2019高中物理 第十五章 綜合測評（四）電磁波 相對論簡介（含解析）新人教版選修3-4

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1、電磁波 相對論簡介 (時(shí)間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分) 1．關(guān)于電磁波，下列說法中錯(cuò)誤的是(　　) A．電磁波是橫波 B．電磁波的傳播需要介質(zhì) C．電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 D．電磁波中電場和磁場的方向處處相互垂直 【解析】　電磁場由近及遠(yuǎn)傳播形成電磁波，電磁波在傳播過程中，電場、磁場以及傳播方向三者相互垂直，電磁波是一種波，它具有波的一切特征，它能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，電磁波在真空中的速度最大，它的傳播不需要介質(zhì)．故A、C、D正確，B錯(cuò)誤． 【答案】　B 2．(2015·亳州高二檢測)在LC振蕩電路中，電

2、容器極板上的電荷量從最大值變化到零所需的最短時(shí)間是(　　) A.　　　　　　　 B. C．π D．2π 【解析】　LC振蕩電路的周期T＝2π，其電容器極板上的電荷量從最大值變化到零所需的最短時(shí)間t＝，所以t＝，選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 3．關(guān)于機(jī)械波和電磁波的比較，下列說法中正確的是(　　) A．它們都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象 B．它們在本質(zhì)上是相同的，只是頻率不同 C．它們可能是橫波，也可能是縱波 D．機(jī)械波的傳播速度只取決于介質(zhì)，跟頻率無關(guān)；而電磁波的傳播速度與介質(zhì)無關(guān)，只與頻率有關(guān) 【解析】　機(jī)械波和電磁波都具有波的共同特征，但它們也有著本質(zhì)的區(qū)

3、別，它們的產(chǎn)生、傳播的條件都不相同；電磁波是橫波，機(jī)械波既有橫波也有縱波，故A正確，B、C錯(cuò)誤；機(jī)械波的傳播速度僅僅取決于介質(zhì)的性質(zhì)，與頻率無關(guān)，不同頻率的電磁波在真空中的傳播速度相同，在同一種介質(zhì)中傳播速度一般不同，即傳播速度與介質(zhì)及頻率有關(guān)，D錯(cuò)誤． 【答案】　A 4．我國進(jìn)行第三次大熊貓普查時(shí)，首次使用了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和RS衛(wèi)星紅外遙感技術(shù)，詳細(xì)調(diào)查了珍稀動(dòng)物大熊貓的種群、數(shù)量、棲息地周邊情況等，紅外遙感利用了紅外線的(　　) A．平行性好　　　　　　　 B．相干性 C．反射性能好 D．波長大，易衍射 【解析】　紅外線的波長較長，衍射現(xiàn)象明顯，易透過云霧、煙塵，因此

4、被廣泛應(yīng)用于紅外遙感和紅外高空攝影，故只有D選項(xiàng)正確． 【答案】　D 5．一高速列車通過洞口為圓形的隧道，列車上的司機(jī)對隧道的觀察結(jié)果為(　　) A．洞口為橢圓形，隧道長度變短 B．洞口為圓形、隧道長度不變 C．洞口為橢圓形、隧道長度不變 D．洞口為圓形、隧道長度變短 【解析】　在運(yùn)動(dòng)方向上由于有“尺縮效應(yīng)”，故隧道長度變短；在垂直運(yùn)動(dòng)方向上，沒有“尺縮效應(yīng)”，即洞口為圓形，故選D. 【答案】　D 6. 圖1 如果你以接近于光速的速度朝某一星體飛行，如圖1所示，你可以根據(jù)下述哪些變化發(fā)覺自己是在運(yùn)動(dòng)(　　) A．你的身體在變瘦 B．你的心臟跳動(dòng)在慢下來 C．你的

5、高度在變小 D．你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度 【解析】　時(shí)間變慢、長度縮短等相對論效應(yīng)可由地面上的人測得，而飛船上的人相對自己靜止，永遠(yuǎn)測不出這些相對論效應(yīng)，故不能由此發(fā)覺自己在運(yùn)動(dòng)，D正確． 【答案】　D 7．在地面上觀測一個(gè)物體，由于物體以一定速度運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)該物體質(zhì)量比靜止時(shí)的質(zhì)量增加了10%，求在地面上觀測時(shí)，此物體相對于靜止時(shí)的尺度在運(yùn)動(dòng)方向上縮短了(　　) A．91% B．10% C．18% D．9.1% 【解析】　先根據(jù)質(zhì)速方程：m＝，由題意＝得：＝，再由動(dòng)尺變短公式：l＝l0，則解得：＝9.1%. 【答案】　D 8．(2014·四川高考

6、)電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域．下列關(guān)于電磁波的說法符合實(shí)際的是(　　) A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機(jī) C．根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動(dòng)速度 D．光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同 【解析】　根據(jù)電磁波的特點(diǎn)解題． 干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以電磁波能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；常用的遙控器是通過發(fā)出紅外線來遙控電視機(jī)的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對地球的速度，選項(xiàng)C正確；根據(jù)光速不變原理，在不同的慣性系中，光速是相同的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】　C 9．(多選)關(guān)于電磁波譜，

