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【金版学案】2017高三物理二轮练习：专题六第14讲选修3-4部分 Word版含解析

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专题六选考部分第14讲选修3-4部分1．(2016·郑州模拟)(1)下列说法正确的是________．A．只有物体温度较高时，才能向外辐射红外线B．物体做机械振动，不一定产生机械波C．单摆具有等时性，即周期与振幅无关D．X射线在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行人体透视E．机械波从一种介质传播进入另一种介质时，其频率一定不变(2)如图所示为一横截面为直角三角形的玻璃棱镜ABC，其中∠A ＝30°，D点在AC边上，A、D间距为L，AB＝23L.一条光线平行于AB边从D点射入棱镜，光线垂直BC边射出，已知真空中的光速为c，求：①玻璃的折射率；②光线在棱镜中传播的时间．解析：(1)一切物体在任何温度都能向外辐射红外线，A错误；由于机械波传播需要介质，故当物体在真空中做机械振动时，不会产生机械波，B正确；单摆具有等时性，即周期与振幅无关，C正确；X 射线不带电，不会在磁场中偏转，X射线的穿透力较强，可用来进行人体透视，D错误；机械波从一种介质传播进入另一种介质时，其频率一定不变，E正确．(2)①光路如图，因为光线垂直BC边射出，有β＝30°，光线在E 点发生反射，有α＝30°，可知r＝180°－90°－2×30°＝30°.光线平行于AB边从D点射入棱镜，入射角θ＝60°，由折射定律有n＝sin θsin r＝ 3.②△ADE为等腰三角形，有DE＝AD＝L，EB＝AB－2L cos 30°，解得EF＝EB·cos β＝3L2.光线在棱镜中传播的路程s＝DE＋EF＝2.5L，光线在棱镜中传播的速度v＝cn，光线在棱镜中传播的时间t＝s v＝53L2c.答案：(1)BCE(2)①3②53L 2c2.(1)如图，一透明球体置于空气中，球半径R＝10 cm，MN是一条通过球心的直线，单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，AB与MN间距为5 2 cm，已知出射光线CD与直线MN的夹角为30°，则透明球体对该光的折射率n＝________．若改变光束AB的入射角，则经折射进入该球体内的光线再次向空气出射时，________(填“有”或“不”)可能发生全反射现象．(2)一列沿水平x 轴传播的简谐横波，频率为10 Hz ，某时刻，当质点M 到达其平衡位置且向上运动时，在其右方相距0.8 m 处的质点N 恰好到达最高点．求该列简谐横波的传播速度．解析：(1)作法线OB 、OC ，连接透明球内的折射光线BC ，设光束在B 点的入射角为i ，由sin i ＝5210＝22，得i ＝45°，根据球体的对称关系，光束在C 点的折射角也为45°，由几何关系得∠BOC ＝120°，所以光束AB 在B 点的折射角r ＝30°，在B 点由折射定律有n ＝sin i sin r ＝sin 45°sin 30°＝ 2.因为光进入透明球体时的折射角等于出射时的入射角，总是小于全反射临界角，所以不可能发生全反射现象．(2)波沿x 轴有向左和向右传播两种情况，若波向右传播，其波形如图1所示，根据题意有⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋34λ1＝0.8 m(n ＝1，2，…)， 波速v 1＝λ1f ＝324n ＋3m/s(n ＝0，1，2，…)．若波向左传播，其波形如图2所示，根据题意有⎝ ⎛⎭⎪⎫k ＋14λ2＝0.8 m(k＝0，1，2，…)，波速v2＝λ2f＝324k＋1m/s(k＝0，1，2，…)．答案：(1)2不(2)向右传播时，324n＋3m/s(n＝0，1，2，…)向左传播时，324k＋1m/s(k＝0，1，2，…)3．(2016·长春模拟)(1)2015年12月30日在新疆阿克陶县发生3.3级地震，震源深度7千米．如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为4 km/s.如图所示，波沿x轴正方向传播，某时刻刚好传到N处，则________．A．从波源开始振动到波源迁移到地面需要1.75 s时间B．波的周期为0.015 sC．从波传到N处开始计时，经过t＝0.03 s位于x＝240 m 处的质点加速度最小D．图示时刻，波的图象上M点的速度沿y轴负方向，经过一段极短时间动能减小E．图示时刻，波的图象上除M点外与M点势能相等的质点有7个(2)某探究小组的同学利用直角三棱镜做光学实验，直角三棱镜的截面如图所示，棱镜的折射率为2，α＝30°，BC边长度为a.P 为垂直于直线BCO的光屏．现有一宽度等于AB边长度的平行单色光束垂直射向AB面，已知sin 75°＝24＋64，cos 75°＝64－24.求：①光线从AC面射出时的折射角；②在光屏P上被折射光线照亮的光带的宽度．解析：(1)波上质点并不随波迁移，选项A错误；由题意可知该波的周期为T＝60 m＝0.015 s，从波传到x＝120 m处开始计时，经4 km/s过t＝0.03 s，波刚好传到x＝240 m处，位于x＝240 m处的质点在平衡位置，加速度最小，选项B、C正确；由“上下波”法可得，题图所示时刻，M点的速度沿y轴负方向，正在向平衡位置运动，速度增大，则动能增大，选项D错误；由简谐运动的对称性可得除M点外与M点势能相等的质点有7个，选项E正确．