2013-2014学年高中物理人教版单元测试：选修3-4 第14章 电磁波
文档属性
| 名称 | 2013-2014学年高中物理人教版单元测试：选修3-4 第14章 电磁波 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 35.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2014-03-01 11:48:10 | ||
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文档简介
选修3-4 第十四章 电磁波 相对论简介
一、选择题
1．电磁波与声波比较不正确的是( )
A. 电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B. 由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C. 由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长
D. 电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的，与频率无关
1、：D解析：选项A、B均与事实相符，所以A、B项正确；根据λ＝，电磁波速度变小，频率不变，波长变短，声波速度变大，频率不变，波长变长，所以选项C正确；电磁波在介质中的传播速度与介质有关，也与频率有关，所以选项D错误．
2．关于γ射线，以下说法中正确的是( )
A．比伦琴射线频率更高，穿透能力更强
B．用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等
C．利用γ射线穿透力强制成金属测厚计来检测金属板的厚度
D．“γ刀”是利用了γ射线的强穿透能力
2：ABC解析：由于γ射线是一种比X射线波长更短的电磁波，γ射线的能量极高，穿透能力比X射线更强，也可用于金属探伤等，所以选项A、B、C正确．
3．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )
A．均匀变化的电场在它的周围产生均匀变化的磁场
B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直
C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
3、BD解析：根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场，故选项A是错误的．因电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的．且与波的传播方向垂直，所以电磁波是横波，故选项B是正确的．电磁波可以在真空中传播，故选项C是错误的．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就在周期性变化的电场周围产生同周期变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生同周期变化的电场，这样由近及远传播，形成了电磁波，故选项D是正确的．
4．下列说法正确的是( )
A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
C．光在介质中的速度大于光在真空中的速度
D．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场
4、A解析：由相对论的知识知，A对；拍摄玻璃窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了滤去反射光而不是增加透射光的强度，B错；光在任何介质中的传播速度都比真空中小，C错；由麦克斯韦的电磁理论，变化的电场一定产生磁场，但不一定产生变化的磁场，如随时间均匀变化的电场产生稳定的磁场，同样，变化的磁场不一定产生变化的电场．
5．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )
A．真空中光速不变 B．时间间隔具有相对性
C．物体的质量不变 D．物体的能量与质量成正比
5：A解析：狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描写运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等，所以只有A项正确．
6．关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．伦琴射线是高速电子流射到固体上，使固体原子的内层电子受到激发而产生的
B．γ射线是原子的内层电子受激发产生的
C．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
D．紫外线比紫光更容易发生衍射现象
6、A解析：在电磁波中，无线电波是振荡电路产生的；红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的；伦琴射线是原子内层电子受激发产生的；γ射线是原子核受激发后产生的．从无线电波到γ射线，频率逐渐增大，波长逐渐减小，而波长越长，越容易发生衍射现象，因此，紫光比紫外线更容易发生衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象．
7．爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系，关于质能方程，下列说法正确的是( )
A．质量和能量可以相互转化
B．当物体向外释放能量时，其质量必定减少，且减少的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2
C．如果物体的能量增加了ΔE，那么它的质量相应减少Δm，并且ΔE＝Δmc2
D. mc2是物体能够放出能量的总和
7、B
解析：由质能方程可知，能量与质量之间存在着一定的必然对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念．只有在核反应过程中，对应着质量的减少，才有能量释放出来．
8．如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设小球运动过程中的电量不变，那么( )
A．小球对玻璃环的压力不断增大
B．小球受到的磁场力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D．磁场力一直对小球不做功
8：CD解析：由题可知感应产生的环形电场对小球的作用力与小球速度方向相反，小球先沿逆时针方向做减速运动，减速到零后，沿顺时针方向做加速运动．
9．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是 ( )
A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线
9：A解析：在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，所以A项对．
10．电子的电荷量为1.6×10－19 C，质量为9.1×10－31 kg，一个电子被电压为106 V的电场加速后，关于该电子的质量和速度，以下说法正确的是( )
A．电子的质量不变
B．电子的质量增大
C．电子的速度可以达到1.9c
D．电子的速度不可能达到c
10、BD解析：电子经高电压加速后，速度增大，但不可能达到c，由狭义相对论可知，电子的速度增大，质量增大，故B、D正确．
二、非选择题
11．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________ 倍，粒子运动速度是光速的________ 倍．
11：k 解析：根据相对论有运动粒子的能量E＝mc2，静止粒子的能量E0＝m0c2，由运动粒子的能量是其静止能量的k倍可知粒子运动时的质量等于其静止质量的k倍；
由m＝m0/可得k＝1/，解得粒子运动速度与光速的比值＝.
