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(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)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(gè)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(gè)基本假設(shè)之一b拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)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

2、產(chǎn)生變化的磁場；變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場3“風(fēng)云”二號(hào)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(shí)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

3、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 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f， vcd影碟機(jī)中讀取光盤數(shù)字信號(hào)的紅色激1光的頻率為 f 2，人體透視使用的x 光的頻率為 f 3，則下列結(jié)論正確的是 ()a這三種頻率的大小關(guān)系是f ff3b紫外線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的12c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7圖 1 是一個(gè)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(gè)直徑略小于槽寬的帶正電的小球放在槽中，讓它獲得一個(gè)初速度v ，與此同時(shí)， 有0一個(gè)變化的磁場垂直穿過玻璃環(huán)形小槽外徑所

4、對應(yīng)的圓面積，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟時(shí)間成正比例增大，方向豎直向下，設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)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(shí)間成正比1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(shí)，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2e mcc如果物體的能量增加了，那么它的質(zhì)量相應(yīng)減少，并且2ememc2d mc 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

5、運(yùn)動(dòng) ()圖 2a你的質(zhì)量在增加b你的心臟跳動(dòng)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10沿鐵道排列的兩電桿正中央安裝一閃光裝置，光信號(hào)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(yùn)動(dòng)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(shí)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(shí)發(fā)生c在地面觀察者看來，事件1、2 同時(shí)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(shí)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

6、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(hào)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 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(hào)火箭的發(fā)射試驗(yàn)，該火箭起飛時(shí)質(zhì)量為2.20 10 5 kg ，起飛推力為2.75 10 6 n，火箭發(fā)射塔高100 m，則該火箭起飛時(shí)的加速度大小為_m/s 2；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2圖 4(2) 為了傳播火箭發(fā)射的實(shí)況，在發(fā)射場建立了發(fā)射臺(tái)用于發(fā)射廣播與電視信號(hào)，已知傳播無線電廣播所用

7、的電磁波的波長為550 m，而傳輸電視信號(hào)所用的電磁波的波長為0.566m，為了不讓山區(qū)擋住信號(hào)傳播，使城市居民能收聽和收看火箭發(fā)射實(shí)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(hào)”或“電視信號(hào)”) ，這是因?yàn)椋篲.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(shí)空觀有關(guān)一個(gè)時(shí)鐘， 在它與觀察者有不同相對速度的情況下，時(shí)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(shí)鐘和觀察者的相對速度達(dá)到0.6 c( c 為真空中的光速) 時(shí)，時(shí)鐘的周期大約為_在日常生活中， 我們無法察覺時(shí)鐘周期的變化的現(xiàn)象，是因?yàn)橛^察者相對于時(shí)鐘的運(yùn)動(dòng)速度_若在高速運(yùn)行

8、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(jì)算題 ( 本題共 4 小題， 13、 14 題各 10 分， 15、 16 題各 12 分，共 44 分，計(jì)算時(shí)必須有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)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(shí)間為 2104 s 雷達(dá)天線朝東方時(shí)，屏上的波形如圖甲；雷達(dá)天線朝西方時(shí)，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164.3 10 m.設(shè)有一宇宙飛船自地球

9、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(shí)鐘計(jì)算，飛船往返一次需多少時(shí)間？如以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算，往返一次的時(shí)間又為多少？15(1) 冥王星繞太陽公轉(zhuǎn)的線速率為4.83 10 3 m/s ，求其靜止質(zhì)量為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的百分之幾？(2) 星際火箭以 0.8 c 的速率飛行，其靜止質(zhì)量為運(yùn)動(dòng)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3在日常生活中實(shí)現(xiàn)無線充電， 甚至不用電池 現(xiàn)在，一個(gè)科學(xué)研究小組在實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)(1) 實(shí)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

10、聳的天線塔，以無線電波的形式將電能輸送到指定地點(diǎn)，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(gè)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(shí)驗(yàn)測得p 和 r的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：r(m)1245x10(w)1600400100y2516p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(shí)驗(yàn)室試制了無線電能傳輸裝置，在短距離內(nèi)點(diǎn)亮了燈泡，如圖7. 實(shí)驗(yàn)測得，接在乙線圈上的電器獲得

