2020年高考物理總復(fù)習(xí) 13-3 電磁波 相對論簡介 新人教版選修3-4

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1、2020年高考物理總復(fù)習(xí) 13-3 電磁波 相對論簡介 新人教版選修3-4 1.(2020年天津理綜)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是(  ) A.均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場 B.電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相 C.只要有電場和磁場,就能產(chǎn)生電磁波 D.電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 解析:變化的磁場就能產(chǎn)生電場,A正確.若只有電場和磁場且電場和磁場都穩(wěn)定或電場、磁場僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波,C錯.光也是電磁波,在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同,可判斷B錯.D選項中沒強(qiáng)調(diào)是“均勻”介質(zhì),若介質(zhì)密度不均勻會發(fā)生折射,故D錯. 答案:A 2.(2020年江蘇單科)如圖所示,沿平

2、直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛,當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個閃光,列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的順序是(  ) A.同時被照亮      B.A先被照亮 C.C先被照亮 D.無法判斷 解析:因列車沿AC方向接近光速行駛,根據(jù)“同時”的相對性,即前邊的事件先發(fā)生,后邊的事件后發(fā)生可知,C先被照亮,答案為C. 答案:C 3.(2020年北京理綜)屬于狹義相對論基本假設(shè)的是:在不同的慣性系中(  ) A.真空中光速不變 B.時間間隔具有相對性 C.物體的質(zhì)量不變

3、 D.物體的能量與質(zhì)量成正比 解析:狹義相對論的兩條假設(shè)分別是:在任何慣性系中真空中的光速不變和一切物理規(guī)律相同. 答案:A 4.(2020年上海單科)電磁波包含了γ射線、紅外線、紫外線、無線電波等,按波長由長到短的排列順序是(  ) A.無線電波、紅外線、紫外線、γ射線 B.紅外線、無線電波、γ射線、紫外線 C.γ射線、紅外線、紫外線、無線電波 D.紫外線、無線電波、γ射線、紅外線 解析:在電磁波家族中,按波長由長到短分別有無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等,所以A項對. 答案:A 5.類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法,通過歸類和比較,有助于掌握新知識

4、,提高學(xué)習(xí)效率.在類比過程中,既要找出共同之處,又要抓住不同之處.某同學(xué)對機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比,總結(jié)出下列內(nèi)容,其中不正確的是(  ) A.機(jī)械波的頻率、波長和波速三者滿足的關(guān)系,對電磁波也適用 B.機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 C.機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì),而電磁波可以在真空中傳播 D.機(jī)械波既有橫波又有縱波,而電磁波只有縱波 解析:電磁波是電磁場傳播形成的.在傳播過程中電場的電場強(qiáng)度E的方向和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向都與波的傳播方向垂直;場強(qiáng)E的方向可以理解為波的“振動”方向,所以電磁波應(yīng)為橫波.故選D. 答案:D 6.設(shè)宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍.則粒子運(yùn)

5、動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的_ _______倍,粒子運(yùn)動速度是光速的________倍. 解析:依據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2,宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍,則其質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的k倍;再由相對論質(zhì)量公式m=得=. 答案:k  7.一個帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,如圖所示,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時,此粒子的(  ) A.動能不變 B.動能增大 C.動能減小 D.以上情況都有可能 解析:當(dāng)磁場均勻增加時,根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,將產(chǎn)生一恒定的電場,帶電粒子將受一電場力作用,該力對帶電粒子做正功,所以粒子的動能將增大. 答案:B 8.(1)紅外

6、遙感衛(wèi)星通過接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來探測地面物體的狀況.地球大氣中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能強(qiáng)烈吸收某些波長范圍的紅外輻射,即地面物體發(fā)出的某些波長的電磁波,只有一部分能夠通過大氣層被遙感衛(wèi)星接收.如圖所示為水和二氧化碳對某一波段不同波長電磁波的吸收情況.由圖可知,在該波段紅外遙感大致能夠接收到的波長范圍為(  ) A.2.5 μm~3.5 μm B.4 μm~4.5 μm C.5 μm~7 μm D.8 μm~13 μm (2)某雷達(dá)工作時,發(fā)射電磁波的波長為λ=20 cm,每秒脈沖數(shù)n=5 000,每個脈沖

