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2019年高中物理 第十四章 第十五章 電磁波 相對(duì)論簡(jiǎn)介 單元測(cè)試雙基限時(shí)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(shí)在考場(chǎng)使用手機(jī)信號(hào)屏蔽器，該屏蔽器在工作過(guò)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(jī)接收?qǐng)?bào)文信號(hào)時(shí)形成亂碼干擾，手機(jī)不能檢測(cè)從基站發(fā)出的正常數(shù)據(jù)，使手機(jī)不能與基站建立連結(jié)，達(dá)到屏蔽手機(jī)信號(hào)的目的，手機(jī)表現(xiàn)為搜索網(wǎng)絡(luò)無(wú)信號(hào)、無(wú)服務(wù)系統(tǒng)等現(xiàn)象．由以上信息可知(　　) A．由于手機(jī)信號(hào)屏蔽器的作用，考場(chǎng)內(nèi)沒(méi)有電磁波了 B．電磁波必須在介質(zhì)中才能傳播 C．手機(jī)信號(hào)屏蔽器工作時(shí)基站發(fā)出的電磁波不能傳播到考場(chǎng)內(nèi) D．手機(jī)信號(hào)屏蔽器是通過(guò)發(fā)射電磁波干擾手機(jī)工作來(lái)達(dá)到目的的 解析：電磁波在空間的存在，不會(huì)因手機(jī)信號(hào)屏蔽器而消失，故A錯(cuò)．電磁波可以在真空中傳播，B錯(cuò)．由題意知手機(jī)信號(hào)屏蔽器工作過(guò)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(hào)，使手機(jī)不能正常工作，故C錯(cuò)誤、D正確． 答案：D 2．一雷達(dá)站探測(cè)敵機(jī)時(shí)熒光屏上出現(xiàn)的記錄圖象如下圖，A是發(fā)射時(shí)的雷達(dá)探索波的脈沖波形，B是敵機(jī)反射回來(lái)的脈沖波形，則敵機(jī)距雷達(dá)站的距離是(　　) A．9105 m　　　　　　 B．4.5105 m C．3105 m D．無(wú)法確定 解析：由題圖知兩波形相差310－3 s，即敵機(jī)與雷達(dá)站距離為s＝vt＝3108310－3 m＝4.5105m，故B正確． 答案：B 3．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．光速不變?cè)硎仟M義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)之一 B．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)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(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)；變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng) 解析：由相對(duì)論的知識(shí)知，A對(duì)；拍攝玻璃窗內(nèi)的物品時(shí)，在鏡頭前加一個(gè)偏振片是為了濾去反射光而不是增加透射光的強(qiáng)度，B錯(cuò)；光在任何介質(zhì)中的傳播速度都比真空中小，C錯(cuò)；由麥克斯韋的電磁理論，變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，但不一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，如隨時(shí)間均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，同樣，變化的磁場(chǎng)不一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，D錯(cuò)． 答案：A 4．“風(fēng)云”二號(hào)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(xiàn)的感應(yīng)器完成的，云圖上的黑白程度是由輻射紅外線(xiàn)的云層的溫度高低決定的，這是利用了紅外線(xiàn)的(　　) A．穿透性 B．熱效應(yīng) C．可見(jiàn)性 D．化學(xué)效應(yīng) 解析：紅外線(xiàn)是不可見(jiàn)光，人眼無(wú)法覺(jué)察到，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤．它的波長(zhǎng)長(zhǎng)，頻率低，穿透能力較弱，A選項(xiàng)錯(cuò)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(xiàn)越強(qiáng)，正是利用這一性質(zhì)得到大氣層遙感圖的，故B選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：B 5．愛(ài)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(shuō)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(shí)，其質(zhì)量必定減少，且減少的質(zhì)量Δm與釋放的能量ΔE滿(mǎn)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(duì)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(gè)不同的概念．只有在核反應(yīng)過(guò)程中，對(duì)應(yīng)著質(zhì)量的減少，才有能量釋放出來(lái)． 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(xiàn)傳播 C．電磁波在各種介質(zhì)中傳播波長(zhǎng)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(hào)傳遍全世界 解析：該題考查無(wú)線(xiàn)電波的用途和特點(diǎn)．