2020-2021学年高二下学期物理人教版选修3-4同步测试卷（四）电磁波、相对论 Word版含解析

高中同步测试卷(四)
第四单元　电磁波、相对论
(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题所给的四个选项中，至少有一个选项符合题意)
1．在狭义相对论中，下列说法正确的有(　　)
A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速
B．时间、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关
C．时间的测量结果与物体相对观察者的运动状态无关
D．在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中也是同时发生的
2．雷达测速仪是交通警察维护交通的一个很重要的手段．关于雷达测速仪发射的电磁波下列说法正确的是(　　)
A．雷达测速仪发射的电磁波波长很长，因此可以传播到很远的地方
B．雷达测速仪发射的电磁波波长很短，短波可以以天波的方式传播
C．雷达测速仪发射的是波长极短的微波，微波直线性好，定位准确
D．雷达测速仪发射的电磁波包含所有的波长，因此可以测所有汽车的速度
3．手机A拨叫手机B时，手机B发出铃声，屏上显示A的号码．若将手机A置于一真空玻璃罩中，用手机B拨叫手机A，则(　　)
A．能听到A发出的铃声，并看到A显示的B的号码
B．不能听到A发出的铃声，但能看到A显示的B的号码
C．能听到A发出的铃声，但不能看到A显示的号码
D．既不能听到A发出的铃声，也不能看到A显示的号码
4．电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是(　　)
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
5．下列关于紫外线的几种说法中，正确的是(　　)
A．紫外线是一种紫色的可见光
B．紫外线的频率比红外线的频率低
C．紫外线可使钞票上的荧光物质发光
D．利用紫外线可以进行空调等电器的遥控
6．关于爱因斯坦的相对论，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．根据相对论可知空间和时间与物质的运动状态有关
C．一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
D．在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理
7.如图所示，LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则(　　)
A．A板带正电 B．A、B两板间的电压在增大
C．电容器C正在充电 D．电场能正在转化为磁场能
8．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%，即每秒24万千米．下列结论正确的是(　　)
A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1＋80%)c
B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1－80%)c
C．在类星体上测得它发出的光的速度是c
D．在地球上测得它发出的光的速度是c
9．一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波．打开收音机后盖，在磁棒上能看到两组线圈，其中一组是细线密绕匝数多的线圈，另一组是粗线疏绕匝数少的线圈，收音机中的调谐电路为LC电路，由此可以判断(　　)
A．匝数多的电感较大，使调谐回路的固有频率较小，故用于接收中波
B．匝数少的电感较小，使调谐回路的固有频率较小，故用于接收短波
C．匝数少的电感较小，使调谐回路的固有频率较大，故用于接收短波
D．匝数多的电感较大，使调谐回路的固有频率较大，故用于接收中波
10．当物体以很大速度运动时，它的质量与静止质量m0的关系是m＝，此时它的动能应该是(　　)
A.mv2 B.m0v2
C．mc2－m0c2 D．以上说法都不对
11．A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vA>vB，关于在飞机上的人观察的结果，下列说法正确的是(　　)
A．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大
B．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小
C．两飞机上的人观察到足球场的长度相同
D．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同
12．电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现某电子钟每天慢30 s，造成这一现象的原因可能是(　　)
A．电池用久了 B．振荡电路的周期变小了
C．振荡电路中电容器的电容变大了 D．振荡电路中线圈的电感变大了
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案











二、非选择题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(8分)某收音机接收电磁波的波长范围在577 m到182 m之间，该收音机LC回路的可变电容器的动片全部旋出时，回路总电容为39 pF.求该收音机接收到的电磁波的频率范围．
14.(10分)某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒钟脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
15．(10分)如图所示，车厢长为L，正以速度v匀速向右运动，车厢底面光滑，现有两只完全相同的光球，从车厢中点以相同的速度v0分别向前后匀速运动(相对于车厢)，问：
(1)在车厢内的观察者看来，光球是否同时到达两壁？
(2)在地面上的观察者看来两光球是否同时到达两壁？
16.(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＝，
(1)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？
(2)若棒在垂直长度方向上运动，它的线密度又为多少？
参考答案与解析
1．【解析】选AB. 根据狭义相对论，光速是速度的极限值，所以A正确；根据狭义相对论，长度、时间间隔都与运动状态有关，且都给出了具体的速度公式，所以B对，C错；同时是相对的，D错．正确选项为A、B.
