高中物理新课标3-4相对论经典练习含答案

绝密★启用前2020年秋人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介测试本试卷共100分，考试时间120分钟。

一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.如图所示，鸡蛋和乒乓球都静止在地面上，关于二者所具有的能量关系，下列说法中正确的是()A．鸡蛋大B．乒乓球大C．一样大D．无法进行比较2.如图，假设一根10 m长的梭镖以光速穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是()A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D．所有这些都与观察者的运动情况有关3.在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的()①一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速；②质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变；③惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的时钟走得慢些．A．①③是正确的B．①②是正确的C．①②③是正确的D．②③是正确的4.下列说法正确的是()A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一B．由相对论知：m＝，则物体的速度可以达到光速，此时其质量为无穷大C．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了D．根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是不同的5.经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动，这里的“高速”是指()A．声音在空气中的传播速度B．第一宇宙速度C．高铁列车允许行驶的最大速度D．接近真空中光的传播速度6.下列说法正确的是()A．开普勒发现了万有引力定律B．牛顿测定了万有引力常量C．爱因斯坦建立了狭义相对论D．物体高速(接近光速)运动时，其长度与运动状态无关7.下列说法正确的是()A．机械波能发生多普勒效应，电磁波则不能B．全息照片利用了激光平行度好的特点C．考虑相对论效应，沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄8.爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的重大革命，因为它()A．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性B．借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说C．否定了牛顿力学的原理D．修正了能量、质量相互转化的理论9.经典力学规律不适用于()A．子弹的飞行B．飞船绕地球的运行C．列车的运行D．粒子以接近光速运动10.世界上有各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟．既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢．这种说法是()A．对的，对各种钟的影响必须相同B．不对，不一定对所有的钟的影响都一样C． A和B分别说明了两种情况下的影响D．以上说法全错二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)以下物理学知识的相关叙述中，正确的是()A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理D．在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜12.(多选)在一列相对于地面速度为v的高速行驶的火车上，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，根据相对论速度叠加公式，下列说法正确的()A．人相对于地面的速度小于人的速度和火车的速度之和B．人相对于地面的速度大于人的速度和火车的速度之和C．只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速D．不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速13.(多选)下列说法中正确的是()A．在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理B．在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿定律仅适用于惯性参考系C．一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理D．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理14.(多选)对于公式m＝，下列说法中正确的是()A．公式中的m0是物体以速度v运动时的质量B．当物体运动速度v＞0时，物体的质量m＞m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，所以在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.