2019-2020学年高中物理第十四十五章电磁波相对论简介测试卷含解析新人教版选修3-4

2019-2020学年高中物理第十四十五章电磁波相对论简介测试卷含解析新人教版选修3-4

电磁波、相对论简介 第Ⅰ卷(选择题　共42分)‎ 一、选择题 (本题有14小题，每小题3分，共42分．其中1～8题为单选题，9～14题为多选题)‎ ‎1．间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标．这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它．这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　　)‎ A．可见光波段 B．红外波段 C．紫外波段 D．X射线波段 解析：任何物体都在向外辐射红外线，温度越高辐射越强，导弹发射、汽车行驶时发动机温度很高，会辐射出强烈的红外线．车队离开后，空气中的热还没有马上散发掉，遥感照相机还能探测到车队刚刚走过的轨迹．‎ 答案：B ‎2．某星际飞船正在遥远的外太空飞行，假如它的速度可以达到‎0.7c，在地球上观测到其经过8.76×104 h的时间到达某星球，则在飞船上的人看来，其到达此星球需要的时间是(　　)‎ A．8.76×104 h B．6.26×104 h C．12.27×104 h D．16.52×104 h 解析：Δt′＝Δt＝8.76×104× h≈6.26×104 h，故B项正确．‎ 答案：B ‎3．如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭B是“追赶”光的；火箭A是“迎着”光飞行的，若火箭相对地面的速度均为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为(　　)‎ A．c＋v，c－v B．c，c C．c－v，c＋v D．无法确定 解析：根据光速不变原理，观察者测出的光速都为c，故B项正确．‎ 答案：B ‎4．关于电磁波传播的速度表达式v＝λf，下列说法中正确的是(　　)‎ A．波长越长，传播速度就越大 B．频率越高，传播速度就越大 C．发射能量越大，传播速度就越大 D．电磁波的传播速度与传播介质有关 解析：电磁波的传播速度与频率和介质有关，D项正确．‎ 答案：D ‎5．关于电磁波，下列说法正确的是(　　)‎ A．雷达是用X光来测定物体位置的设备 B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 D．变化的电场可以产生磁场 8‎ 解析：本题考查各种电磁波的特性及麦克斯韦电磁场理论，意在考查考生对基本知识的理解和识记．雷达是利用微波来定位的，A项错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，B项错误；钞票是利用紫外线的荧光作用，C项错误；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场会产生磁场，D项正确．‎ 答案：D ‎6．如图是LC振荡电路中电流随时间变化的图象，规定回路中顺时针电流为正，在t＝时刻对应的电路是图中的(　　)‎ 解析：由题图知在t＝时，电流为零，C、D两项错误；在该时刻之前，回路中电流为负值，即逆时针方向，也就是说，该时刻是逆时针向电容器充电完毕的时刻，则电容器上极板带正电，B项正确．‎ 答案：B ‎7．实际发射无线电波的过程如图(1)所示．高频振荡器产生高频等幅振荡如图(2)甲所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图(2)乙所示．根据以上图象，发射出去的电磁波图象应是下列图中哪一个(　　)‎ 解析：由调幅原理可知B项正确．‎ 答案：B ‎8．如图所示是LC回路中电容器带的电荷量随时间变化的图象．在1×10－6 s到2×10‎ 8‎ ‎－6 s内，关于电容器的充(或放)电过程及由此产生的电磁波的波长，正确的结论是(　　)‎ A．充电过程，波长为1 ‎‎200 m B．充电过程，波长为1 ‎‎500 m C．放电过程，波长为1 ‎‎200 m D．放电过程，波长为1 ‎‎500 m 解析：由题图知该过程电容器带的电荷量在增加，故为充电过程；同时，由题图还可得到T＝4×10－6 s，而c＝，故λ＝cT＝1 ‎200 m，故A项正确．‎ 答案：A ‎9．近年来高速发展的PDP(Plasma Display Panel)等离子显示屏，可以制造出大屏幕悬挂式彩色电视机，使电视机屏幕尺寸更大，图象更清晰，色彩更鲜艳，而本身的厚度只有‎8 cm左右．等离子显示屏PDP是一种以等离子管作为发光元件，并由大量的等离子管排列在一起构成的屏幕．