2017年高考物理一轮复习 第十三章 光学 电磁波 相对论（第3课时）电磁波 相对论简介习题

（第3课时）电磁波 相对论简介

一、电磁波

1．电磁波的特性

(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)．

(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．

(3)电磁波的频率f、波长λ和波速v的关系：v＝λf．

(4)电磁波是横波，具有波的特性，能产生干涉、衍射等现象．

2．电磁波的发射与接收

(1)电磁振荡(LC电路)的周期T＝2π，频率f＝ .

(2)发射电磁波的条件：①振荡电路要有足够高的频率．②振荡电路应采用开放电路．

发射电磁波需经过调制过程，调制的方法分为调频和调幅．接收电磁波需经过解调过程，解调是调制的逆过程．

二、狭义相对论

1．狭义相对论的基本假设．

(1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．

(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．

2．时间间隔的相对性：Δt＝．

3．长度的相对性：l＝l0．

4．相对论的速度变换公式：u＝．

5．相对论质量：m＝ .

6．质能方程：E＝mc2．

1．电磁波的传播不需要介质．(√)

2．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场．(×)

3．电谐振就是电磁振荡中的“共振”．(√)

4．无线电波不能发生干涉和衍射现象．(×)

5．波长不同的电磁波在本质上完全相同．(√)

6．真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的．(×)

7．若物体能量增大，则它的质量增大．(√)

1．(2016·东营模拟)现代生活中，人们已更多地与电磁波联系在一起，并且越来越依赖于电磁波，关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是(　　)

A．把带电体和永磁体放在一起，即可以在其周围空间中产生电磁波

B．手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的

C．医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理

D．车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的

解析：要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场，即电磁场，电磁场在介质中传播产生电磁波，A错误；通过电磁波可以实现各种通信，B正确；“B超”是利用了超声波的反射原理，C错误；车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的，D错误．

答案：B

2．(2016·盐城模拟)一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示．由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时，时钟的周期大约为______．在日常生活中，我们无法察觉时钟周期性变化的图象，是因为观察者相对于时钟的运动速度________．若在高速运行的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________(填“快”或“慢”)了．

解析：根据题图中数据可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c时，对应时钟的频率为0.4 Hz，则周期为 2.5 s．日常生活中，我们无法察觉时钟周期变化的现象是因为观察者相对于时钟的运动速度远小于光速c.在高速运行状态下，一切物理、化学过程和生命过程都变慢．

答案：2.5 s　 远小于光速c　 慢

一、单项选择题

1．(2016·东北四校联考)下列关于电磁波的说法正确的是(　　)

A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场

B．电磁波在真空和介质中传播速度相同

C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波

D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播

解析：如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，不能产生新的电场(磁场)，因而不能产生电磁波，选项A正确，C错误；电磁波的传播速度跟介质有关，频率由波源决定，同一频率的电磁波在不同介质中波长不等，由v＝λf知不同介质中波的传播速度不同，选项B错误；电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播，选项D错误．

答案：A

2．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(　　)

A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息

B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波

C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同

D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同

解析：声波、电磁波都能传递能量和信息，选项A错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，选项B正确；可见光属于电磁波，“B超”中的超声波是声波，波速不同，选项C错误；红外线波长较X射线波长长，故选项D错误．

答案：B

3．(2014·四川卷)电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是(　　)

A．电磁波不能产生衍射现象

B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机

C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度

D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同

解析：干涉、衍射是波所特有的现象，所以电磁波能产生衍射现象，选项A错误；常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的，选项B错误；利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度，选项C正确；根据光速不变原理，在不同的惯性系中，光速是相同的，选项D错误．

答案：C

4．(2016·临沂模拟)下列说法不正确的是(　　)

A．麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是横波

B．高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了

C．在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波

D．过强或过长时间的紫外辐射、X射线或γ射线的作用，会对人体(眼镜、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等)造成危害

解析：麦克斯韦预言了光是电磁波，证明光是电磁波的是赫兹，马吕斯用光的偏振实验证明了光是横波，选项A错误；由爱因斯坦的相对论可知，选项B正确；在磁场中做圆周运动的带电粒子产生周期性变化的电场，又会产生周期性变化的磁场，并向外传播，即会产生电磁波，选项C正确；过强或过长时间照射紫外线、X射线或γ射线，会对人体造成危害，D正确，所以本题选A.

答案：A

5．(2016·大连模拟)如图所示，一根10 m长的梭镖以相对论速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的，以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况(　　)

A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它

B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来

C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖

D．所有这些都与观察者的运动情况有关

解析：如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部．然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．假如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上，而大小是其一半，那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度的大小一样，你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同．所以你看到的一切都是相对的，依赖于你的参考系，故选项D正确．

答案：D

6．(2016·南京模拟)间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标．这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它．这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　　)

A．可见光波段　　　　　　B．红外波段

C．紫外波段 D．X射线波段

解析：所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础．再者，红外线波长比其他波(如可见光、紫外线、X射线)的长，有较好的穿透云雾的能力，故选B.

答案：B

二、多项选择题

7．(2016·枣庄模拟)如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，以下说法中正确的是(　　)

A．电容器正在充电

B．电感线圈中的磁场能正在增加

C．电感线圈中的电流正在增大

D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大

解析：由题图中的磁感线的方向，运用右手螺旋定则可以判断出电路中的电流从上向下看为逆时针方向．再结合电容器极板的电性，可以得到电容器正在放电，故选项A错误；放电过程中，电容器极板上的电荷减少，电场能减小，线圈中的电流增大，磁场能变大，故选项B、C正确；由于线圈中的电流增大，产生的自感电动势阻碍电流的增大，选项D正确．

答案：BCD

8．(2015·长春模拟)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图表示变化的场，下图表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(　　)

解析：A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位差为，C图是正确的；D图的上图是振荡的电场，可在其周围空间产生同频率振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位差为π，故D图不正确．所以只有B、C两图正确．

答案：BC

9．对于公式m＝，下列说法中正确的是(　　)

A．公式中的m0是物体以速度v运动时的质量

B．当物体运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用

C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动

D．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化

解析：公式中的m0是物体的静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故A、B错误，C、D正确．

答案：CD

三、非选择题

10．如图所示，在地面上M点固定一光源，在离光源等距的A、B两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，则在地面的参考系中观测________(填“A先”“B先”或“A、B同时”)接收到光信号；在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测________(填“A先”“B先”或“A、B同时”)接收到光信号．

解析：在地面的参考系中观测，AM＝BM，光向A、B两点传播速度相等，故A与B同时接收到光信号．在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测，由于以火车为参考系时，火车与B相互靠近，火车与A相互远离，而光速相同，故光信号先传到B点，后传到A点．

答案：A、B同时　 B先

11．(2016·太原模拟)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz 至1 000 MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题：

(1)雷达发射电磁波的波长范围是多少？

(2)能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？

解析：(1)由c＝λf可得：λ1＝＝ m＝1.5 m，

λ2＝＝ m＝0.3 m.

故雷达发出的电磁波的波长范围是0.3～1.5 m.

(2)电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间隔来确定距离，所以可根据x＝确定雷达和目标间的距离．

答案：(1)0.3～1.5 m　(2)能

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/e5e7b92e5122aaea998fcc22bcd126fff6055d18.html