（绝杀2023）高考物理 模拟+权威预测 专题十七电磁波 相对论简介

【绝杀2013】2013届高考物理模拟+权威预测：专题十七电磁波相对论简介【模拟演练】1.(2012·大同模拟)下列说法中正确的是()A.波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移B.光的偏振现象说明光是横波C.均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，均匀变化的电场产生均匀变化的磁场D.分别用红光和绿光在同一装置上进行双缝干涉实验，红光的干涉条纹间距大E.狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的2.(2012·衡阳模拟)下列说法中正确的是()A.雷达是利用超声波的反射来测定物体的位置B.调谐是电磁波发射的过程，调制是电磁波接收的过程C.在双缝干涉实验中，若仅将接收光屏平移靠近双缝，则相邻干涉条纹间距变窄D.考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短3.(2012·南通模拟)下列说法中正确的是()A.X射线穿透物质的本领比γ射线更强B.在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐C.根据宇宙大爆炸学说，遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线D.爱因斯坦狭义相对论指出：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的4.(2012·宿迁模拟)下列说法正确的是()A.X射线的频率比无线电波的频率高B.用同一装置观察光的双缝干涉现象，蓝光的相邻条纹间距比红光的小C.根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时变短且矮D.做简谐运动的单摆摆长增大为原来的2倍，其周期也增大为原来的2倍5.(2011·南京模拟)关于狭义相对论的说法，不正确的是()A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B.狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系11\nD.狭义相对论任何情况下都适用6.(2011·海口模拟)根据爱因斯坦质能方程，以下说法错误的是()A.任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后物质的质量一定不相等B.太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C.虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可能改变的D.若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大7.(2011·宝山区模拟)在19世纪60年代建立经典电磁理论，预言电磁波存在的物理学家是()A.麦克斯韦B.马可尼C.赫兹D.爱因斯坦8.(2011·宣城模拟)在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度及其波长()A.速度不变，波长减小B.速度不变，波长增大C.速度减小，波长变大D.速度增大，波长不变9.(2011·宿迁模拟)对相对论的基本认识，下列说法正确的是()A.相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B.爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量　C.在高速运动的飞船中的时钟比地球上的时钟走得慢D.我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上长度变短了10.(2011·银川模拟)对于公式下列说法中正确的是()A.公式中的m0是物体以速度v运动时的质量B.当物体运动速度v＞0时，物体的质量m＞m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C.当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D.通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化11.(2011·海淀模拟)关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是()A.恒定的电场能够产生电磁波B.电磁波的传播需要介质11\nC.电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变D.电磁波的传播过程也传递了能量　12.(2011·茂名模拟)下列表述正确的是()A.伽利略通过实验和合理的外推提出质量并不是影响落体运动快慢的原因B.牛顿最早成功利用实验方法测出了万有引力常量C.爱因斯坦提出了量子理论，后来普朗克用光电效应实验提出了光子说D.麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，由赫兹用实验证实了电磁波的存在13.