第十四章 学业质量标准检测
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用如图所示的通信装置，会对人体健康产生影响的是( C )
解析：手机有电磁波的发射和接收装置，会产生电磁污染，有线电话机不会辐射电磁波。
2．(2020·安徽省蚌埠市第五中学高二下学期检测)5G是“第五代移动通讯技术”的简称。是第五代目前通州区是北京市5G覆盖率最高的区县，相信很多人都经历过手机信号不好或不稳定的情况，5G能有效解决信号问题。由于先前的3G、4G等已经将大部分通讯频段占用，留给5G的频段已经很小了。5G采用了比4G更高的频段，5G网络运用的是毫米波，将网络通讯速度提高百倍以上，但毫米波也有明显缺陷，穿透能力弱，目前解决的办法是缩减基站体积，在城市各个角落建立类似于路灯的微型基站。综合上述材料，下列说法中不正确的是
( C )
A．5G信号不适合长距离传输
B．手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号有一定量的屏蔽
C．5G信号比4G信号更容易发生衍射现象
D．随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站的功率设计小一些
解析：5G信号比4G信号的频率高，波长短，不容易发生衍射，选项C错误；根据5G信号的特点选项ABD都正确。
3．电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号改变(如图丙所示)。这种调制方式称为( A )
A．调幅
B．调谐
C．调频
D．解调
解析：使高频振荡电流的振幅随信号变化的调制方式叫调幅。
4．(2020·江苏省扬州中学第二学期质量检测)关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是( D )
A．发射无线电波时需要对电磁波进行调制和解调
B．电视机的遥控器发射紫外线
C．电磁波中频率最大的为γ射线，用它最容易观察到衍射现象
D．雷达使用微波是因为微波波长较短能沿直线传播
解析：发射无线电波时，需要对电磁波进行调制，故A错误；电视机的遥控器发射红外线，故B错误；γ射线波长最小，所以不容易观察到衍射现象，故C错误；雷达使用微波是因为微波波长较短能沿直线传播，D正确。
5．如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环直径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上，磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的带电量不变，那么( C )
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．磁场力对小球一直做功
解析：因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功。由楞次定律，可判断电场方向为顺时针方向。在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝qBv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大。磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功。
6．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(H2O)、二氧化碳(CO2)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( D )
A．2.5～3.5
μm
B．4～4.5
μm
C．5～7
μm
D．8～13
μm
解析：由图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围是8～13
μm；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5～13
μm。综上可知，选D。
7．(2020·山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市高三上学期期末)下列说法正确的是( AC )
A．日光灯是紫外线的荧光效应的应用
B．单摆在做受迫振动时，它的周期等于单摆的固有周期
C．机械波从一种介质进入另一种介质后，它的频率保持不变
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
解析：日光灯是紫外线的荧光效应的应用，故A正确；单摆在做受迫振动时，它的周期等于驱动力的周期，故B错误；机械波的频率由波源决定，和介质无关，故C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D错误。
8．如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电量q及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化的图象是图2的哪一个(图中q为正值表示a极板带正电)( BC )
解析：S闭合时，D正常发光，此时电容器两端的电势差为零，根据Q＝CU知，所带的电荷量为零；断开S，由于线圈阻碍电流的变化，电容器反向充电，电量逐渐增大，磁场能转化为电场能，充电完毕后，又开始放电，将电场能转化为磁场能，形成LC振荡电路，电量随时间周期性变化，故B正确，A错误；当突然断开S，线圈中电流减小，则出现感应电动势，从而对电容器进行充电，导致磁场能减小，电场能增大，则电流减小，方向是顺时针，故C正确D错误。
9．(2020·江西省南昌市高二下学期检测)应用麦克斯韦的电磁理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( BC )