11、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(shí)，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，無線傳播電能還處于實(shí)驗(yàn)室階段為早日告別電線，實(shí)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€(gè)問題_4參考答案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(xiàng) a 是錯(cuò)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

12、選項(xiàng) b 是正確的 電磁波可以在真空中傳播，故選項(xiàng)c是錯(cuò)誤的只要空間中某個(gè)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(xiàng)d是正確的答案： bd2、解析：由相對論的知識(shí)知，a 對；拍攝玻璃窗內(nèi)的物品時(shí)，在鏡頭前加一個(gè)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(cuò)；光在任何介質(zhì)中的傳播速度都比真空中小，c錯(cuò)；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(shí)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

13、無法覺察到，所以c 選項(xiàng)錯(cuò)誤它的波長長，頻率低，穿透能力較弱，a 選項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)正確， d選項(xiàng)錯(cuò)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： 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)

14、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(xiàng)正確， b，d選項(xiàng)錯(cuò)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(shí)間均勻增大時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)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(xiàng)錯(cuò)誤，b 選項(xiàng)正確洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)電荷不做功，c 選項(xiàng)錯(cuò)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(shí)b 與 t 成正比，

15、則f與 t 不成正比，故d 選項(xiàng)錯(cuò)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(gè)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(gè)封閉的房子中時(shí)，你絕對無法知道房子是否在做勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)房子突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其中的人是能夠感知這一點(diǎn)的；當(dāng)房子突然開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部的人也能有感覺；當(dāng)房子旋轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)在其內(nèi)部的人也能說出它在轉(zhuǎn)動(dòng)但如果房子是在做勻速直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)即使房子有一個(gè)窗戶，你從窗戶向外看，看見

16、某些東西在朝你移動(dòng)，但你仍說不出是你的房子在向這些東西移動(dòng)，還是這些東西在向你的房子移動(dòng)答案： d510、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(hào)向兩電桿傳播的速度相同， 因此，光信號(hào)同時(shí)到達(dá)兩電桿從運(yùn)動(dòng)車廂中的觀察者看來，運(yùn)動(dòng)車廂是個(gè)慣性系，地面和電桿都在向左運(yùn)動(dòng)( 如圖 3 所示 ) ，光信號(hào)向左右兩側(cè)傳播速度相同( 光速不變原理) 在光信號(hào)向兩側(cè)傳播的過程中，地面及兩個(gè)電桿都向左運(yùn)動(dòng)了一段距離，所以光信號(hào)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f mg ma得 a 2.5 m/s 2.設(shè)火箭起飛后經(jīng)t

17、 時(shí)間飛離發(fā)射塔，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有at 2s 2 ， t 45 s 8.94 s.(2) 電視信號(hào)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(hào)；見解析12、解析：根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)時(shí)鐘和觀察者的相對速度達(dá)到0.6 c 時(shí)，對應(yīng)時(shí)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?yàn)檫\(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速c. 在高速運(yùn)行狀態(tài)，時(shí)鐘變慢答案： 2.5 s遠(yuǎn)小于光速 c慢13、答案：西方300 km14、解析：以地球上的時(shí)鐘計(jì)算x24.3 10 16s 2.87 108s 9 年t v 0.999 3108若以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算：因?yàn)?/p>

18、t t / 1 v/ c2，所以得t t1v/ c22.87 10 8 1 0.999 2 s1.28 10 7 s 0.4年答案： 9 年 0.4年15、解析： (1) 設(shè)冥王星的靜止質(zhì)量為0，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為，mmm0可得由公式 m1v 2cmm00100% 99.9999%.mm04.83 10 32183.0 10(2) 設(shè)星際火箭的靜止質(zhì)量為 m 0，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為 m， 00mm 0.6.則 m m010.8 c2c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(gè)方向傳播，而電能的輸送需要定向傳播6(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2將 r 5帶入上式得ppr 1600.64，所以y 64；將 25 帶入得 8，所以x8.pr(4) 由題意知，輸電效率為 35%，則p總 p/