7、下列說法中正確的是(　　) A．電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象的是無線電波 B．紅外線、紫外線、可見光是原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的 C．X射線和γ射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的 D．紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線 【解析】　波長越長的無線電波波動(dòng)性越顯著，干涉、衍射現(xiàn)象易發(fā)生；紅外線、紫外線、可見光是原子的外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的；從電磁波產(chǎn)生的機(jī)理可知γ射線是原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的；不論物體溫度高低都能輻射紅外線，物體的溫度越高，它輻射的紅外線越強(qiáng)． 【答案】　AB 10．(多選)在LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，下列說法正確的是(　　) A．電容器

8、放電完畢時(shí)刻，回路中電場能最小 B．回路中電流值最大時(shí)刻，回路中磁場能最小 C．電容器極板上的電荷最多時(shí)，電場能最大 D．回路中電流值最小時(shí)，電場能最小 【解析】　電容器放電結(jié)束時(shí)，電容器極板間場強(qiáng)為零，電場能最小，A項(xiàng)說法正確；回路中電流最大時(shí)，線圈周圍的磁場最強(qiáng)，磁場能最大，B項(xiàng)說法錯(cuò)誤；電容器極板上的電荷最多時(shí)刻，電場最強(qiáng)，電場能最大，C項(xiàng)說法正確；回路中電流最小時(shí)刻，磁場能最小，而電場能最大，故D項(xiàng)說法錯(cuò)誤． 【答案】　AC 二、非選擇題(本大題共6小題，共60分) 11．(8分)如圖2所示是一振蕩電路中的振蕩電流隨時(shí)間變化的圖線，由圖線可知，O→A時(shí)間內(nèi)________

9、能轉(zhuǎn)化成________能；A→B時(shí)間內(nèi)是電容器________電的過程；時(shí)刻C時(shí)電容器帶電量為________；時(shí)刻D時(shí)線圈內(nèi)的磁通量變化率________． 圖2 【答案】　電場　磁場　充　零　最大 12．(8分)(2013·江蘇高考)如圖3所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v(v接近光速c)．地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離________(選填“大于”“等于”或“小于”)L.當(dāng)B向A發(fā)出一光信號，A測得該信號的速度為________． 圖3 【解析】　根據(jù)長度的相對性得L＝L0 所以A測得兩飛船間的距離L0＝＞L. 根據(jù)狹義相

10、對論的基本假設(shè)，光信號的速度為光速c. 【答案】　大于　c(或光速) 13．(8分)一個(gè)以2×108 m/s的速度運(yùn)動(dòng)的球(半徑為a)，靜止的人觀察球會是什么形狀？ 【解析】　與運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向上的半徑不變化，故半徑仍為a.沿運(yùn)動(dòng)方向上的軸半徑縮短，根據(jù)l＝l0得r＝0.75a，所以沿運(yùn)動(dòng)方向上的半徑變?yōu)?.75a. 【答案】　球變?yōu)橐粋€(gè)三軸半徑長度分別為0.75a、a、a的橢球體 14．(12分)電磁波在真空中傳播時(shí)波長是20 m，進(jìn)入某一介質(zhì)中傳播時(shí)，其傳播速度為1×108 m/s，求此電磁波在該介質(zhì)中的波長． 【解析】　電磁波在真空中的傳播速度為c＝3.0×108 m/s，

11、根據(jù)波速、波長與頻率的關(guān)系式c＝λ0f， 得此電磁波的頻率為 f＝＝ Hz＝1.5×107 Hz， 又由v＝λf得電磁波在介質(zhì)中的波長為 λ＝＝ m＝6.67 m. 【答案】　6.67 m 15．(12分)飛機(jī)失事后，為了分析事故的原因，必須尋找黑匣子，而黑匣子在30天內(nèi)能以37.5 kHz的頻率自動(dòng)發(fā)出信號，人們就可利用探測儀查找黑匣子發(fā)出的電磁波信號來確定黑匣子的位置．那么黑匣子發(fā)出的電磁波波長是多少？若接收電路是由LC電路組成的，其中該接收裝置里的電感線圈L＝4.0 mH，此時(shí)產(chǎn)生電諧振的電容多大？ 【解析】　由公式：v＝λf得： λ＝＝ m＝8 000 m， 再由公式

12、f＝得： C＝＝ F ＝4.5×10－9 F. 【答案】　8 000 m　4.5×10－9 F 16．(12分)一枚靜止時(shí)長30 m的火箭以3 km/s的速度從觀察者的身邊飛過． (1)觀察者測得火箭的長度應(yīng)為多少？ (2)如果火箭的速度為光速的二分之一，觀察者測得火箭的長度應(yīng)為多少？ (3)火箭內(nèi)完好的手表走過了1 min，地面上的人認(rèn)為經(jīng)過了多少時(shí)間？ 【解析】　(1)由l′＝l， 當(dāng)v＝3×103 m/s時(shí)， l′＝30× m≈30 m， (2)由l′＝l， 當(dāng)v＝時(shí)，l′＝30× m≈26 m (3)火箭上時(shí)間Δt′＝1 min， 火箭的速度v＝3 km/s，所以地面上觀測到的時(shí)間 Δt＝＝ min≈1 min. 【答案】　(1)約30 m　(2)26 m　(3)約1 min 7