1、高考资源网 （ ） 您身 边的高考专家 高考资源网版权所有，侵权必究！ 课时作 业 39 电磁 波 相 对论简 介 一、选 择题 1 (多选)(2016 襄阳 质检) 下列说 法中 正确 的是( ) A 做简 谐运 动的质 点， 其 振动能 量与 振幅 无关 B 电磁 波在 传播过 程中 频 率不变 C 真空 中的 光速 在不 同的 惯性参 考系 中都 是相 同的 ，与光 源和 观察 者的 运动 有关 D 在电 磁振 荡中 ，磁 场 能与电 场能 周期 性地 相互 转化 E 各种 电磁 波在真 空中 的 传播速 度与 光速 一样 ， 为 310 8m/s 【解析 】 做简 谐运 动的 质点，
2、其振 动能 量与 振幅 有关， 选项 A 错 误 电磁 波的频 率 与传播 介质 无关 ，选 项 B 正确 根据 相对 性 原 理， 真空中 的光 速在 不同 的惯 性参考 系中 都 是相同 的， 与光 源和 观察 者的运 动无 关， 选 项 C 错 误根 据电 磁振 荡的 特点 可知， 选 项 D 正确 各种 电磁 波在 真空 中的传 播速 度与 光速 一样 ，为 3 10 8m/s ， 选项E 正确 【答案 】 BDE 2 (多选)(2016 扬州 质检) 下列说 法正 确的 是( ) A 根据 狭义 相对论 ，地 面 上的人 看到 高速 运行 的列 车比静 止时 变矮 B 两列 波相 叠
3、加产 生干 涉 现象， 则振 动加 强区 域与 减弱区 域交 替变 化 C LC 振动 电路 中， 电容 器的放 电过 程， 电场 能逐 渐转化 为磁 场能 D 夜视 仪器 能在 较冷 的 背景下 探测 出较 热物 体的 红 外辐 射 【 解 析】 根 据 狭义 相对论 ， 地面 上的 人 看到 高速运 行 的列 车比 静 止时 变短， 选项 A 错误； 两列 波相 叠加 产生 干涉现 象， 则振 动加 强区 域与减 弱区 域是 固定 的 选项 B 错误 ； LC 振荡电路 中， 电容 器开 始放电 时电 场逐 渐减 弱， 线圈的 磁场 逐渐 增强 ，电 场能逐 渐转 化 为磁场 能， 选 项
4、 C 正确 ； 夜视仪 器能 在较 冷的 背景 下探测 出较 热物 体的 红外 辐射， 选 项 D 正确 【答案 】 CD 3 建立 经典电 磁场理 论， 并预言了 电磁 波存在 的物 理学家和 创立 相对论 的科 学家分 别 是( ) A 麦克 斯韦 法拉 第 B 麦克 斯韦 爱因 斯坦 C 赫兹 爱 因斯 坦 D 法拉 第 麦克 斯韦 【解析 】 在 19 世纪 60 年代建 立经 典电 磁场 理论 ， 并预 言了 电磁 波存 在的 物理学 家是 麦克斯 韦， 创立 相对 论的 科学家 是爱 因斯 坦， 选 项B 正 确 【答案 】 B 4. 据 飞行 国际 报 道称 ， 中 国制造 的首
5、 款具 有 “ 隐身 能力 ” 和强 大攻 击力 的第 四代作 战 飞机 “ 歼 20 ”(如图)，于 2012 年 3 月 10 日再 次试 飞 ， 已 解决高 端发 动机 瓶颈 标 志着中 国 继美国 和俄 罗斯 之后 ， 成 为世界 上第 三个 进入 到第 四代战 机的 研发 序列 中的 国家 隐形 飞机 的原理 是： 在飞 机研 制过 程中设 法降 低其 可探 测性 ， 使 之 不易 被敌 方发 现、 跟踪和 攻击 根 据你所 学的 物理 知识 ，判 断下列 说法 中正 确的 是( ) A 运用 隐蔽 色涂层 ，无 论 距你多 近的 距离 ，即 使你 拿望远 镜也 不能 看到 它 B
