第14章 电磁波-第15章 相对论简介 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测卷章末检测卷(第十四第十四、十五章十五章) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分) 1 手机通信是靠电磁波传递信息的， 从理论上预言电磁波存在和第一次用实验证实电磁波存 在的物理学家分别是( ) A安培，法拉第 B麦克斯韦，法拉第 C法拉第，赫兹 D麦克斯韦，赫兹 2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 3间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用

2、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 DX 射线波段 4一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( ) A洞口为椭圆形，隧道长度变短 B洞口为圆形、隧道长度不变 C洞口为椭圆形、隧道长度不变 D洞口为圆形，隧道长度变短 5如图 1 所示是 LC 回路中电容器带的电荷量随时间变化的图象在 110 6 s 到 2106 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( ) 图 1 A充电过程，波长为 1 200 m B充电过程，波长为 1 500

3、 m C放电过程，波长为 1 200 m D放电过程，波长为 1 500 m 6 一台无线电接收机， 当接收频率为 535 kHz 的信号时， 调谐电路里电容器的电容是 360 pF. 如果调谐电路里的电感线圈保持不变，要接收频率为 1 605 kHz 的信号时，调谐回路里电容 器的电容应改变为( ) A40 pF B120 pF C1 080 pF D3 240 pF 二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分每题至少有两个选项正确，选对得 5 分，漏选得 2 分，错选得 0 分) 7有关电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( ) A麦克斯韦首先预言了电磁波的存在 B变化的

4、电场一定产生变化的磁场 C电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波 D频率为 750 kHz 的电磁波在真空中传播时，其波长为 400 m 8太赫兹辐射是指频率大于 0.3 THz(1 THz1012 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

5、，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 9关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是( ) A均匀变化的电场在它周围空间产生均匀变化的磁场 B电磁波和机械波一样依赖于介质传播 C电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直 D只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波 101905 年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，给物理科学带来了巨大的进步根据狭义 相对论的理论，下列说法中正确的是( ) A在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 C根据狭义相对论可知，同时是绝对的 D根据

6、狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的 E根据狭义相对论可知，在相对地面以速度 v 高速运动的火车上，当人以相对火车速度 u 沿火车前进的方向运动时，则该人相对地面的速度为 uuv 三、填空题(本题共 2 小题，共 12 分) 11(6 分)如图 2 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_能转化为_能， 在 AB 时间内电容器处于_(填“充电”或“放电”) 过程，在时刻 C，电容器带电荷量_(填“为零”或“最大”) 图 2 12 (6 分)一飞船以速度 v 沿如图 3 所示方向飞行， 地面观测者测得飞船经过相距为 L0的 A、 B两

7、点经历时间为t1， 而飞船驾驶员测量经过A、 B两点时间是t2， 则有t1_t2(填“”“” 或“”)， 原因是飞船驾驶员观测到 A、 B 两点距离 L_L0(填“”“”或“”) 图 3 四、计算题(本题共 5 小题，共 44 分计算时必须有必要的文字说明、方程式和重要解题步 骤，有数值计算的要注明单位) 13(8 分)某居住地 A 位于某山脉的一边，山脉的另一边 P 处建有一无线电波发射站该发 射站可发送频率为 400 MHz 的微波和频率为 400 kHz 的中波， 已知无线电波在空气中的传播 速度都为 3108 m/s，则： (1)该微波和中波的波长各是多少？ (2)发射站发出的电磁波是

8、经过干涉还是衍射后到达居住地 A 处的？ (3)哪种波接收效果好？ 14.(8 分)在 LC 振荡电路中，线圈的自感系数 L2.5 mH，电容 C4 F.求： (1)该回路的周期多大？ (2)设 t0 时，电容器上电压最大，在 t9.010 3 s 时，通过线圈的电流是增大还是减小， 这时电容器是处在充电过程还是放电过程？ 15(8 分)飞船以 0.25c 的速度经过你时，正以 0.5c 的速度(相对飞船)向飞船前进的方向发射 一枚火箭，按照经典力学的相对性原理，火箭相对你的速度是多大？按照爱因斯坦的相对性 原理，这个速度又是多大？ 16(10 分)半人马星座星是离太阳系最近的恒星，它距地球

