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2014年衡水萬(wàn)卷物理專(zhuān)題十二 電磁波與相對(duì)論 一、選擇題 1．關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法中不正確的是（ ） A．電磁波既可以在介質(zhì)中傳播，又可以在真空中傳播 B．只要有變化的電場(chǎng)，就一定能產(chǎn)生電磁波 C．電磁波在真空中傳播時(shí)，頻率和波長(zhǎng)的乘積是一個(gè)恒量 D．振蕩電路的頻率越低，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大 2．當(dāng)代人類(lèi)的生活和電磁波緊密相關(guān)，關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是( ) A．只要把帶電體和永磁體放在一起，就會(huì)在周?chē)臻g產(chǎn)生電磁波 B．電磁波在傳播過(guò)程中，其波速始終保持不變 C．電視機(jī)．收音機(jī)和手機(jī)所接收的信號(hào)都屬于電磁波 D．微波爐內(nèi)所產(chǎn)生的微波不是電磁波，而是波長(zhǎng)很短的機(jī)械波 3．關(guān)于電磁波和機(jī)械波，下列說(shuō)法正確的是( ) A．電磁波和機(jī)械波的傳播都需要借助于介質(zhì) B．電磁波在任何介質(zhì)中傳播的速度都相同，而機(jī)械波的波速大小與介質(zhì)密切相關(guān) C．電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 D．機(jī)械波和電磁波都可以是橫波，也可以是縱波 4．下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是 ( ) A．變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng) B．電磁波在真空和介質(zhì)中傳播的速度相同 C．電磁波既可能是橫波，也可能是縱波 D．電磁波的波長(zhǎng)．波速．周期的關(guān)系為 5．關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法正確的是（ ） A．電磁場(chǎng)是一種物質(zhì)，它只能在真空中傳播 B．電磁波在真空中傳播時(shí)，它的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向互相平行 C．由于微波衍射現(xiàn)象不明顯，所以雷達(dá)用它測(cè)定物體的位置 D．大氣對(duì)藍(lán)光的吸收較強(qiáng)，所以天空看起來(lái)是藍(lán)色的 6．如圖所示的LC振蕩電路中，某時(shí)刻線(xiàn)圈中磁場(chǎng)方向向上，且電路的電流正在增強(qiáng)，則此時(shí)( ) A．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)高 B．電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)正在減小 C．電路中電場(chǎng)能正在增大 D．線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正在減小 7．電阻R．電容C和電感器L是常用的電子元器件，在頻率為f的交變電流電路中，如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S依次分別接通R．C．L支路，這時(shí)通過(guò)各支路的電流有效值相等。若將交變電流的頻率提高 到2f，維持其它條件不變，則下列幾種情況不正確的是（ ） A．通過(guò)R的電流有效值不變 B．通過(guò)C的電流有效值最大 C．通過(guò)L的電流有效值最小 D．通過(guò)R．C．L的電流有效值都不變 8．如圖所示的電路中，A、B是完全相同的燈泡，L是電阻可忽略不計(jì)的電感線(xiàn)圈。下列說(shuō)法正確的有( ) A．合上開(kāi)關(guān)S時(shí)，B先亮，A后亮，最后一樣亮 B．合上開(kāi)關(guān)S時(shí)，通過(guò)燈泡A的電流方向是由a到b C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，B立即熄滅，A過(guò)一會(huì)才熄滅 D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，通過(guò)燈泡B的電流方向由c到d 9．紅外遙感衛(wèi)星通過(guò)接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來(lái)探測(cè)地面物體的狀況。地球大氣中的水汽(H2O)．二氧化碳(CO2)能強(qiáng)烈吸收某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射，即地面物體發(fā)出的某些波長(zhǎng)的電磁波，只有一部分能夠通過(guò)大氣層被遙感衛(wèi)星接收。圖為水和二氧化碳對(duì)某一波段不同波長(zhǎng)電磁波的吸收情況，由圖可知，在該波段紅外遙感大致能夠接收到的波長(zhǎng)范圍為( ) A．2.5～3.5μm B．4～4.5μm C．5～7μm D．8～13μm 10．光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它可以提供大容量．高速度．