高中物理人教版选修3-4课后练习质量检测卷 第14章　电磁波　第15章　相对论简介word含解析

第十四章　电磁波　第十五章　相对论简介
(时间：90分钟　满分：100分)
一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．(2019·陕西西安市第八十三中学期中)关于电磁场理论，下列叙述不正确的是(　　)
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
解析：选D　根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场周围一定存在电场，与是否有闭合电路无关，A不符合题意；周期性变化的磁场产生同频率变化的电场，B不符合题意；由电磁场的定义可知C不符合题意；只有变化的电场周围才存在磁场，只有变化的磁场周围才存在电场，D符合题意．
2．在无线电波广播的接收中，调谐和检波是两个必须经历的过程，下列关于接收过程的顺序，正确的是(　　)
A．调谐→高频放大→检波→音频放大
B．检波→高频放大→调谐→音频放大
C．调谐→音频放大→检波→高频放大
D．检波→音频放大→调谐→高频放大
解析：选A　接收过程的顺序为调谐、高频放大、检波、音频放大，A正确．
3．(2018·贵州铜仁一中期末)若宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系，当他发现飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底时，他作出的如下判断中，正确的是(　　)
A．此飞船一定是停在某个星球的表面上
B．此飞船一定是正在远离任何天体的空间加速飞行
C．此飞船可能是停在某个星球的表面上，也可能是正在远离任何天体的空间加速飞行
D．此飞船可能是在远离任何天体的空间中匀速飞行
解析：选C　根据等效原理可知，可能是飞船处于某个星球的引力场中，也可能是飞船正在远离任何天体的空间加速飞行，故C正确，A、B、D错误．
4. (2019·山西怀仁一中期中)某中学的实验小组为了研究LC振荡电路的充电与放电时间，用自感系数为L的线圈与电容为C的电容器组成如图所示的振荡电路．图中电容器处于充电状态，且此时电容器所带的电荷量为q，通过传感器可在计算机上采集数据，已知从该时刻起到电容器第一次放电结束所用的时间为π，则从图示时刻起到第一次放电开始的瞬间所用的时间为(　　)
A.π　　　　　　　 B.π
C.π D.π
解析：选C　LC振荡电路在一个周期内电容器会两次充电和放电，每次充电或放电时间均为T＝π.根据题意，电容器电荷量由q减小到零，所需时间为π＝T，说明电容器由最大电荷量放电到q所需时间为T－T＝T＝π，则由电荷量q充电至最大电荷量所需时间同样为π，可知C正确．
5．(2018·吉林毓文中学期中)如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图所示．下列说法正确的是(　　)
A．你根据你的质量在增加发觉自己在运动
B．你根据你的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动
C．你根据你在变小发觉自己在运动
D．你永远不能由自身的变化知道你的速度
解析：选D　根据狭义相对论知识可知，宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可发现自身变化，也不能由自身变化知道他的速度，故选项D正确．
6．(2017·北京卷)物理学原理在现代科技中有许多重要应用．例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航．如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝．两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．下列说法正确的是(　　)
A．天线发出的两种无线电波必须一样强
B．导航利用了λ1和λ2两种无线电波之间的干涉
C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定
D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
解析：选C　两列无线电波若发生干涉，只需频率相同，无线电波的强度不用相同，A选项错误；发生干涉的是从两处发射的波长是λ1的电磁波或从两处发射的波长是λ2的电磁波，波长为λ1和λ2的两种无线电波不能发生干涉现象，B选项错误；杨氏双缝干涉实验中，在屏上形成明暗相间的稳定的条纹，所以我们可知两种无线电波在空间的强弱分布也是稳定的，C选项正确；因为波长不同，两种无线电波各自在空间的强弱分布不完全重合，D选项错误．
