2020年高考物理總復習 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：A2(2020年江蘇單科)如圖所示，沿平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 BA先被照亮CC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：C3(2020年北京理綜)屬于狹義相對論基本假設的是：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 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：A4(2020年上海單科)電磁波包含了射線、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、射線B紅外線、無線電波、射線、紫外線C射線、紅外線、紫外線、無線電波D紫外線、無線電波、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、射線等，所以A項對答案：A5類比是一種有效的學習方法，通過歸類和比較，有助于掌握新知識，提高學習效率在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處某同學對機械波和電磁波進行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是()A機械波的頻率、波長和波速三者滿足的關系，對電磁波也適用B機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C機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度E的方向和磁場的磁感應強度B的方向都與波的傳播方向垂直；場強E的方向可以理解為波的“振動”方向，所以電磁波應為橫波故選D.答案：D6設宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍則粒子運動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的_ _倍，粒子運動速度是光速的_倍解析：依據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程Emc2，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：k7一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動，如圖所示，當磁感應強度均勻增大時，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：B8(1)紅外遙感衛(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()A2.5 m3.5 m B4 m4.5 mC5 m7 m D8 m13 m(2)某雷達工作時，發(fā)射電磁波的波長為20 cm，每秒脈沖數(shù)n5 000，每個脈沖持續(xù)時間t0.02 s，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 m13 m；二氧化碳對紅外輻射吸收率最低的波長范圍是5 m13 m.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系vf，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為等于光速c3.00×108 m/s，因此fc/1.5×109 Hz，即電磁波的頻率為1.5×109 Hz.雷達工作時發(fā)射電磁脈沖，每個脈沖持續(xù)t0.02 s，在兩個脈沖時間間隔內(nèi)，雷達必須接收到反射回來的電磁脈沖，否則會與后面的電磁脈沖重疊而影響測量，設最大偵察距離為s，則2svt，而t s200 s0.02 s(脈沖持續(xù)時間可以略去不計)，所以s3×104 m.答案：(1)D(2)1.5×109 Hz3×104 m9解答下列關于電磁波的問題：(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用：紅外線_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：該中波和微波的波長各是多少？發(fā)射站發(fā)出的電磁波是經(jīng)過干涉還是衍射后到達居住地A處的；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為a、c、e.電容器放電時，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，此時應是電流增大的過程，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，如驗鈔機，消毒X射線主要是穿透作用，如X射線透視(3)由知，1750 m，20.75 m無線電波繞過山脈到達A處，發(fā)生了衍射現(xiàn)象頻率為400 kHz的中波接收效果更好，因為它的波長長，衍射現(xiàn)象更明顯答案：見解析10(1)麥克斯韋在1865年發(fā)表的電磁場的動力學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M6.0×1024 kg，地球半徑R6.4×106 m，萬有引力恒量G6.67×1011 N·m2/kg2)解析：(1)設光在介質(zhì)中的傳播速度為v，波長為，頻率為f，則f，v聯(lián)立得f從波形圖上讀出波長4×107 m，代入數(shù)據(jù)解得f5×1014 Hz.(2)同步衛(wèi)星的周期T3 600×24 s8.64×104 s，設衛(wèi)星離地高度為h，由牛頓第二定律得m(Rh)2h R代入數(shù)據(jù)得h3.59×107 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s2h，所以最短時間t2× s0.48 s.答案：(1)5×1014 Hz(2)0.48 s