高中物理練習(xí)電磁波_相對論簡介

1、電磁波相對論簡介一、選擇題(本題共10小題，每題4分，共40分有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi))1關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中正確的是()A均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場B電磁波中每一處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是互相垂直的，且與波的傳播方向垂直C電磁波和機(jī)械波一樣依賴于介質(zhì)傳播D只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能產(chǎn)生電磁波2下列說法正確的是()A光速不變原理是狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一B拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強(qiáng)度C光在介質(zhì)中的速度大于光在真空中的速度D變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場

2、；變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場3“風(fēng)云”二號衛(wèi)星發(fā)送回地面的紅外云圖是由衛(wèi)星上設(shè)置的可以接收云層輻射的紅外線的感應(yīng)器完成的，云圖上的黑白程度是由輻射紅外線的云層的溫度高低決定的，這是利用了紅外線的()A穿透性B熱效應(yīng) C可見性 D化學(xué)效應(yīng)4下列說法符合實際的是()A醫(yī)院里常用X射線對病房和手術(shù)室消毒 B醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室消毒C在人造衛(wèi)星上對地球進(jìn)行拍攝是利用紫外線有較好的分辨能力D在人造衛(wèi)星上對地球進(jìn)行拍攝是利用紅外線有較好的穿透云霧煙塵的能力5關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是()A倫琴射線是高速電子流射到固體上，使固體原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)而產(chǎn)生的B射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的

3、C在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是射線D紫外線比紫光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象6太陽光中包含的某種紫外線的頻率為f1，VCD影碟機(jī)中讀取光盤數(shù)字信號的紅色激光的頻率為f2，人體透視使用的X光的頻率為f3，則下列結(jié)論正確的是()A這三種頻率的大小關(guān)系是f1f2f3 B紫外線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的C紅色激光是原子的外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的 DX光是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的7圖1是一個水平放置的玻璃圓環(huán)形的小槽，槽內(nèi)光滑，槽的寬度和深度處處相同，現(xiàn)將一個直徑略小于槽寬的帶正電的小球放在槽中，讓它獲得一個初速度v0，與此同時，有一個變化的磁場垂直穿過玻璃環(huán)形小槽外徑所對應(yīng)的圓面積，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟時間成正比

4、例增大，方向豎直向下，設(shè)小球在運動過程中電荷量不變，則()A小球受到的向心力大小不變 B小球受到的向心力大小不斷增大C磁場力對小球做了功 D小球受到的磁場力大小與時間成正比圖18愛因斯坦提出了質(zhì)能方程，揭示了質(zhì)量與能量的關(guān)系，關(guān)于質(zhì)能方程，下列說法正確的是()A質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化B當(dāng)物體向外釋放能量時，其質(zhì)量必定減少，且減少的質(zhì)量m與釋放的能量E滿足Emc2C如果物體的能量增加了E，那么它的質(zhì)量相應(yīng)減少m，并且Emc2Dmc2是物體能夠放出能量的總和9如果你以接近于光速的速度朝某一星體飛行，如圖2所示，你是否可以根據(jù)下述變化發(fā)覺自己是在運動() 圖2A你的質(zhì)量在增加 B你的心臟跳動在慢下來

5、C你在變小 D你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度10沿鐵道排列的兩電桿正中央安裝一閃光裝置，光信號到達(dá)一電桿稱為事件1，到達(dá)另一電桿稱為事件2.從地面上的觀察者和向右運動的車廂中的觀察者看來，兩事件()A在地面觀察者看來，事件1先發(fā)生；從車廂中觀察者看來，事件2與事件1同時發(fā)生B在地面觀察者看來，事件2先發(fā)生；從車廂中觀察者看來，事件2與事件1同時發(fā)生C在地面觀察者看來，事件1、2同時發(fā)生；從車廂中觀察者看來，事件2比事件1后發(fā)生D在地面觀察者看來，事件1、2同時發(fā)生；從車廂中觀察者看來，事件2比事件1先發(fā)生圖3二、填空題(本題共2小題，每題8分，共16分)11中國成功發(fā)射和回收了“神舟”號系

6、列飛船，標(biāo)志著中國運載火箭的技術(shù)水平已躋身于世界前列(1)圖4中A為某火箭發(fā)射場，B為山區(qū)，C為城市，發(fā)射場正在進(jìn)行某型號火箭的發(fā)射試驗，該火箭起飛時質(zhì)量為2.20105 kg，起飛推力為2.75106 N，火箭發(fā)射塔高100 m，則該火箭起飛時的加速度大小為_m/s2；在火箭推力不變的情況下，若不考慮空氣阻力及火箭質(zhì)量的變化，火箭起飛后，經(jīng)_ s飛離火箭發(fā)射塔圖4(2)為了傳播火箭發(fā)射的實況，在發(fā)射場建立了發(fā)射臺用于發(fā)射廣播與電視信號，已知傳播無線電廣播所用的電磁波的波長為550 m，而傳輸電視信號所用的電磁波的波長為0.566 m，為了不讓山區(qū)擋住信號傳播，使城市居民能收聽和收看火箭發(fā)射實