一被加速器加速的电子，其能量为3.00×109eV，试问(1)这个电子的动质量是其静质量的多少倍？(2)这个电子的速率是多少？(m0＝0.91×10－30kg，c＝3×108m/s)16.在地面上有一长为100 m的跑道，运动员从起点跑到终点，用时为10 s，现在以0.8c速度沿跑道向前飞行的飞船中观察跑道有多长？17.在一飞船上测得飞船的长度为100 m，高度为10 m．当飞船以0.60c的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？18.电子的静止质量为m0＝9.11×10－31kg.试分别用焦耳和电子伏为单位来表示电子的静质能．答案解析1.【答案】A【解析】物体所具有的能量和其质量有关，根据质能方程，质量越大，所具有的能量越大，所以鸡蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量．2.【答案】D【解析】如果观察者是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全在管子内部．然而当观察者和梭镖一起运动时，观察者看到的管子就缩短了，所以在某些位置，观察者可以看到梭镖两端都伸出管子．则D正确，A、B、C错误．3.【答案】C【解析】由爱因斯坦狭义相对论可知，①②③说法均对，故正确答案为C.4.【答案】A【解析】A.狭义相对论的两个基本假设是：光速不变原理和狭义相对性原理，故A正确；B.狭义相对论公式m＝中，光速是物体速度的极限，不可能达到，故B错误；C.根据相对论，有运动延迟效应和长度缩短效应，故在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，故C错误；D.根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是相同的，故D错误．5.【答案】D【解析】相对论的创始人是爱因斯坦，据相对论理论，时间、空间与物体的运动速度有关，如：相对质量公式为：m＝，m0是物体静止时的质量，m是物体运动时的质量，v是物体运动的速度，c是光速．所以这里的“高速”应该是指接近真空中光的传播速度，故D正确，A、B、C 错误．故选D.6.【答案】C【解析】牛顿发现了万有引力定律之后，卡文迪许用扭秤实验首先测出了万有引力常量，故A、B 错误；爱因斯坦建立了狭义相对论和广义相对论，故C正确；根据相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都与物体的速度有关，都是相对的，故D错误．故选C.7.【答案】C【解析】A.声波和电磁波都能发生多普勒效应．多普勒效应是波的特有现象，故A错误；B.全息照片利用了激光相干性好的特点，故B错误；C.根据相对论效应，L＝L0知，沿自身长度方向高速运动的杆比静止时短，故C正确；D.光的双逢干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，波长变长，根据条纹间距Δx＝λ可知，干涉条纹间距变宽，故D错误. 故选C.8.【答案】A【解析】爱因斯坦相对论揭示了时间、空间并非绝对不变的属性9.【答案】D【解析】经典力学的适用范围是宏观、低速情形，子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运行，经典力学能适用，故A、B、C错误；粒子以接近光速运动，对于微观的情形经典力学不适用，故D正确．10.【答案】A【解析】根据爱因斯坦相对论的钟慢效应可知，若钟与观察者有相对运动，所有的钟都会变慢，而且变慢程度相同，这个结论与钟的构造、原理无关，故A正确，B、C、D错误．11.【答案】ABD【解析】A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，A错误；B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B正确；C.交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒效应，C错误；D.为了减少实验误差，测量时间的计时起始位置应为平衡位置，因为摆球经过平衡位置时速度最大，相同的视觉距离误差，引起测量的时间误差最小，故D正确；故选ABD.12.【答案】AD【解析】根据相对论速度变换公式得：他相对地面的速度u＝＜u′＋v，故A正确；由光速不变原理可知D正确，故答案为A、D.13.【答案】AD【解析】A.在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理，故A正确，B错误；C.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理，故C错误，D正确．故选A、D.14.【答案】CD【解析】公式中的m0是物体静止时的质量，选项A错误；在v远小于光速时，质量的变化不明显，经典力学依然成立，选项C、D正确，A、B错误．15.【答案】(1)5.86×103(2)0.999 999 985c【解析】(1)由相对论质能关系E＝mc2和E0＝m0c2可得电子的动质量m与静质量m0之比为＝＝≈5.86×103.(2)由相对论质速关系m＝可得，v＝c＝0.999 999 985c.16.【答案】60 m.【解析】设在以0.8c速度沿跑道向前飞行的飞船中观察跑道的长为l′，跑道的原长为l0，根据相对长度的公式：l＝l0＝60 m.17.【答案】10 m80 m【解析】因为长度收缩只发生在运动的方向上，与运动垂直的方向上没有这种效应，故测得的飞船的高度仍为原来高度10 m．设飞船原长为l0，观测到飞船的长度为l，则根据尺缩效应有l＝l0＝100×m＝80 m．所以观测到飞船的高度和长度分别为10 m、80 m.18.【答案】8.2×10－14J0.51 MeV【解析】由质能方程得E0＝m0c2＝9.1×10－31×(3.0×108)2J≈8.2×10－14J＝eV≈0.51 MeV.。

