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2电磁场与电磁波课后·训练提升基础巩固一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)1.电磁波由真空进入介质中时,其波速变为原来的一半,则波长变为原来的()A.一半B.两倍C.不变D.无法判断,频率不变。
由v=λf知v减半,则λ减半。
2.在真空中传播的电磁波,当它的频率增大时,它的传播速度及其波长的变化情况是()A.速度不变,波长减小B.速度不变,波长增大C.速度减小,波长变大D.速度增大,波长不变3×108m/s,与频率无关;由c=λf,波速不变,频率增大,波长减小,故选项A正确,B、C、D错误。
3.下列关于电磁波的说法正确的是()A.电磁波必须依赖介质传播B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波不会发生偏振现象D.电磁波无法携带信息传播,可以发生衍射现象,故选项B正确。
电磁波是横波,能发生偏振现象,故选项C错误。
电磁波能携带信息传播,且传播不依赖介质,在真空中也可以传播,故选项A、D错误。
4.下列说法正确的是()A.电荷的周围一定有电场,也一定有磁场B.均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场C.任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场D.正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场,不产生磁场,运动的电荷周围的电场是变化的,所以产生磁场,选项A错误。
由麦克斯韦理论判断选项B、D正确,C错误。
5.按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法正确的是()A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。
对此理论全面正确理解为:不变化的电场周围不产生磁场;变化的电场可以产生变化的磁场,也可产生不变化的磁场;均匀变化的电场产生稳定的磁场;周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。
点囤市安抚阳光实验学校光的波粒二象性(建议用时：45分钟)[学业达标]1．频率为ν的光子，具有的能量为hν，动量为hνc，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是( )A ．光子改变原来的运动方向，且传播速度变小B ．光子改变原来的传播方向，但传播速度不变C ．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大D ．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长E ．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率【解析】 碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变，A 错误，B 正确；光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小，即ν＞ν′，再由c ＝λ1ν＝λ2ν′，得到λ1<λ2，C 错误，D 、E 正确．【答案】 BDE2．关于光的本性，下列说法中正确的是 ( )A ．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性B ．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C ．光的干涉、衍射现象说具有波动性D ．光电效说具有粒子性E ．波粒二象性是光的属性【解析】 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的微粒．某现象说具有波动性，是指波动理论能解释这一现象．某现象说具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象．要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系．C 、D 、E 正确，A 、B 错误．【答案】 CDE3．关于光的波粒二象性的理解正确的是 ( ) 【：11010063】A ．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B ．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C ．光在传播时波动性显著，而与物质相互作用时粒子性显著D ．高频光是粒子，低频光是波E ．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著【解析】光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，E正确；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B错误，C正确；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，D错误．【答案】ACE4．对光的认识，下列说法正确的是( )【：11010063】A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D．光的波粒二象性理解为：在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下光的粒子性表现明显E．光表现出波动性还是粒子性由光的频率大小决，频率大的光就显示粒子性【解析】本题考查光的波粒二象性．