(2)①光线在AB面上折射后方向不变，射到AC面上的入射角i，解得r ＝30°，如图甲所示，折射角为r，根据折射定律有n＝sin rsin i＝45°.甲乙②如图乙所示，可画出折射光线在光屏上的光带宽度等于CE ，∠EAC ＝45°，∠ECA ＝30°，AC ＝2a ，在△AEC 中，根据正弦定理有CE sin 45°＝AC sin 105°， 解得CE ＝(23－2)a .答案：(1)BCE (2)①45° ②(23－2)a4．(2016·广州模拟)(1)下列对光学和相对论的认识正确的是________．A ．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关B ．用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度利用了光的衍射C ．要确定雷达和目标的距离需要直接测出电磁波从发射到被目标接收的时间D ．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变小E ．全息照片往往用激光来拍摄，主要利用了激光的相干性(2)沿x 轴方向传播的简谐横波如图所示，其中实线为t ＝0时刻的波形，虚线为t ＝0.3 s 时刻的波形，求：(导学号 59230115)①该波的周期；②该波的波速最小值．解析：(1)相对论认为空间和时间与物质的运动快慢有关，A 正确；检查平面的平整度的原理是经过空气层的前后两面反射的光线在标准样板的下表面叠加，发生薄膜干涉，形成干涉条纹，B 错误；雷达利用了电磁波的反射原理，雷达和目标的距离s ＝12c Δt ，直接测出的是从发射电磁波至接收到反射的电磁波的时间间隔Δt ，C 错误；在双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，由于波长变小，故干涉条纹间距变小，D 正确；激光具有良好的相干性，全息照片就是利用激光的相干性进行拍摄的，E 正确．(2)①若波沿x 轴负方向传播，由14T ＋nT ＝0.3 s(n ＝0，1，2，…)解得波的周期可能为T ＝ 1.21＋4ns(n ＝0，1，2，…)， 若波沿x 轴正方向传播，由34T ＋nT ＝0.3 s(n ＝0，1，2，…)． 解得波的周期可能为T ＝ 1.23＋4ns(n ＝0，1，2，…) ②由波形图可知，波长λ＝1.2 m ，若波沿x 轴负方向传播，当n ＝0时，可得T max ＝1.2 s ，v min ＝λT max ＝1 m/s ，同理，若波沿x 轴正方向传播，可得v min ＝3 m/s.答案：(1)ADE (2)①－ 1.21＋4n s 或 1.23＋4ns(n ＝0，1，2，…) ②1 m/s 或3 m/s5．(2016·全国乙卷)(1)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s ．下列说法正确的是______．A ．水面波是一种机械波B ．该水面波的频率为6 HzC ．该水面波的波长为3 mD ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移(2)如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A ，它到池边的水平距离为3.0 m ．从点光源A 射向池边的光线AB 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为43.①求池内的水深；②一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m ．当他看到正前下方的点光源A 时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)．解析：(1)水面波是一种机械波，说法A 正确．根据题意得周期T＝159 s ＝53s ，频率f ＝1T ＝0.6 Hz ，说法B 错误．波长λ＝v f ＝1.80.6 m ＝3 m ，说法C 正确．波传播过程中，传播的是振动形式，能量可以传递出去，但质点并不随波迁移，说法D错误，说法E正确．(2)①如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n＝43，光线的折射角θ＝90°.由折射定律有n sin i＝sin θ①由几何关系有sin i＝ll2＋h2②式中，l＝3.0 m，h是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得h＝7m≈2.6 m．③②设此时救生员的眼睛到池边的距离为x.依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45°.由折射定律有n sin i′＝sin θ′④式中，i′是光线在水面的入射角．设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a.由几何关系有sin i′＝aa2＋h2⑤x＋l＝a＋h′⑥式中h ′＝2 m ．联立③④⑤⑥式得x ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫3723－1m ≈0.7 m. 答案：(1)ACE (2)①2.6 m ②0.7 m。