(2011·潍坊模拟)有关电磁波和声波，下列说法错误的是()A.电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B.由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大C.电磁波是横波，声波也是横波D.由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长14.(2011·深圳模拟)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.15.(2011·扬州模拟)某高速公路自动测速仪装置如图甲所示，雷达向匀速驶来的汽车发射不连续的电磁波，每次发射时间约为百万分之一秒，相邻两次发射时间间隔为t.当雷达向汽车发射电磁波时，在指示荧光屏上呈现出一个尖波.根据两个波的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，根据自动打下的纸带，如图乙所示，可求出该汽车的车速，请根据给出的t1、t、t2、c求出汽车车速表达式.【高考预测】电磁波、相对论简介是高考的非重点和非热点内容，全国各地高考试题在这一部分考的题比较少，主要呈现以下三点命题趋势：(1)相对论属于新增知识，知识较难但要求较低，只需了解即可.(2)电磁场理论、电磁波、电磁波谱等知识点的考查重在生产、生活实际中应用的例子.(3)这部分知识在高考题中一般以选择题出现，有时可能是其中的一两个选项.对该部分内容的命题预测点如下：考查知识及角度高考预测11\n电磁场理论、电磁波特点1、4、8电磁波谱及其应用2、3狭义相对论基本假设6狭义相对论结论应用5、71.现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，你认为下列陈述中符合事实的是()A.电磁波是电磁场由产生的区域向远处传播形成的B.在真空中电磁波的传播速度小于真空中的光速C.空间有变化的电场(或磁场)存在，一定能形成电磁波D.把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机接收不到电磁波的信号，所以拨打该手机号码，手机不会响铃(或振动)2.“风云”二号卫星发送回地面的红外云图是由卫星上设置的可以接收云层辐射的红外线的感应器完成的，云图上的黑白程度是由辐射红外线的云层的温度高低决定的，这是利用了红外线的()A.穿透性B.热效应C.可见性D.化学效应3.太阳光中包含的某种紫外线的频率为f1，VCD影碟机中读取光盘数字信号的红色激光的频率为f2，人体透视使用的X光的频率为f3，则下列结论正确的是()A.这三种频率的大小关系是f1<f2<f3B.紫外线是原子的内层电子受激发产生的C.红色激光是原子的外层电子受激发产生的D.X光是原子核受激发产生的4.如图所示是一个水平放置的玻璃圆环形的小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一个直径略小于槽宽的带正电的小球放在槽中，让它获得一个初速度v0，与此同时，有一个变化的磁场垂直穿过玻璃环形小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比例增大，方向竖直向下，设小球在运动过程中电荷量不变，则()A.小球受到的向心力大小不变11\nB.小球受到的向心力大小不断增大C.磁场力对小球做了功D.小球受到的磁场力大小与时间成正比5.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＝Δmc2C.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＝Δmc2D.mc2是物体能够放出能量的总和6.如图所示，考虑几个问题：(1)参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？(3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？7.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年？若以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少年？8.目前电能都是通过电网采用有线方式传输的．人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池．现在，一个科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现.(1)实现无线传输能量，涉及能量的___________、传播和接收.(2)科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波()A.在传输中很多能量被吸收B.在传播中易受山脉阻隔11\nC.向各个方向传输能量D.传输能量易造成电磁污染(3)如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测得P和R的部分数据如表：R(m)1245x10P(W)1600400100y2516①表中的x＝____________，y＝_____________.