接收定位于东经105.5°的卫星电视讯号(如CCTV-5)时，OO′连接应指向卫星，我国各地接收天线的取向情况是(　　)

A.有β=0°，α=90°的

B.与卫星经度相同的各地，α随纬度的增高而减小

C.经度大于105.5°的各地，天线是朝南偏东的

D.在几十甚至几百平方千米的范围内，天线取向几乎是相同的(我国自西向东的经度约为73°～135°)

【解析】选B。我国领土的最南端在北纬4°附近，所以不会出现α=90°的情况，A错；天线所在位置处的纬度越高，距卫星越远，所以α越小，B正确；经度大于105.5°的各地，天线应是朝南偏西方向，故C错；位置不同，天线的取向不同，故D错。

7.(14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形波；在收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现第二个尖形波。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=