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2019年高中物理 第十四章 第十五章 電磁波 相對論簡介 單元測試雙基限時練 新人教版選修3-4 一、選擇題(本題有12小題，每小題4分，共48分．) 1．為了體現(xiàn)高考的公平、公正，很多地方高考時在考場使用手機信號屏蔽器，該屏蔽器在工作過程中以一定的速度由低端頻率向高端頻率掃描．該掃描速度可以在手機接收報文信號時形成亂碼干擾，手機不能檢測從基站發(fā)出的正常數(shù)據(jù)，使手機不能與基站建立連結(jié)，達到屏蔽手機信號的目的，手機表現(xiàn)為搜索網(wǎng)絡(luò)無信號、無服務(wù)系統(tǒng)等現(xiàn)象．由以上信息可知(　　) A．由于手機信號屏蔽器的作用，考場內(nèi)沒有電磁波了 B．電磁波必須在介質(zhì)中才能傳播 C．手機信號屏蔽器工作時基站發(fā)出的電磁波不能傳播到考場內(nèi) D．手機信號屏蔽器是通過發(fā)射電磁波干擾手機工作來達到目的的 解析：電磁波在空間的存在，不會因手機信號屏蔽器而消失，故A錯．電磁波可以在真空中傳播，B錯．由題意知手機信號屏蔽器工作過程中以一定的速度由低端頻率向高端頻率掃描，干擾由基站發(fā)出的電磁波信號，使手機不能正常工作，故C錯誤、D正確． 答案：D 2．一雷達站探測敵機時熒光屏上出現(xiàn)的記錄圖象如下圖，A是發(fā)射時的雷達探索波的脈沖波形，B是敵機反射回來的脈沖波形，則敵機距雷達站的距離是(　　) A．9105 m　　　　　　 B．4.5105 m C．3105 m D．無法確定 解析：由題圖知兩波形相差310－3 s，即敵機與雷達站距離為s＝vt＝3108310－3 m＝4.5105m，故B正確． 答案：B 3．下列說法正確的是(　　) A．光速不變原理是狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一 B．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度 C．光在介質(zhì)中的速度大于光在真空中的速度 D．變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場；變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場 解析：由相對論的知識知，A對；拍攝玻璃窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片是為了濾去反射光而不是增加透射光的強度，B錯；光在任何介質(zhì)中的傳播速度都比真空中小，C錯；由麥克斯韋的電磁理論，變化的電場一定產(chǎn)生磁場，但不一定產(chǎn)生變化的磁場，如隨時間均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，同樣，變化的磁場不一定產(chǎn)生變化的電場，D錯． 答案：A 4．“風(fēng)云”二號衛(wèi)星發(fā)送回地面的紅外云圖是由衛(wèi)星上設(shè)置的可以接收云層輻射的紅外線的感應(yīng)器完成的，云圖上的黑白程度是由輻射紅外線的云層的溫度高低決定的，這是利用了紅外線的(　　) A．穿透性 B．熱效應(yīng) C．可見性 D．化學(xué)效應(yīng) 解析：紅外線是不可見光，人眼無法覺察到，所以C選項錯誤．它的波長長，頻率低，穿透能力較弱，A選項錯誤．它的主要作用是熱效應(yīng)，物體溫度越高，向外輻射的紅外線越強，正是利用這一性質(zhì)得到大氣層遙感圖的，故B選項正確，D選項錯誤． 答案：B 5．愛因斯坦提出了質(zhì)能方程，揭示了質(zhì)量與能量的關(guān)系，關(guān)于質(zhì)能方程，下列說法正確的是(　　) A．質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化 B．當(dāng)物體向外釋放能量時，其質(zhì)量必定減少，且減少的質(zhì)量Δm與釋放的能量ΔE滿足ΔE＝Δmc2 C．如果物體的能量增加了ΔE，那么它的質(zhì)量相應(yīng)減少Δm，并且ΔE＝Δmc2 D．mc2是物體能夠放出能量的總和 解析：由質(zhì)能方程可知，能量與質(zhì)量之間存在著一定的必然對應(yīng)的關(guān)系，而不能認(rèn)為質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量，能量與質(zhì)量是兩個不同的概念．只有在核反應(yīng)過程中，對應(yīng)著質(zhì)量的減少，才有能量釋放出來． 答案：B 6．(多選題)關(guān)于電磁波的傳播，下列敘述正確的是(　　) A．電磁波頻率越高，越易沿地面?zhèn)鞑? B．電磁波頻率越高，越易沿直線傳播 C．電磁波在各種介質(zhì)中傳播波長恒定 D．