解析：A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的；D图的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位相差π，故不正确，所以只有B、C两图正确。
10．在LC振荡电路中，t1和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中的极板带电情况如图所示，若t2－t1＝，则下列说法中正确的是( BC )
A．在t1时刻电容器正在充电
B．在t2时刻电容器正在充电
C．在t1时刻电路中的电流处在增大状态
D．在t2时刻电路中的电流处在增大状态
解析：由题图可判断：t1时刻正在放电，电流应处在增大状态；t2时刻正在充电，电流应处在减小状态，故选项B、C正确，选项A、D错误。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)
11．(1)红外线望远镜能在晚上看到物体，是因为__一切物体都在不停地辐射红外线__，红外线制导导弹是利用__探测敌方目标辐射的红外线__来射向目标的。
(2)利用红外线摄影和紫外线摄影各有其特点：红外线高空摄影由于__红外线波长长，衍射显著，容易穿过云雾烟尘__，而不受天气影响；而紫外线由于__紫外线波长短，方向性好，成像精细__，可以分辨出细微的差别。
(3)大额钞票上有荧光物质印刷的文字，在可见光下肉眼看不见，但用__紫外线__照射则会产生可见光，这也是一种防伪措施。
12．在电视信号发送和接收的过程中，要用到许多电学部件，将元件名称和它们在电路中的作用连接起来。
摄像机
将声信号还原后放出
话筒
向空中发射电磁波
发射天线
接收空中的电磁波
显像管
将光信号转变为电信号
扬声器
将声信号转变为电信号
接收天线
将电信号转变为光信号
答案：相应的连线如下：
解析：只要根据课本上有关电视方面知识的介绍即可作出正确解答。
13．图中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市。发射场正在进行某型号火箭的发射试验。为了传播火箭发射的实况，在发射站建立了发射台用于发射广播与电视信号。已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550
m，而传输电视信号所用的电磁波波长为
0.566
m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发__电视信号__(填“无线电广播信号”或“电视信号”)。这是因为__电视信号频率高，波长短，沿直线传播，不易衍射__。
解析：从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为550
m，根据发生明显衍射现象的条件，可知该电磁波很容易发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的C区，因而不需要转发装置。电视信号所用的电磁波波长为0.566
m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的C区，要想使信号传到C区，必须通过建在山顶的转发站来转发。
三、论述·计算题(共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
14．(9分)如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4
s。雷达天线朝东方时，屏上的
波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙。问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？
答案：西方 300
km
解析：当天线朝东方时，没有反射波，而天线朝西方时，有反射波，所以目标在西方。
s＝cΔt＝×3×108×20×10－4
m＝300
km
15．(10分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5
kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈L＝4.0
mH，此时产生电谐振的电容多大？
答案：8
000
m 4.5×10－9F
解析：由公式：v＝λf得：λ＝＝
m＝8
000
m，再由公式f＝得：
C＝＝F
＝4.5×10－9
F
16．(11分)微波炉的工作应用了一种电磁波——微波(微波的频率为2.45×109
Hz)。食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的。下表是某微波炉的部分技术参数，问：
(1)该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少？
(2)该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少？
(3)如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作30
min，则做这道菜需消耗的电能为多少焦？
答案：(1)0.12
m (2)5
A (3)1.98×106
J
解析：(1)波长λ＝＝
m≈0.12
m；
(2)额定电流I＝＝
A＝5
A；
(3)消耗的电能ΔE＝W＝Pt＝1
100×30×60
J＝1.98×106
J。
17．(12分)某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20
cm，每秒钟发射的脉冲数为n＝5
000，每个脉冲持续时间t＝0.02
μs，求电磁波的振荡频率为多少？最大侦察距离是多少？
答案：1.5×109
Hz 30
km
解析：由c＝λf，可得电磁波的振荡频率
f＝＝
Hz＝1.5×109
Hz
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播的距离s＝cΔt＝c(－t)＝3×108×(－0.02×10－6)m＝6×104
