第十三章 第3單元 電磁波 相對論簡介
1.如圖13-3-1所示,強強乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追= 趕正前方的壯壯,壯壯的飛行速度為0.5c.強強向壯壯發(fā)出一束光進行聯(lián)絡(luò),則壯壯觀測到該光束的傳播速度為________.(填寫選項前的字母)
A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.1.0c
2.下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 ( )
A.電磁波必須依賴介質(zhì)傳播
B.電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象
C.電磁波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象
D.電磁波無法攜帶信息傳播
3.類比是一種有效的學習方法,通過歸類和比較,有助于掌握新知識,提高學習效率.在類比過程中,既要找出共同之處,又要抓住不同之處.某同學對機械波和電磁波進行類比,總結(jié)出下列內(nèi)容,其中不正確的是 ( )
A.機械波的頻率、波長和波速三者滿足的關(guān)系,對電磁波也適用
B.機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象
C.機械波的傳播依賴于介質(zhì),而電磁波可以在真空中傳播
D.機械波既有橫波又有縱波,而電磁波只有縱波
4.電磁波的頻率范圍很廣,不同頻率的電磁波具有不同的特性,請從電磁波譜中任選兩種,分別寫出它們的名稱和一種用途.
(1)名稱________,用途______________________________________________.
(2)名稱________,用途_________________ ____________________________.
5.設(shè)宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍.則粒子運動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的________倍,粒子運動速度是光速的________倍.
6.雷達是利用無線電波來測定物體位置的無線電設(shè)備,目前雷達發(fā)射的電磁波的頻率
多在200 MHz至1000 MHz的范圍內(nèi).
(1)下列關(guān)于雷達的說法中正確的是 ( )
A.真空中上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3 m至1.5 m之間
B.電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的
C.測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的距離
D.波長越短的電磁波,反射性能越強
(2)設(shè)雷達向遠處發(fā)射無線電波.每次發(fā)射的時間是1 μs,兩次
發(fā)射的時間間隔為100 μs.顯示器上呈現(xiàn)出的尖形波如圖
13-3-2所示,已知圖中ab=bc,則障礙物與雷達之間的距
離是多大?
7.一電子(m0=9.1×10-31 kg)以0.99c的速率運動.問:
(1)電子的總能量是多大?
(2)電子的經(jīng)典力學的動能與相對論的動能之比是多大?
8.太陽在不斷地向外輻射能量,因而其質(zhì)量也在不斷地減少.若太陽每秒鐘輻射的總能量為4×1026 J,試計算太陽在1 s內(nèi)失去的質(zhì)量,估算5000年內(nèi)其質(zhì)量總共減小了多少,并與太陽的總質(zhì)量2×1027 t比較之.
9.如圖13-3-3所示,考慮幾個問題:
(1)若參考系O′相對于參考系O靜止,人看到的光速應(yīng)是多少?
(2)若參考系O′相對于參考系O以速度v向右運動,人看到的光速應(yīng)是多少?
(3)若參考系O相對于參考系O′以速度v向左運動,人看到的光速又是多少?
第十三章 第3單元 電磁波 相對論簡介
【參考答案與詳細解析】
1. 解析:由光速不變原理知光速與參考系無關(guān),D正確.
答案:D
2.解析:電磁波可以在真空中傳播,具有波所有的特性,能發(fā)生干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象,并且它可以傳遞信息,可知只有B正確.
答案:B
3.解析:電磁波是電磁場傳播形成的.在傳播過程中電場的電場強度E的方向和磁場的磁感應(yīng)強度B的方向都與波的傳播方向垂直;場強E的方向可以理解為波的“振動”方向,所以電磁波應(yīng)為橫波.故選D.
答案:D
4.解析:如無線電波可用于通信,紅外線可用于紅外遙感,可見光可用于照明用等.
答案:見解析
5.解析:依據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2,宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍,則其質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的k倍;再由相對論質(zhì)量公式
m=m01-(vc)2得vc=k2-1k.
答案:k k2-1k
6.解析:(1)根據(jù)λ=c/f,在200 MHz至1000 MHz的頻率范圍內(nèi)
電磁波的波長范圍在 0.3 m至1.5 m之間,故A正確.根據(jù)電
磁場理論,變化的電場產(chǎn)生磁場,變化的磁場產(chǎn)生電場,故B
錯誤.雷達是利用電磁波的反射原理,C正確.電磁波波長越短,越不易發(fā)生衍
射,反射性能越好,D正確.
(2)由ab等于bc可知,電磁波從發(fā)射到返回所用時間為50 μs.設(shè)雷達與障礙物之間的距離為x,電磁波往返的時間為t=50 μs
由2x=ct得
x=ct/2=3.0×108×50×10-6×12 m=7.5×103 m.
答案:(1)ACD (2)7.5×103 m
7.解析:(1)電子的總能量為:
E=mc2=m01-(vc)2•c2
=9.1×10-311-(0.99cc)2×(3×108)2 J≈5.8×10-13 J.
(2)電子的經(jīng)典力學動能為
Ek=12m0v2=12m0(0.99c)2
相對論的動能為
Ek′=E-E0=mc2-m0c2
EkEk′=12m0(0.99c)2mc2-m0c2=12×0.99211-(0.99cc)2-1≈0.08.
答案:(1)5.8×10-13 J (2)0.08
8.解析:由太陽每秒鐘輻射的能量ΔE可得其在1 s內(nèi)失去的質(zhì)量為Δm=ΔEc2=4×1026(3×108)2 kg=49×1010 kg.
5000年內(nèi)太陽總共減小的質(zhì)量為
ΔM=5000×365×24×3600×49×1010 kg
=7.008×1020 kg.
與總質(zhì)量相比P=ΔMM=7.008×10202×1027×103
=3.504×10-10,比值很微。
答案:49×1010 kg 7.008×1020 kg 比太陽的總質(zhì)量小得多
9.解析:根據(jù)狹義相對論的光速不變原理:真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,光速與光源、觀察者間的相對運動沒有關(guān)系.
因此三種情況下,人觀察到的光速都是c.
答案:(1)c (2)c (3)c
本文來自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaosan/1247041.html
相關(guān)閱讀:高考物理總復習機械能、功、功率功練習5(附答案)