光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，A选项正确；光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在片上的感光所证实，B选项正确；粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，C、E选项错误，D选项正确．【答案】ABD5．为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是 ( )A．使光子一个一个地通过双缝干涉装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动规律显示出光的粒子性D．个别光子的运动显示出光的粒子性E．大量光子的运动规律显示出光的波动性【解析】单个光子运动具有不确性，大量光子落点的概率分布遵循一规律，显示出光的波动性．使光子一个一个地通过双缝，如果时间足够长，底片上会出现明显的干涉图样，A、E正确，B、C错误；由光的波粒二象性知，个别光子的运动显示出光的粒子性，D正确．【答案】ADE6．在验证光的波粒二象性的中，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D．单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性E．单个光子通过单缝后，出现在底片上明条纹处的概率大【解析】个别光子的行为表现出粒子性．单个光子的运动是随机的，无规律的，但出现在底片上明条纹处的概率大些，大量光子的行为表现出波动性，大量光子运动符合统计规律，通过单缝产生衍射图样，故A、D、E正确，B错误．光子通过单缝的运动路线是无规律的，故C错误．【答案】ADE7．用极微弱的可见光做双缝干涉，随着时间的增加，在屏上先后出现如图432(a)、(b)、(c)所示的图像，则下列说法正确的是( )图432A．图像(a)表具有粒子性B．图像(c)表具有波动性C．用紫外光不能产生干涉D．表是一种概率波E．表是一种电磁波【解析】用很弱的光做双缝干涉得到的图片上的一个一个无分布规律的光点，体现了光的粒子性，故A正确；经过较长时间曝光的图片(c)，出现了明暗相间的条纹，波动性较为明显，本表是一种概率波，但不能表是一种电磁波，故B、D均正确，E错误；紫外光也属于波，也能发生干涉，故C错误．【答案】ABD8．如图433所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该可以证具有________性．图433【解析】弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效现象，则证具有粒子性，所以该证明了光具有波粒二象性．【答案】波粒二象[能力提升]9．研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )【：11010064】A．能量守恒B．动量守恒C ．λ＜λ′D ．λ＞λ′E ．λ＝λ′【解析】 能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观也适用于微观．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律．光子与电子碰撞前光子的能量E ＝hν＝h cλ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量E ′＝hν′＝h cλ′，由E ＞E ′，可知λ＜λ′，选项A 、B 、C 正确．【答案】 ABC10．光具有波粒二象性，光子的能量ε＝hν，其中频率ν表示波的特征．若某激光管以P W ＝60 W 的功率发射波长λ＝663 nm 的光束，试根据上述理论计算：该管在1 s 内发射出多少个光子？【解析】 设在时间Δt 内发射出的光子数为n ，光子的频率为ν，每个光子的能量ε＝hν，所以P W ＝nhνΔt (Δt ＝1 s)．而ν＝c λ，解得n ＝P W Δt ·λhc＝6.0×1×663×10－96.63×10－34×3×108个＝2.0×1020个．【答案】 2.0×1020个11．若一个光子的能量于一个电子的静止能量，已知静止电子的能量为m 0c 2，其中m 0为电子质量，c 为光速，试问该光子的动量和波长是多少？(电子的质量取9.11×10－31kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s)【解析】 一个电子静止能量为m 0c 2，按题意hν＝m 0c 2光子的动量p ＝h λ＝εc ＝m 0c 2c＝m 0c＝9.11×10－31kg×3×108m/s ≈2.73×10－22kg·m/s，光子的波长λ＝h p ＝ 6.63×10－34J·s2.73×10－22kg·m/s≈2.4×10－12m.【答案】 2.73×10－22kg·m/s 2.4×10－12m12．(2016·一中检测)光具有波粒二象性，光子的能量E ＝hν，其中频率ν表征波的特征．在爱因斯坦提出光子说之后，又提出了光子动量p 与光波波长λ的关系λ＝hp.若某激光管以P ＝60 W 的功率发射波长λ＝663 nm 的光束，试根据上述理论计算：(1)该管在1 s 内发射出多少个光子？(2)若该管发射的光束被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力F 为多大？【解析】 (1)由能量守恒律得Pt ＝n hc λ，可得n ＝2×1020个．(2)对光子由动量理，可得F ′t ＝(p 2－p 1)n ，可得F ′＝－2×10－7N 由牛顿第三律知黑体表面所受作用力F ＝－F ′＝2×10－7N. 【答案】 2×1020个 (2)2×10－7N。
复习题第一章刚体转动1名词解释刚体：如果一个物体在外力作用下，它的各部分之间的距离保持不变，或者它的形状和大小都不发生变化，那这个物体被称为刚体力矩：力矩是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向转动惯量：转动惯量是刚体转动惯性的量度，转动惯量越大，刚体的转动惯性就越大进动：一个自转的物体受外力作用导致其自转轴绕某一中心旋转，这种现象被称为进动2填空：(1) 刚体转动的运动学参数是角位移、角速度、角加速度。
(2) 刚体转动的力学参数是力矩、转动惯量。