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高中物理选修3-4第六章学案2 习题 课后作业,有详细解答

高中物理选修3-4第六章学案2 习题 课后作业,有详细解答

学案2 相对论的速度变换公式 质能关系 广义相对论点滴(选学)[学习目标定位] 1.知道相对论速度变换公式、相对论质量和质能方程.2.了解广义相对论的基本原理.3.初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据．回旋加速器的工作原理：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，周期T ＝2πm qB ，因粒子的q不变、质量不变，所以周期T 不变，与轨道半径和速度无关；使高频交变电场的周期和粒子运动周期相同，就会使粒子每次经过电场时都会被加速，动能一次次增大，获得的最大速度v max ＝RBq m.1．相对论的速度变换公式设高速行驶的火车相对地面的速度为u ，车上的人以速度v ′沿火车运动的方向相对火车运动，那么人相对地面的速度为v ＝u ＋v ′1＋u v ′c 2，若车上人的运动方向与火车的运动方向相反，则v ′取负值；若v ′＝c ，则代入上式得出v ＝c ，即光速是宇宙速度的极限，且相对任何参考系，光速都是不变的．2．相对论的质量：物体的质量随物体速度的增加而增大． 物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间的关系是：m ＝m 01－v 2c2.因为总有v <c ，所以运动物体的质量m 总要大于它静止时的质量m 0.3．物体的质量m 与其蕴含的能量E 之间的关系是：E ＝mc 2.由此可见，物体质量越大，其蕴含的能量越多．能量与质量成正比，所以质能方程又可写成ΔE ＝Δmc 2. 4．广义相对论的两个基本原理 (1)广义相对性原理在任何参考系中物理规律都是一样的． (2)等效原理一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的．一、相对论的速度变换[问题设计]一列火车正以v ＝50m /s 的速度高速行驶，列车内一乘客以相对列车u ′＝5 m/s 的速度向前跑，站台上的观察者测得该乘客的速度是u ＝v ＋u ′＝55m/s.若列车的速度是0.9c ，乘客的速度是0.5c ，那么站台上的观察者测得该乘客的速度是0.9c ＋0.5c ＝1.4c 吗？ 答案 不是． [要点提炼]1．公式：设高速行驶的火车对地面的速度为v ，车上的人相对火车以速度u ′运动，那么人相对地面的速度为u .⎩⎪⎨⎪⎧u ＝u ′＋v1＋u ′v c2(人相对于车的运动方向与车同向).u ＝－u ′＋v 1－u ′v c2(人相对于车的运动方向与车反向).2．对公式的理解假设高速火车对地面的速度为v ，车上的一高速粒子以速度u ′沿火车前进的方向相对火车运动，那么此粒子相对于地面的速度u 为u ＝u ′＋v1＋u ′v c 2.(1)若粒子运动方向与火车运动方向相反，则u ′取负值．(2)如果v ≪c ，u ′≪c 时，u ′vc 2可忽略不计，这时相对论的速度变换公式可近似为u ＝u ′＋v .(3)若u ′＝c ，v ＝c ，则u ＝c ，表明一切物体的速度都不能超过光速．(4)该变换公式只适用于同一直线上匀速运动速度的变换，对于更复杂的情况不适用． (5)光速c 是宇宙速度的极限，且相对任何参考系，光速都是不变的． 二、相对论质量和能量 [问题设计]回旋加速器中磁场一次次把粒子拉到狭缝处，狭缝处的电场一次次加速带电粒子．假如回旋加速器的半径可以增大到很大，磁感应强度足够大，经回旋加速器加速的粒子的速度可以达到任意速度甚至超过光速吗？ 答案 不可以超过光速．因为回旋加速器的理论基础是粒子在磁场中做圆周运动的周期(T ＝2πmqB )等于交变电场的周期；速度较小时粒子的质量m 可以认为不变，周期T 不变，电场变化与粒子圆周运动同步，但速度较大时，质量增大明显，粒子做圆周运动的周期T 变大，无法做到圆周运动的周期与高频电压的周期同步． [要点提炼]1．相对论质量(1)经典力学：物体的质量是不变的，一定的力作用在物体上产生一定的加速度，经过足够长时间后物体可以达到任意的速度．(2)相对论：物体的质量随物体速度的增加而增大．①物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间的关系是：m ＝m 01－(v c )2. ②因为总有v <c ，所以运动物体的质量m 总要大于它静止时的质量m 0，但当v ≪c 时，m ≈m 0，所以低速运动的物体，可认为其质量与运动速度无关． ③微观粒子的速度很大，因此粒子质量明显大于静质量． 2．质能方程关系式：E ＝mc 2，式中m 是物体的质量，E 是它具有的能量． [延伸思考]有人根据E ＝mc 2得出结论：质量可以转化为能量，能量可以转化为质量，这种说法对吗？ 答案 不对．E ＝mc 2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化．对于一个封闭的系统，质量是守恒的，能量也是守恒的． 三、广义相对论点滴 [问题设计]1．在一个全封闭的宇宙飞船中，若飞船静止，宇航员将一小球自由释放，小球将怎样运动？