只要有三顆同步衛(wèi)星在赤道上空傳遞微波，就可把信號傳遍全世界 解析：該題考查無線電波的用途和特點．由c＝λf可判定：電磁波頻率越高，波長越短，衍射性越差，不宜沿地面?zhèn)鞑?，而跟光的傳播相似，沿直線傳播，故B對，A錯；電磁波在介質(zhì)中傳播時，頻率不變，而傳播速度改變，由v＝λf，可判斷波長改變，C錯；由于同步衛(wèi)星相對地面靜止在赤道上空3 600 km高的地方，用它作微波中繼站，只要有三顆，就能覆蓋全球，D正確． 答案：BD 7．(多選題)近年來高速發(fā)展的PDP(Plasma Display Panel)等離子顯示屏，可以制造出大屏幕懸掛式彩色電視機，使電視機屏幕尺寸更大，圖像更清晰，色彩更鮮艷，而本身的厚度只有8 cm左右．等離子顯示屏PDP是一種以等離子管作為發(fā)光元件，并由大量的等離子管排列在一起構(gòu)成的屏幕．每個等離子管的透明玻璃管內(nèi)都充有低壓的氖氙氣體，管的兩端各有一個電極，在兩個電極間加上高電壓后，封在管內(nèi)的氣體便產(chǎn)生某種肉眼看不見的射線，它激發(fā)顯示屏上的紅綠藍三基色熒光粉發(fā)出可見光．每個等離子管作為一個像素，由這些像素的明暗和顏色變化的組合，便形成了各種灰度和色彩的圖像，則(　　) A．等離子管發(fā)光的微觀機理是通過高電壓使低壓氖氙氣體原子的外層電子受到激發(fā)而發(fā)光 B．等離子管發(fā)光的微觀機理是通過高電壓使低壓氖氙氣體原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)而發(fā)光 C．該射線使熒光粉發(fā)出可見光是利用了光的熒光效應(yīng) D．該射線使熒光粉發(fā)出可見光是利用了光的化學(xué)作用 解析：根據(jù)紫外線的產(chǎn)生機理、特點及應(yīng)用可知是某種看不見的射線使熒光粉發(fā)光，看不見的射線應(yīng)是紫外線，使熒光粉發(fā)光，這是紫外線的熒光效應(yīng)．紫外線作為電磁波家族中的一員，它的產(chǎn)生機理與可見光和紅外線的產(chǎn)生機理是相同的，都是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的，所以正確的選項是A、C. 答案：AC 8．發(fā)射電視信號時通常采用波長較短的米波，在高樓密集的城市樓群中，電視機上經(jīng)常出現(xiàn)重影，當(dāng)電視天線接收到強信號后，接著又接收到弱信號，屏幕上出現(xiàn)強弱交替的影像，這是由于(　　) A．電磁波的干涉 B．電磁波的衍射 C．電磁波的反射 D．電磁波的折射 解析：直接接收的是強信號，經(jīng)反射后再由天線接收到弱信號，故出現(xiàn)重影． 答案：C 9．回旋加速器給帶電粒子加速時，不能把粒子的速度無限制地增大，其原因是(　　) A．加速器功率有限，不能提供足夠大的能量 B．加速器內(nèi)無法產(chǎn)生磁感強度足夠大的磁場 C．加速器內(nèi)無法產(chǎn)生電場強度足夠大的電場 D．速度增大使粒子質(zhì)量增大，粒子運行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速 解析：回旋加速器中帶電粒子運動的周期為T＝，當(dāng)粒子速度比較小時，可以認(rèn)為其質(zhì)量是不變的，那么其周期也不變．但當(dāng)粒子的速度很大，接近光速時，其質(zhì)量明顯增大，周期也發(fā)生了明顯變化，粒子運行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速． 答案：D 10．(多選題)如圖所示，在內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于環(huán)直徑的帶正電的小球，正以速率v0沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動．若在此空間突然加上方向豎直向上，磁感應(yīng)強度B隨時間成正比例增加的變化磁場，設(shè)運動過程中小球的帶電量不變，那么(　　) A．小球?qū)ΣＡЛh(huán)的壓力不斷增大 B．小球受到的磁場力不斷增大 C．小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動 D．磁場力對小球一直不做功 解析：因為玻璃圓環(huán)所在處有均勻變化的磁場，在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦電場，對帶正電的小球做功．由楞次定律，可判斷電場方向為順時針方向．在電場力作用下，小球先沿逆時針方向做減速運動，后沿順時針方向做加速運動． 小球在水平面內(nèi)沿軌跡半徑方向受兩個力作用：環(huán)的彈力FN和磁場的洛倫茲力F＝qBv，而且兩個力的矢量和時刻等于小球做圓周運動的向心力．