每个等离子管的透明玻璃管内都充有低压的氖氙气体，管的两端各有一个电极，在两个电极间加上高电压后，封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的射线，它激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光，每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化的组合，便形成了各种灰度和色彩的图象，则(　　)‎ A．等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的外层电子受到激发而发光 B．等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的内层电子受到激发而发光 C．该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的荧光效应 D．该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的化学作用 解析：根据紫外线的产生机理、特点及应用可知某种看不见的射线使荧光粉发光，看不见的射线是紫外线．使荧光粉发光，这是紫外线的荧光效应．紫外线作为电磁波家族中的一员，它的产生机理与可见光和红外线的产生机理是相同的，都是原子的外层电子受到激发后产生的，故A、C两项正确．‎ 答案：AC ‎10．分别站在地面和匀速向前行驶的车厢中点的甲、乙两人，都看到了在车厢前、后壁发生的事件，下列说法正确的是(　　)‎ A．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到前壁事件发生得早 B．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到后壁事件发生得早 C．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到前壁事件发生得早 D．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到后壁事件发生得早 解析：乙观察两事件是同时的，即光从前后壁到乙的时间相等，但对甲而言，光从前壁到甲的传播距离变小，用时少，因而认为前壁事件先发生．故A项正确，B项错误；同理甲认为同时，乙一定认为前壁事件发生得晚，故D项正确，C项错误．‎ 答案：AD ‎11．你站在一条长木杆的中央附近如图所示，并且看到木杆落在地上时是两头同时着地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上．而此时飞飞同学正以接近光速的速度从木杆前面掠过，她看到B端比A端先落到地，因而她认为木杆是向右倾斜着落的．她的看法是(　　)‎ A．对的 B．错的 C．她应感觉到木杆在朝她运动 D．她应感觉到木杆在远离她运动 解析：当飞飞同学掠过木杆时，在她看来，木杆不仅在下落，而且还在朝她运动，正好像星体朝你的飞船运动一样．因此，在你看来同时发生的两件事，在飞飞同学看来首先在B端发生．‎ 8‎ 答案：AC ‎12．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射线更容易表现出波动性 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项正确；原子内层电子受激发产生的是X射线，B项错误；波长越长的电磁波，衍射现象更明显，更容易表现出波动性，故C、D两项正确．‎ 答案：ACD ‎13．下列关于无线电波的叙述中，正确的是(　　)‎ A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波 B．无线电波在任何介质中传播速度均为3.0×‎108 m/s C．无线电波不能产生干涉和衍射现象 D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短 解析：波长大于‎1毫米(频率低于300 GHz)的电磁波叫无线电波，故A项正确；无线电波在真空中的速度才是3.0×‎108 m/s；无线电波具备波的共性，能发生干涉和衍射现象；从真空进入介质中时频率不变，速度变小，波长变短，故B、C两项错误，D项正确．‎ 答案：AD ‎14．关于调制器的作用，下列说法正确的是(　　)‎ A．调制器的作用是把低频信号加载到高频信号上去 B．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去 C．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去 D．调制器的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去 解析：调制器的作用是把低频信号加载到高频振荡信号上去，如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅；如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化，则是调频．