假如没有引力场，飞船加速上升，宇航员将小球自由释放，小球相对飞船会怎样运动？ 答案 小球都是以某一加速度落向舱底．2．宇航员能否根据“小球的加速下落”判断飞船是静止在一个引力场中，还是正处在一个没有引力场而正加速上升的过程中？ 答案 不能． [要点提炼]1．广义相对论的基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是一样的．(2)等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的． 2．广义相对论的几个结论 (1)光线在引力场中弯曲．(2)引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别(引力红移)．一、相对论速度变换公式例1 一粒子以0.05c 的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c ，电子的衰变方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．解析 已知u ＝0.05c ，v x ′＝0.8c . 由相对论速度变换公式得v x ＝v x ′＋u 1＋v x ′u c2＝(v x ′＋u )c 2c 2＋v x ′u ，v x ＝(0.8c ＋0.05c )c 2c 2＋0.8c ×0.05c ≈0.817c .答案 0.817c二、对质能方程的理解例2 下列关于爱因斯坦质能方程的说法中，正确的是( ) A ．只有运动的物体才具有质能，静止的物体没有质能 B ．一定的质量总是和一定的能量相对应 C ．E ＝mc 2中能量E 其实就是物体的内能 D ．由ΔE ＝Δmc 2知质量与能量可以相互转化解析 E ＝mc 2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化．故选项B 正确，D 错误；静止的物体也具有能量，称为静质能E 0，E 0＝m 0c 2，m 0叫做静质量；E ＝mc 2中的能量E 包括静质能E 0和动能E k ，而非物体的内能，故选项A 、C 错误． 答案 B三、广义相对论的几个结论例3 在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光( ) A ．经太阳时发生了衍射 B ．可以穿透太阳及其他障碍物 C ．在太阳引力场作用下发生了弯曲 D ．经过太阳外的大气层时发生了折射解析 根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C 正确，A 、B 、D 均错． 答案 C1.(相对论速度变换公式)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，那么他相对地面的速度u 与u ′＋v 的关系是( ) A ．u ＝u ′＋v B ．u <u ′＋v C ．u >u ′＋v D ．以上均不正确 答案 B解析 由相对论速度变换公式可知B 正确．2．(对质能方程的理解)关于物体的质量，下列说法正确的是( ) A ．在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的B ．在牛顿力学中，物体的质量随物体的速度变化而变化C ．在相对论力学中，物体静止时的质量最小D ．在相对论力学中，物体的质量随物体速度的增大而增大 答案 ACD解析 在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的，故选项A 正确，B 错误；在相对论力学中，由于物体的速度v 不可能达到光速c ，所以v <c,1－(v c )2<1，根据m ＝m 01－(v c )2，可知选项C 、D 均正确．3．(广义相对论的几个结论)在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于飞船的运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( ) A ．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的 B ．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的 C ．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的 D ．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的答案 AD题组一 相对论速度变换公式1．设想有一艘飞船以v ＝0.8c 的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c ，从地面上的人看来，物体的速度为( ) A ．1.7c B ．0.1c C ．0.99c D ．无法确定 答案 C解析 根据相对论速度变换公式得u ＝0.8c ＋0.9c1＋0.8c ×0.9c c 2≈0.99c .2．火箭以35c 的速度飞离地球，在火箭上向地球发射一束高能粒子，粒子相对地球的速度为45c ，其运动方向与火箭的运动方向相反．