高考物理二轮复习题电磁波 相对论含高考题.docx
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高考物理二轮复习题电磁波相对论含高考题
电磁波相对论
物理
1.（2014四川，2，6分）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
[答案]1.C
[解析]1.衍射现象是波特有的现象,故电磁波能发生衍射现象,A错误。
遥控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的,B错误。
根据多普勒效应,当天体相对地球运动时,我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化,根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度,C正确。
光在真空中的速度是定值,在任何惯性系中测出的数值应相同,D错误。
2.（2012浙江理综，20，中）为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示.当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期T=2π
的振荡电流.当罐中的液面上升时（ ）
A.电容器的电容减小
B.电容器的电容增大
C.LC回路的振荡频率减小
D.LC回路的振荡频率增大
[答案]2. BC
[解析]2.由C=
可知，当液面上升时，ε增大，C增大，A错误，B正确.由T=2π
可知，T增大，频率减小，C正确，D错误.
3.（2010天津理综，1，易）下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B.电磁波在真空和介质中传播速度相同
C.只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播
[答案]3.A
[解析]3.变化的磁场就能产生电场，A正确.若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，C错.光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B错.D选项中没有强调是“均匀”介质，若介质密度不均匀会发生折射，故D错.
4.（2010上海单科，7，易）电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是（ ）
A.无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B.红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C.γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D.紫外线、无线电波、γ射线、红外线
[答案]4.A
[解析]4.在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，所以A项对.
5.（2009四川理综，14，易）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变化的磁场
[答案]5. D
[解析]5.均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生变化的磁场，电场的变化有以上两种可能，故D正确.
6.（2011江苏单科，12B
（1），中）如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（ ）
A.同时被照亮 B.A先被照亮 C.C先被照亮 D.无法判断
[答案]6.C
[解析]6.因列车沿AC方向接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C先被照亮，答案为C.
7.（2010北京理综，13，中）属于狭义相对论基本假设的是：
在不同的惯性系中（ ）
A.真空中光速不变 B.时间间隔具有相对性
C.物体的质量不变 D.物体的能量与质量成正比
[答案]7.A
[解析]7.狭义相对论的两条假设分别是：
在不同的惯性参考系中，真空中的光速不变和一切物理规律相同.
8.（2009北京理综，15，中）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
[答案]8. D
[解析]8.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，场强E的方向可以理解为波的“振动”方向，所以电磁波应为横波.故选D.
9.（2009江苏单科，12B
（1），中）如图甲所示，强强乘坐速度为0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c.强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为 .（填写选项前的字母）
A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.1.0c
[答案]9.D
[解析]9.据光速不变原理知光速与参考系无关，D项正确.
10.（2008江苏单科，12B
（2），中）惯性系S中有一边长为l的正方形（如图A所示），从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是 .
[答案]10.C
[解析]10.由l=l0
可知，沿速度方向即x方向的长度变短了，而垂直于速度方向即y轴上的边长不变，故C对.
11.（2012天津理综，1，易）下列说法正确的是（ ）
A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力
D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
[答案]11.B
[解析]11.放射性元素的半衰期由元素的原子核来决定，与元素以单质或化合物的形式存在无关，与压强、温度无关，即与化学、物理状态无关，故A项错误.由玻尔理论可知，氢原子从激发态跃迁到基态的过程放出光子，B项正确.从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线良好的穿透能力，C项错误.核子结合成原子核放出核能，因此核子单独存在时的总质量大于结合成原子核时核的质量，D项错误.
12.（2012山西山大附中高三第一次模拟，34
（1））关于振动和波动,下列说法正确的是（填入正确选项前的字母.选对1个给3分,选对2个给4分,选对3个给6分;选错1个扣3分,最低得0分）（ ）
A.单摆做简谐运动的周期与摆球的质量及当地的重力加速度有关
B.部队过桥不能齐步走而要便步走,是为了避免桥梁发生共振现象
C.在波的干涉中,振动加强的点位移不一定始终最大
D.各种波均能发生干涉、衍射、偏振等现象
E.电磁波是横波,它能传递信息与能量
[答案]12.BCE
[解析]12.由T=2π
知T与g有关但与质量m无关,A错误.部队过桥齐步时会对桥产生周期性的驱动力,且其频率与桥梁的固有频率接近而易引发共振,故B正确.在波的干涉中,振动加强的点仍是振动的,其位移在0至最大值间变化,而振动减弱点的振幅不一定为0,故C正确.偏振是横波所特有的现象,D错误.电磁波是横波,且所有波都能传递信息与能量,E正确.
13.（2012衡水高三第三次模拟，34
（1））下列说法正确的是（ ）
A.一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小
B.在LC振荡电路中,当电容器两极板的电压正在增大时,电容器处于充电状态
C.做受迫振动的弹簧振子,其振动周期等于它的固有周期
D.全息照相的拍摄利用了光的干涉原理,这就要求参考光和物光有很高的相干性,因此激光出现以后全息照相技术得到了长足的发展
E.电磁波谱中波长最短的是X射线,利用X射线能透视人体的骨骼
[答案]13.ABD
[解析]13.由爱因斯坦相对论中长度收缩效应可知A正确.电容器两极板的电压正在增大时,所带电荷量正在增加,故电容器一定是处于充电状态,B正确.受迫振动中物体的振动周期等于驱动力的周期,与物体的固有周期无关,C错误.全息照相利用激光的干涉记录了光的强度信息与相位信息,D正确.电磁波谱中波长最短的是γ射线,E错误.