7、持續(xù)時間t=0.02 μs,問該電磁波的頻率為多少?最大的偵察距離是多少? 解析:(1)由圖可知,水對紅外輻射吸收率最低的波長范圍是8 μm~13 μm;二氧化碳對紅外輻射吸收率最低的波長范圍是5 μm~13 μm.綜上可知選D. (2)由于電磁波的波長、頻率與波速之間滿足關(guān)系v=λf,真空中電磁波的傳播速度等于光速,一般在空氣中傳播,電磁波的傳播速度就認(rèn)為等于光速c=3.00×108 m/s,因此f=c/λ=1.5×109 Hz,即電磁波的頻率為1.5×109 Hz. 雷達(dá)工作時發(fā)射電磁脈沖,每個脈沖持續(xù)t=0.02 μs,在兩個脈沖時間間隔內(nèi),雷達(dá)必須接收到反射回來的電磁脈沖,否則會

8、與后面的電磁脈沖重疊而影響測量,設(shè)最大偵察距離為s,則2s=vΔt,而Δt= s=200 μs?0.02 μs(脈沖持續(xù)時間可以略去不計),所以s==3×104 m. 答案:(1)D (2)1.5×109 Hz 3×104 m 9.解答下列關(guān)于電磁波的問題: (1)在如圖所示振蕩電流的圖象中,表示電容器充電過程的有________;線圈中有最大電流的點(diǎn)為________;電場能轉(zhuǎn)化為磁場能的過程有________. (2)列舉下列三種電磁波的一種應(yīng)用: 紅外線_______________________________________________________________

9、___ 紫外線__________________________________________________________________ X射線__________________________________________________________________ (3)本居住地A位于某山脈的一邊,山脈的另一邊P處建有一無線電波發(fā)射站,如圖所示.該發(fā)射站可發(fā)送頻率為400 kHz的中波和頻率為400 MHz的微波,已知無線電波在空氣中的傳播速度都為3×108 m/s,求: ①該中波和微波的波長各是多少? ②發(fā)射站發(fā)出的電磁波是經(jīng)過干涉還是衍射后到達(dá)居住地A處的;

10、 ③若兩種波的接收效果不同,請說明哪一種波的接收效果更好?為什么? 解析:(1)電流減小的過程都是充電過程,故充電過程為ab、cd、ef.線圈中有最大電流的點(diǎn)為a、c、e.電容器放電時,電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,此時應(yīng)是電流增大的過程,即bc、de. (2)紅外線主要是熱作用,如紅外線烤箱.紫外線有熒光和殺菌作用,如驗(yàn)鈔機(jī),消毒. X射線主要是穿透作用,如X射線透視. (3)①由λ=知,λ1=750 m,λ2=0.75 m ②無線電波繞過山脈到達(dá)A處,發(fā)生了衍射現(xiàn)象. ③頻率為400 kHz的中波接收效果更好,因?yàn)樗牟ㄩL長,衍射現(xiàn)象更明顯. 答案:見解析 10.(1)麥克斯韋在1

11、865年發(fā)表的《電磁場的動力學(xué)理論》一文中揭示了電、磁現(xiàn)象與光的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一性,即光是電磁波. 一單色光波在折射率為1.5的介質(zhì)中傳播,某時刻電場橫波圖象如圖所示,求該光波的頻率. (2)若你用通過同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的無線電話與對方通話,則在你講完話后,至少要等多長時間才能聽到對方的回話?(已知地球質(zhì)量M=6.0×1024 kg,地球半徑R=6.4×106 m,萬有引力恒量G=6.67×10-11 N·m2/kg2) 解析:(1)設(shè)光在介質(zhì)中的傳播速度為v,波長為λ,頻率為f,則 f=,v= 聯(lián)立得f= 從波形圖上讀出波長 λ=4×10-7 m,代入數(shù)據(jù)解得 f=5×1014 Hz. (2)同步衛(wèi)星的周期T=3 600×24 s=8.64×104 s,設(shè)衛(wèi)星離地高度為h,由牛頓第二定律得 =m(R+h)2 h= -R 代入數(shù)據(jù)得h=3.59×107 m. 題目要求的最短時間指發(fā)話人和聽話人均在同步衛(wèi)星的正下方,此時最短距離s=2h,所以最短時間 t=2×= s=0.48 s. 答案:(1)5×1014 Hz (2)0.48 s

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