则粒子相对火箭的速度大小为( )A.75cB.c 5C.3537cD.5c 13 答案 C解析 由相对论的速度变换公式得－45c ＝35c ＋u ′1＋35cu ′c 2解得u ′＝－3537c ，负号说明与v 方向相反．3．地球上一观察者，看见一飞船A 以速度2.5×108m /s 从他身边飞过，另一飞船B 以速度2.0×108 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 (1)－1.125×108m /s (2)1.125×108 m/s解析 (1)A 上的乘客看地面上的人以－2.5×108m/s 向后运动．地面上的人看B 以2.0×108m/s 向前运动，则A 上的乘客看到B 的相对速度为u ＝－2.5＋2.01＋－2.5×2.032×108m /s ＝－1.125×108 m/s.(2)B 上的乘客看到A 的相对速度为1.125×108m/s. 题组二 相对论质量和质能方程4．一个物体静止时质量为m 0、能量为E 0.速度为v 时，质量为m 、能量为E 、动能为E k .下列说法正确的是( )A ．物体速度为v 时的能量E ＝mc 2B ．物体速度为v 时的动能E k ＝12mc 2C ．物体速度为v 时的动能E k ＝12m v 2D ．物体速度为v 时的动能E k ＝(m －m 0)c 2 答案 AD5．已知电子的静止能量为0.511MeV ，若电子的动能为0.25MeV ，则它所增加的质量Δm 与静止质量m 0的比值近似为( ) A ．0.1B ．0.2C ．0.5D ．0.9 答案 C解析 设电子运动时的速度为v 由题意知E 0＝m 0c 2＝0.511MeV ①电子运动时的能量E ＝E 0＋E k ＝0.761MeV ② 又因为E ＝mc 2③m ＝m 01－v 2c 2④将④代入③得E ＝m 0c 21－v 2c2＝E 01－v 2c2⑤由④⑤可知m m 0＝EE 0所以Δm m 0＝m －m 0m 0＝E －E 0E 0＝0.761MeV －0.511MeV 0.511MeV≈0.5，故选项C 正确．6．一核弹含20kg 的钚，爆炸后生成的核静止质量比原来小110000.求爆炸中释放的能量．答案 1.8×1014J解析 爆炸前后质量变化为：Δm ＝110000×20kg ＝0.002kg ，释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝0.002×(3×108)2J ＝1.8×1014J.7．太阳在不断地向外辐射能量，因而其质量也在不断地减小．若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J ，试计算太阳在1s 内失去的质量．估算太阳在5000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量2×1027t 相比较． 答案 见解析解析 由太阳每秒钟辐射的能量ΔE 可得其在1s 内失去的质量为Δm ＝ΔE c 2＝4×1026(3×108)2kg ≈4.44×109kg5000年内太阳总共减少的质量为Δm ＝5000×365×24×3600×4.44×109kg ≈7×1020kg ，与总质量相比ΔM M ＝7×10202×1027×103＝3.5×10－10，比值较小． 题组三 广义相对论的几个结论8．关于狭义相对论、广义相对论的认识，下列说法正确的是( ) A ．万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释B．电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释C．狭义相对论是惯性参考系之间的理论D．万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架E．由ΔE＝Δmc2知质量和能量可以相互转化答案BCD9．下列说法中正确的是()A．物质的引力使光线弯曲B．光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用C．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D．广义相对论可以解释引力红移现象答案ACD解析根据广义相对论的结论可知，选项A、C、D正确，B错误．10．下列说法中，正确的是()A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B．强引力作用可使光谱线向红端偏移C．引力场越强的位置，时间进程越快D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的答案ABD解析由广义相对论我们可知：物质的引力使光线弯曲，因此选项A、D是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B正确，C错误．11．以下说法中正确的是()A．白矮星表面的引力很强B．在引力场弱的地方时钟走得比引力场强的地方快些C．引力场越弱的地方，物体的长度越短D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移答案AB。

