电磁波、相对论简介

高考经典课时作业13-3 电磁波、相对论简介
（含标准答案及解析）
时间：45分钟分值：100分
1．当代人类的生活和电磁波紧密相关，关于电磁波，下列说法正确的是() A．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波
B．电磁波在传播过程中，其波速始终保持不变
C．电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波
D．微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波
2．关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是()
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
B．信号频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图象，必须要有检波过程
3．(2013·山东潍坊模拟)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
4．雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内，已知真空中光速c＝3.0×108 m/s.下列说法正确的是()
A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生
B．电磁波可由周期性变化的电场或磁场产生
C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间
D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定
5．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()
A．真空中光速不变
B．时间间隔具有相对性
C．物体的质量不变
D．物体的能量与质量成正比
6．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的()
①一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速；
②质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变；
③惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相
对静止的时钟走得慢些．
A．①③是正确的B．①②是正确的
C．①②③是正确的D．②③是正确的
7．如图所示，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，则壮壮观测到该光束的传播速度为()
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．1.0c
8．(2011·高考江苏卷)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()
A．同时被照亮
B．A先被照亮
C．C先被照亮
D．无法判断
9．(2013·山东滨州测试)如图所示，一根10 m长的梭镖以相对论的速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子的情况的是()
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
10．(2013·苏北四市三调)如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光________(选填“先到达前壁”、“先到达后壁”或“同时到达前后壁”)，同时他观察到车厢的长度比静止时变________(选填“长”或“短”)了．
11．(1)(2013·成都模拟)关于电磁波，下列说法正确的是()
A．雷达是用X光来测定物体位置的设备
B．电磁波是横波
C．电磁波必须在介质中传播
D．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
(2)某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续
时间t＝0.02 μs.
①该电磁波的频率为多少？
②该雷达的最大侦察距离是多少？
12．(1)(2013·长沙模拟)某火箭在地面上的长度为L0，发射后它在地面附近高速(约0.3c)飞过，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法正确的是()
A．下方地面上的人观察到火箭上的时间进程变快了
B．下方地面上的人观察到火箭变短了
C．火箭上的人观察到火箭变短了
D．火箭上的人看到下方地面上的所有物体都变短了
(2)在一飞船上测得飞船的长度为100 m，高度为10 m．当飞船以0.60 c的速度从你身
边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？
标准答案及解析：
1．
答案：C
2．
答案：BCD 3． 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其在空气中大，选项B 的说法正确；电磁波的传播方向与E 、B 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.
答案：C
4．
解析：本题考查电磁波的产生、波长与波速、频率的关系及电磁波的应用．电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，A 项错误、B 项正确；由题中的电磁波的频率范围，
再根据λ＝c f
算出波长范围为0.3 m 到1 m 之间，C 项正确，设电磁波从发射到接收用时t ，则雷达与目标之间的距离为s ＝ct 2
，D 项正确． 答案：BCD
5． 解析：狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中，真空中的光速不变和一切物理规律相同．
答案：A
6．
解析：由爱因斯坦狭义相对论可知，①②③说法均对，故正确答案为C.
答案：C
7．
解析：根据爱因斯坦狭义相对论光速不变原理可知．
答案：D
8．
解析：因列车沿AC 方向接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C 先被照亮，答案为C.
答案：C
9．
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，那么梭镖和管子都是相对于你运动，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．
答案：D
10．
解析：地面上的观察者认为地面是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度相对地面是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时间也就晚些，即地面上的观察者认为该闪光先到达后壁．根
据长度的相对性可知：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．可以得出观察者观察到车厢的长度比静止时变短．
答案：先到达后壁 短
11．
解析：(1)由雷达的工作原理知，雷达是用微波来测定物体位置的设备，A 错；电磁波在传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直，且与波的传播方向垂直，故电磁波是横波，B 对；电磁波可以不依赖介质而传播，C 错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，D 错．
(2)①根据c ＝λf 可得 f ＝c λ＝3.0×10820×10
－2 Hz ＝1.5×109 Hz. ②电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离
s ＝c Δt ＝c ⎝⎛⎭⎫1n －t ＝3×108×⎝⎛⎭
⎫15 000－0.02×10－6 m ≈6×104 m ， 所以雷达的最大侦察距离s ′＝s 2
＝3×104 m ＝30 km. 答案：(1)B (2)①1.5×109 Hz ②30 km
12．
解析：(1)由时间间隔的相对性知，下方地面上的人观察到火箭上的时间进程变慢了，A 错；由长度的相对性知，下方地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的人观察到火箭长度没变，B 对、C 错；火箭上的人看到在垂直运动方向上，物体的长度不变，D 错．
(2)因为长度收缩只发生在运动方向上，与运动垂直的方向上没有这种效应，故测得的飞船的高度仍为原来的高度10 m ．设飞船原长为l 0，观测到飞船的长度为l ，则根据尺
缩效应有l ＝l 0 1－⎝⎛⎭
⎫v c 2＝100× 1－⎝⎛⎭⎫0.60c c 2 m ＝80 m. 答案：(1)B (2)10 m 80 m。