7、況，必須通過建在山頂上的轉(zhuǎn)發(fā)站來轉(zhuǎn)發(fā)_(填“無線電廣播信號”或“電視信號”)，這是因為：_.12(2011鎮(zhèn)江模擬)“世界物理年”決議的作出是與愛因斯坦的相對論時空觀有關(guān)一個時鐘，在它與觀察者有不同相對速度的情況下，時鐘的頻率是不同的，它們之間的關(guān)系如圖5所示由此可知，當(dāng)時鐘和觀察者的相對速度達(dá)到0.6c(c為真空中的光速)時，時鐘的周期大約為_在日常生活中，我們無法察覺時鐘周期的變化的現(xiàn)象，是因為觀察者相對于時鐘的運動速度_若在高速運行的飛船上有一只表，從地面上觀察，飛船上的一切物理、化學(xué)過程和生命過程都變_(填“快”或“慢”)了圖5三、計算題(本題共4小題，13、14題各10分，15、16

8、題各12分，共44分，計算時必須有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13(2010廣州模擬)如圖6所示為某雷達(dá)的熒光屏，屏上標(biāo)尺的最小刻度對應(yīng)的時間為2104 s雷達(dá)天線朝東方時，屏上的波形如圖甲；雷達(dá)天線朝西方時，屏上的波形如圖乙問：雷達(dá)在何方發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)？目標(biāo)與雷達(dá)相距多遠(yuǎn)？圖614人馬星座星是離太陽系最近的恒星，它距地球4.31016m.設(shè)有一宇宙飛船自地球往返于人馬星座星之間若宇宙飛船的速度為0.999c，按地球上的時鐘計算，飛船往返一次需多少時間？如以飛船上的時鐘計算，往返一次的時間又為多少？15(1)冥王星繞太陽公轉(zhuǎn)的線速率為4.83103 m/s，求其靜止質(zhì)量為運動

9、質(zhì)量的百分之幾？(2)星際火箭以0.8c的速率飛行，其靜止質(zhì)量為運動質(zhì)量的多少倍？16目前電能都是通過電網(wǎng)采用有線方式傳輸?shù)娜藗円恢眽粝肽軣o線傳輸電能，夢想在日常生活中實現(xiàn)無線充電，甚至不用電池現(xiàn)在，一個科學(xué)研究小組在實驗室中取得了可喜的進(jìn)展，也許，人類的這一夢想不久就能實現(xiàn)(1)實現(xiàn)無線傳輸能量，涉及能量的_、傳播和接收(2)科學(xué)家曾經(jīng)設(shè)想通過高聳的天線塔，以無線電波的形式將電能輸送到指定地點，但一直沒有在應(yīng)用層面上獲得成功，其主要原因是這類無線電波()A在傳輸中很多能量被吸收B在傳播中易受山脈阻隔C向各個方向傳輸能量D傳輸能量易造成電磁污染(3)如果像無線廣播那樣通過天線塔輸送電能，接收器

10、獲得的功率P和它到天線塔的距離R相關(guān)，實驗測得P和R的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：R(m)1245x10P(W)1600400100y2516上表中的x_，y_.根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可歸納出P和R之間的關(guān)系為_(4)為研究無線傳輸電能，某科研小組在實驗室試制了無線電能傳輸裝置，在短距離內(nèi)點亮了燈泡，如圖7.實驗測得，接在乙線圈上的電器獲得的電能為輸入甲線圈電能的35%.圖7若用該裝置給充電功率為10 W的電池充電，則損失的功率為_ W.若給甲線圈接入電壓為220 V的電源，測得該線圈中的電流為0.195 A這時，接在乙線圈上的燈泡恰能正常發(fā)光，則此燈泡的功率為_ W.(5)由于在傳輸過程中能量利用率過低，無線傳

11、播電能還處于實驗室階段為早日告別電線，實現(xiàn)無線傳輸電能的工業(yè)化，還需解決一系列問題，請?zhí)岢鲋辽賰蓚€問題_參考答案1、解析：根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，故選項A是錯誤的因電磁波中每一處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是互相垂直的且與波的傳播方向垂直，所以電磁波是橫波，故選項B是正確的電磁波可以在真空中傳播，故選項C是錯誤的只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就在周期性變化的電場周圍產(chǎn)生同周期變化的磁場，周期性變化的磁場周圍產(chǎn)生同周期變化的電場，這樣由近及遠(yuǎn)傳播，形成了電磁波，故選項D是正確的 答案：BD2、解析：由相對論的知識知，A對；拍攝玻璃窗內(nèi)的物品時，在鏡