2017-2018学年高中物理人教版选修3-4练习：第十四章第1、2节+电磁波的发现+电磁振荡

2017-2018学年高中物理人教版选修3-4练习：第十四章第1、2节+电磁波的发现+电磁振荡

1．(对应要点一)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是()A．教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场B．工作时打点计时器周围必有磁场和电场C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直解析：教室中开亮的日光灯、工作时打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确。

答案：ABD2．(对应要点二)关于电磁波与机械波，下列说法正确的是()A．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质B．电磁波在任何介质中传播速率都相同，机械波在同一种介质中传播速率都相同C．电磁波和机械波都不能发生干涉D．电磁波和机械波都能发生衍射解析：电磁波的波速与介质和频率都有关，而机械波的传播速度只与介质有关，故A 对B错；电磁波和机械波都具有波的一些特征，包括干涉和衍射，故D对C错。

答案：AD3．(对应要点三)在LC振荡电路中，电容器放电时间取决于()A．充电电压的大小B．电容器储电量的多少C．自感L和电容C的数值D．回路中电流的大小解析：放电时间等于四分之一个振荡周期，即t＝T4＝π2LC，所以放电时间取决于自感L和电容C。

故选项C正确。

答案：C4．(对应要点三)LC回路中电容器两端电压U随时间t变化的关系如图14－1－12所示()图14－1－12A．在时刻t2，电路中的电流最大B．在时刻t3，电路中的磁场能最大C．从时刻t2至t3，电路中的电场能不断增大D．从时刻t3至t4，电容器所带的电荷量不断增大解析：根据电容器两端电压与电荷量的关系q＝CU可知，t2时刻，电容器上的电荷量为零，即放电完毕，电流最大，故选A正确；t3时刻，电荷量最大，电流最小为零，磁场能最小，故选项B错误；t2～t3时间内，电荷量增加，即充电过程，电场能不断增加，故选项C正确；t3～t4时间内，是放电过程，电荷量不断减少，故选项D错误。