第十五章 相对论简介 章末综合检测(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)1．首先从理论上预见电磁波的存在和第一次用实验证实电磁波存在的科学家是( )A ．牛顿、法拉第B ．焦耳、奥斯特C ．爱因斯坦、普朗克D ．麦克斯韦、赫兹答案：D2．关于电磁波的应用，下列说法符合实际的是( )A ．医院里常用X 射线对病房和手术室进行消毒B ．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒C ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力 答案：BD 3.图15－1如图15－1所示为LC 回路中电流随时间变化的图象，规定回路中顺时针电流方向为正．在t ＝34T 时，对应的电路是图15－2中的( )图15－2 答案：B4．“红外夜视仪”在夜间也能看清黑暗中的物体，主要是因为( )A ．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B ．一切物体均在不停地辐射红外线C ．一切高温物体均在不停地辐射红外线D ．“红外夜视仪”发射出γ射线，被视物体受到激发而放出红外线解析：选B.所有物体都发射红外线，因而红外夜视仪可以看清黑暗中的物体．5．(2011年苏州高二检测)关于时间间隔的相对性，火车在高速前进时，下列说法中正确的是( )A ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得快一些B ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得慢一些C ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得快一些D ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得慢一些答案：BD6．一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 时能量E ＝mc 2B ．物体速度为v 时动能E k ＝12mc 2 C ．物体速度为v 时动能E k ＝12m v 2 D ．物体速度为v 时动能E k ＝(m －m 0)c 2解析：选AD.根据爱因斯坦的质能方程E ＝mc 2，它包含了物体具有的所有形式的能量，E 0表示物体静止时的能量，m 0表示物体静止时的质量，如果速度为v 时的质量为m ，则速度为v 时物体的能量为mc 2，则此时物体的动能为E k ＝mc 2－m 0c 2，故选项A 、D 正确，B 、C 错误．7．根据爱因斯坦质能方程，以下说法错误的是( )A ．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B ．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C ．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的D ．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大 解析：选C.根据ΔE ＝Δmc 2，当能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误．若地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量，所以地球的质量将不断增大，D 正确．8.图15－3如图15－3所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A 、B 、C 三个时钟，下列说法正确的是( )A ．A 时钟走得最慢，B 时钟走得最快B ．A 时钟走得最慢，C 时钟走得最快C ．C 时钟走得最慢，A 时钟走得最快D ．B 时钟走得最慢，A 时钟走得最快解析：选C.A 、B 、C 在同一转盘上，它们的角速度相同，由v ＝r ·ω可知r 越大，线速度v 越大．由Δt ＝Δτ1－⎝⎛⎭⎫v c 2可知，v 越大，Δt 越大，也就是说钟走得越慢．从图中可以看出，A 时钟的线速度最小，C 时钟的线速度最大，故A 时钟走得最快，C 时钟走得最慢．9.图15－4如图15－4所示是黑洞的示意图，黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是( )A ．内部也是漆黑一片，没有任何光B ．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C ．内部应该是很亮的D ．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去答案：BCD10．一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加速到接近光速．在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大( )A ．摩托车B ．有轨电车C ．两者都增加D ．都不增加解析：选B.