m
所以雷达的最大侦察距离s
m＝＝3×104
m＝30
km(共20张PPT)
物 理
选修3-4·人教版
新课标导学
第十五章
相对论简介
阶段核心素养提升
1
核心素养脉络构建
2
核心突破素养升华
3
实战演练触及高考
核心素养脉络构建
核心突破素养升华
狭义相对论问题的求解技巧
1．解决“同时”的相对性问题，可从三个方面入手：
(1)令观察者静止，判断被观察者因相对运动而引起的位置变化。
(2)结合光速不变原理，分析光传播到两个事件所用的时间。
(3)光先传播到的事件先发生，光后传播到的事件后发生。
2．解决长度的相对性问题，应当注意
(1)“动尺缩短”是沿运动方向上的长度比其相对静止时测量的长度要短一些，这种长度收缩并非幻觉，并非看上去短了，它的确变短了，它与物体的具体组成和结构无关，当物体运动的速度越接近光速，这种收缩效应就变得越显著。
(2)在具体计算中要明确，长度收缩指的是只在物体运动方向上的长度收缩，在垂直于运动方向上的长度没有变化。
3．解决时间间隔的相对性应注意
(1)“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时间比较的一种效应，不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化。
(2)运动时钟变慢完全是相对的，在它们上面的观察者都将发现对方的钟变慢了。
(1)一列火车以速度v匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢中的人看见的情况是什么呢？
(2)一张宣传画是边长为5
m的正方形，一高速列车以2×108
m/s的速度接近此宣传画，在司机看来，这张宣传画是什么样子？
(3)远方的一颗星以0.8
c的速度离开地球，在地球上测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？
典
例
答案：(1)车头的灯先亮 (2)3.7×5
m2的画 (3)3昼夜
实战演练触及高考
相对论部分在新课标地区为选考内容，但作为选修3－4中的一章，有出题的可能性。题型以选择题为主，分值较小，难度也不大。
【一 高考真题探析】
(多选)(2017·江苏卷，12B)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有
(
)
A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快
B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
C．地球上的人观测到地球上的钟较快
D．地球上的人观测到地球上的钟较慢
AC
例题
解析：相对论告诉我们，运动的钟会变慢，由于飞船上的人观测飞船上的钟是静止的，观测到地球上的钟是运动的，因此飞船上的人观测到飞船上的钟相对于地球上的钟快，A项正确，B项错误；同样，地球上的人观测到飞船上的钟是运动的，地球上的钟是静止的，因此地球上的人观测到地球上的钟比飞船上的钟快，C项正确，D项错误。
【二 临场真题练兵】
1．(2014·全国重点大学自主招生“北约”卷，3)有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是
( )
A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了
B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了
C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了
D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了
D
解析：时间延缓效应与相对运动的方向无关，在相对某参考系运动的参考系看来，原参考系中的时间变长了，运动就变慢了。
2．(2016·江苏物理，12B)一艘太空飞船静止时的长度为30
m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是
( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30
m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30
m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
解析：飞船上的观察者相对飞船静止，则他测得的是飞船的静止长度，即为30
m，A项错误；地球上的观测者看到飞船是运动的，根据长度的相对性知他看到飞船长度比静止时的长度小，B项正确；根据光速不变原理得飞船上的观测者和地球上的观测者，观测到的光信号速度均为c，C、D项错误。
B (共23张PPT)
物 理
选修3-4·人教版
新课标导学
第十四章
电磁波
阶段核心素养提升
1
核心素养脉络构建
2
核心突破素养升华
3
实战演练触及高考
核心素养脉络构建
电
磁
波
电
磁
波
核心突破素养升华
一、电磁波和机械波的比较
电磁波和机械波都是波，但又各有自己的特点，如能正确比较电磁波和机械波的异同，就能全面、透彻理解这两个知识点。
1．电磁波和机械波的共同点
(1)二者都能发生干涉和衍射；
(2)介质决定二者的传播速度；
(3)二者在不同介质中传播时频率不变。
2．电磁波和机械波的区别
(1)二者本质不同
电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播。
(2)传播的机理不同
电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用。
(3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质。
(4)电磁波是横波。机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时具有横波和纵波，例如地震波。