12、頭前加一個偏振片是為了濾去反射光而不是增加透射光的強(qiáng)度，B錯；光在任何介質(zhì)中的傳播速度都比真空中小，C錯；由麥克斯韋的電磁理論，變化的電場一定產(chǎn)生磁場，但不一定產(chǎn)生變化的磁場，如隨時間均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，同樣，變化的磁場不一定產(chǎn)生變化的電場答案：A3、解析：紅外線是不可見光，人眼無法覺察到，所以C選項錯誤它的波長長，頻率低，穿透能力較弱，A選項錯誤它的主要作用是熱效應(yīng)，物體溫度越高，向外輻射的紅外線越強(qiáng)，正是利用這一性質(zhì)得到大氣層遙感圖的，故B選項正確，D選項錯誤 答案：B4、解析：紫外線有殺菌消毒的作用，紅外線的主要效應(yīng)是熱效應(yīng)，且紅外線的波長長，易衍射，穿透云霧煙塵的能力強(qiáng) 答案

13、：BD5、解析：在電磁波中，無線電波是振蕩電路產(chǎn)生的；紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的；倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的；射線是原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的從無線電波到射線，頻率逐漸增大，波長逐漸減小，而波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，因此，紫光比紫外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，無線電波最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象答案：A6、解析：根據(jù)電磁波譜中各種電磁波產(chǎn)生的原理可知，紫外線，紅色激光(屬于可見光)是原子的外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的，X光是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的，則C選項正確，B，D選項錯誤 答案：C7、解析：由麥克斯韋電磁場理論可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增大時，將產(chǎn)生一個恒定的感應(yīng)電場，由楞次定律可

14、知，此電場方向與小球初速度方向相同，由于小球帶正電，電場力對小球做正功，小球的速度逐漸增大，向心力也隨著增大，故A選項錯誤，B選項正確洛倫茲力對運動電荷不做功，C選項錯誤帶電小球所受洛倫茲力FqBv，隨著速度的增大而增大，同時B與t成正比，則F與t不成正比，故D選項錯誤 答案：B8、解析：由質(zhì)能方程可知，能量與質(zhì)量之間存在著一定的必然對應(yīng)的關(guān)系，而不能認(rèn)為質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量，能量與質(zhì)量是兩個不同的概念只有在核反應(yīng)過程中，對應(yīng)著質(zhì)量的減少，才有能量釋放出來 答案：B9、解析：相對論的基本概念是：當(dāng)你被關(guān)在一個封閉的房子中時，你絕對無法知道房子是否在做勻速運動當(dāng)房子突然停止運動時，在其中的

15、人是能夠感知這一點的；當(dāng)房子突然開始運動時，其內(nèi)部的人也能有感覺；當(dāng)房子旋轉(zhuǎn)時，關(guān)在其內(nèi)部的人也能說出它在轉(zhuǎn)動但如果房子是在做勻速直線運動即沒有任何加速度，則在其內(nèi)部的人就無法知道房子是否在移動即使房子有一個窗戶，你從窗戶向外看，看見某些東西在朝你移動，但你仍說不出是你的房子在向這些東西移動，還是這些東西在向你的房子移動 答案：D10、解析：從地面上的觀察者看來，光源在兩根電桿的正中央，光信號向兩電桿傳播的速度相同，因此，光信號同時到達(dá)兩電桿從運動車廂中的觀察者看來，運動車廂是個慣性系，地面和電桿都在向左運動(如圖3所示)，光信號向左右兩側(cè)傳播速度相同(光速不變原理)在光信號向兩側(cè)傳播的過程中

16、，地面及兩個電桿都向左運動了一段距離，所以光信號先到達(dá)電桿2，后到達(dá)電桿1. 答案：D11、解析：(1)設(shè)火箭起飛的加速度大小為a，則由牛頓第二定律有Fmgma得a2.5 m/s2.設(shè)火箭起飛后經(jīng)t時間飛離發(fā)射塔，由勻變速直線運動規(guī)律有s，t4 s8.94 s.(2)電視信號波長短，沿直線傳播，易受山坡阻擋，不易傳播 答案：(1)2.58.94 (2)電視信號；見解析12、解析：根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)時鐘和觀察者的相對速度達(dá)到0.6c時，對應(yīng)時鐘的頻率為0.4 Hz，則周期為2.5 s日常生活中，我們無法察覺是因為運動速度遠(yuǎn)小于光速c.在高速運行狀態(tài)，時鐘變慢 答案：2.5 s遠(yuǎn)小于光速c慢13

17、、 答案：西方300 km14、解析：以地球上的時鐘計算t s2.87108 s9年若以飛船上的時鐘計算：因為tt/，所以得tt2.87108 s1.28107 s0.4年 答案：9年0.4年15、解析：(1)設(shè)冥王星的靜止質(zhì)量為m0，運動質(zhì)量為m，由公式m可得100%99.9999%.(2)設(shè)星際火箭的靜止質(zhì)量為m0，運動質(zhì)量為m，則0.6. 答案：(1)99.9999%(2)0.6倍16、解析：(1)像電磁波一樣，無線傳輸能量也需要發(fā)射、傳播和接收的過程(2)電磁波可以向各個方向傳播，而電能的輸送需要定向傳播(3)由表中的前三組數(shù)據(jù)和最后一組數(shù)據(jù)可以看出PR21600.將R5帶入上式得P64，所以y64；將P25帶入得R8，所以x8.(4)由題意知，輸電效率為35%，