12．(1)根据麦克斯韦电磁场理论，如果在空间某区域有周期性变化的电场，这个变化的电场就会在周围产生________．不同波段的电磁波具有不同的特性，如红外线具有明显的________效应，紫外线具有较强的________效应．
(2)如图是一个单摆的共振曲线，此单摆的固有周期T是________s，若将此单摆的摆长增大，共振曲线的最大值将________(填“向左”或“向右”)移动．
12：(1)周期性变化的磁场 热 荧光 (2)2.5 向左
解析：(1)周期性变化的电场会在周围产生周期性变化的磁场，不同波段的电磁波具有不同的特性，红外线具有明显的热效应，紫外线具有较强的荧光效应．
(2)由共振曲线知当驱动力的频率f驱＝0.4 Hz时，单摆的振幅最大，可知单摆频率f＝f驱＝0.4 Hz， T＝＝2.5 s
若将单摆的摆长增大，其周期变大，频率变小，共振曲线的最大值将向左移动．
13． (1)冥王星绕太阳公转的线速度为4.83×103 m/s，求其静止质量为运动质量的百分之几？
(2)星际火箭以0.8c的速度飞行，其静止质量为运动质量的多少倍？
13：(1)99.9999% (2)0.6倍 解析：(1)设冥王星的静止质量为m0，运动质量为m，
由公式m＝ 可得 ＝×100%＝99.9999%.
(2)设星际火箭的静止质量为m′0，运动质量为m′，则＝＝0.6.
14．人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016m.设有一宇宙飞船自地球往返于人马星座α星之间．若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？
14：9年 0.4年
解析：以地球上的时钟计算
Δt＝＝ s＝2.87×108 s＝9年
若以飞船上的时钟计算：因为
Δt＝Δt′/，
所以得Δt′＝Δt＝2.87×108× s
＝1.28×107 s＝0.4年．
15．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4×1026 J，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2×1027 t比较之．
15、×1010 kg 7.008×1020 kg 比太阳的总质量小得多
解析：由太阳每秒钟辐射的能量ΔE可得其在1 s内失去的质量为Δm＝＝ kg＝×1010 kg.
5 000年内太阳总共减小的质量为ΔM＝5 000×365×24×3 600××1010 kg
＝7.008 ×1020 kg.
与总质量相比P＝＝＝3.504×10－10
比值很微小．
一、选择题
1．电磁波与声波比较不正确的是( )
A. 电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B. 由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C. 由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长
D. 电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的，与频率无关
1、：D解析：选项A、B均与事实相符，所以A、B项正确；根据λ＝，电磁波速度变小，频率不变，波长变短，声波速度变大，频率不变，波长变长，所以选项C正确；电磁波在介质中的传播速度与介质有关，也与频率有关，所以选项D错误．
2．关于γ射线，以下说法中正确的是( )
A．比伦琴射线频率更高，穿透能力更强
B．用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等
C．利用γ射线穿透力强制成金属测厚计来检测金属板的厚度
D．“γ刀”是利用了γ射线的强穿透能力
2：ABC解析：由于γ射线是一种比X射线波长更短的电磁波，γ射线的能量极高，穿透能力比X射线更强，也可用于金属探伤等，所以选项A、B、C正确．
3．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )
A．均匀变化的电场在它的周围产生均匀变化的磁场
B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直
C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播
D．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波
3、BD解析：根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场，故选项A是错误的．因电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的．且与波的传播方向垂直，所以电磁波是横波，故选项B是正确的．电磁波可以在真空中传播，故选项C是错误的．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就在周期性变化的电场周围产生同周期变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生同周期变化的电场，这样由近及远传播，形成了电磁波，故选项D是正确的．
4．下列说法正确的是( )
A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
C．光在介质中的速度大于光在真空中的速度
D．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场
4、A解析：由相对论的知识知，A对；拍摄玻璃窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了滤去反射光而不是增加透射光的强度，B错；光在任何介质中的传播速度都比真空中小，C错；由麦克斯韦的电磁理论，变化的电场一定产生磁场，但不一定产生变化的磁场，如随时间均匀变化的电场产生稳定的磁场，同样，变化的磁场不一定产生变化的电场．
5．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )
A．真空中光速不变 B．时间间隔具有相对性
C．物体的质量不变 D．物体的能量与质量成正比