高質(zhì)量的通信服務(wù)，目前我國(guó)正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)，下列說(shuō)法正確的是( ) A．光纖通信用光作為載體來(lái)傳遞信息 B．光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的衍射原理 C．光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的色散原理 D．目前廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲 11．過(guò)量接收電磁輻射有害人體健康．按照有關(guān)規(guī)定，工作場(chǎng)所受到的電磁輻射強(qiáng)度(單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的電磁輻射能量)不得超過(guò)某一臨界值W。若某無(wú)線(xiàn)電通訊裝置的電磁輻射功率為P，則符合規(guī)定的安全區(qū)域到該通訊裝置的距離可能為( ) A． B． C． D． 12．電磁波包含了射線(xiàn)．紅外線(xiàn)．紫外線(xiàn)．無(wú)線(xiàn)電波等，按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的排列順序是（ ） A．無(wú)線(xiàn)電波．紅外線(xiàn)．紫外線(xiàn)．射線(xiàn) B．紅外線(xiàn)．無(wú)線(xiàn)電波．射線(xiàn)．紫外線(xiàn) C．射線(xiàn)．紅外線(xiàn)．紫外線(xiàn)．無(wú)線(xiàn)電波 D．紫外線(xiàn)．無(wú)線(xiàn)電波．射線(xiàn)．紅外線(xiàn) 13．在地面附近有一高速飛過(guò)的火箭，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀(guān)察到的現(xiàn)象，以下說(shuō)法正確的是( ) A．地面上的人觀(guān)察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變快了 B．地面上的人觀(guān)察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了 C．火箭上的人觀(guān)察到火箭的長(zhǎng)度和時(shí)間進(jìn)程均無(wú)變化 D．火箭上的人看到地面上的物體長(zhǎng)度變小了，時(shí)間進(jìn)程變慢了 14．關(guān)于狹義相對(duì)論兩個(gè)基本假設(shè)的說(shuō)法，正確的是( ) A．相對(duì)性原理只適用于力學(xué)規(guī)律，其他規(guī)律就不成立了 B．伽利略相對(duì)性原理就是狹義相對(duì)性原理 C．光速不變?cè)碇皇羌僭O(shè)，沒(méi)有科學(xué)實(shí)驗(yàn)依據(jù) D．光速不變?cè)硎菍?duì)伽利略變換的否定 15．屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中（ ） A．真空中光速不變 B．時(shí)間間隔具有相對(duì)性 C．物體的質(zhì)量不變 D．物體的能量與質(zhì)量成正比 16．鐵路上使用一種電磁裝置向控制中心傳輸信號(hào)以確定火車(chē)的位置，能產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁鐵被安裝在火車(chē)首節(jié)車(chē)廂下面，如圖所示（俯視圖）。當(dāng)它經(jīng)過(guò)安放在兩鐵軌間的線(xiàn)圈時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，通過(guò)和線(xiàn)圈相連的電壓傳感器被控制中心接收，從而確定火車(chē)的位置。現(xiàn)一列火車(chē)以加速度a駛來(lái)，則電壓信號(hào)關(guān)于時(shí)間的圖像為 17．如圖所示，一根10m長(zhǎng)的梭鏢以相對(duì)論速度穿過(guò)一根10m長(zhǎng)的管子，它們的長(zhǎng)度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)量的．以下哪種敘述準(zhǔn)確地描述了梭鏢穿過(guò)管子的情況( ) A．梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它 B．管子收縮變短，因此在某些位置上，梭鏢從管子的兩端伸出來(lái) C．兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個(gè)位置，管子恰好遮住梭鏢 D．所有這些都與觀(guān)察者的運(yùn)動(dòng)情況有關(guān) 18．一個(gè)電容器，帶了電量Q后，兩極板電勢(shì)差為U，若它帶的電量減少，則（ ） A．電容為原來(lái)，兩極板電壓不變 B．電容為原來(lái)2倍，兩極板電壓不變 C．電容不變，兩極板電壓是原來(lái) D．電容不變，兩極板電壓是原來(lái)2倍 19．如圖所示，一個(gè)閉合鐵心上有初級(jí)和次級(jí)兩個(gè)線(xiàn)圈，每組線(xiàn)圈上各連接兩根平行的金屬導(dǎo)軌，在兩組導(dǎo)軌上各放置一根可沿導(dǎo)軌滑動(dòng)的金屬棒和，垂直導(dǎo)軌平面存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為和的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向和線(xiàn)圈的繞向如圖所示。