物体质量的增大只发生在给它不断输入能量而使速度增大的时候，水平速度的增大是由本身提供能量，则物体质量不增加，即m ＝m 0/1－⎝⎛⎭⎫v c 2与E ＝mc 2是统一的，故B 正确，A 、C 、D 错误．11．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( )A ．洞口为椭圆形，长度变短B ．洞口为圆形、长度不变C ．洞口为椭圆形、长度不变D ．洞口为圆形，长度变短解析：选D.在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D.12．在地面附近有一高速飞过的火箭．关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是( )A ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C ．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D ．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了解析：选BCD.因为表达式l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫v c 2和Δt ＝Δτ1－⎝⎛⎭⎫v c 2，可知l ＜l 0和Δt ＞Δτ，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它的长度变短，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物体的长度越短，物理过程所经历的时间越长．故B 、C 、D 正确．二、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)某雷达站发射的电磁波频率与发射器中LC 振荡电路的频率相等，在该发射器的LC 振荡电路中，线圈的电感L 可以从0.4 mH 变到0.01 H ，电容器的电容C 可以从0.36 pF 变到1 μF ，那么，振荡电路的最大频率和最小频率各为多少？解析：频率最大时，电容和电感都应最小，则：f max ＝12πL 1C 1＝12π0.4×10－3×0.36×10－12Hz ＝1.3×107 Hz频率最小时，电容和电感都应最大，则f min ＝12πL 2C 2＝12π0.01×1×10－6Hz ＝1.6×103 Hz. 答案：1.3×107 Hz 1.6×103 Hz14.图15－5(10分)如图15－5所示振荡电路中，线圈自感系数L ＝0.5 H ，电容器电容C ＝2 μF.现使电容器带电，从接通开关S 时刻算起：(1)当t ＝3.0×10－2 s 时，电路中电流方向如何？(2)经过多长时间，线圈中的磁场能第一次达到最大？解析：(1)LC 回路振荡的周期：T ＝2πLC ＝2π0.5×2×10－6 s ＝6.28×10－3 s当t ＝3.0×10－2 s 时，t ＝4.78T ，即434T <t <5T ， 此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流顺时针．(2)当接通开关S 时，电容器开始放电，当电场能完全转化为磁场能时，磁场能第一次达到最大，此时t ＝T 4＝1.57×10－3 s. 答案：(1)顺时针 (2)1.57×10－3 s15．(10分)静止的μ子的寿命约为t 0＝2×10－6s.假设在8 km 的高空，由于τ介子的衰变产生一个速度为v ＝0.998c 的 μ子，试论证此μ子有无可能到达地面．解析：以地球为参考系，μ子的寿命为：t ＝t 01－v 2c2＝31.6×10－6s 所以x ＝v ·t ＝9.46 km ＞8 km此μ子有可能到达地面．答案：见解析16．(10分)如果将电子由静止加速到速率为0.10c ，需对它做多少功？如果将电子由速率为0.80c 加速到0.90c ，又需对它做多少功？解析：由相对论的动能表达式和质速关系可得当电子速率从v 1增加到v 2时，电子动能的增量为ΔE k ＝E k2－E k1＝(m 2c 2－m 0c 2)－(m 1c 2－m 0c 2)＝m 0c 2(11－v 22c 2－11－v 21c 2)，根据动能定理，当v 1＝0，v 2＝0.10c 时， 外力所做的功为W ＝ΔE k ＝2.58×103 eV当v 1＝0.80c ，v 2＝0.90c 时， 外力所做的功为W ′＝ΔE k ′＝3.21×105 eV .答案：2.58×103 eV 3.21×105 eV。

15.3.4 新提升·课时作业基础达标1．关于爱因斯坦质能方程，下列说法中正确的是( )A ．E ＝mc 2中的E 是物体以光速c 运动的动能B ．E ＝mc 2是物体的核能C ．E ＝mc 2是物体各种形式能的总和D ．由ΔE＝Δmc 2，在核反应中，亏损的质量Δm 转化成能量ΔE 放出【解析】 E ＝mc 2，m 为动质量，E 为这种运动状态下的能量．A 、B 错；E ＝mc 2是质量为m 的物体所具有的能量，C 正确；一定质量对应一定的能量，而不是质量转化为能量，D 错误．【答案】 C2．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 ．法拉第发现了电流的磁效应D ．相对论的创立表明经典力学已不再适用【解析】 牛顿发现了万有引力定律，A 对；法拉第发现了电磁感应定律，B 错；奥斯特发现了电流的磁效应，C 错；经典力学是相对论在低速运动时的特例，D 错．【答案】 A3．已知太阳内部进行着激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为4×1026 J ，则可算出( )A ．