1、智浪教育 -普惠英才文库 第 5 讲 电磁波与相对论 一、选择题 1. 根据麦克斯韦的电磁场理论 ,下列说法中正确的是 ( ) A. 电场周围一定产生磁场 ,磁场周围一定产生电场 B. 变化的电场周围一定产生变化的磁场 ,变化的磁场周围一定产生变化的电场 C. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D. 振荡的电场一定产生同频率的振荡的磁场 2. 电磁波与声波比较 ( ) A. 电磁波的传播不需要介质 ,声波的传播需要介质 B. 由空气进入水中时 ,电磁波速度变小 ,声波速度变大 C. 由空气进入水中时 ,电磁波波长变小 ,声波波长变大 D. 电磁波和声波在介质中的传播速度 ,都是由介质决
2、定 ,与频率无关 3. (2016 淮安 5 月模拟 )下列说法中正确的是 ( ) A. 地面附近有一高速水平飞过的火箭 ,地面上的人观察到“火箭长度”要比火箭上的人观察到的短一些 B. 拍摄玻璃橱窗内的物品时 ,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 C. 在同种均匀介质中传播的声波 ,频率越高 ,波长也越长 D. 玻璃内气泡看起来特别明亮 ,是因为光线从气泡中射出的原因 4. 关于电磁场和电磁波 ,下列说法中正确的是 ( ) A. 电 磁场是一种物质 ,它只能在真空中传播 B. 电磁波在真空中传播时 ,它的电场强度和磁感应强度方向互相平行 C. 由于微波衍射现象不明显 ,所以雷达用它测
3、定物体的位置 D. 大气对蓝光的吸收较强 ,所以天空看起来是蓝色的 5. 类比是一种有效的学习方法 ,通过归类和比较 ,有助于掌握新知识 ,提高学习效率 .在类比过智浪教育 -普惠英才文库 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 ,总结出下列内容 ,其中错误的是 ( ) 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. 机械波的传播依赖于介质 ,而电磁波可以在真空中传播 D. 机械波既有横波又有纵波 ,而电磁波只有纵波 6. 关于生活中遇到的各种波 ,下列说法中正确的是 ( ) A. 电磁波可
4、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 超中的超声波传递速度相同 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 7. 关于电磁波 ,下列说法中正确的是 ( ) 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 8. 下列关于紫外线的说法中 ,正确的是 ( ) A. 一切物体都在对外辐射紫外线 B. 验钞机中利用的是紫外线的荧光效应 C. 利用紫外线可以进行医疗消毒 D. 紫外线的衍射现象比红外线更明显 9. 雷达是
5、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 1 000 MHz 的范围内 .下列关于雷达的说法中 ,正确的是 ( ) A. 真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在 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间间隔可以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 10. 在狭义相对论中 ,下列说法中正确的有 ( ) A. 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 B. 质量、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关 C. 时间的测量结果
6、与物体相对观察者的运动状态无关 D. 在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件 ,在其他一切惯性系中也是同时发智浪教育 -普惠英才文库 生的 11. 如图所示 ,假设强强乘坐速度为 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. c 12. 关于公式 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 v0 时 ,物体的质量 mm0,即物体的质量改变了 ,故经典力学不适用
7、 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 13. 假设地面上有一火车以接近光速的速度运行 ,车内站立着一个中等身材的人 ,站在路旁边的人观察车里的人 .观察的结果是 ( ) A. 这个人是一个矮胖子 B. 这个人是一个瘦高个子 C. 这个人矮但不胖 D. 这个人瘦但不高 14. 有两只时刻显示相同的标准钟 ,一只留在地面上 ,另一只放在高速飞行的飞船上