6、使用 吸收 雷达 电磁 波材 料， 在雷 达屏 幕上 显示 的 反射信 息很 小 、 很 弱， 很 难被发 现 C 使用 吸收 雷达 电磁 波涂 层后， 传播 到复 合金 属机 翼上的 电磁 波在 机翼 上不 会产生 感 应电流 D 主要 是对 发动 机、 喷气 尾管等 因为 高温 容易 产生 紫外线 辐射 的部 位采 取隔 热、 降 温高考资源网 （ ） 您身 边的高考专家 高考资源网版权所有，侵权必究！ 等措施 ，使 其不 易被 对方 发现 【解析 】 隐形 飞机 的原 理是在 飞机 制造 过程 中使 用吸收 雷达 电磁 波的 材料 ， 使反 射的 雷达电 磁波 很弱 ， 在 雷达 屏幕上
7、 显示 的反 射信 息很 小， 飞机 在雷 达屏幕 上很 难被发 现 ， 故 只 有B 正确 【答案 】 B 5 (多选)(2016 江苏 联考) 下列说 法中 正确 的是( ) A 若要 有效 发射电 磁波 ， 振荡电 路只 须有 足够 的振 荡频率 即可 B 根据 麦克 斯韦的 电磁 场 理论可 知， 变化 的电 场周 围一定 可以 产生 变化 的磁 场 C 狭义 相对 论认 为 ： 光 在 真空中 的传 播速 度都 是一 个常数 ， 不随 光源 和观 察 者所在 参 考系的 相对 运动 而改 变 D在 “探 究单摆周 期与摆 长的关 系 ” 的实 验中，测 量单摆 周期应该 从小球经 过
8、平衡 位置处 开始 计时 ，以 减小 实验误 差 【解析 】 要 有效发 射电 磁波 振 荡电 路必须 有足 够高的 振荡 频率 ， 且 振荡 电路的 电 场 和磁场 必须 分散 到尽 可能 大的空 间， 选项 A 错 误 根据麦 克斯 韦的 电磁 场理 论可知 ，变 化 的电场 周围 一定 可以 产生 磁场 ， 但 不一 定产 生变 化的 磁场 ； 根 据麦 克斯 韦的 电磁 场理论 可知 ， 均匀变 化的 电场 周围 产生 恒定的 磁场 ，选 项 B 错误 狭义 相对 论认 为： 光在 真空中 的传 播 速度都 是一 个常 数， 不随 光源和 观察 者所 在参 考系 的相对 运动 而改 变
9、， 选项C 正 确 在 “ 探 究单摆 周期 与摆 长的 关系 ”的实 验中 ，测 量单 摆周 期应该 从小 球经 过平 衡位 置处开 始计 时 ， 以减小 实验 误差 ，选 项D 正确 【答案 】 CD 6 (多选) 在 天文 观 测中 ，观 察到 宇宙中 有一 对质量相 等的 恒星甲 、乙 正在绕其 连线 中 一点做 速度 大小 为 v 的匀 速圆周 运动 若 甲速 度方 向朝向 地球 上的 观察 者， 乙速度 方向 背向 地球上 的观 察者 ，则( ) A 地球 上的 观察者 观测 到 恒星甲 发出 光束 的传 播速 度为 c v B 地球 上的 观察者 观测 到 恒星乙 发出 光束 的
10、传 播速 度为 c v C 地球 上的 观察 者观 测到 恒星甲 发出 光束 的传 播速 度为 c D 地球 上的 观察 者观 测 到恒星 乙发 出光 束的 传播 速度 为 c 【解析 】 根 据狭义 相对 性原理 ， 真空 中的光 速在 不同惯 性参 照系 中都 是相 同的 ， 地 球 上的观 察者 观测 到恒 星甲 发出光 束的 传播 速度 为 c ， 观测到 恒星 乙发 出光 束的 传播速 度也 为 c ，选 项C 、D 正 确 【答案 】 CD 7 (多选)2006 年 度诺 贝尔 物理学 奖授 予了 两位 美国 科学家 ，以 表彰 他们 发现 了微波 背 景辐射 的黑 体谱 形状 及
11、其 温度在 不同 方向 上的 微小 变化 他 们的 出色 工作 被誉 为是宇 宙学 研 究进入 精密 科学 时代 的起 点下 列与 宇宙 微波 背景 辐射黑 体谱 相关 的说 法正 确的是( ) A 微波 是指 波长 在 10 3m 到 10 m 之间 的电 磁波 B 微波 和声 波一样 ，都 只 能在介 质中 传播 C 黑体 的热 辐射 实际 上是 电磁辐 射 D 普朗 克在 研究 黑体 的 热辐射 问题 中提 出了 能量 子假说 【解析 】 由电 磁波 谱的 划分可 知，A 项 对 微 波的 本质是 电磁 波， 可以 在真 空中传 播， 无需介 质， 声波 的本 质是 机械波 ， 只 能在
