12.5 电磁波与相对论简介
1．关于波动，下列说法准确的是( )
A．各种波均会发生偏振现象
B．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹
C．声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度
D．已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于地震的预警
解析：偏振现象是横波特有的现象，纵波不会发生偏振现象，故选项A错误．用白光做单缝衍射实验和双缝干涉实验看到的都是彩色条纹，故选项B准确．声波在传播过程中，质点在平衡位置附近振动，其振动速度周期性变化，而声波的传播速度是单位时间内声波传播的距离，故选项C错误．地震波的纵波传播速度比横波传播速度大，纵波可早到达地面，能起到预警作用，故选项D准确．
答案：BD
2．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是( )
A．同时被照亮B．A先被照亮
C．C先被照亮D．无法判断
解析：由相对论和多普勒效应知，C先被照亮，A、B、D错，C对．
答案：C
3．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )
A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性
C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比
解析：狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描写运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等，所以只有A项准确．
答案：A
4．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( )
A ．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B ．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C ．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D ．紫外线、无线电波、γ射线、红外线
解析：在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线等，所以A 项对．
答案：A
5．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．
解析：宇宙射线粒子在静止时的能量为：
6．(1)根据麦克斯韦电磁场理论，如果在空间某区域有周期性变化的电场，这个变化的电场就会在周围产生________．不同波段的电磁波具有不同的特性，如红外线具有明显的________效应，紫外线具有较强的________效应．
(2)如图是一个单摆的共振曲线，此单摆的固有周期T 是________s ，若将此单摆的摆长增大，共振曲线的最大值将________(填“向左”或“向右”)移动．
解析：(1)周期性变化的电场会在周围产生周期性变化的磁场，不同波段的电磁波具有不同的特性，红外线具有明显的热效应，紫外线具有较强的荧光效应．
(2)由共振曲线知当驱动力的频率f 驱＝0.4 Hz 时，单摆的振幅最大，可知单摆频率f ＝f 驱＝0.4 Hz ， T ＝1f
＝2.5 s
若将单摆的摆长增大，其周期变大，频率变小，共振曲线的最大值将向左移动．
答案：(1)周期性变化的磁场热荧光
(2)2.5 向左
7．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光实行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为________．(填写选项前的字母)
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．1.0c
解析：根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变．D项准确．
答案：D
8．如图所示，考虑几个问题：
(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？
(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？
(3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？
解析：根据狭义相对论的光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没相关系．
所以三种情况下，人观察到的光速都是c.
答案：(1)c (2)c (3)c
9．(1)近年来军事行动中，士兵都配带“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，这是为什么？
(2)根据热辐射理论，物体发出的最大波长λm与物体的绝对温度T的关系满足
Tλm＝2.90×10－3 m·K，若猫头鹰的猎物——蛇，在夜间体温为27 °C，则它发出光的最大波长为________m，属于________波段．
解析：(1)一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用红外线接收器，可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响．
(2)最长波长λm＝2.90×10－3/(273＋27) m＝9.7×10－6 m；查表知属于红外线波段．
答案：(1)见解析(2)9.7×10－6红外线
10．太阳在不断地向外辐射能量，因而其质量也在不断地减少．若太阳每秒钟辐射的总
能量为4×1026 J ，试计算太阳在1 s 内失去的质量，估算5 000年内其质量总共减小了多少，并与太阳的总质量2×1027 t 比较之．
解析：由太阳每秒钟辐射的能量ΔE 可得其在1 s 内失去的质量为Δm ＝ΔE c 2＝4×1026
3×1082 kg ＝49
×1010 kg.