(3) 陀螺在绕本身对称轴旋转的同时，其对称轴还将绕竖直回转，这种回转现象称为进动。
3. 问答：(1) 有一个鸡蛋不知是熟还是生，请你判断一下，并说明为什么？可以根据两者旋转情况的不同加以辨别。
熟鸡蛋内部凝结成固态，可近似为刚体，使它旋转起来后对质心轴的转动量可以认为是不变的常量，鸡蛋内各部分相对转轴有相同的角速度，因桌面对质心轴的摩擦力矩很小，所以熟鸡蛋转起来后。
其角速度减小非常缓慢，可以稳定的旋转相当长时间。
生鸡蛋内部可近似为非均匀分布的流体，使它旋转时，内部各部分状态变化的难易程度不相同，会因为摩擦而使鸡蛋晃荡，转动轴不稳定，转动惯量也不稳定。
使它转动的动能因内部摩擦等因素耗散而不能维持，使转动很快停下来。
(2) 地球自转的角速度方向指向什么方向？作图说明。
绕自转轴自西向东的转动(3) 中国古代用指南针导航，现代用陀螺仪导航，请说明陀螺仪导航的原理。
陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成，基于角动量守恒的理论。
陀螺仪一旦开始旋转，由于转子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。
物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向。
(4) 一个转动的飞轮，如果不提供能量，最终将停下来，试用转动定律解释该现象。
刚体的定轴转动定律为M=Jα。
转动着的飞轮，不供给能量，它只受阻力矩M的作用，角加速度α0，即做减速转动，从而最终停止下来。
第二章物体弹性1. 名词解释：应力：在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。
第四章 机械振动和机械波4.1什么是简谐振动？分别从运动学和动力学两方面作出解释。
并说明下列运动是不是简谐振动；（1）小球在地面上做完全弹性的上下跳动；（2）小球在半径很大的光滑凹球面底部做小幅度的摆动； （3）曲柄连杆机构使活塞做往复运动。
4.2 若弹簧振子中弹簧本身的质量不可忽略，其振动周期是增加还是减小？ 这相当于增加了系统的惯性，振动周期将增加。
4.3 将单摆拉到与竖直方向成ϕ角后，放手任其摆动，则ϕ是否就是其初相位？为什么？单摆的角速度是否是谐振动的圆频率？4.4判断以下说法是否正确？说明理由。
“质点作简谐振动时，从平衡位置运动到最远点需要1/4周期，因此走过该段距离的一半需时1/8周期。
”4.5两个相同的弹簧挂着质量不同的物体，当它们以相同的振幅做简谐运动时，问振动的能量是否相同？4.6什么是波动？振动与波动有什么区别和联系？ 4.7试判断下列几种关于波长的说法是否正确. （1）在波传播方向上相邻两个位移相同点的距离； （2）在波传播方向上相邻两个运动速度相同点的距离； （3）在波传播方向上相邻两个振动相位相同点的距离。
4.8当波从一种媒质透入另一种媒质时，下面那些量会改变，哪些量不会改变：波长、频率、波速、振幅。
4.9有人认为频率不同、振动方向不同、相位差不恒定的两列波不能叠加，所以它们不是相干波，这种看法对不对？说明理由。
4.10 波的能量与振幅的平方成正比，两个振幅相同的相干波在空间叠加时，干涉加强的点的合振幅为原来的两倍，能量为原来的四倍，这是否违背能量守恒定律？4.11 一质点作简谐振动)7.0100cos(6ππ+=t x cm 。
某时刻它在23=x cm 处，且向X 轴负向运动，它要重新回到该位置至少需要经历的时间为（ ） A 、s 1001 B 、s 2003 C 、s 501 D 、 s 503答案：(B)4.12 一个单摆，如果摆球的质量增加为原来的四倍，摆球经过平衡位置时的速度减为原来的一半，则单摆（ ）A 、频率不变，振幅不变；B 、频率不变，振幅改变；C 、频率改变，振幅不变；D 、频率改变，振幅改变； B4.13 以频率ν作简谐振动的系统，其动能和势能随时间变化的频率为（ ） A 、2/ν B 、ν C 、ν2 D 、ν4 答案：(C)4.14 劲度系数为m N /100的轻弹簧和质量为10g 的小球组成的弹簧振子，第一次将小球拉离平衡位置4cm ，由静止释放任其运动；第二次将小球拉离平衡位置2cm 并给以2cm/s 的初速度任其振动。
第一章 质点运动学1、已知一质点作直线运动，其加速度为 a ＝4+3t 2s m -⋅，开始运动时，x ＝5 m ，v =0，求该质点在t ＝10s 时的速度和位置。
解：∵ t tva 34d d +==分离变量，得 t t v d )34(d += 积分，得 12234c t t v ++= 由题知，0=t ,00=v ,∴01=c故 2234t t v += 又因为 2234d d t t t x v +==分离变量， t t t x d )234(d 2+=积分得 232212c t t x ++=由题知 0=t ,50=x ,∴52=c 故 521232++=t t x 所以s 10=t 时m70551021102s m 190102310432101210=+⨯+⨯=⋅=⨯+⨯=-x v2、质点沿x 轴运动，其加速度和位置的关系为 a ＝2+62x ，a 的单位为2s m -⋅，x 的单位为 m 。
质点在x ＝0处，速度为101s m -⋅,试求质点在任何坐标处的速度值。
解： ∵ xv v t x x v t v a d d d d d d d d ===分离变量： 2d (26)d v v adx x x ==+ 两边积分得c x x v ++=322221 由题知，0=x 时，100=v ,∴50=c∴ 13s m 252-⋅++=x x v第二章 质点动力学1、质量为M 的大木块具有半径为R 的四分之一弧形槽，如图所示。
质量为m 的小立方体从曲面的顶端滑下，大木块放在光滑水平面上，二者都作无摩擦的运动，而且都从静止开始，求小木块脱离大木块时的速度。
解: m 从M 上下滑的过程中，机械能守恒，以m ，M ，地球为系统，以最低点为重力势能零点，则有222121MV mv mgR +=又下滑过程，动量守恒，以m 、M 为系统，则在m 脱离M 瞬间，水平方向有0=-MV mv联立以上两式，得2MgR v m M =+2、 哈雷彗星绕太阳运动的轨道是一个椭圆。