8、.经过一段时间后 ,下列说法中正确的是 ( ) A. 飞船上的人看到自己的钟比地面上的钟走得 慢 B. 地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得慢 C. 地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得快 D. 因为是两只时刻显示相同的标准钟 ,所以两钟走时快慢相同 15. 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 ,下列说法中正确的是 ( ) A. 下方地面上的人观察到火箭上的时间进程变快了 智浪教育 -普惠英才文库 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
9、都变短了 16. 如图所示 ,质量与身高均相 同的甲、乙两人分别乘坐速度为 0.6c 和 0.8c(c 为光速 )的飞船同向运动 .则下列说法中正确的是 ( ) 甲 乙 A. 乙观察到甲身高变高 B. 甲观察到乙身高变低 C. 若甲向乙挥手 ,则乙观察到甲动作变快 D. 若甲向乙发出一束光进行联络 ,则乙观察到该光束的传播速度为 c 二、填空题 17. (2014 海安、金陵、南外三校联考 )一飞船以速度 v 沿图示方向飞行 ,地面观测者测得飞船经过相距为 L0 的 A、 B 两点经历时间为 t1,而飞船驾驶员测量经过 A、 B 两点时间是 t2,则有t1 (填“ ”“ =”或“ ”“ =”或
10、“ 18. 先到达后壁 短 【 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 . 19. 接近 横波 【 解析 】 波长大于或接近障碍物尺寸时 ,衍射现象比较明显 .X 射线波长很短 ,不可能远大于原子间距离 ,只可能接近原子间距离 .X 射线是电磁波 ,电磁波是横波 . 20
11、. 小于 等于 【 解析 】 根据多普勒效应得出波源远离观察者时 ,观察者接收到的频率小于波源频 率 .观察者在运动方向上看到宇宙飞船的长度变小 ,在垂直于运动方向上的宽度不变 . 21. 大于 C 【 解析 】 沿 AC 方向以接近光速行驶 ,列车上的观测者测得塔高大于相邻塔间间距 ,列车上的观察者看到的是由 B 发出后经过 A 和 C 反射的光 ,由于列车在这段时间内向 C 运动靠近 C,而远离 A,所以 C 的反射光先到达列车上的观察者 ,看到 C 先被照亮 . 22. 乙 丙 【 解析 】 从零时刻开始计时 ,宇航员根据随身携带的手表指示 ,经过了 0.5 h,宇航员观察飞船内钟的分针
12、指示可能为图乙 ;根据爱因斯坦的相对论中时间间隔的相对性公式得运动的时钟 会变慢 ,所以宇航员观察地面上钟的分针指示可能为小于半个小时 ,即图丙 . 选修 3-4 模块总结提升 1. (1) BC (2) 沿 y 轴正向 0.4 (3) n=1.732. v=,s=,t=, 代入数据解得 t=210-9 s. 2. (1) AD (2) 增大 多普勒 (3) 见解析 【 解析 】 (1) 简谐运动的回复力与偏离平衡位置的位移大小满足 F=kx,A 项正确 ;在镜头前加一个偏振片 ,以减弱橱窗表面的反射光 ,B 项错误 ;水面上的油膜出现彩色花纹是光的干涉现象 ,C 项错误 ;光速不变原理和狭义
13、相对论原 理是两个基本假设 ,D 项正确 . (2) 当波源在远离观察者的过程中 ,观察者接收到的频率变小 ,波长增大 ,这是多普勒效应 . (3) v=c. 由题意知入射角为 30, n=, 所以折射角 r=45. 3. (1) B (2) 频率 C (3) 见解析 【 解析 】 (1) 飞船上的观测者测得飞船的长度为 30m,地球上的观测者看到沿飞船运动方向的长度变短 ,A 项错误 ,B 项正确 ;光速在任何惯性参考系中都是相同的 ,光速都是 c,C、 D 选项错误 . (2) 能发生干涉的两列光的频率必须相同 .A、 B 两点是振动加强区域 ,C 点是振动减弱区域 . (3) 相邻亮条纹
14、的中心间距 x=, 由题意知 ,亮条纹的数目 n=10, 智浪教育 -普惠英才文库 解得 L=,代入数据得 L=1.17810-2 m 4. (1) BC (2) 1.5 不容易 (3) 见解析 【 解析 】 (1) 波速由介质决定 ,故反射的超声波和发出的速度大小相等 ,A 项错误 ,B 项正确 ;根据多普勒效应 ,波源与观察者相互靠近 ,观察者接收到的频率变高 ,C 项正确 ,D 项错误 . (2) 超声波在结石和胆汁中频率不变 ,频率由波源决定 .由 v=f得出 =1.5;波长越短 ,越不容易发生衍射 . (3) 设折射角为 r,由折射定律 sin30=nsinr 由几何关系知 sinr= 且 OP= 代入数据解得 n=(或 n1.5)
