3-4-3电磁场 电磁波 相对论

3-4-3电磁场电磁波相对论一、选择题1．(2011·茂名模拟)下列表述正确的是()A．伽利略通过实验和合理的外推提出质量并不是影响落体运动快慢的原因B．牛顿最早成功利用实验方法测出了万有引力常量C．爱因斯坦提出了量子理论，后来普朗克用光电效应实验提出了光子说D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，由赫兹用实验证实了电磁波的存在[答案]AD[解析]伽利略通过实验和合理的外推提出质量并不是影响落体运动快慢的原因，物体下落的快慢与空气阻力有关，A项正确；万有引力常量是卡文迪许通过扭秤实验测定的，选项B错误；普朗克提出了量子理论，爱因斯坦用光电效应实验提出了光子说，选项C错误；麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，由赫兹用实验证实了电磁波的存在，D正确．2．(2011·南通模拟)下列说法中正确的是()A．交通警通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理B．电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息C．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象越明显D．地面上测得静止的直杆长为L，则在沿杆方向高速飞行中的人测得杆长应小于L[答案]BD[解析]选项A中，交通警通过发射超声波测量车速，是利用了多普勒效应，A错误；电磁波能携带的信息量与其频率有关，频率越高，能携带的信息量就越大，激光比无线电波频率高，所以能传递更多的信息，B 正确；选项C中，单缝衍射中缝越宽，衍射现象越不明显，C错误；根据爱因斯坦相对论可知，运动的物体长度变短，故选项D正确．3．(2011·潍坊模拟)有关电磁波和声波，下列说法错误的是()A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大C．电磁波是横波，声波也是横波D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长[答案] C[解析]电磁波本身就是一种物质，它的传播不需要介质，而声波的传播需要介质，选项A的说法正确；电磁波由空气进入水中时，传播速度变小，但声波在水中的传播速度比在空气中大，选项B的说法正确；电磁波的传播方向与电场强度、磁感应强度两个振动矢量的方向都垂直，是横波，而声波是纵波，选项C说法错误；电磁波由空气进入水中传播时，波速变小，波长变短，而声波由空气进入水中传播时，波速变大，波长变长，选项D的说法正确．故答案为C.4．(2011·南京模拟)关于狭义相对论的说法，不正确的是()A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D．狭义相对论任何情况下都适用[答案] D[解析]狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关，B正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故C正确，D项错误．5．(2011·海口模拟)根据爱因斯坦质能方程，以下说法错误的是() A．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后物质的质量和一定不相等B．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减少C．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可能改变的D．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大[答案] C[解析]由E＝mc2知，当能量发生变化时，其质量一定变化，A正确；太阳向外辐射能量，其总能量减少，故总质量减少，B正确，C错误；地球获得能量后，其能量增大，质量增大，D正确．6．下列关于无线电波的说法中正确的是()A．无线电波的发射需要使用开放电路B．中波收音机接收到的是调频电波，电视接收的是调幅电波C．我们通常说的选台就是使接收电路发生电谐振的过程D．收音机接收到的信号只要放大后就能使喇叭发声[答案]AC[解析]无线电波的发射条件之一就是需要使用开放电路，故A正确．在一般的电台中，中波、中短波、短波广播或电视中的图象信号中采用的是调幅波，在立体声广播、电视中的伴音信号中采用的是调频波，故B错误．选台的过程就是使接收电路发生电谐振的过程，此时接收电路中产生的振荡电流最强，故C正确．收音机接收到的信号还需“检波”，即解调，才可接收到所携带的信号，故D错误．7．(2011·银川模拟)对于公式m＝m01－(vc)2，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，质量变化十分微弱，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，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化[答案]CD[解析]公式中m0是物体的静止质量；在v远小于光速时，一些量的变化不明显，经典力学依然成立，故选项A、B错误而C、D正确．8.如图所示是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环型小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比，其方向竖直向下，设小球在运动过程中电荷量不变，那么()A ．