第十三章第3单元电磁波相对论简介知能演练场

第十三章第3单元电磁波相对论简介知能演练场
1．(2018·江苏高考)如图13－3－1所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追= 赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c.强强向壮壮发出一束光进行联络，那么壮壮观测到该光束的传播速度为________．(填写选项前的字母)
A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c
解析：由光速不变原理知光速与参考系无关，D正确．
答案：D
2．(2018·天津高考)以下关于电磁波的讲法正确的选项是()
A．电磁波必须依靠介质传播
B．电磁波能够发生衍射现象
C．电磁波可不能发生偏振现象
D．电磁波无法携带信息传播
解析：电磁波能够在真空中传播，具有波所有的特性，能发生干涉、衍射、偏振等现象，同时它能够传递信息，可知只有B正确．
答案：B
3．(2018·北京高考)类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于把握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出以下内容，其中不．正确的选项是() A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．机械波的传播依靠于介质，而电磁波能够在真空中传播
D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
解析：电磁波是电磁场传播形成的．在传播过程中电场的电场强度E的方向和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直；场强E的方向能够明白得为波的
〝振动〞方向，因此电磁波应为横波．应选D.
答案：D
4．电磁波的频率范畴专门广，不同频率的电磁波具有不同的特性，请从电磁波谱中任选两种，分不写出它们的名称和一种用途．
(1)名称________，用途______________________________________________．
(2)名称________，用途_________________ ____________________________．
解析：如无线电波可用于通信，红外线可用于红外遥感，可见光可用于照明用等． 答案：见解析
5．(2018·海南高考)设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k 倍．那么粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．
解析：依据爱因斯坦的质能方程E ＝mc 2，宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k 倍，那么其质量等于其静止质量的k 倍；再由相对论质量公式
m ＝m 0
1－(v c )2得v c ＝k 2－1k . 答案：k
k 2－1
k 6．雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，目前雷达发射的电磁波的频率 多在200 MHz 至1000 MHz 的范畴内．
(1)
以下关于雷达的讲法中正确的选项是
( )
A ．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范畴在0.3 m 至1.5 m 之间
B ．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C ．测出从发射电磁波到接收反射波的时刻间隔能够确定雷达和目标的距离
D ．波长越短的电磁波，反射性能越强
(2)设雷达向远处发射无线电波．每次发射的时刻是1 μs ，两次
发射的时刻间隔为100 μs.显示器上出现出的尖形波如图
13－3－2所示，图中ab ＝bc ，那么障碍物与雷达之间的距
离是多大？
解析：(1)依照λ＝c /f ，在200 MHz 至1000 MHz 的频率范畴内
电磁波的波长范畴在 0.3 m 至1.5 m 之间，故A 正确．依照电
磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，故B
错误．雷达是利用电磁波的反射原理，C 正确．电磁波波长越短，越不易发生衍 射，反射性能越好，D 正确．
(2)由ab 等于bc 可知，电磁波从发射到返回所用时刻为50 μs.设雷达与障碍物之间的距离为x ，电磁波往返的时刻为t ＝50 μs
由2x ＝ct 得
x ＝ct /2＝3.0×108×50×10－6×12
m ＝7.5×103 m. 答案：(1)ACD (2)7.5×103 m
7．一电子(m 0＝9.1×10－31 kg)以0.99c 的速率运动．咨询：
(1)电子的总能量是多大？
(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？
解析：(1)电子的总能量为：
E ＝mc 2＝m 0
1－(v c )2·c 2 ＝9.1×10－31
1－(0.99c c )2×(3×108)2 J ≈5.8×10－13 J.
(2)电子的经典力学动能为
E k ＝12m 0v 2＝12
m 0(0.99c )2 相对论的动能为
E k ′＝E －E 0＝mc 2－m 0c 2
E k E k ′＝12m 0(0.99c )2mc 2－m 0c 2＝12×0.99211－(0.99c c )
2－1≈0.08. 答案：(1)5.8×10－13 J (2)0.08
8．太阳在不断地向外辐射能量，因而其质量也在不断地减少．假设太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026 J ，试运算太阳在1 s 内失去的质量，估算5000年内其质量总共减小了多少，并与太阳的总质量2×1027 t 比较之．
解析：由太阳每秒钟辐射的能量ΔE 可得其在1 s 内失去的质量为Δm ＝ΔE c 2＝4×1026
(3×108)2
kg ＝49
×1010 kg. 5000年内太阳总共减小的质量为
ΔM ＝5000×365×24×3600×49
×1010 kg ＝7.008×1020 kg.
与总质量相比P ＝ΔM M ＝7.008×10202×1027×103
＝3.504×10－10，比值专门微小．
答案：49
×1010 kg 7.008×1020 kg 比太阳的总质量小得多 9．如图13－3－3所示，考虑几个咨询题：
(1)假设参考系O ′相关于参考系O 静止，人看到的光速应是多少？
(2)假设参考系O ′相关于参考系O 以速度v 向右运动，人看到的光速应是多少？
(3)假设参考系O 相关于参考系O ′以速度v 向左运动，人看到的光速又是多少？ 解析：依照狭义相对论的光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中差不多上相同的，光速与光源、观看者间的相对运动没有关系．
因此三种情形下，人观看到的光速差不多上c .
答案：(1)c (2)c (3)c。