2．【解析】选C.雷达测速仪是利用电磁波的多普勒效应测汽车速度的，所发射电磁波为微波，C正确．
3．【解析】选B.声音不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，故B正确．
4．【解析】选C.干涉、衍射是波所特有的现象，所以电磁波能产生衍射现象，选项A错误；常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的，选项B错误；利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度，选项C正确；根据光速不变原理，在不同的惯性系中，光速是相同的，选项D错误．
5．【解析】选C.紫外线波长比可见光中紫光的波长还短，不能引起视觉，是不可见光，其频率比可见光及红外线都要高；紫外线有荧光作用，钞票上的荧光物质受到紫外线照射时，能发出荧光．故A、B选项错误，而C选项正确．空调等电器都是利用红外线遥控的，故D选项错误．
6．【解析】选ABD.狭义相对论的两个基本假设是：光速不变原理及狭义相对性原理．空间和时间与物质的运动状态有关，选项A、B正确；一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，选项C错误；广义相对性原理是：在任何参考系中，物理规律都是相同的，选项D正确．
7．【解析】选D.电流i正在增大，磁场能增大，电容器在放电，电场能减小，电场能转化为磁场能，选项C错误，D正确；由图中i方向可知B板带正电，选项A错误；由于电容器放电，带电量减少，两板间的电压在减小，选项B错误．
8．【解析】选CD.据光速不变原理可以判定选项C、D正确．
9．【解析】选AC.线圈的自感系数L与匝数有关，匝数越多，L越大．由λ＝＝vT＝v×2π知L越大，λ越大，选项A、C正确．
10．[导学号07420058]　【解析】选C.对于高速运动的物体，公式Ek＝mv2不再成立．只有当v?c时，Ek＝mv2才成立．
11．【解析】选BD.由l＝l0 (其中l0是足球场长轴的长度)，可以看出，速度越大，长度越短，选项B正确，A、C错误；足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同，D正确．
12．【解析】选CD.由LC振荡电路的周期公式T＝2π，其中可能L或C变大了，导致周期变大了，C、D正确．
13．[导学号07420061]　【解析】根据c＝λf
f1＝＝ Hz＝5.20×105 Hz
f2＝＝ Hz＝1.65×106 Hz
所以，接收到电磁波的频率范围为5.20×105～1.65×106 Hz.
【答案】5.20×105～1.65×106 Hz
14．【解析】一般在空气中传播，电磁波的传播速度就认为等于光速c＝3.0×108 m/s.
由公式c＝λf得：f＝＝1.5×109 Hz.
雷达工作时发射电磁脉冲，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收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s，则2s＝c·Δt，而Δt＝ s＝200 μs?0.02 μs(脉冲持续时间可以略去不计)，所以s＝＝3×104 m.
【答案】1.5×109 Hz　3×104 m
15．【解析】在车上的观察者看来，A球所用时间tA＝＝，B球所用时间tB＝＝，因此两球同时分别到达前后壁．而在地面上的观察者看来，球A先到达后壁．因为地面观察者认为球A向后位移小，而速度相同，所以，向后运动的球A需要较短的时间到达后壁．
【答案】(1)同时到达　(2)不同时到达
16．【解析】(1)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′＝l①
运动质量m′＝②
则线密度ρ′＝＝＝.
(2)棒在垂直长度方向上运动时，长度不变，即l″＝l，运动质量仍为②式所示，则线密度：
ρ″＝＝＝ .
【答案】(1)　(2)