14.（2012陕西五校高三第三次模拟，34
（1））下列说法正确的是 .
A.根据麦克斯韦的电磁场理论,在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场
B.发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路
C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D.当物体以较小的速度运动时,质量变化十分微小,经典力学理论仍然适用,只有当物体接近光速运动时,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
[答案]14.BD
[解析]14.变化的磁场周围一定产生电场,非均匀变化的磁场才产生变化的电场,电场产生磁场时情况相同,A错误.因电磁波辐射本领与频率的4次方成正比,且开放电路能使电磁波处于更大空间范围内,故B正确.检查光学平面平整程度利用的是光的薄膜干涉,C错误.由m=
可见,当v≪c时m≈m0,故D正确.
15.（2012河南六市二联
（1））下列说法正确的是 .（选对一个给3分,选对两个给4分,选对三个给6分.每选错一个扣3分,最低得分为0分）
A.在人类历史上赫兹首先证实了电磁波的存在
B.在水中红光比紫光传播得快
C.绿光比红光更容易发生衍射
D.在不同的惯性系中观察到真空中的光速是不相同的
E.在“利用单摆测重力加速度”的实验中,测量单摆振动的周期应从小球摆到最低点时开始计时
[答案]15.ABE
[解析]15.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹首先从实验上加以证实,A正确.紫光折射率大于红光折射率,由v=
知B正确.绿光波长小于红光波长,而波长越长波动性越显著,C错误.光速不变是狭义相对论的两个基本原理之一,D错误.小球经过最低点时速度最大,滞留时间最短,引起的测量误差小,故E正确.
16.（2012辽宁高考压轴卷
（1））以下物理学知识的相关叙述,其中正确的是（ ）
A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
B.变化的电场周围不一定产生变化的磁场
C.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理
D.狭义相对论认为,在惯性参考系中,光速与光源、观察者间的相对运动无关
E.在“用单摆测重力加速度”的实验中,测量n次全振动的总时间时,计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜
[答案]16.BDE
[解析]16.检查平面的平整度利用的是光的薄膜干涉,A错误.均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场才产生变化的磁场,B正确.超声波测量车速是利用波的多普勒效应,C错误.光速不变是狭义相对论的两条基本假设之一,D正确.小球运动到最低点时速度最大,滞留时间最短,易于判定小球经过最低点的时刻,测量误差较小,E正确.
17.（四川成都市2013届高中毕业班第三次诊断性检测,1）下列说法正确的是
A.在麦克斯韦预言的基础上，赫兹通过实验证实了电磁波的存在
B.所有波都能发生偏振现象
C.相对论质能关系式为E=mc
D.1µF=1X10-3F
[答案]17.A
[解析]17.在麦克斯韦预言的基础上，赫兹通过实验证实了电磁波的存在,A项正确；偏振现象是横波特有的性质，B项错；相对论质能关系式为E=mc2，C项错；1µF=1X10-6F，D项错。
18.（2013四川，1，6分）下列关于电磁波的说法,正确的是（ ）
A.电磁波只能在真空中传播
B.电场随时间变化时一定产生电磁波
C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
[答案]18.C
[解析]18.电磁波是电磁场这种物质在空间的传播,它既可在真空中传播,也可在介质中传播,A错误;当电场随时间均匀变化时产生稳定的磁场,稳定的磁场不能再产生电场,故也就不能形成电磁波,B错误;做变速运动的电荷产生变化的磁场,变化的磁场在其周围空间产生变化的电场……电场、磁场交替产生,向外传播的过程就形成了电磁波,C正确。
麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,D错误。
19.（2013浙江，14，6分）关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是（ ）
A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息
B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
[答案]19.B
[解析]19.电磁波、声波都能够传递信息,A项错误;手机通话时将人的声音转化为电信号并通过电磁波传递,B正确;医院“B超”的超声波属于声波,传播速度远小于光速,C错误;红外线与X射线相比频率低,波长长,D错误。
20.（2011上海综合，41，易）“上海光源”是高性能的第三代同步辐射光源，其发出的电磁波波长覆盖了从远红外到硬X射线的宽广波段.对于以下电磁波：
①X射线，②红外线，③紫外线，按波长从大到小的排序是：
.（填写编号）
[答案]20.②③①
[解析]20.电磁波谱的波长由长到短的顺序：
无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.故可知答案为②③①.
21.（2008海南单科，18
（1），难）设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍.则粒子运动时的质量等于其静止质量的 倍，粒子运动速度是光速的 倍.
[答案]21.k
[解析]21.依据爱因斯坦的质能方程E=mc2，宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则其质量等于其静止质量的k倍；再由相对论质量公式m=
得
=
.