7．(2019·四川绵阳中学期末)以下关于相对论的说法，正确的是(　　)
A．观察者与光源相向运动时，观测到的光速大于3×108 m/s
B．在不同的惯性系中观测同一物体，尺寸都相同
C．对于同一个物理过程所经历的时间，在任何惯性系中观测结果都相同
D．当物体相对某一惯性系高速运动时，其质量的观测值与速度大小有关
解析：选D　在所有的惯性系中，光在真空中的传播速度具有相同的值c，这叫光速不变原理，故A错误；根据相对论原理可知，在不同的惯性系中观测同一物体，尺寸不一定相同，故B错误；根据相对论原理可知，对于同一个物理过程经历的时间，在不同的惯性系中观测结果不一定相同，故C错误；物体相对某一惯性系高速运动时，其质量的观测值与速度大小有关，故D正确．
8．(2018·南京师大附中期中)甲、乙、丙是三个完全相同的时钟，甲放在地球上，乙、丙分别放在两个高速运动的火箭上，以速度v乙和v丙朝同一方向远离地球飞行，v乙A．甲时钟走得最慢
B．乙时钟走得最慢
C．丙时钟走得最慢
D．甲、乙、丙时钟快慢一样
解析：选C　甲放在地面上，在地面上的观察者看来，甲钟没有变化，乙、丙两钟放在两个火箭上，根据爱因斯坦相对论可知，乙、丙变慢，由于v乙二、多选题(本题共7小题，每小题3分，共21分)
9．对紫外线的理解正确的是(　　)
A．紫外线有显著的化学作用
B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒
C．通过棱镜色散的七色光中，紫色的为紫外线
D．验钞机发出的红外线能使钞票上的荧光物质发光
解析：选AB　紫外线具有显著的化学作用，A正确；紫外线具有杀菌、消毒的作用，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，B正确；紫外线是看不见的，C错误；验钞机发出的是紫外线，D错误．
10．在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小
B．回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大
C．电容器极板上电荷最多时，电场能最大
D．回路中电流值最小时刻，电场能最小
解析：选BC　电容器放电完毕时，q＝0，但此时i最大，所以磁场能最大，A错误，B正确；电流最小时，i＝0，q最多，极板间电场最强，电场能最大，C正确，D错误．
11．按照爱因斯坦的广义相对论，下列说法中正确的是(　　)
A．天体之间的引力作用是时空弯曲的原因
B．光线经过太阳附近时会发生弯曲
C．氢原子发射的光从太阳传播到地球时，它的频率要比地球上氢原子发射的光的频率低
D．光在真空中任何情况下都是沿直线传播的
解析：选ABC　根据广义相对论，物质的引力会使光线弯曲．引力越强，弯曲越厉害，因此在地球上看到星体的位置与实际位置不符．在引力强的星球附近时间进程比较慢，原子发光的频率低，故A、B、C正确，D错误．
12．雷达采用微波而不用其他无线电波的原因是(　　)
A．微波具有很高的频率
B．微波具有直线传播的特性
C．微波的反射性强
D．微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远
解析：选ABC　电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的．波长越短的电磁波，由于衍射现象不明显，传播的直线性好，有利于电磁波定位，微波与其他电磁波(长波、中波、短波)相比，波长短、频率高、直线传播性强、反射性好，故A、B、C正确；传播距离的长短，应与信号的强弱及传播的空间状况有关，比如：在地面附近传播时，由于微波的波长很短，衍射现象弱，传播的距离可能比长波、中波及短波近些，故D错误．
13. (2018·常州高级中学期中)在某LC振荡电路的线圈中，某一时刻的磁场方向如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电
C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大
D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大
解析：选BCD　由磁场方向和安培定则可判断振荡电流的方向，由于题中未标明电容器两极板带电情况，可分两种情况讨论：若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流在增大，磁场在增强，由楞次定律可判断，自感电动势正在阻碍电流增大，选项C、D正确；若该时刻电容器下极板带正电，则可知电容器处于充电状态，电流在减小，磁场在减弱，选项B正确，A错误．