太阳的质量约为4.4×106 tB ．太阳的质量约为8.8×106 tC ．太阳的质量每秒减少约为4.4×106 tD ．太阳的质量每秒减少约为8.8×106 t【解析】 由质能方程ΔE＝Δmc 2得：Δm＝ΔE c 2＝4×10263×1082 kg ＝4.4×109 kg ＝4.4×106 t ，故只有C 项正确．【答案】 C4．下列关于广义相对论等效原理的说法正确的是( )A ．一个非均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价B ．一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价C ．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价D ．一个非均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价【解析】 等效原理是广义相对论的一个基本假设，指一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．故C 正确．【答案】 C5．(多选)下列说法正确的是( )A ．万有引力可以用广义相对论作出正确的解释B ．物质的引力可以使光线弯曲C ．在强引力的星球附近，时钟变快D ．强引力作用可以使光谱线向紫端偏移【解析】 由广义相对论可知A 对，B 对．在强引力的星球附近，时间进程变慢，C 错．强引力作用可以使光谱线向红端偏移，D 错．【答案】 AB6．(多选)狭义相对论不能解释的现象是( )A ．微观粒子的运动速度很高，它的质量明显大于静止质量B ．沿自身长度方向运动的杆，其长度比杆静止时的长度小C ．物质的引力使光线弯曲D ．强引力作用使光谱线向红端偏移【解析】 由狭义相对论和广义相对论的知识可判断，应选C 、D.【答案】 CD7．星际火箭以0.8c 的速度飞行，其运动时的质量为静止时的多少倍？【解析】 设星际火箭的静止质量为m 0，其动态质量由公式得：高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

新课标版高三物理选修3-4电磁波相对论专项训练的正确答案、解答解析、考点详解姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________题型选择题填空题解答题判断题计算题附加题总分得分1.【题文】如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的透振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是( )A．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大C．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小D．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小【答案】：B【解析】略2.【题文】煤矿中瓦斯爆炸危害极大．某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示．在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．以下说法正确的是( )A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹【答案】：BC【解析】：如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以为亮纹．如果中央为暗纹，则A、B中折射率一定不同，故B正确；中央为亮纹B中可能含瓦斯，也可能不含，A错；条纹不停的移动，则B中气体的折射率在变化即瓦斯含量不稳定，C正确；单色光或复色光都能出现干涉条纹，D错．3.【题文】关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )A．红外线比红光波长长，它的热作用很强B．X射线就是伦琴射线评卷人得分C．阴极射线是一种频率极高的电磁波D．紫外线的波长比伦琴射线长，它的显著作用是荧光作用【答案】：ABD【解析】：本题主要考查了电磁波的产生机制和特性．在电磁波谱中，红外线的波长比可见光长，而红光属于可见光，故选项A正确．阴极射线与电磁波有着本质不同，电磁波在电场、磁场中不偏转，而阴极射线在电场、磁场中会偏转，电磁波在真空中的速度是3×108m/s，而阴极射线的速度总是小于3×108m/s，阴极射线的实质是高速电子流，故选项C错误．X射线就是伦琴射线，是高速电子流射到固体上产生的一种波长很短的电磁波，故B项正确．由于紫外线的显著作用是荧光作用，而伦琴射线的显著作用是穿透作用，故选项D正确．4.【题文】关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )A．均匀变化的电场在它的周围产生均匀变化的磁场B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播D．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波【答案】：BD【解析】：根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场，故选项A是错误的．因电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的．且与波的传播方向垂直，所以电磁波是横波，故选项B是正确的．