金屬棒和導(dǎo)軌均接觸良好，那么下面說(shuō)法中正確的是( ) A．當(dāng)加速向右滑動(dòng)時(shí)，會(huì)向右運(yùn)動(dòng) B．當(dāng)減速向右滑動(dòng)時(shí)，會(huì)向左運(yùn)動(dòng) C．當(dāng)勻速向右滑動(dòng)時(shí)，會(huì)向左運(yùn)動(dòng) D．當(dāng)減速向右滑動(dòng)時(shí)，會(huì)向右運(yùn)動(dòng) 20．“示波器”是電工學(xué)中的重要儀器，如圖所示為示波器的原理圖，有一電子在電勢(shì)差為U1的電場(chǎng)中加速后，垂直射入電勢(shì)差為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，在滿(mǎn)足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件下，下列四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變小的是（ ） A．U1變大，U2變大 B．U1變大，U2變小 C．U1變小，U2變大 D．U1變小，U2變小 21．如圖所示，在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心．半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)，有相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向里。一帶正電的粒子（不計(jì)重力）從O點(diǎn)沿y軸正方向以某一速度射入，帶電粒子恰好做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t0時(shí)間從P點(diǎn)射出。 （1）求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。 （2）若僅撤去磁場(chǎng)，帶電粒子仍從O點(diǎn)以相同的速度射入，經(jīng)時(shí)間恰從半圓形區(qū)域的邊界射出。求粒子運(yùn)動(dòng)加速度的大小。 （3）若僅撤去電場(chǎng)，帶電粒子仍從O點(diǎn)射入，且速度為原來(lái)的4倍， 求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。 22．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線(xiàn)圈abcd，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直。 已知線(xiàn)圈的匝數(shù)N=100，邊長(zhǎng)ab =1.0m．bc=0.5m，電阻r=2。 磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0~1s內(nèi)從零均勻變化到0. 2T。在1~5s內(nèi)從0.2T均勻變化到-0.2T，取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向。 求: （1）0.5s時(shí)線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E和感應(yīng)電流的方向； （2）在1~5s內(nèi)通過(guò)線(xiàn)圈的電荷量q； （3）在0~5s內(nèi)線(xiàn)圈產(chǎn)生的焦耳熱Q。 萬(wàn)卷物理答案專(zhuān)題十二 電磁波與相對(duì)論 1.BD 2. C 【解析】變化的磁場(chǎng).電場(chǎng)才能產(chǎn)生電磁波，A項(xiàng)錯(cuò)；電磁波的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)；電磁波能夠攜帶信號(hào)，用于通訊，C項(xiàng)正確；微波爐內(nèi)的微波是波長(zhǎng)較短的電磁波，D項(xiàng)錯(cuò)。 3. C 【解析】電磁波的傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)；電磁波由某種介質(zhì)進(jìn)入另外一種介質(zhì)時(shí)，它的傳播速度將改變，即使是在同一種介質(zhì)中，波長(zhǎng)不同的電磁波其傳播速度也不相同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波速越大，B項(xiàng)錯(cuò)；干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象，電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉和衍射，C項(xiàng)正確；電磁波是橫波，機(jī)械波可以是橫波也可以是縱波，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.A【命題立意】本題考查電磁波的特點(diǎn)。 【解題思路】變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，這是麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱，A正確；電磁波在真空和介質(zhì)中傳播的速度不相同，在真空中傳播的速度最大，B錯(cuò)誤；在傳播方向的任一點(diǎn)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，電磁波是橫波，C錯(cuò)誤；電磁波的波長(zhǎng).