由c＝λf可判定：電磁波頻率越高，波長(zhǎng)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(xiàn)傳播，故B對(duì)，A錯(cuò)；電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變，而傳播速度改變，由v＝λf，可判斷波長(zhǎng)改變，C錯(cuò)；由于同步衛(wèi)星相對(duì)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(lái)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(jī)，使電視機(jī)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(gè)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(gè)電極，在兩個(gè)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(jiàn)的射線(xiàn)，它激發(fā)顯示屏上的紅綠藍(lán)三基色熒光粉發(fā)出可見(jiàn)光．每個(gè)等離子管作為一個(gè)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(guān)機(jī)理是通過(guò)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(guān)機(jī)理是通過(guò)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(xiàn)使熒光粉發(fā)出可見(jiàn)光是利用了光的熒光效應(yīng) D．該射線(xiàn)使熒光粉發(fā)出可見(jiàn)光是利用了光的化學(xué)作用 解析：根據(jù)紫外線(xiàn)的產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)及應(yīng)用可知是某種看不見(jiàn)的射線(xiàn)使熒光粉發(fā)光，看不見(jiàn)的射線(xiàn)應(yīng)是紫外線(xiàn)，使熒光粉發(fā)光，這是紫外線(xiàn)的熒光效應(yīng)．紫外線(xiàn)作為電磁波家族中的一員，它的產(chǎn)生機(jī)理與可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)的產(chǎn)生機(jī)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(xiàng)是A、C. 答案：AC 8．發(fā)射電視信號(hào)時(shí)通常采用波長(zhǎng)較短的米波，在高樓密集的城市樓群中，電視機(jī)上經(jīng)常出現(xiàn)重影，當(dāng)電視天線(xiàn)接收到強(qiáng)信號(hào)后，接著又接收到弱信號(hào)，屏幕上出現(xiàn)強(qiáng)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(qiáng)信號(hào)，經(jīng)反射后再由天線(xiàn)接收到弱信號(hào)，故出現(xiàn)重影． 答案：C 9．回旋加速器給帶電粒子加速時(shí)，不能把粒子的速度無(wú)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(wú)法產(chǎn)生磁感強(qiáng)度足夠大的磁場(chǎng) C．加速器內(nèi)無(wú)法產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大的電場(chǎng) D．速度增大使粒子質(zhì)量增大，粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步，無(wú)法再加速 解析：回旋加速器中帶電粒子運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)＝，當(dāng)粒子速度比較小時(shí)，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(shí)，其質(zhì)量明顯增大，周期也發(fā)生了明顯變化，粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步，無(wú)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(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)．若在此空間突然加上方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比例增加的變化磁場(chǎng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(chǎng)力不斷增大 C．小球先沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰷p速運(yùn)動(dòng)，過(guò)一段時(shí)間后，沿順時(shí)針?lè)较蜃黾铀龠\(yùn)動(dòng) D．磁場(chǎng)力對(duì)小球一直不做功 解析：因?yàn)椴ＡA環(huán)所在處有均勻變化的磁場(chǎng)，在周?chē)a(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦電場(chǎng)，對(duì)帶正電的小球做功．由楞次定律，可判斷電場(chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍陔妶?chǎng)力作用下，小球先沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰷p速運(yùn)動(dòng)，后沿順時(shí)針?lè)较蜃黾铀龠\(yùn)動(dòng)． 小球在水平面內(nèi)沿軌跡半徑方向受兩個(gè)力作用：環(huán)的彈力FN和磁場(chǎng)的洛倫茲力F＝qBv，而且兩個(gè)力的矢量和時(shí)刻等于小球做圓周運(yùn)動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)弱的變化，彈力FN和洛倫茲力F不一定始終在增大． 