由于低频信号不利于直接从天线发射，所以需要将低频信号加载到高频信号上去，A、B、C三项正确，D项错误．‎ 答案：ABC 第Ⅱ卷(非选择题　共58分)‎ 二、填空题(本题有2小题，共14分．请将答案写在题中的橫线上)‎ ‎15．(6分)如图所示为LC振荡电路中振荡电流随时间变化的图象，由图可知，在OA时间内________能转化________能；在AB时间内电容器处于________(填“充电”或“放电”)过程；在时刻C，电容器带电量____________(填“为零”或“最大”)；在时刻D，线圈的感应电动势________(填“为零”或“最大”)．‎ 解析：由题图可知，在OA时间内，电路中电流在增大，说明磁场能在增加，电场能在减少，即电场能转化为磁场能；在AB时间内，电路中电流在减小，说明磁场能在减少，电场能在增加，电容器正在充电；在C时刻，电路中电流达最大值，说明磁场能达最大值，电场能为零，故电容器带电量为零；在D时刻，电路中的电流为零，但电流随时间的变化率最大，故线圈中的自感电动势也最大．‎ 答案：电场　磁场　充电　为零　最大 ‎16．(8分)在LC振荡电路中，如已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T 8‎ ‎，即可求得电感L.为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上，即图中用“×”表示的点．‎ 8‎ ‎(1)T、L、C的关系为________；‎ ‎(2)根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线；‎ ‎(3)求得的L值是________．‎ 解析：(1)由周期公式T＝2π可得，三者之间的关系式T2＝4π2LC.‎ ‎(2)连线见答案．‎ ‎(3)由图象斜率k＝4π‎2L，可得L＝，‎ 代入数据得L＝36.8 mH.‎ 答案：(1)T2＝4π2LC ‎(2)如图所示 ‎(3)36.8 mH(35.1～38.9 mH都算对)‎ 三、计算题(本题有4小题，共44分．解答应写出必要文字说明、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)‎ ‎17．(10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？‎ 解析：当天线朝东方时，显示屏上只有发射信号而无反射信号，天线朝西方时，显示屏上既有发射信号也有反射信号，因此目标在西方，由题图可知t＝2×10－3 s，而2x＝ct，x＝ct＝×3×108×2×10－‎3 m＝‎300 km.‎ 答案：西方　‎‎300 km ‎18．(10分)利用荧光灯的频闪效应可以测定转速，现有大功率振荡器的LC回路，其电容为1 μF，电感为 H，将它的振荡电流接到荧光灯上使之正常发光，在荧光灯照射下让一互成120°角的三叶扇转速由零缓慢增加，当第一次发现三叶片像静止不动时，此时风扇的转速是多少？‎ 8‎ 解析：振荡电流在一个周期内有两次峰值，因此荧光灯在一个周期内闪光两次，闪光的时间间隔为，则t＝＝π＝ s，‎ 而θ＝ωt＝2πnt，n＝＝ r/s.‎ 答案： r/s ‎19．(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．‎ 解析：由T＝2π，知 T＝2π s＝2π×10－3 s.‎ ‎(1)t＝×10－3 s＝T. 断开开关S时，电流最大，经，电流最小，电容器两极板间电压最大．在此过程中对电容器充电，右极板带正电．‎ ‎(2)t＝π×10－3 s＝，此时电流亦为最大，与没有断开开关时的电流大小相等，则I＝＝＝‎0.5 A.‎ 答案：(1)正电　(2)‎‎0.5 A ‎20．(12分)太阳在不断地辐射能量，因而其质量不断地减少．若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026 J，试计算太阳在一秒内失去的质量．估算5 000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量2×1027 t 比较．‎ 解析：根据相对论的质能方程E＝mc2，可知，能量的任何变化必然导致质量的相应变化，即 ΔE＝Δmc2.‎ 由太阳每秒钟辐射的能量ΔE可得其每秒内失去的质量为：‎ Δm＝＝ kg＝×‎1010 kg，‎ ‎5 000年内太阳总共减少的质量为：‎ ΔM＝5 000×365×24×3 600××‎‎1010 kg ‎≈7.008×‎1020 kg，‎ 与总质量的比值为：‎ ＝＝3.504×10－10，‎ 这个比值是十分微小的．‎ 答案：×‎1010 kg　7.008×‎‎1020 kg 与太阳总质量的比值为3.504×10－10，消耗的质量可以忽略 8‎ 8‎