2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)單元綜合測試14《電磁波相對論簡介》

單元綜合測試十四(電磁波相對論簡介)本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，試卷滿分為100分．考試時間為90分鐘．第Ⅰ卷(選擇題，共40分)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．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；變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場解析：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．“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)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．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：BD5．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．γ射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的C．在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線D．紫外線比紫光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象解析：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；γ射線是原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的．從無線電波到γ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．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f1<f2<f3B．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D．X光是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的解析：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：C圖17．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例增大，方向豎直向下，設(shè)小球在運(yùn)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(yùn)動電荷不做功，C選項錯誤．帶電小球所受洛倫茲力F＝qBv，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．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Δm與釋放的能量ΔE滿足ΔE＝Δmc2C．如果物體的能量增加了ΔE，那么它的質(zhì)量相應(yīng)減少Δm，并且ΔE＝Δmc2D．mc2是物體能夠放出能量的總和解析：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．下列說法中正確的是()A．在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的，這就是廣義相對性原理B．在不同的參考系中，物理規(guī)律都是不同的，例如牛頓定律僅適用于慣性參考系C．一個均勻的引力場與一個做勻速運(yùn)動的參考系等價，這就是著名的等效原理D．一個均勻的引力場與一個做勻加速運(yùn)動的參考系等價，這就是著名的等效原理答案：AD10．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(yùn)動()圖2A．你的質(zhì)量在增加B．你的心臟跳動在慢下來C．你在變小D．你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度解析：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(yùn)動．當(dāng)房子突然停止運(yùn)動時，在其中的人是能夠感知這一點的；當(dāng)房子突然開始運(yùn)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(yùn)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：D第Ⅱ卷(非選擇題，共60分)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”號系列飛船，標(biāo)志著中國運(yùn)載火箭的技術(shù)水平已躋身于世界前列．(1)圖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×105kg，起飛推力為×106N，火箭發(fā)射塔高100m，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，火箭起飛后圖3(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550m，而傳輸電視信號所用的電磁波的波長為0.566m，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”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F－mg＝ma得a＝2.5m/s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(yùn)動規(guī)律有S＝eq\f(at2,2)，t＝4eq\r(5)s＝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)電視信號；見解析12．(2022·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4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(yùn)動速度____________．若在高速運(yùn)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4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Hz，則周期為s．日常生活中，我們無法察覺是因為運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于速度c.在高速運(yùn)行狀態(tài)，時鐘變慢答案：s遠(yuǎn)小于光速c慢三、計算題(本題共4小題，13、14題各10分，15、16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．(2022·廣州模擬)如圖5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2×10－4s．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5答案：西方30014．人馬星座α星是離太陽系最近的恒星，它距地球×1016m.設(shè)有一宇宙飛船自地球往返于人馬星座α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解析：以地球上的時鐘計算Δt＝eq\f(x,v)＝eq\f(2××1016,×3×108)s＝×108s＝9年若以飛船上的時鐘計算：因為Δt＝Δt′/eq\r(1－v/c2)，所以得Δt′＝Δteq\r(1－v/c2)＝×108×eq\r(1－s＝×107s＝年．答案：9年年15．(1)冥王星繞太陽公轉(zhuǎn)的線速率為×103m/s(2)星際火箭以0.8c的速率飛行，其靜止質(zhì)量為運(yùn)動質(zhì)量的多少倍解析：(1)設(shè)冥王星的靜止質(zhì)量為m0，運(yùn)動質(zhì)量為m，由公式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c)2))可得eq\f(m0,m)＝eq\f(m0,\f(m0,\r(1－\f×103,×108)2)))×100%＝%.(2)設(shè)星際火箭的靜止質(zhì)量為m′0，運(yùn)動質(zhì)量為m′，則eq\f(m′0,m′)＝eq\f(m0,\f(m0,\r(1－\f,c)2)))＝.答案：(1)%(2)倍16．目前電能都是通過電網(wǎng)采用有線方式傳輸?shù)模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)1600400100y2516①上表中的x＝________，y＝________.②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6.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6①若用該裝置給充電功率為10W的電池充電，則損失的功率為________W.②若給甲線圈接入電壓為220V的電源，測得該線圈中的電流為0.195A．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________(5)由于在傳輸過程中能量利用率過低，無線傳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．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________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PR2＝1600.將R＝5帶入上式得P＝64，所以y＝64；將P＝25帶入得R＝8，