磁場(chǎng)力始終與圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度方向垂直，所以磁場(chǎng)力對(duì)小球不做功． 答案：CD 11．在電磁波譜中，紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光和倫琴射線(xiàn)(X射線(xiàn))三個(gè)波段的頻率大小關(guān)系是(　　) A．紅外線(xiàn)的頻率最大，可見(jiàn)光的頻率最小 B．倫琴射線(xiàn)的頻率最大，紅外線(xiàn)的頻率最小 C．可見(jiàn)光的頻率最大，紅外線(xiàn)的頻率最小 D．倫琴射線(xiàn)頻率最大，可見(jiàn)光的頻率最小 解析：因?yàn)橐勒詹ㄩL(zhǎng)的長(zhǎng)短的不同，電磁波譜可大致分為紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)，而根據(jù)c＝λf，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越小，所以倫琴射線(xiàn)的頻率最大，紅外線(xiàn)的頻率最?。? 答案：B 12．手機(jī)A撥手機(jī)B時(shí)，手機(jī)B發(fā)出鈴聲屏上顯示A的號(hào)碼．若將手機(jī)A置于一真空玻璃罩中，用手機(jī)B撥叫手機(jī)A，則(　　) A．能聽(tīng)到A發(fā)出的鈴聲，并看到A顯示B的號(hào)碼 B．不能聽(tīng)到A發(fā)出鈴聲，但看到A顯示B的號(hào)碼 C．能聽(tīng)到A發(fā)出鈴聲，但不能顯示號(hào)碼 D．既不能聽(tīng)到A發(fā)出鈴聲，也不能顯示號(hào)碼 答案：B 第Ⅱ卷(非選擇題，共52分) 二、計(jì)算題(本題有4小題，共52分．解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位) 13．(12分)某高速公路自動(dòng)測(cè)速儀裝置如圖甲所示，雷達(dá)向汽車(chē)駛來(lái)方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波，每次發(fā)射時(shí)間約為百萬(wàn)分之一秒，兩次發(fā)射時(shí)間間隔為t.當(dāng)雷達(dá)向汽車(chē)發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波時(shí)，在指示器熒光屏上呈現(xiàn)出一個(gè)尖形波；在收到反射回來(lái)的無(wú)線(xiàn)電波時(shí)，在熒光屏上呈現(xiàn)第二個(gè)尖形波．根據(jù)兩個(gè)波的距離，可以計(jì)算出汽車(chē)距雷達(dá)的距離，根據(jù)自動(dòng)打下的紙帶(如圖乙所示)，可求出該汽車(chē)的車(chē)速，請(qǐng)根據(jù)已知的t1、t2、t、c求出汽車(chē)車(chē)速表達(dá)式． 甲 乙 解析：根據(jù)題圖乙所示，第一次測(cè)量時(shí)汽車(chē)距雷達(dá)距離s1＝；(4分) 第二次測(cè)量時(shí)汽車(chē)距雷達(dá)距離s2＝.(4分) 兩次發(fā)射時(shí)間間隔為t，則汽車(chē)的速度v＝＝＝.(4分) 注：這里邊有一個(gè)微小的誤差， 即t不是兩個(gè)位置的時(shí)間差， 準(zhǔn)確值應(yīng)是t－＋， 但與相差不大， 對(duì)v的計(jì)算結(jié)果影響很小可略去不計(jì)，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)?？吹街鞒秩伺c派到熱帶地區(qū)的記者通過(guò)同步通信衛(wèi)星通話(huà)，他們之間每一問(wèn)一答總是遲“半拍”，這是為什么？如果有兩個(gè)手持衛(wèi)星電話(huà)的人通過(guò)同步通信衛(wèi)星通話(huà)，一方講話(huà)，另一方至少要等多長(zhǎng)時(shí)間才能聽(tīng)到對(duì)方的講話(huà)？(已知地球的質(zhì)量為6.01024 kg，地球半徑為6.4106 m，萬(wàn)有引力常量為6.6710－11 Nm2kg－2) 解析：主持人與記者之間通話(huà)的不合拍是因?yàn)殡姶挪ㄊ且杂邢薜乃俣仍诳罩袀鞑サ?，利用電磁波傳遞信息是需要時(shí)間的．(3分) 設(shè)同步衛(wèi)星高度為H，由萬(wàn)有引力定律及衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得＝m(R＋H)(3分) H＝－R＝3.6107m(3分) 則一方講話(huà)，另一方聽(tīng)到對(duì)方講話(huà)的最短時(shí)間 t＝＝0.24 s．(3分) 答案：原因見(jiàn)解析　0.24 s 15．(14分) (1)冥王星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的線(xiàn)速率為4.83103 m/s，求其靜止質(zhì)量為運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)質(zhì)量的多少倍？ 解析：(1)設(shè)冥王星的靜止質(zhì)量為m0， 運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)質(zhì)量為m′， 則＝＝0.6.(7分) 答案：(1)99.9999%　(2)0.6倍 16．(14分)太陽(yáng)在不斷地輻射能量，因而其質(zhì)量不斷地減少．若太陽(yáng)每秒鐘輻射的總能量為41026J，試計(jì)算太陽(yáng)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(yáng)的總質(zhì)量21027t比較之． 解析：根據(jù)相對(duì)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(yáng)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(yáng)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(gè)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