5：A解析：狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描写运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等，所以只有A项正确．
6．关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．伦琴射线是高速电子流射到固体上，使固体原子的内层电子受到激发而产生的
B．γ射线是原子的内层电子受激发产生的
C．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
D．紫外线比紫光更容易发生衍射现象
6、A解析：在电磁波中，无线电波是振荡电路产生的；红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的；伦琴射线是原子内层电子受激发产生的；γ射线是原子核受激发后产生的．从无线电波到γ射线，频率逐渐增大，波长逐渐减小，而波长越长，越容易发生衍射现象，因此，紫光比紫外线更容易发生衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象．
7．爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系，关于质能方程，下列说法正确的是( )
A．质量和能量可以相互转化
B．当物体向外释放能量时，其质量必定减少，且减少的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2
C．如果物体的能量增加了ΔE，那么它的质量相应减少Δm，并且ΔE＝Δmc2
D. mc2是物体能够放出能量的总和
7、B
解析：由质能方程可知，能量与质量之间存在着一定的必然对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念．只有在核反应过程中，对应着质量的减少，才有能量释放出来．
8．如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设小球运动过程中的电量不变，那么( )
A．小球对玻璃环的压力不断增大
B．小球受到的磁场力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D．磁场力一直对小球不做功
8：CD解析：由题可知感应产生的环形电场对小球的作用力与小球速度方向相反，小球先沿逆时针方向做减速运动，减速到零后，沿顺时针方向做加速运动．
9．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是 ( )
A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线
9：A解析：在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，所以A项对．
10．电子的电荷量为1.6×10－19 C，质量为9.1×10－31 kg，一个电子被电压为106 V的电场加速后，关于该电子的质量和速度，以下说法正确的是( )
A．电子的质量不变
B．电子的质量增大
C．电子的速度可以达到1.9c
D．电子的速度不可能达到c
10、BD解析：电子经高电压加速后，速度增大，但不可能达到c，由狭义相对论可知，电子的速度增大，质量增大，故B、D正确．
二、非选择题
11．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________ 倍，粒子运动速度是光速的________ 倍．
11：k 解析：根据相对论有运动粒子的能量E＝mc2，静止粒子的能量E0＝m0c2，由运动粒子的能量是其静止能量的k倍可知粒子运动时的质量等于其静止质量的k倍；
由m＝m0/可得k＝1/，解得粒子运动速度与光速的比值＝.
12．(1)根据麦克斯韦电磁场理论，如果在空间某区域有周期性变化的电场，这个变化的电场就会在周围产生________．不同波段的电磁波具有不同的特性，如红外线具有明显的________效应，紫外线具有较强的________效应．
(2)如图是一个单摆的共振曲线，此单摆的固有周期T是________s，若将此单摆的摆长增大，共振曲线的最大值将________(填“向左”或“向右”)移动．
12：(1)周期性变化的磁场 热 荧光 (2)2.5 向左
解析：(1)周期性变化的电场会在周围产生周期性变化的磁场，不同波段的电磁波具有不同的特性，红外线具有明显的热效应，紫外线具有较强的荧光效应．
(2)由共振曲线知当驱动力的频率f驱＝0.4 Hz时，单摆的振幅最大，可知单摆频率f＝f驱＝0.4 Hz， T＝＝2.5 s
若将单摆的摆长增大，其周期变大，频率变小，共振曲线的最大值将向左移动．
13． (1)冥王星绕太阳公转的线速度为4.83×103 m/s，求其静止质量为运动质量的百分之几？
(2)星际火箭以0.8c的速度飞行，其静止质量为运动质量的多少倍？
13：(1)99.9999% (2)0.6倍 解析：(1)设冥王星的静止质量为m0，运动质量为m，
由公式m＝ 可得 ＝×100%＝99.9999%.
(2)设星际火箭的静止质量为m′0，运动质量为m′，则＝＝0.6.
14．人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016m.设有一宇宙飞船自地球往返于人马星座α星之间．若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？
14：9年 0.4年
解析：以地球上的时钟计算
Δt＝＝ s＝2.87×108 s＝9年
若以飞船上的时钟计算：因为
Δt＝Δt′/，
所以得Δt′＝Δt＝2.87×108× s
＝1.28×107 s＝0.4年．
15．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4×1026 J，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2×1027 t比较之．
15、×1010 kg 7.008×1020 kg 比太阳的总质量小得多
解析：由太阳每秒钟辐射的能量ΔE可得其在1 s内失去的质量为Δm＝＝ kg＝×1010 kg.
5 000年内太阳总共减小的质量为ΔM＝5 000×365×24×3 600××1010 kg
＝7.008 ×1020 kg.
与总质量相比P＝＝＝3.504×10－10
比值很微小．