12、 介质 中传 播，B 项错 黑 体辐 射可 以辐射 各种 波长 的电磁 波， 本质 上是 电磁 辐射，C 项 对 根 据普 朗克 的量子 假说 推算 出的 黑体 辐射规 律和 观 测到的 事实 符合 得相 当好 ，D 项对 【答案 】 ACD 8 假 设一 接近光 速运 行的 高速列 车在 轨道 上运 行， 列车上 的窗 户 高 h，宽 d， 高速列 车 轨道旁 边有 一广 告牌 ，广 告牌高 H ，宽 L. 在高 速列 车上有 一观 察者 甲， 另一 观察者 乙站 在 高速列 车轨 道旁 边， 有关 两位观 察者 的判 断， 下列 说法正 确的 是( ) A 站在 高速 列车旁 边的 观 察
13、者乙 看到 车窗 高度 小 于 h B 站在 高速 列车旁 边的 观 察者乙 看到 车窗 宽度 小 于 d C 高速 列车 上的 观察 者甲 看到轨 道旁 边的 广告 牌宽 度大 于 L D 高速 列车 上的 观察 者 甲看到 轨道 旁边 的广 告牌 高度小 于 H 【解 析】 根据相 对论的推论 ，运动的 “尺 缩效应 ”， 站在高速列车 旁边的观察 者乙高考资源网 （ ） 您身 边的高考专家 高考资源网版权所有，侵权必究！ 看到车 窗宽 度小 于 d， 车 窗高度 等于 h ，选 项B 正 确，A 错误 ；高 速列 车上 的观察 者甲 看到 轨道旁 边的 广告 牌宽 度小 于 L ，广告牌
14、 高度 等于 H ，选 项C 、D 错 误 【答案 】 B 9 (多选) 对于 公 式 m m 0 1 v 2 c 2 ，下列说 法中 正确 的是( ) A 式中 的 m 0 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 mm 0 ，即物体 的质 量改 变了 ，故 经典力 学不 适用 C 当 物体 以较 小速 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 的物体 D 通常 由于 物体 的运
15、 动速 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 【解析 】 公式 中 m 0 是静 止质量 ，m 是物体 以速 度 v 运动时的 质量 ，A 不对由公式 可知， 只有 当 v 接近 光速 时 ， 物体 的质 量变 化才 明显， 一般情 况下 物体 的质 量变 化十分 微小 ， 故经典 力学 仍然 适用 ， 故B 不 对，C 、D 正确 【答案 】 CD 10 红 外遥 感卫 星通 过接 收地面 物体 发出 的红 外辐 射来探 测地 面物 体的 状况 地球 大气 中的水 汽(H 2 O) 、 二 氧化 碳(CO 2 )
16、能强 烈吸 收某 些波 长 范围的 红外 辐射 ， 即地 面 物体发 出的 某 些波长 的电 磁波 ， 只 有一 部分能 够通 过大 气层 被遥 感卫星 接收 下 图为 水和 二氧化 碳对 某一 波段不 同波 长电 磁波 的吸 收情况 由 图可 知， 在 该波 段红外 遥感 大致 能够 接收 到的波 长范 围 为( ) A 2.5 3.5 m B 44.5 m C 5 7 m D 8 13 m 【解析 】 由图 可知 ，水 对红外 辐射 吸收 率最 低的 波长范 围 是 813 m ；二 氧化碳 对 红外辐 射吸 收率 最低 的波 长范围 是 5 13 m. 综上 可 知， 选D. 【答案 】
17、 D 11 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 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 中不 正确的 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 【 解 析】 波 长 、波