高中物理第14章章末复习课学案新人教版选修34

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高中物理第14章章末复习课学案新人教版选修34章末复习课[体系构建]电磁波—[核心速填]一、电磁波的发现1．麦克斯韦的电磁场理论(1)变化的电场产生磁场；(2)变化的磁场产生电场．2．电磁波 (1)预言电磁波的存在． (2)电磁场：变化的电场和变化的磁场不可分割． (3)电磁波：电磁场由近及远向外传播．(4)赫兹实验：①电磁波的传播速度等于光速；②电磁波的干涉、衍射、偏振等．二、电磁振荡1．LC 电磁振荡产生了周期性变化的高频电流．2．振荡过程中各物理量的变化规律．3．LC 振荡电路的周期公式：T ＝2πLC ，频率公式f ＝12πLC . 4．实际的LC 振荡是阻尼振荡．三、电磁波的发射和接收1．发射①采用高频率和开放电路②调制：分为调幅和调频，将信息加在高频振荡电流上．2．接收：调谐和解调(检波)．四、电磁波谱1．定义：按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱．2．谱线：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线．3．电磁波的特点与应用(1)应用：广播电视、雷达、移动通讯、因特网、电磁波谱．(2)特点：横波、真空中传播等于光速，λ＝cf.电磁振荡过程分析1E 、电场能E E 的变化规律与Q 的变化规律相同；振荡电流i 决定了磁场能的大小，线圈中的磁感应强度B 、磁通量Φ、磁场能E B 的变化规律与i 的变化规律相同．2．两个过程：放电过程电荷量Q 减小，振荡电流i 增加；充电过程电荷量Q 增加，振荡电流i 减小．3．两个瞬间：放电完毕瞬间Q ＝0，i 最大；充电完毕瞬间i ＝0，Q 最大．【例1】 如图所示，i ­t 图象表示LC 振荡电流随时间变化的图象，在t ＝0时刻，电路中电容器的M板带正电，在某段时间里，电路的磁场能在减少，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中________段．[解析]由电流图象可得，在t＝0时刻是电容器开始放电，电路中电容器的M板带正电，故电流方向逆时针为正方向；某段时间里，电路的磁场能在减少，说明电路中的电流在减小，是电容器的充电过程，此时M板带正电，说明此时电流方向顺时针方向为负，符合电流减小且为负值的只有cd段．[答案]cd[一语通关]LC振荡电路充、放电过程的判断方法1．根据电流流向判断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程．2．根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电量q(电压U、场强E)增大或电流i(磁场B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程．3．根据能量判断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电．1．已知LC振荡电路中电容器极板1上的电荷量随时间变化的曲线如图所示．则( )A．a、c两时刻电路中电流最大，方向相同B．a、c两时刻电容器里的电场能最大C．b、d两时刻电路中电流最大，方向相同D．b、d两时刻电路中电流最大，方向相反E．b、d两时刻磁场能最大BDE[a、c两时刻电容器极板上电荷量最大，电场能最大，所以电路中电流最小；b、d 两时刻电容器极板上电荷量最小，电路中电流最大，磁场能量最大，b、d两点时间间隔为半个周期，故电流方向相反．]电磁波的特点和应用1无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X射线)、γ射线等合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱．2．各种不同的电磁波既有共性，又有个性(1)共性：它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，都遵守公式v＝fλ，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s，它们的传播都不需要介质，各波段之间并没有绝对的区别．(2)个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性．波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难．正是这些不同的特性决定了它们不同的用途．3．电磁波和机械波在波动性上有相同点，都遵守v＝fλ，但本质不同，机械波不能在真空中传播，而电磁波的传播不需要介质．【例2】声呐能发射超声波，雷达能发射电磁波，超声波和电磁波相比较，下列说法正确的是( )A．超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量B．电磁波既可以在真空中传播，又可以在介质中传播，超声波只能在介质中传播C．在空气中传播的速度与在其他介质中传播速度相比，均是在空气中传播时具有较大的传播速度D．超声波是纵波，电磁波是横波E．超声波与电磁波相遇时可能会发生干涉ABD[超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量、信息，A正确；声呐发出的超声波是机械波，不可以在真空中传播，B对；机械波在空气中传播时速度较小，在其他介质中传播时速度大，而电磁波恰好相反，C错；声波是纵波，电磁波是横波，D正确；超声波和电磁波不是同一类波，不可能发生干涉，E错．]2．关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B．紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康C．X射线和γ射线的波长比较短，穿透力比较强D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线E．所有物体都发射红外线ACE [无线电波的波长长，易发生衍射现象，A 正确；紫外线的频率比可见光高，B 错；任何物体都能辐射红外线，D 错，选项C 、E 正确．]雷达的原理和应用1．利用雷达测定物体的距离：解决这类问题的关键是区分发射脉冲波形和反射脉冲波形，找出从发射电磁波和接收到回来的电磁波的时间差，再利用s ＝12vt ，求出物体的距离． 2．利用雷达测定物体的速度：这类问题往往要有两个(或两个以上)的发射脉冲与反射脉冲，可以确定一段时间前后物体的两个位置或一段时间的位移，从而测出物体的速度．3．利用雷达确定物体的位置：雷达有一个可以转动的天线，它能向一定方向发射无线电(微波)脉冲，雷达可根据发射无线电波的方向和仰角，再参考所测得物体的距离，从而确定某一时刻物体的位置．实际上，这一切数据都由电子电路自动计算并在荧光屏上显示出来．【例3】 某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10－4s ，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图甲所示，t ＝173 s 后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示，雷达荧光屏上相邻刻线间表示的时间间隔为10－4 s ，电磁波的传播速度为c ＝3×108 m/s ，则该战斗机的飞行速度大约为多少？甲 乙[解析] 由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t 0＝10－4s ，甲图发射波和接收波的时间间隔t 1＝4×10－4 s ，乙图时间间隔t 2＝1×10－4s ，所以，第一次战斗机距雷达的距离为s 1＝c ×t 12＝6.0×104 m ，第二次战斗机在雷达正上方．所以，战斗机的高度h ＝c ×t 22＝1.5×104 m ，故173 s 内战斗机飞行的水平距离为s ＝s 21－h 2＝5.8×104 m ．所以v ＝s t≈335 m/s.[答案] 335 m/s3．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz 至1 000 MHz 的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．(1)雷达发射电磁波的波长范围是多少？(2)能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？[解析] (1)由c ＝λf 可得：λ1＝cf1＝3.0×108200×106m＝1.5 m，λ2＝cf2＝3.0×1081 000×106m＝0.3 m.故雷达发出的电磁波的波长范围是0.3～1.5 m.(2)电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间隔来确定距离，所以可根据x＝vt2确定雷达和目标间的距离．[答案](1)0.3～1.5 m (2)能。

