第十一章 第4单元 光的波动性 电磁波 相对论

第十一章第4单元光的波动性电磁波相对论

1．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。下列表述正确的是()

A．牛顿发现了万有引力定律

B．洛伦兹发现了电磁感应定律

C．光电效应证实了光的波动性

D．相对论的创立表明经典力学已不再适用

2．关于电磁场和电磁波，下列说法中不．正确的是()

A．变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者互相联系，统称为电磁场

B．电磁场从发生区域由近及远地传播称为电磁波

C．电磁波是一种物质，可在真空中传播，所以平日说真空是没有实物粒子，但不等于什么都没有，有“场”这种特殊物质

D．电磁波在真空中的传播速度总是3×108 m/s

3．下列说法正确的是()

A．雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象

B．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

C．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期

D．电磁波和机械波一样依赖于介质传播

4．在高中阶段我们已经学习过几种最常见波的相关知识，如机械波和电磁波的相关知识。下列关于波的说法不．正确的是()

A．只要条件满足，一切波都可以发生干涉和衍射现象

B．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播

C．机械波可以发生多普勒效应，而电磁波不能发生多普勒效应

D．对某种波而言在不同介质中的传播速度是不同的，波从一种介质进入另一种介质时，波的频率保持不变，而波长会发生改变

5．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是()

A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象

B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在

C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值

D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律

6．关于红外线的以下说法中正确的是()

A．不同的物体辐射红外线的波长和强度不同，可以在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射

B．利用红外线的热效应对物体进行烘干

C．利用红外线波长较短，容易发生衍射的特点进行远距离和高空摄影

D．利用不同物体辐射红外线的波长和强度的不同可以对物体进行远距离探测

7．下列说法正确的是()

A．甲乙在同一明亮空间，甲从平面镜中看见乙的眼睛时，乙一定能从镜中看见甲的眼睛

B．我们能从某位置通过固定的任意透明介质看见另一侧的所有景物

C．可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度

D．在介质中光总是沿直线传播

8．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是()

A．电磁场是一种物质，它只能在真空中传播

B．电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度方向互相平行

C．由于微波衍射现象不明显，所以雷达用它测定物体的位置

D．大气对蓝光的吸收较强，所以天空看起来是蓝色的

9．假设一列火车在沿平直的轨道飞快行驶，如图1所示，车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁与后壁，这是两个事件，下列说法正确的是()

图 1

A．车厢内的观察者认为闪光先到达后壁，后到达前壁

B．车厢内的观察者认为闪光同时到达前壁与后壁

C．车厢外的观察者认为闪光先到达后壁，后到达前壁

D．车厢外的观察者认为闪光同时到达前壁与后壁

10．据报导，欧洲大型强子对撞机(LHC)已于2008年9月10日开启，并加速第一批质子，该对撞机“开足马力”后能把数以百万计的粒子加速至每秒钟30万公里，相当于光速的99.9%，粒子流每秒可在隧道内狂飙11 245圈，单束粒子能量可达7万亿电子伏特。下列说法正确的是()

A．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度将能够达到光速

B．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度将能够超过光速

C．粒子高速运动时的质量将大于静止时的质量

D．粒子高速运动时的质量将小于静止时的质量

11．下列说法正确的是________。

A ．一观察者测出电子质量为2m 0，则电子相对于观察者的速度为

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c (m 0为电子静止时的质量，c 为光速) B ．医院用X 射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最强的

C ．稳恒电流周围产生稳定的磁场

D ．机械振动的位移是指振动物体离开平衡位置的最大距离

E ．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象

F ．在LC 振荡电路中，充电结束时两极板间电压为U ，则从开始放电到第一次放电完

毕的过程中，通过电路的平均电流等于2U π C L

12．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。

详解答案

1．解析：了解部分物理学史：牛顿发现万有引力；法拉第发现电磁感应定律；光电效应证明了光具有粒子性；相对论的创立表明了经典力学有一定的适用范围：“适用于低速，宏观”。

答案：A

2．解析：根据麦克斯韦电磁场理论知变化的磁场周围产生电场，变化的电场周围产生磁场，所以选项A 错误。

答案：A

3．解析：雨后天空出现的彩虹是光的折射现象，选项A 错误；在横波的传播过程中，质点并不随波迁移，选项C 错误；电磁波可以在真空中传播，选项D 错误。

答案：B

4．解析：电磁波也可以发生多普勒效应。

答案：C

5．解析：本题考查物理学史，意在考查考生对物理学史的识记能力。由物理学史可知，奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A 正确；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B 错误；库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，C 正确；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，D 错误。

答案：AC

6．解析：由于红外线是一种光波，一切物体都在不停地对外辐射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射性强一些。由于红外线的热效应，可用来烘干，又由于坦克、舰艇、人体等一切物体都在不停地辐射红外线，并且不同的物体所辐射的红外线其波长和强度不同，故在夜间或浓雾天气可通过红外线探测器来接收信号，并用电子仪器对接收到的信号进行处理，或用对红外线敏感的照相底片进行远距离摄影和高空摄影，就可察知物体的形状和特征。所以选项中的A 、B 、D 均正确，C 错误。

答案：ABD

7．解析：根据光的反射过程中光路可逆性可知，A 项正确；光从另一侧进入透明介质时可能发生全反射，因此，不一定能看见另一侧的所有景物，B 项错；在真空中，光和电磁波的传播速度均为光速c ，C 项错；在同一种均匀介质中，光是沿直线传播的，在非均匀介质中，光会发生折射现象，D 项错。

答案：A

8．解析：电磁场是一种特殊的物质，在真空、介质中都可以传播，A 错误；电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度方向互相垂直，B 错误；当太阳光通过空气时，太阳光中波长较长的红光、橙光、黄光都能穿透大气层，直接射到地面，而波长较短的青、蓝、紫等色光，很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡，从而使光线散射向四方，使天空呈现出蓝色，D 错误。

答案：C

9．解析：因光源位于车厢的中央，又光向前、向后传播的速度相同，故车厢内的观察者认为闪光同时到达前壁与后壁，所以A 错误、B 正确；但车厢外的观察者认为，因在闪光向两壁运动的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的闪光传播的路程长，到达前壁的时刻也就迟些，故车厢外的观察者认为闪光先到达后壁、后到达前壁，所以C 正确，D 错误。

答案：BC

10．解析：根据公式u ＝u ′＋v 1＋u ′v c 2可知物体的速度u 不可能等于或大于光速，所以A 、B 错误。根据公式m ＝m 0

1－(v c )2可知高速运动的物体的质量m 大于静止时的质量m 0，所以C

正确、D 错误。

答案：C

11．解析：电磁波中频率从低到高依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线，选项B 错误；振动物体离开平衡位置的最大距离是振幅，选项D 错误。

答案：ACEF

12．解析：依据爱因斯坦的质能方程E ＝mc 2，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 ＝m 0

1－(v c )2得v c ＝k 2－1k 。 答案：k

k 2－1k