小球受到的向心力大小不变B ．小球受到的向心力大小不断增加C ．洛伦兹力对小球做了正功D ．小球受到的磁场力逐渐变大[答案] BD[解析] 由麦克斯韦电磁场理论和楞次定律得，当B 增加时，将产生一个与v 0同向的电场，因小球带正电，电场将对小球做正功，其速率随时间增大，向心力的大小m v 2r也随之增大，故B 项正确，而A 项错误．因B 随时间增大，v 也随时间增大，故所受的洛伦兹力q v B 也增大，故D 项正确．因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C 项错误．二、非选择题9．(2011·深圳模拟)根据麦克斯韦电磁场理论，如果在空间某区域有周期性变化的电场，这个变化的电场就会在周围产生________．不同波段的电磁波具有不同的特性，如红外线具有明显的________效应，紫外线具有较强的________效应．[答案] 同频率周期性变化的磁场 热 荧光[解析] 根据麦克斯韦电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场可知，如果是周期性变化的电场则产生同频率周期性变化的磁场．10．“世界物理年”决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关．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现象，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．[答案] 2.5s 远小于光速c 慢[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0.4Hz ，则周期为2.5s.日常生活中，我们无法察觉是因为运动速度远小于光速c .在高速运行状态下，时钟变慢．11.生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应．图中的测速雷达正在向一辆接近的车辆发出无线电波，并接收被车辆反射的无线电波．由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发出时不同．利用频率差f 接收－f 发出就能计算出车辆的速度．已知发出和接收的频率间关系为f接收＝(1＋2v 车c)f 发出，式中c 为真空中的光速，若f 发出＝2×109Hz ，f 接收－f 发出＝400Hz ，可知被测车辆的速度大小为________m/s.[答案] 30[解析] 根据题意有(1＋2v 车c )f 发出－f 发出＝400，解得：v 车＝30m/s. 12．按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50W/m 2.若某小型无线通讯装置的电磁辐射功率是1W ，那么在距离该通讯装置多远以外是符合规定的安全区域？(已知球面面积为S ＝4πR 2)[答案] 0.40m[解析] 设以半径为R 的圆以外是安全区．因为P 4πR 2＝0.50W/m 2，所以14×3.14×R 2＝0.5. 解之得R ＝0.40m.13．研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称为介子，质量约为电子质量的273倍，它带有一个电子电荷量的正电荷或负电荷，称为π＋或π－，若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为τ＝2.56×10－8s ，设π±介子以0.9c 的速率运动，求：(1)在实验室参考系中观测到的该粒子的平均寿命．(2)在实验室参考系中观测到该粒子运动的平均距离．(3)该粒子运动时的动能．[答案] (1)5.87×10－8s (2)15.85m(3)2.89×10－11J[解析] (1)粒子运动时，在和粒子相对静止的参考系中，粒子的寿命仍为τ＝2.56×10－8s ，而此时实验室中观测到的寿命τ′应比τ大，满足τ′＝τ1－(v c )2＝2.56×10－81－0.92s ＝5.87×10－8s (2)平均距离：d ＝v τ′＝0.9×3×108×5.87×10－8m ＝15.85m(3)粒子的静止质量m 0＝273×9.1×10－31kg ＝2.48×10－28kg粒子的动能为E k ＝mc 2－m 0c 2＝(m 01－(v c )2m 0)c 2＝3.21×10－28×9×1016J ＝2.89×10－11J14.雷达测距防撞控制系统(Distronic ，简称DTR)是用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备．某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10－4s ，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A 脉冲为发射波，B 脉冲为目标反射波，经t ＝170s 后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机的飞行速度约为多少？[答案] 306m/s[解析] 由图示信息知，比较远时，脉冲波显示的距离为s ＝ct 2＝3×108×4×10－42m ＝6×104m 当到达正上方后，距离为s ′＝ct ′2＝3×108×2×10－42m ＝3×104m 由于开始时飞机在斜上方，后来飞机到达正上方，所以该飞机的速度为v ＝(6×104)2－(3×104)2170m/s ≈306m/s.。