9、l.设有一宇宙飞船匀速往返于地 球与半人马星座星之间若宇宙飞船相对地球的速率为 v，按地球上时钟计时，飞船往返一 次需多长时间？如以飞船上时钟计时，往返一次的时间又为多长？ 17(10 分)地球上一观察者，看见一飞船 A 以速度 2.5108 m/s 从他身边飞过，另一飞船 B 以速度 2.0108 m/s 跟随 A 飞行求： (1)A 上的乘客看到 B 的相对速度； (2)B 上的乘客看到 A 的相对速度 答案精析答案精析 1D 2D 雷达是用无线电波来测定物体的位置，A 错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫调 制，B 错；使钞票上的荧光物质发出可见光的是紫外线，C 错；根据麦克斯韦电磁场理

10、论， 变化的电场可以产生磁场，D 正确 3B 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 4D 在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩 效应”，即洞口为圆形，故选 D. 5A 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 410 6 s，而 c T，cT1 200 m，故 A 正确 6A 由 f 1 2 LC得， f1 f2 L2C2 L1C1 f1535103 Hz 1 2 C1L0

11、 f21 605103 Hz 1 2 C2L0 得， 533 1 605 C2 C1 又 C1360 pF，得 C240 pF. 7ACD 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，均匀变化的电场产生恒定的磁场，电磁场的 传播就是电磁波， 频率为 750 kHz 的电磁波的波长为： c f 3108 750103 m400 m 综上所述， 选项 B 错误，选项 A、C、D 正确 8ACD 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、 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

12、波，更容易表现出波动性，所 以 C、D 对 9CD 均匀变化的电场和恒定电流一样，只能产生不变的磁场，所以 A 是错误的电磁波 是电磁场自身的运动过程，它本身就是物质，不需要介质就能传播；振荡的电场和振荡的磁 场总是交替产生，且能由发生的区域向周围空间传播，产生电磁波，选项 B 错，D 正确理 论分析和实验都证明电磁波是横波，电磁场中的 E、B 矢量跟波的传播方向是互相垂直的，C 正确 10ABD 根据狭义相对性原理，在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物 理规律都是相同的，故 A 正确；根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都 是相同的 故 B 正确； 根据狭义相对论

13、可知， 在不同的惯性系中， 同时是相对的， 故 C 错误； 有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，故 D 正确在 高速运动的火车上， 设车对地面的速度为 v， 车上的人以速度 u沿着火车前进的方向相对火 车运动，根据相对论速度变换公式得：他相对地面的速度 u uv 1uv c2 uv.故 E 错误 11电场 磁场 充电 为零 解析 由题图可知，振荡电流随时间做正弦规律变化在 OA 时间内电流增大，电容器正在 放电，电场能逐渐转化为磁场能在 AB 时间内电流减小，电容器正在充电在时刻 C 电流 最大，为电容器放电完毕瞬间，带电荷量为零 12 解析 由相对论长度公式：

14、LL01v 2 c2可知，飞船驾驶员观测到 A、B 两点距离小于地面 上人观测的距离，即 LL0；根据位移与速度的比值即为时间，则有时间为 t1L0 v ，而飞船驾 驶员测量经过 A、B 两点时间是 t2L v，因此有 t1t2. 13(1)0.75 m 750 m (2)衍射 (3)中波 解析 (1)由 c f知，10.75 m，2750 m. (2)无线电波绕过山脉到达 A 处，发生了衍射现象 (3)频率为 400 kHz 的中波接收效果更好，因为它的波长长，衍射现象更明显 14(1)6.2810 4 s (2)线圈中的电流在减小 电容器正处在反向充电过程 解析 (1)T2 LC23.14

15、 2.510 34106 s6.28104 s. (2)因为 t9.010 3 s 相当于 14.33 个周期，因T 40.33T T 2，所以当 t9.010 3 s 时，LC 回 路中的电磁振荡正处在第二个T 4的变化过程中t0 时，电容器上电压最大，极板上电荷量 最多， 电路中电流值为零， 回路中电流随时间的变化规律如图所示第一个1 4T 内， 电容器放电， 电流由零增至最大； 第二个1 4T 内， 电容器反向充电， 电流由最大减小到零 显然， 在 t9.010 3 s 时，即在第二个1 4T 内，线圈中的电流在减小，电容器正处在反向充电过程 150.75c 0.67c 解析 按照经典理论， 火箭相对于人的速度应为 v00.25c0.5c0.75c.设火箭相对于人的速 度为 u， 飞船相对于人的速度为 v， 火箭相对飞船的速度为 u， 按照爱因斯坦的相对性原理， 则有 u uv 1uv c2 0.67c. 16.2l v 2l v 1v c 2 解析 按地球上的时钟计时，t2l v.以飞船上的时钟计时，在地球看来，飞船是以速度 v 运动 的，设记录时间为 t，则 t t 1v c 2，所以 t 2l v 1v c 2