有振荡的电场或磁场时，就会由近向远逐渐传播，即形成了电磁波，故D正确．5.【题文】一列简谐横波在某一时刻的波形图如图中左图所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x＝1.5 m 和x＝4.5 m．P点的振动图象如右图所示．在下列四幅图中，Q点的振动图象可能是( )【答案】：BC【解析】：由图甲知该波的波长λ＝4 m，而P、Q两质点间间距Δx＝3 m＝λ，则两质点的振动步调相差T，结合图乙知A、D两项皆错误．因波的传播方向未知，故无法判定Q点的振动状态相比于P点是超前还是滞后，B、C皆正确．6.【题文】图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6 s时的波形图，波的周期T＞0.6 s，则( )A．波的周期为2.4 sB．在t＝0.9 s时，P点沿y轴正方向运动C．经过0.4 s，P点经过的路程为4 mD．在t＝0.5 s时，Q点到达波峰位置【答案】：D【解析】：波向x轴负向传播，T＞0.6 s，由波形图可知λ＝Δx，用时间t＝0.6 s＝T，T＝0.8 s，A错．t ＝0.9 s＝T＋0.1 s，P点沿y轴负方向运动，经0.4 s，P点运动半个周期，经过的路程为0.4 m，C错．t ＝0，x＝10 m处质点处在波峰，经0.5 s，波峰向左传Δx′＝5 m，故D正确．7.【题文】图为声波干涉演示仪的原理图．两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率________的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅______；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅________．【答案】：相同减小增大【解析】：由同一波源分成的两列波频率相同，这符合两列机械波干涉的条件，当两波的路程差等于半波长的奇数倍时，振动减弱，当路程差等于波长的整数倍时，振动加强．8.【题文】现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图7所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A.(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．在操作步骤②时还应注意________和________．【答案】：(1)EDB (2)单缝和双缝间距5 cm～10 cm和使单缝和双缝相互平行．【解析】：(1)各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A.(2)步骤②还应注意单缝和双缝间距5 cm～10 cm，使单缝和双缝相互平行．9.【题文】某同学利用焊有细钢针的音叉(固有频率f0)、熏有煤油灯烟灰的均匀金属片和刻度尺来测定重力加速度．他的实验步骤有：A．将熏有烟灰的金属片静止悬挂，调整音叉的位置，使音叉不振动时，针尖刚好能水平接触金属片，如图甲所示．B．轻敲音叉，使它振动，同时烧断悬线，使金属片自由下落．C．从金属片上选取针尖划痕清晰的一段，从某时刻起针尖经过平衡位置的点依次为B、C、D、E、F、G、H，测出它们相邻点之间的距离分别为b1、b2、b3、b4、b5、b6，如图乙所示．(1)推导计算重力加速度的表达式：__________.(2)金属片自由下落后(不计针尖与金属片间的摩擦)，图丙中三幅图中，你认为针尖在金属片上的划痕正确的是__________．(3)若从悬线烧断瞬间开始计时，钢针开始向左振动，且设向左位移为正，钢针振幅为A，金属片下落h时，钢针对平衡位置的位移y的表达式为y＝__________.【答案】：(1)g＝(b6＋b5＋b4－b3－b2－b1)f(2)C(3)Asin【解析】：(1)乙图中相邻点间的时间间隔是音叉振动周期的一半，用T表示，则有T＝.金属片自由下落是自由落体运动，所以有g1＝，g2＝，g3＝g＝＝(b6＋b5＋b4－b3－b2－b1)f(2)由于金属片是自由落体运动，速度会越来越大，故选项A、B是不正确的，选项C是符合要求的．(3)因为音叉振动是简谐运动，故针离开平衡位置的位移变化符合正弦规律变化，考虑到针的开始运动方向与规定的方向相同，故有y＝Asin.10.【题文】(1)在t＝0时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图甲所示．质点A振动的周期是________s；t＝8 s时，质点A的运动沿y轴的________方向(填“正”或“负”)；质点B在波的传播方向上与A相距16 m．已知波的传播速度为2 m/s，在t＝9 s时，质点B偏离平衡位置的位移是________ cm.(2)图乙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r＝11 cm的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l＝10 cm.若已知水的折射率n＝，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h.(结果保留两位有效数字)【答案】：(1)4 正10 (2)2.1 m(1.6～2.6 m都算对)【解析】：(1)由图知T＝4 s，因位移图线的斜率表示速度，且在t＝8 s＝2T时质点振动状态与t＝0时相同，则由图可知t＝0时图线斜率为正，速度沿y轴正向．在t＝9 s时由图线知质点A处于正向最大位移处．