考慮到小球速度大小的變化和方向的變化以及磁場強弱的變化，彈力FN和洛倫茲力F不一定始終在增大． 磁場力始終與圓周運動的線速度方向垂直，所以磁場力對小球不做功． 答案：CD 11．在電磁波譜中，紅外線、可見光和倫琴射線(X射線)三個波段的頻率大小關(guān)系是(　　) A．紅外線的頻率最大，可見光的頻率最小 B．倫琴射線的頻率最大，紅外線的頻率最小 C．可見光的頻率最大，紅外線的頻率最小 D．倫琴射線頻率最大，可見光的頻率最小 解析：因為依照波長的長短的不同，電磁波譜可大致分為紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，而根據(jù)c＝λf，波長越長，頻率越小，所以倫琴射線的頻率最大，紅外線的頻率最小． 答案：B 12．手機A撥手機B時，手機B發(fā)出鈴聲屏上顯示A的號碼．若將手機A置于一真空玻璃罩中，用手機B撥叫手機A，則(　　) A．能聽到A發(fā)出的鈴聲，并看到A顯示B的號碼 B．不能聽到A發(fā)出鈴聲，但看到A顯示B的號碼 C．能聽到A發(fā)出鈴聲，但不能顯示號碼 D．既不能聽到A發(fā)出鈴聲，也不能顯示號碼 答案：B 第Ⅱ卷(非選擇題，共52分) 二、計算題(本題有4小題，共52分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13．(12分)某高速公路自動測速儀裝置如圖甲所示，雷達向汽車駛來方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波，每次發(fā)射時間約為百萬分之一秒，兩次發(fā)射時間間隔為t.當(dāng)雷達向汽車發(fā)射無線電波時，在指示器熒光屏上呈現(xiàn)出一個尖形波；在收到反射回來的無線電波時，在熒光屏上呈現(xiàn)第二個尖形波．根據(jù)兩個波的距離，可以計算出汽車距雷達的距離，根據(jù)自動打下的紙帶(如圖乙所示)，可求出該汽車的車速，請根據(jù)已知的t1、t2、t、c求出汽車車速表達式． 甲 乙 解析：根據(jù)題圖乙所示，第一次測量時汽車距雷達距離s1＝；(4分) 第二次測量時汽車距雷達距離s2＝.(4分) 兩次發(fā)射時間間隔為t，則汽車的速度v＝＝＝.(4分) 注：這里邊有一個微小的誤差， 即t不是兩個位置的時間差， 準(zhǔn)確值應(yīng)是t－＋， 但與相差不大， 對v的計算結(jié)果影響很小可略去不計，所以采用上式已經(jīng)夠精確的了． 答案：v＝ 14．(12分)在電視節(jié)目中，我們經(jīng)常看到主持人與派到熱帶地區(qū)的記者通過同步通信衛(wèi)星通話，他們之間每一問一答總是遲“半拍”，這是為什么？如果有兩個手持衛(wèi)星電話的人通過同步通信衛(wèi)星通話，一方講話，另一方至少要等多長時間才能聽到對方的講話？(已知地球的質(zhì)量為6.01024 kg，地球半徑為6.4106 m，萬有引力常量為6.6710－11 Nm2kg－2) 解析：主持人與記者之間通話的不合拍是因為電磁波是以有限的速度在空中傳播的，利用電磁波傳遞信息是需要時間的．(3分) 設(shè)同步衛(wèi)星高度為H，由萬有引力定律及衛(wèi)星做圓周運動的規(guī)律可得＝m(R＋H)(3分) H＝－R＝3.6107m(3分) 則一方講話，另一方聽到對方講話的最短時間 t＝＝0.24 s．(3分) 答案：原因見解析　0.24 s 15．(14分) (1)冥王星繞太陽公轉(zhuǎn)的線速率為4.83103 m/s，求其靜止質(zhì)量為運動質(zhì)量的百分之幾？ (2)星際火箭以0.8c的速率飛行，其靜止質(zhì)量為運動質(zhì)量的多少倍？ 解析：(1)設(shè)冥王星的靜止質(zhì)量為m0， 運動質(zhì)量為m， 由公式m＝可得 ＝100%＝99.9999%.(7分) (2)設(shè)星際火箭的靜止質(zhì)量為m0′， 運動質(zhì)量為m′， 則＝＝0.6.(7分) 答案：(1)99.9999%　(2)0.6倍 16．(14分)太陽在不斷地輻射能量，因而其質(zhì)量不斷地減少．若太陽每秒鐘輻射的總能量為41026J，試計算太陽在一秒內(nèi)失去的質(zhì)量．估算5 000年內(nèi)總共減少了多少質(zhì)量，并與太陽的總質(zhì)量21027t比較之． 解析：根據(jù)相對論的質(zhì)能關(guān)系式E＝mc2， 可知，能量的任何變化必然導(dǎo)致質(zhì)量的相應(yīng)變化，即ΔE＝Δmc2. 由太陽每秒鐘輻射的能量ΔE可得其每秒內(nèi)失去的質(zhì)量為Δm＝＝＝1010 kg(5分) 5 000年內(nèi)太陽總共減少的質(zhì)量為：ΔM＝5 000365123 6001010 kg＝3.5041020 kg(5分) 與總質(zhì)量的比值為： P＝＝＝1.75210－10(4分) 這個比值是十分微小的． 答案：1010kg　3.5041020kg　1.75210－10，消耗的質(zhì)量可以忽略