②根据表中的数据可归纳出P和R之间的关系为___________________．(4)为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如图所示.实验测得，接在乙线圈上的电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%.①若用该装置给充电功率为10W的电池充电，则损失的功率为_________W.②若给甲线圈接入电压为220V的电源，测得该线圈中的电流为0.195A,这时接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为____________W.(5)由于在传输过程中能量利用率过低，无线传输电能还处于实验室阶段．为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需解决一系列问题，请至少提出两个问题．答案解析【模拟演练】1.【解析】选B、D、E.波的图象是描述各个质点在同一时刻的位移，振动图象则是表示介质中“某个质点”在“各个时刻”11\n的位移，选项A错；能够发生偏振现象的波是横波，选项B正确；均匀变化的磁场(或电场)产生恒定的电场(或磁场)，选项C错；在同一双缝干涉仪器上做干涉实验，波长越长干涉条纹间距越大，干涉现象越明显，选项D正确；在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的，是狭义相对论的两个基本假设的内容，选项E正确.2.【解析】选C、D.雷达是利用向目标发射和接收无线电波来测定物体位置的，A错；电磁波发射要调制，电磁波接收要调谐，B错；由干涉条纹间距公式Δx=可知，l变小Δx变小，则相邻干涉条纹间距变窄，C正确；由狭义相对论结论动尺变短可知，高速运动的杆沿自身长度方向运动杆长变短，故D正确.3.【解析】选C、D.频率越高穿透本领越强，γ射线比X射线更强，A错；在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，B错；当遥远星球远离地球运动时发出红光将产生多普勒效应，则被地球接收到的红光可能是波长更长的红外线，C正确；根据狭义相对论的基本假设光速不变原理可判断D项正确.4.【解析】选A、B.根据电磁波谱可知X射线的频率比无线电波的频率高，A正确；波长越长干涉条纹间距越大，所以蓝光的相邻条纹间距比红光的小，B正确；根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时只是沿运动方向变短，C错；由单摆做简谐运动的周期公式T=2π可得，单摆摆长增大为原来的2倍，其周期增大为原来的倍，D错.5.【解析】选D.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关，B正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故C正确，D项错误.6.【解析】选C.由E=mc2知，当能量发生变化时，其质量一定变化，A正确；太阳向外辐射能量，其总能量减少，故总质量减小，B正确，C错误；地球获得能量后，其能量增大，质量增大，D正确.7.【解析】选A.麦克斯韦在19世纪60年代建立经典电磁理论，并预言了电磁波的存在，A项正确；马可尼发明了无线电技术，B项错误；赫兹证实了电磁波的存在，C项错误；爱因斯坦用光电效应实验提出了光子说，故D项错误.【误区警示】由于对物理学史实记忆模糊或审题错误,而将预言电磁波存在的物理学家麦克斯韦与证明电磁波存在的物理学家赫兹相混淆而误选C.复习中应熟练掌握物理学史实.8.【解析】选A.电磁波在真空中的传播速度始终为3×108m/s，与频率无关，由c=λf，波速不变，频率增加，波长减小，故B、C、D错误，A正确.11\n9.【解析】选A.真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，A正确；爱因斯坦通过质能方程阐明了质量与能量的联系，但不能认为质量就是能量，B错误；根据相对论可知运动的宇航员观察到地球上的时钟变慢，C错误；竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度才会变短，D错误.10.【解析】选C、D.公式中m0是物体的静止质量；在v远小于光速时，一些量的变化不明显，经典力学依然成立，故选项A、B错误而C、D正确.11.【解析】选C、D.由麦克斯韦电磁场理论可知，恒定的电场不能产生电磁波，故选项A错误；电磁波在真空中也能传播，故B错误；电磁波的频率由波源本身决定，与介质无关，C项正确；电磁波的传播过程，就是电磁场的传播过程，也是能量的传递过程,故D项正确.12.【解析】选A、D.伽利略通过实验和合理的外推提出质量并不是影响落体运动快慢的原因，物体下落的快慢与空气阻力有关，A项正确；万有引力常量是卡文迪许通过扭秤实验测定的，选项B错误；普朗克提出了量子理论，爱因斯坦用光电效应实验提出了光子说，选项C错误；麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在,故D正确.13.【解析】选C.