波速.周期的關(guān)系為，D錯(cuò)誤。 5.C 6. BD 【解析】根據(jù)安培定則，線(xiàn)圈中的電流從b到a，此時(shí)電流正在增強(qiáng)，表明電容器正在放電，所以下板帶正電，上板帶負(fù)電。a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)低，電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)正在減小，電場(chǎng)能在減小，電流放電變慢，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變小。 7.D 8.AB 9. D 【解析】由圖可知，水對(duì)紅外輻射吸收率最低的波長(zhǎng)范圍是；二氧化碳對(duì)紅外輻射吸收率最低的波長(zhǎng)范圍是綜上可知，選D。 10.AD 11.CD 【解析】由題意知，不符合規(guī)定的區(qū)域與安全區(qū)域的臨界面為一球面，設(shè)其半徑為R，則有球面積， ，所以。 12.A 13. A 【解析】在地面附近有一高速飛過(guò)的火箭，根據(jù)長(zhǎng)度縮短效應(yīng)和時(shí)間延緩效應(yīng)可以知道，地面上的人觀(guān)察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變快了，所以A項(xiàng)是正確的。 14. D 【解析】狹義相對(duì)性原理是“在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的”，所以A選項(xiàng)是錯(cuò)的。伽利略相對(duì)性原理是“力學(xué)規(guī)律在任何慣性參考系中都是相同的”，所以伽利略相對(duì)性原理就是狹義相對(duì)性原理的說(shuō)法是錯(cuò)的。光速不變?cè)硪呀?jīng)被邁克爾孫一莫雷實(shí)驗(yàn)等驗(yàn)證，是有一定的科學(xué)實(shí)驗(yàn)依據(jù)的，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤。光速不變?cè)硎菍?duì)傳統(tǒng)伽利略變換的否定，所以D選項(xiàng)是對(duì)的。本題正確答案為D項(xiàng)。 15.A 16.D 17. D 【解析】如果你是在相對(duì)于管子靜止的參考系中觀(guān)察運(yùn)動(dòng)著的梭鏢，那么梭鏢看起來(lái)就比管子短，在某些位置梭鏢會(huì)完全處在管子內(nèi)部。然而當(dāng)你和梭鏢一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，你看到的管子就縮短了，所以在某些位置，你可以看到梭鏢兩端都伸出管子。又如你在梭鏢和管子之間運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的速度是在梭鏢運(yùn)動(dòng)的方向上，而大小是其一半，那么梭鏢和管子都相對(duì)于你運(yùn)動(dòng)，且速度的大小一樣，你看到這兩樣?xùn)|西都縮短了，且縮短的量相同。所以你看到的一切都是相對(duì)的——依賴(lài)于你的參考系。 18.C 19.AB 20.B 實(shí)驗(yàn)題 大題 21.命題動(dòng)向：本題考查帶電粒子在磁場(chǎng).電場(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，考查的運(yùn)動(dòng)模型有勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)及勻速圓周運(yùn)動(dòng)，考查的規(guī)律有物體的平衡.類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，這是對(duì)基本運(yùn)動(dòng)模型及其規(guī)律的綜合考查。 解析：（1）設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，初速度為，電場(chǎng)強(qiáng)度為E。可判斷出粒子受到的洛倫磁力沿軸負(fù)方向，于是可知電場(chǎng)強(qiáng)度沿軸正方向 且有 ① 又 ② 則 ③ （2）僅有電場(chǎng)時(shí)，帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中作類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng) 在方向位移 ④ 由②④式得 ⑤ 設(shè)在水平方向位移為，因射出位置在半圓形區(qū)域邊界上，于是 ， 又由 ⑥ 得 ⑦ （3）僅有磁場(chǎng)時(shí)，入射速度，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)軌道半徑為，由牛頓第二定律有 ⑧ 又 ⑨ 由③⑦⑧⑨式得 ⑩ 由幾何知識(shí) 即 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期 則帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間 所以 22.（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)磁通量的變化 解得代入數(shù)據(jù)得感應(yīng)電流的方向?yàn)? （2）同理可得感應(yīng)電流電量 解得代入數(shù)據(jù)得 （3）0-1s內(nèi)的焦耳熱且 1-5s內(nèi)的焦耳熱 由，代入數(shù)據(jù)得