物理总复习电磁场电磁波相对论.doc

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选3-4 第3讲

一、选择题
1．(2010·湖南湘潭二模)在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度及其波长(　　)
A．速度不变，波长减小　　 B．速度不变，波长增大
C．速度减小，波长变大 D．速度增大，波长不变
[答案]　A
[解析]　电磁波在真空中的传播速度始终为3×108m/s，与频率无关，v＝λf，波速不变、频率增加、波长减小，A正确．
2．(2010·江苏南通一模)下列说法中正确的是(　　)
A．交通警察通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理
B．电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息
C．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也越明显
D．地面上测得静止的直杆长为L，则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得杆长应小于L
[答案]　BD
[解析]　选项A中，交通警察通过发射超声波测量车速，是利用了多普勒效应；选项C中，单缝衍射中，缝越宽， 衍射现象越不明显，故选项B、D正确．
3．(2010·江苏苏、锡、常、镇四市一模)下列说法正确的是(　　)
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
B．如果做振动的质点所受的合外力总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
C．变化的电场周围不一定产生变化的磁场
D．狭义相对论认为：在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
[答案]　CD
[解析]　检查平面的平整度利用了“薄膜干涉”；回复力满足F＝－kx的才是简谐运动，选项A、B错误．
4．下列关于电磁波的说法中正确的是(　　)
A．麦克斯韦电磁场理论预言了电磁波的存在
B．电磁波可以由均匀变化的磁场产生
C．雷达可以利用自身发射的电磁波的反射波来对目标进行定位
D．随身携带的移动电话(手机)内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置
[答案]　AC
[解析]　选项A符合物理史实；电磁波由周期性变化的磁场产生，B错误；雷达利用电磁波的反射确定目标位置，C正确；手机内应有发射电磁波的装置，D错误．
5．下列关于无线电波的说法中正确的是(　　)
A．无线电波的发射需要使用开放电路
B．中波收音机接收到的是调频电波，电视接收的是调幅电波
C．我们通常说的选台就是使接收电路发生电谐振的过程
D．收音机接收到的信号只要放大后就能使喇叭发声
[答案]　AC
[解析]　无线电波的发射条件之一就是需要使用开放电路，故A正确．在一般的电台中，中波、中短波、短波广播或电视中的图像信号中采用的是调幅波，在立体声广播、电视中的伴音信号中采用的是调频波，故B错误．选台的过程就是使接收电路发生电谐振的过程，此时接收电路中产生的振荡电流最强，故C正确．收音机接收到的信号还需“检波”，即解调，才可接收到所携带的信号，故D错误．
6．把一个静止质量为m0的粒子，由静止加速到0.6c(c为真空中的光速)，需做的功为(　　)
A．0.18m0c2 B．0.25m0c2
C．0.35m0c2 D．1.25m0c2
[答案]　B
[解析]　加速到0.6c时，m＝＝1.25m0.粒子的动能为Ek＝(m－m0)c2＝0.25m0c2.
7．(2010·北京宣武区模拟)如图所示，在一个小的圆形区域O内有一垂直于纸面向内的匀强磁场，当磁场的磁感应强度B增加时，那么它在该区域的右侧P点感应出的电场强度的方向是(　　)
A．在纸面内向上
B．在纸面内向下
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
[答案]　A
[解析]　根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场将产生电场，根据右手定则可判断形成的电场线为逆时针方向，所以P点场强方向在纸面内向上．
8．(2010·湖南模拟)如图所示是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环型小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比，其方向竖直向下，设小球在运动过程中电荷量不变，那么(　　)
A．小球受到的向心力大小不变
B．小球受到的向心力大小不断增加
C．洛伦兹力对小球做了正功
D．小球受到的磁场力逐渐变大
[答案]　BD
[解析]　由麦克斯韦电磁场理论和楞次定律得，当B增加时，将产生一个与v0同向的电场，因小球带正电，电场将对小球做正功，其速率随时间增大，向心力的大小m也随之增大，故B项正确，而A项错误．因B随时间增大，v也随时间增大，故所受的洛伦兹力qvB也增大，故D项正确．因洛伦兹力对运动电荷不做功，故C项错误．
二、非选择题
9．(2009·成都一模)如图所示，原线圈接频率为f的交流电源，将电感为L的副线圈接一个适当的电容器成为LC振荡电路，这种振荡和机械振动中的________振动相类似，其振荡周期等于________．改变电容器的电容量，当电容等于________时，振荡电流的幅值可达最大值．

[答案]　受迫　1/f　
[解析]　变压器的副线圈中感应电流的频率与原线圈中的电流频率相同，类似于机械振动中的受迫振动，其振荡周期为1/f，改变电容器的电容量，可以改变LC振荡回路的固有频率，当固有频率与接收信号的频率相等时，发生电谐振．
即f＝，求得C＝.
10．“世界物理年”决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关．一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示．由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时，时钟的周期大约为________．在日常生活中，我们无法察觉时钟周期性变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度________．若在高速运行的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________(填“快”或“慢”)了．

[答案]　2.5s　远小于光速c　慢
[解析]　根据题图中数据可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c时，对应时钟的频率为0.4Hz，则周期为2.5s.日常生活中，我们无法察觉是因为运动速度远小于光速c.在高速运行状态下，时钟变慢．
11．生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应．图中的测速雷达正在向一辆接近的车辆发出无线电波，并接收被车辆反射的无线电波．由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发出时不同．利用频率差f接收－f发出就能计算出车辆的速度．已知发出和接收的频率间关系为f接收＝(1＋)f发出，式中c为真空中的光速，若f发出＝2×109Hz，f接收－f发出＝400Hz，可知被测车辆的速度大小为________m/s.

[答案]　30
[解析]　根据题意有(1＋)f发出－f发出＝400，解得：v车＝30m/s.
12．按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50W/m2.若某小型无线通讯装置的电磁辐射功率是1W，那么在距离该通讯装置多远以外是符合规定的安全区域？(已知球面面积为S＝4πR2)
[答案]　0.40m
[解析]　设以半径为R的圆以外是安全区．因为＝0.50W/m2，所以＝0.5.
解之得R＝0.40m.
13．一个原来静止的电子，经过100V的电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？这时能不能使用公式Ek＝m0v2?
[答案]　1.6×10－17J　0.02　5.9×106m/s　能
[解析]　加速后电子的动能是
Ek＝eU＝1.6×10－19×100J＝1.6×10－17J
因为Ek＝mc2－mec2
所以m－me＝
因此＝
把数值代入，得＝≈2.0×10－4，即质量改变了0.02%.这说明在100V电压加速后，电子的速度与光速相比仍然很小，因此可以用Ek＝mev2这个公式．
由Ek＝mev2得电子的速度
v＝＝m/s≈5.9×106m/s.
这个速度虽然达到了百万米每秒的数量级，但仅为光速的2%.
14．雷达测距防撞控制系统(Distronic，简称DTR)是用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备．某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10－4s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t＝170s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机的飞行速度约为多少？
[答案]　306m/s
[解析]　由图示信息知，比较远时，脉冲波显示的距离为
s＝＝m＝6×104m
当到达正上方后，距离为
s′＝＝m＝3×104m
由于开始时飞机在斜上方，后来飞机到达正上方，所以该飞机的速度为
v＝m/s≈306m/s.

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