14．(2019·广西柳州高中期中)在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法正确的是(　　)
A．飞船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的
B．飞船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的
C．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的
D．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的
解析：选AD　飞船外静止的观察者所选的参考系是惯性参考系，看到这束光是沿直线传播的，A正确，B错误；飞船在做匀加速直线运动，是非惯性参考系，在非惯性参考系中，时钟变慢、空间弯曲，所以航天员看到的这束光是沿曲线传播的，C错误，D正确．
15．(2018·上海市南洋模范中学期末)对爱因斯坦的质能方程E＝mc2的理解正确的是(　　)
A．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不改变的
B．该公式能计算手电筒向外释放一定能量的光所减少的质量
C．运动物体满足质能方程，静止物体不满足质能方程
D．地球不断地吸收太阳辐射的能量，因此地球的总质量可能不断地增大
解析：选BD　太阳释放出大量能量，质量减小，A错误；该公式能计算手电筒向外释放一定能量的光所减少的质量，B正确；所有物体均满足质能方程，C错误；若地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量，那么地球的质量将不断增大，D正确．
三、非选择题(本题共5小题，共55分)
16．(8分)猫头鹰在夜间能看到东西是因为它对红外线产生视觉，根据辐射理论，物体发出的最大波长与物体的绝对温度间的关系满足λmT＝2.90×10－3 m·K，若猫头鹰的猎物——蛇在夜间体温为t＝27 ℃，则它发出的光的最大波长为多少？属于哪个波段？(其中T＝t＋273 K)
解析：由t＝27 ℃，知T＝(27＋273)K＝300 K.
由公式λmT＝2.90×10－3 m·K得
λm＝ m≈9.7×10－6 m．故属于红外线．
答案：9.7×10－6 m　红外线
17．(10分)一雷达向某一方向发射不连续的无线电波，每次发射的时间为百万分之一秒，两次发射的时间间隔是万分之一秒．如图是雷达指示器的显示屏上显示的情景，P为发射出去的无线电波的某一尖形波，Q为其遇到障碍物反射回来被雷达接收到的尖形波．由图中所给信息计算障碍物离雷达站的距离．
解析：由题图知从发射无线电波到接收到此信号经历的时间为Δt＝× s＝ s，
障碍物到雷达站的距离为l，则有2l＝cΔt，
得l＝＝× m＝12 000 m＝12 km.
答案：12 km
18．(12分)如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V　2 W”．开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流．若从S断开开始计时，求：
(1)当t＝×10－3 s时，电容器的右极板带何种电荷；
(2)当t＝π×10－3 s时，LC回路中的电流大小．
解析：由T＝2π知
T＝2π＝2π× s＝2π×10－3 s.
(1)断开S时，电流最大，当t＝×10－3 s＝，即经电流最小，电容器两极板间的电压最大．在此过程中对电容器充电，右极板带正电．
(2)t＝π×10－3 s＝，此时电流最大，与没断开开关时的电流大小相等，则I＝＝ A＝0.5 A.
答案：(1)正电荷　(2)0.5 A
19．(12分)某人测得一静止棒长为l、质量为m，于是求得此棒的线密度为ρ.假定此棒以速度v在棒长方向上运动，此人再测棒的线密度应为多少？
解析：棒(K系)以速度v相对观察者(K′系)沿棒长方向运动，静止棒长l是固有长度，
所以，运动时长度为l′＝l
运动质量m′＝
则线密度ρ′＝＝＝.
答案：
20．(13分)设质子的质量为m0，真空中光速为c，当两个质子都以0.9c的速度相向运动时，实验室中的观察者观察到的两个质子的总动能为多少？
解析：每个质子以0.9c的速度运动，质量为m＝＝，由质能方程得质子运动时能量为E＝mc2≈2.29m0c2，质子静止时能量为E0＝m0c2，质子的动能为Ek＝E－E0＝2.29m0c2－m0c2＝1.29m0c2，两个质子的动能总和为2Ek＝2.58m0c2.
答案：2.58m0c2