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

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1、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生電場 B．電磁波在真空和介質中傳播速度相 C．只要有電場和磁場，就能產生電磁波 D．電磁波在同種介質中只能沿直線傳播 解析：變化的磁場就能產生電場，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生電磁波，C錯．光也是電磁波，在真空和介質中傳播的速度不同，可判斷B錯．D選項中沒強調是“均勻”介質，若介質密度不均勻會發(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“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．物體的質量不變

3、 D．物體的能量與質量成正比 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：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習方法，通過歸類和比較，有助于掌握新知識

4、，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，總結出下列內容，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生干涉和衍射現象 C．機械波的傳播依賴于介質，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：D 6．設宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍．則粒子運

5、動時的質量等于其靜止質量的_ _______倍，粒子運動速度是光速的________倍． 解析：依據愛因斯坦的質能方程E＝mc2，宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍，則其質量等于其靜止質量的k倍；再由相對論質量公式m＝得＝. 答案：k　 7．一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內做勻速圓周運動，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，根據麥克斯韋電磁場理論，將產生一恒定的電場，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)某雷達工作時，發(fā)射電磁波的波長為λ＝20 cm，每秒脈沖數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，雷達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_______________________________________________________________

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)出的電磁波是經過干涉還是衍射后到達居住地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為a、c、e.電容器放電時，電場能轉化為磁場能，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)①由λ＝知，λ1＝750 m，λ2＝0.75 m ②無線電波繞過山脈到達A處，發(fā)生了衍射現象． ③頻率為400 kHz的中波接收效果更好，因為它的波長長，衍射現象更明顯． 答案：見解析 10．(1)麥克斯韋在1

11、865年發(fā)表的《電磁場的動力學理論》一文中揭示了電、磁現象與光的內在聯系及統(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)設光在介質中的傳播速度為v，波長為λ，頻率為f，則 f＝，v＝ 聯立得f＝ 從波形圖上讀出波長 λ＝4×10－7 m，代入數據解得 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 代入數據得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