22.（2011上海综合，42，易）“上海光源”发出的X射线，能清晰地拍出血管、神经等软组织照片，甚至能让普通X射线无法觉察的肿瘤初期细胞也暴露无遗，这有助于医生发现更早期的病变，提前介入治疗.不同波长的电磁波具有不同的性质和用途，根据示例填写下表.
电磁波
用途
X射线
在医学上常用于医疗检查
成像用于夜间保安监视
紫外线
[答案]22.红外线 医学上杀菌
[解析]22.红外线成像不受可见光的影响，任何物体时刻都在向外辐射着红外线，所以红外拍摄不受白天黑夜影响；紫外线有杀菌的作用，也有化学作用，增强钙吸收，医学上主要是杀菌.
23.（2008山东理综，37
（1），易）麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波.若一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图像如图所示，求该光波的频率.
[答案]23.5×1014Hz
[解析]23.设光在介质中的传播速度为v，波长为λ，频率为f，则
f=
v=
联立得f=
从波形图上读出波长λ=4×10-7m，代入数据解得
f=5×1014Hz
24.（2013江苏，12，12分）A.如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。
其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。
这就是著名的“卡诺循环”。
（1）该循环过程中,下列说法正确的是 。
A.A→B过程中,外界对气体做功
B.B→C过程中,气体分子的平均动能增大
C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
（2）该循环过程中,内能减小的过程是 （选填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”）。
若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量,在C→D过程中放出38kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为 kJ。
（3）若该循环过程中的气体为1mol,气体在A状态时的体积为10L,在B状态时压强为A状态时的
。
求气体在B状态时单位体积内的分子数。
（已知阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1,计算结果保留一位有效数字）
B.
（1）如题12B-1图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz。
现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,则把手转动的频率为 。
（题12B-1图）
A.1Hz B.3Hz C.4Hz D.5Hz
（2）如题12B-2图所示,两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v（v接近光速c）。
地面上测得它们相距为L,则A测得两飞船间的距离 （选填“大于”、“等于”或“小于”）L。
当B向A发出一光信号,A测得该信号的速度为 。
（题12B-2图）
（3）题12B-3图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,AB⊥BC。
光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC射出。
若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?
（计算结果可用三角函数表示）
（题12B-3图）
C.
（1）如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的 也相等。
A.速度 B.动能 C.动量 D.总能量
（2）根据玻尔原子结构理论,氦离子（He+）的能级图如题12C-1图所示。
电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离 （选填“近”或“远”）。
当大量He+处在n=4的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有 条。
（题12C-1图）
（3）如题12C-2图所示,进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg,他们携手远离空间站,相对空间站的速度为0.1m/s。
A将B向空间站方向轻推后,A的速度变为0.2m/s,求此时B的速度大小和方向。
（题12C-2图）
[答案]24.A.
（1）C
（2）B→C 25 （3）n=4×1025m-3
B.
（1）A
（2）大于 c（或光速） （3）
C.
（1）C
（2）近 6 （3）0.02m/s 离开空间站方向
[解析]24.A.
（1）A→B体积增大,气体对外做功,A错误;B→C体积增大,气体对外做功,W<0、Q=0,由热力学第一定律,ΔU=W+Q知内能减小,温度降低,分子平均动能减小,B错误;C→D,T不变,V减小,p增大,C正确;D→A,V减小,外界对气体做功,W>0,Q=0,ΔU>0,T增大,气体分子平均速率增大,D错误。
（2）由
（1）可知,B→C过程内能减小。
经过一个循环,ΔU=0,所以对外做功W=（63-38）kJ=25kJ。
（3）等温过程pAVA=pBVB,单位体积内的分子数n=
。
解得n=
代入数据得n=4×1025m-3
B.
（1）因把手每转动一周,驱动力完成一次周期性变化,即把手转动频率即为驱动力的频率。
弹簧振子做受迫振动,而受迫振动的频率等于驱动力的频率,与振动系统的固有频率无关,故A正确。
（2）从飞船A测量时飞船B是静止的,从地面上测量时两飞船都是运动的,由相对论的“尺缩效应”知运动长度要缩短,故从地面测得的飞船间距小。
由光速不变原理知光信号的传播速度与参考系是无关的,故A测得该信号的速度仍为光速c。
（3）由题意知,光线经界面CD和界面EA两次反射后传播方向改变了90°,光线在两界面上反射时入射角与反射角的和都为45°,则对应的入射角为22.5°,若此时恰好发生全反射,则折射率为最小值,即n=
=
。
C.
（1）由德布罗意波长λ=
知二者的动量应相同,故C正确,由p=mv可知二者速度不同,Ek=
mv2=
二者动能不同,由E=mc2可知总能量也不同,A、B、D均错。
（2）量子数小的轨道半径小,因此n=3的轨道比n=5的轨道离核近;能级跃迁发射的谱线条数为
=
=6条。
（3）以空间站为参考系,以v0的方向为正方向,由动量守恒定律
（mA+mB）v0=mAvA+mBvB
解得vB=0.02m/s
方向远离空间站方向。
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