高中物理 第十四章 电磁波 2 电磁振荡名师导航学案 新人教版选修3-4(2021年最新整理)

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高中物理第十四章电磁波2 电磁振荡名师导航学案新人教版选修3-4 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第十四章电磁波2 电磁振荡名师导航学案新人教版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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2 电磁振荡名师导航知识梳理1。

几个基本概念:大小和方向都随时间做____________的电流叫振荡电流，能够产生振荡电流的电器叫____________.在LC 回路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷、通过线圈的电流以及跟电荷和电流相联系的电场和电磁场都发生周期性变化的现象叫__________. 2。

LC 回路中产生的电磁振荡：（1）LC 回路中的振荡电流是由于电容器通过自感线圈（可产生自感电动势，阻碍通过线圈的电流的变化）不断充、放电产生的，按__________规律做周期性变化.（2）在LC 回路产生振荡电流的过程中，磁场能（由通过线圈中的电流产生）和电场能（由电容器极板上的电荷产生）之间不断地相互转化着.电容器放电阶段,__________能转化为__________能。

放电完毕瞬间,电场能为__________，振荡电流及磁场能达到__________。

然后电容器被反向充电,在此阶段，__________能转化为__________。

充电完毕瞬间，磁场能为零，电容器极板上的电荷量及电场能达__________.3.LC 振荡电路的周期只取决于__________和__________，即由LC 回路本身的性质决定，和电容器所带电荷量q,极板间的电压u ，线圈中的电流i 均无关. 知识导学学习本节内容，首先要明确一些相关的基本概念，掌握振荡电流的产生和电磁振荡的过程,LC 振荡电路的周期和频率，及影响周期和频率的因素，学会公式T=2πLC ，f=LC21的应用，一定要注意理论与实践相结合,由于电磁振荡是本节,也是本章内容的重点，在电磁波的应用方面有着举足轻重的作用，所以我们必须理解和掌握电磁振荡的产生原理，尤其是LC 振荡电路. 疑难突破电磁振荡的产生过程剖析:电磁振荡过程中电流及电容器上电荷量随时间的变化关系如图14-2-1所示.图14-2—1振荡过程中的电流,极板上的电荷量、电压、电场能和磁场能的对应关系如下表所示. 时间t 0 T/4 T/2 3T/4 T 电荷量q 最多 0 最多 0 最多 电压U 最大 0 最大 0 最大 电场E 最大 0 最大 0 最大 电流i 0最大最大典题精讲【例1】 LC 振荡电路的电容C=556 pF ，电感L=1 mH ，若能向外发射电磁波，则其波长为多少米？电容器极板所带电荷量从最大变为零，经过的最短时间是多少秒？ 思路解析：根据T=2πLC ，该电路的振荡周期T 为 T=2πLC=2×3。