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：电磁波是电磁场传播形成的。在传播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直，所以电磁波应为横波。故选D。
D
典例
1
二、电磁波和电磁波谱
1．按波长由长到短(频率由低到高)的顺序
无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X射线)、γ射线等合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱。
2．各种不同的电磁波既有共性，又有个性
①共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108
m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间的区别并没有绝对的意义。
②个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性。波长越长越容易产生明显干涉、衍射现象，波长越短干涉、衍射现象越不明显。正是这些不同的特性决定了它们不同的用途。
3．不同波长电磁波的比较
名称
无线电波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
主要作用
通信
热作用
视觉作用
化学作用
穿透作用
贯穿作用
产生机理
振荡电路中自由电子的周期性运动
原子外层电子受到激发
原子内层电子受到激发
原子核受
激发
真空中
的速度
都是c＝3×108
m/s
频率
小→大
同介质
中速度
大→小
说明
振荡电路中产生
一切物体都能辐射
由七种色光组成
一切高温物体都能辐射
伦琴射线管中高速电子流射至阳极产生
放射性元素衰变时产生
(多选)太赫兹辐射是指频率大于0.3
THz(1
THz＝1012
Hz)，波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射，辐射所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。最近，科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4
THz的T射线激光器，从而使T射线的有效利用成为现实。关于4.4
THz的T射线下列说法中正确的是
(
)
A．它的波长比可见光长
B．它是原子内层电子受激发产生的
C．与红外线相比，T射线更容易发生衍射现象
D．与X射线相比，T射线更容易表现出粒子性
AC
典例
2
解析：电磁波中波长从长到短依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。由已知条件，T射线介于无线电波和红外线之间，可见它的波长比可见光长，A对；原子内层电子受激发产生的是X射线，B错；波长越长的电磁波，更容易表现出波动性，所以C对，D错。
实战演练触及高考
从考试大纲对本章的要求，以及本章的知识结构来看，纯粹的电磁场和电磁波的题目较少，但随着信息化社会的发展，会出现以电磁波内容为背景来考查波的传播和辐射能量的综合问题，应引起我们的高度重视。
【一 高考真题探析】
(2017·北京卷，20)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
( )
C
例题
A．天线发出的两种无线电波必须一样强
B．导航利用了λ1与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：天线发出的两种无线电波各自发生干涉，故两种无线电波的强弱没关系，A项错误；两种无线电波传播的速度(光速)相同，由c＝λf知，波长不同，则频率不同，故两种无线电波不会发生干涉，B项错误；两种无线电波各自发生干涉，因此在空间的强弱分布稳定，天线连线的中垂线上都是加强点，故C项正确、D项错误。
【二 临场真题练兵】
1．(多选)(2020·江苏卷，13)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有
(
)
A．杀菌用的紫外灯
B．拍胸片的X光机
C．治疗咽喉炎的超声波雾化器
D．检查血流情况的“彩超”机
解析：紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A正确；
X光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B正确；超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C错误；彩超属于超声波的应用，与电磁波无关，D错误。故选AB。
AB
2．(多选)(2018·江苏卷，12B)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波
(
)
A．是横波
B．不能在真空中传播
C．只能沿着梳子摇动的方向传播
D．在空气中的传播速度约为3×108
m/s
解析：电磁波是横波，传播方向与振动方向垂直，既能在真空中传播，也能在介质中传播。电磁波在空气中的传播速度约为3×108
m/s，故选项A、D正确。
AD
3．(多选)(2016·全国卷Ⅱ，34)关于电磁波，下列说法正确的是
( )
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
ABC
解析：电磁波在真空中的传播速度为3×108
m/s，与电磁波的频率无关，故A项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场，它们相互激发向周围传播，就形成了电磁波，故B项正确；电磁波是横波，因此其电场强度和磁感应强度均与传播方向垂直，故C项正确；光是电磁波，利用光纤对光的全反射可以传播信息，故D项错误；波源的电磁振荡停止后，已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，故E项错误。