18、 速、频 率 的关 系对 任 何波 都是成 立 的， 对电 磁 波当 然成立 ，故 A 选项正 确； 干涉 和衍 射是 波的特 性， 机械 波、 电磁 波都是 波， 这些 特性 都具 有，故 B 选项 正确 ； 机 械波 是机械 振动 在介质 中传 播形 成的 ， 所 以机械 波的 传播 需要 介质 ， 而 电磁 波是 交 替变化 的电 场和 磁场 由近 及远的 传播 形成 的， 所以 电磁波 传播 不需 要介 质， 故C 选项 正确 ； 机械波 既有 横波 又有 纵波 ，但是 电磁 波只 能是 横波 ，其依 据就 是电 磁波 能够 发生偏 振现 象 ， 而偏振 现象 是横 波才 有的 ，D
19、选项 错误 【答案 】 D 12. 高考资源网 （ ） 您身 边的高考专家 高考资源网版权所有，侵权必究！ 英国物 理学 家麦 克斯 韦认 为， 磁场 变化 时会在 空间 激发感 生电 场 如图 所示 ， 一 个半 径 为 r 的绝 缘细 圆环 水平 放 置，环 内存 在竖 直向 上的 匀强磁 场 B ， 环上 套一 带 电荷量 为q 的 小球 已知 磁感 应强 度 B 随时间 均匀 增加 ， 其 变化 率为 k ， 若 小球 在环 上运 动 一周， 则感 生 电场对 小球 的作 用力 所做 功的大 小是( ) A 0 B. 1 2 r 2 qk C 2 r 2 qk D r 2 qk 【解析
20、 】 设圆 环所 在回 路感应 电动 势 为 E ， 则 由法 拉第电 磁感 应定 律 得 E t B S t kS kr 2 ， 小球 运动 一 周，感 应电 场对 小球 做功 大小 为 W qE qkr 2 ，故 选项D 正确 【答案 】 D 二、非 选择 题 13 太阳 在不 断地向 外辐 射能量 ， 因而 其质量 也在 不断地 减少 若太阳 每秒 钟辐射 的 总 能量 为 410 26J ， 试 计算 太阳 在 1 s 内失 去的 质量， 估算 5 000 年内 其质 量总 共减小 了多 少， 并与太 阳的 总质 量 2 10 27t 比较 【解析 】 由太 阳每 秒钟 辐射的 能 量
21、 E 可 得其 在 1 s 内失 去的 质量 为 m E c 2 410 26 310 8 2kg 4 9 10 10kg. 5 000 年内 太阳 总共 减小 的 质量为 M 5 000 365 24 3 600 4 9 10 10kg 7.008 10 20kg. 与总质 量相 比 P M M 7.008 10 20 210 27 10 3 3.504 10 10 ， 比 值很微 小 【答案 】 7.008 10 20kg 比太 阳的 总质 量小 得多 14 某 雷达 工作 时， 发射 电磁波 的波 长 20 cm ， 每秒脉 冲 数 n5 000 ， 每 个脉冲 持 续时 间 t 0.0
22、2 s.求： (1) 此电磁 波的 频率 ； (2) 此雷达 的最 大侦 察距 离 【解析 】 (1) 电磁 波在 空 气中传 播， 传播 速度 认为 等于光 速，c 3.0 10 8m/s ，因 此 f c 1.5 10 9Hz. (2) 雷达工 作时 发射 电磁 脉 冲， 每个 电磁 脉冲 持续 时 间 t 0.02 s ， 两 个脉 冲时 间间隔 内， 雷达必 须接 收到 反射 回来 的电磁 脉冲 ， 否 则会 与后 面的电 磁脉 冲重 叠而 影响 测量 设最 大侦 察距离 为 x ，两 个脉 冲时 间间 隔 t 1 5 000s 2 10 4s 0.02 s( 故 脉冲 持续 时间 可以略 去 不计)，则 2x c t ，所 以 x c t 2 3 10 4m. 【答案 】 (1)1.5 10 9Hz (2)3 10 4m