再由Δt＝＝8 s＝2T知B的振动状态与质点A相差两个周期，所以同一时刻两质点相对平衡位置的位移相同，即也为10 cm.图10(2)设照片圆形区域的实际半径为R，运动员的实际长为L由折射定律nsinα＝sin90°几何关系sinα＝，＝得h＝·r取L＝2.2 m，解得h＝2.1 m(1.6～2.6 m都算对)11.【题文】(1)一列沿着x轴正方向传播的横波，在t＝0时刻的波形如图(甲)所示．图甲中某质点的振动图象如图11(乙)所示．质点N的振幅是________m，振动周期为________s，图乙表示质点________(从质点K、L、M、N中选填)的振动图象．该波的波速为________m/s.(2)惯性系S中有一边长为l的正方形(如图(A)所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是________．(3)描述简谐运动特征的公式是x＝________.自由下落的篮球经地面反弹后上升又落下．若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失，此运动________(填“是”或“不是”)简谐运动．【答案】：(1)0.8 4 L 0.5 (2)C (3)Asinωt不是【解析】：(1)从甲、乙图可看出波长λ＝2.0 m，周期T＝4 s，振幅A＝0.8 m；乙图中显示t＝0时刻该质点处于平衡位置向上振动，甲图波形图中，波向x轴正方向传播，则质点L正在平衡位置向上振动，波速v＝λ/T＝0.5 m/s；(2)由相对论知识易得运动方向上的边长变短，垂直运动方向的边长不变，C图象正确；(3)简谐运动的特征公式为x＝Asinωt，其中A是振幅；篮球从自由落体到反弹起来的过程中，回复力始终为重力，恒定不变，与偏离平衡位置的位移不是成正比的，不符合简谐运动的规律．12.【题文】(1)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．(2)某实验室中悬挂着一弹簧振子和一单摆，弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上．某次有感地震中观察到静止的振子开始振动4.0s后，单摆才开始摆动．此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10 km和5.0 km，频率为1.0 Hz.假设该实验室恰好位于震源的正上方，求震源离实验室的距离．【答案】：(1)k (2)40 km【解析】：(1)以速度v运动时的能量E＝mv2，静止时的能量为E0＝m0v2，依题意E＝kE0，故m＝km0；由m＝，解得v＝c.(2)地震纵波传播速度为：vp＝fλp地震横波传播速度为：vs＝fλs震源离实验室距离为s，有：s＝vpts＝vs(t＋Δt)，解得：s＝＝40 km.13.【题文】如图为一列横波某时刻的波形图，已知该波沿＋x方向连续传播，传播速度为2 m/s.(1)求波上质点P的振动周期并画出从该时刻计时开始的振动图象．(2)如图所示，在探究共振现象的实验中发现：当作用在装置上MN间的驱动力的频率与上述横波的频率相同时，MN间五个单摆中D摆恰好发生共振．现测得D摆摆线长l＝99.6 cm.摆球的直径d＝0.8 cm，求当地重力加速度g.(结果取两位有效数字)【答案】9.9 m/s2.【解析】：(1)由图象可以看出：λ＝4 m.由T＝可解得：T＝＝s＝2 s.由于t＝0时刻P点向上振动，则P点的振动图象如图所示：(2)由T＝2π得：g＝又L＝l＋联立可得：g＝m/s2＝9.9 m/s2.14.【题文】我国受印度洋板块和太平洋板块推挤，地震活动比较频繁，这次汶川地震是我国大陆内部地震，属于浅源地震，其破坏力度较大．地震波分三种：纵波(P波)，速度vP＝9.9 km/s；横波(S波)，速度vS ＝4.5 km/s；面波(L波)，速度vL＝1.4 m/s，(1)位于震源上方汶川附近的地震观测点N处有水平摆A与竖直摆B(如图16甲)，地震发生时最先剧烈振动的是哪个摆？(2)地震观测台T记录到的地震曲线假如如图16乙所示，则由图可知a、b、c三种波形各对应于哪种地震波？若在曲线图上测得P波与S波的时间差为5.80 s，则地震观测台T距震源Z多远？(3)若地震P波沿直线传播到地震观测台T时，地表某标志物振动方向沿图丙中ZT方向，测得某时刻标志物的水平分位移x＝24 mm，竖直分位移y＝1.2 mm，由此估算震源深度．【答案】：(1)B(2)a－P波b－S波c－L波47.9 km(3)2.4 km【解析】：(1)最先振动的是B摆，纵波速度最快，纵波使B摆最先剧烈上下振动．(2)根据波速大小可推知，a处的波形对应的是速度最快的P波(纵波)，b处的波形对应的是速度较快的S波(横波)，c处的波形对应的是速度较慢的L波(面波)．设地震观测台T距震源的距离为s，则－＝t，代入数据得s＝47.9 km.(3)设震源深度为h，纵波沿ZT方向传播，设纵波传播的方向与地面的夹角为θ，则tanθ＝，h＝s·sinθ，代入数据得h＝2.4 km.15.【题文】如图，一透明球体置于空气中，球半径R＝10 cm，折射率n＝.MN是一条通过球心O的直线，单色细光束AB平行于MN射向球体，AB与MN间距为5 cm，CD为出射光线．(1)补全光路并求出光从B点传到C点的时间；(2)求CD与MN所成的角α.(需写出求解过程)【答案】：(1)(/3)×10－9 s (2)30°【解析】：(1)连接BC，如图18在B点光线的入射角、折射角分别标为i、rsini＝5/10＝，所以，i＝45°由折射率定律：在B点有：n＝sinr＝1/2 故：r＝30°＝2Rcosrt＝n/c＝2Rncosr/ct＝(/3)×10－9 s(2)由几何关系可知∠COP＝15°∠OCP＝135°α＝30°。