电磁波本身就是一种物质，它的传播不需要介质，而声波的传播需要介质，选项A的说法正确；电磁波由空气进入水中时，传播速度变小，但声波在水中的传播速度比在空气中大，选项B的说法正确；电磁波的传播方向与电场强度、磁感应强度两个振动矢量的方向都垂直，是横波，而声波是纵波，选项C说法错误；电磁波由空气进入水中传播时，波速变小，波长变短，而声波由空气进入水中传播时，波速变大，波长变长，选项D的说法正确.故答案为C.14.【解析】根据麦克斯韦电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场可知，如果是周期性变化的电场则产生同频率周期性变化的磁场.答案:同频率周期性变化的磁场热荧光15.【解析】第一次测量时汽车距雷达的距离s1=第二次测量时汽车距雷达的距离s2=两次发射时间间隔为t，则汽车车速v=答案:【方法技巧】求解雷达问题需注意的事项11\n(1)雷达确定物体位置的原理是已知无线电波的传播速度为c，测出从发射无线电波脉冲到接收到反射回来无线电波的时间t，就可由公式2s=ct确定被测物体的距离s，再根据无线电波的方向和仰角，便可以确定被测物体的位置了.(2)雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端.(3)雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段.(4)雷达发射的是不连续的无线电波，即脉冲，每次发射时间短于1μs，两次发射的时间间隔约为0.1ms.(5)障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来.(6)当反射波形与发射波形对应的时间间隔等于发射脉冲的时间间隔时，雷达的侦察距离最大.(7)要增大雷达的最大侦察距离，必须相应地延长发射脉冲的时间间隔，即减少每秒发射的脉冲数.(8)因电磁波在传播过程中不可避免地要损失能量，因此要提高雷达的侦察能力，增大最大侦察距离，最根本的还在于提高雷达的发射功率.【高考预测】1.【解析】选A.根据麦克斯韦电磁场理论，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周而复始，由近处向远处传播就形成了电磁波，选项A正确；在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，实际上，光就是某些频率的电磁波，选项B错误；如果电场(或磁场)是均匀变化的，那么由变化的电场(或磁场)引起的磁场(或电场)是稳定的，不能形成电磁波，选项C错误；电磁波可以在真空中传播，玻璃并不能屏蔽电磁波，选项D错误．综上所述，本题正确答案为A.2.【解析】选B.红外线是不可见光，人眼无法觉察到，所以C选项错误．它的波长长，频率低，穿透能力较弱，A选项错误．它的主要作用是热效应，物体温度越高，向外辐射的红外线越强，正是利用这一性质得到大气层遥感图的，故B选项正确，D选项错误.3.【解析】选C.根据电磁波谱中各种电磁波产生的原理可知，紫外线、红色激光(属于可见光)是原子的外层电子受激发产生的，X光是原子的内层电子受激发产生的，则C选项正确，B、D选项错误；红色激光为可见光，紫外线、X射线为不可见光，三者的频率大小关系是f2＜f1＜f3，故A选项错误.4.【解析】选B.由麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应11\n强度随时间均匀增大时，将产生一个恒定的感应电场，由楞次定律可知，此电场方向与小球初速度方向相同，由于小球带正电，电场力对小球做正功，小球的速度逐渐增大，向心力也随着增大，故A选项错误，B选项正确．洛伦兹力对运动电荷不做功，C选项错误．带电小球所受洛伦兹力F＝qBv，随着速度的增大而增大，同时B与t成正比，则F与t不成正比，故D选项错误.5.【解析】选B.由质能方程可知，能量与质量之间存在着一定的对应关系，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．6.【解析】根据狭义相对论的光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系．因此三种情况下，人观察到的光速都是c.答案:(1)c(2)c(3)c7.【解析】以地球上的时钟计算Δt＝＝2.87×108s＝9年若以飞船上的时钟计算：因为Δt＝所以得Δt′＝＝2.87×108×s＝1.28×107s＝0.4年.答案:9年0.4年8.【解析】(1)像电磁波一样，无线传输能量也需要发射、传播和接收的过程.(2)电磁波可以向各个方向传播，而电能的输送需要定向传播.(3)由表中的前三组数据和最后一组数据可以看出PR2＝1600.将R＝5代入上式得P＝64，所以y＝64；将P＝25代入得R＝8，所以x＝8.(4)①由题意知，输电效率为η＝35%，则P总＝＝28.6W.所以损失的功率为P损＝P总－P＝(28.6－10)W＝18.6W.②甲线圈输入功率为P总＝UI＝220×0.195W＝42.9W，所以，乙线圈得到的功率，即灯泡的功率为P＝P总η＝42.9W×35%＝15.0W.(5)因为在无线传输过程中，电磁波向各个方向传播是均等的，无法有效地控制方向性，所以为了更多地接收到电磁波，就需要接收仪器和发射点之间有较短的距离及接收器需有很大的体积．同时，向空间辐射较多的电磁波，对人体有害.答案:(1)发射(2)C(3)①864②PR2＝1600(4)①18.6②15.0(5)仪器体积过大;对人体有伤害;传输距离太短等11\n11