【精品试卷】人教版高中物理选修3-4第十五章第1节复习专用试卷
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高中物理学习材料 (精心收集**整理制作)江西省吉安市万安县万安中学2011-2012学年高二(下)物理期中考试卷(普)一、选择题1.弹簧振子在做简谐振动的过程中,振子通过平衡位置时 ( )A.速度值最大B.回复力的值最大C.加速度值最大D.位移最大2.简谐运动属于( )A 、变速运动B 、匀速直线运动C 、曲线运动D 、匀变速直线运动3.如图所示,S 是波源,MN 为两块挡板, 其中M 固定,N 可上下移动,两板中间有一狭缝,此时测得A 点没有振动,为了使A 点能发生振动可采用的方法是( )①增大波源的频率 ②减小波源的频率 ③将N 板向上移动一些 ④将N 向下移动一些 A .①④ B .②④ C .②③ D .①③4.一洗衣机在正常工作时非常平稳,当切断电源后发现先是振动越来越剧烈,然后振动逐渐减弱,对这一现象下列说法正确的是A .正常工作时,洗衣机波轮的运转频率大于洗衣机的固有频率B .正常工作时,洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小C .当洗衣机振动最剧烈时,波轮的运动频率恰好等于洗衣机的固有频率D .当洗衣机振动最剧烈时,固有频率最大5.如图所示,一列简谐横波沿x 轴正方向传播,从波传到x=5m 的M 点时开始计时,已知P 点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s ,下面说法中不正确的是 A .这列波的波长是4m B .这列波的传播速度是10m/sC .质点Q (x=9m )经过0.5s 才第一次到达波峰MNSA第3题图D.M点以后各质点开始振动时的方向都是向下6.一列声波由空气传到水中()A.波速变大,波长变大 B.波速不变,波长变小C.频率变小,波长变小 D.频率变大,波长变小7.如图所示,为两同频率相干水波在t=0时刻的叠加情况,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,已知两列波的振幅均为2cm(且在图中所示范围内振幅不变),波速为2m/s,波长为0.4m,E点是BD连线和AC连线交点,下列说法中正确的是()A.A、C两点是振动减弱点B.E点是振动加强点C.B、D两点在此刻的竖直高度差为4cmD.t=0.05s时,E点离开平衡位置的位移大小为2cm8.假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300Hz,在汽车向你驶来又擦身而过的过程中,下列说法正确的是( )A. 当汽车向你驶来时,听到声音的频率大于300HzB. 当汽车向你驶来时,听到声音的频率小于300HzC.当汽车和你擦身而过后,听到声音的频率大于300HzD.当汽车和你擦身而过后,听到声音的频率小于300Hz9.如图,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60°。
第十五章 《相对论简介》单元测评本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷 (选择题,共40分)一、选择题(1~6为单选,7~10为多选,每小题4分,共40分)1.对相对论的基本认识,下列说法正确的是( )A .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B .爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C .在高速运动的飞船中的钟走得比地球上的钟快D .我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了答案 A解析 爱因斯坦的质能方程阐明了质量和能量的相互联系,质量和能量是物体存在的两种形式,质量和能量是不同的概念,B 错误;再由相对论的基本原理可知,A 正确,C 、D 错误。
2.如图所示,按照狭义相对论的观点,火箭B 是“追赶”光的;火箭A 是“迎着”光飞行的,若火箭相对地面的速度均为v ,则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )A .c +v ,c -vB .c ,cC .c -v ,c +vD .无法确定答案 B解析 根据光速不变原理,观察者测出的光速都为c ,故B 正确。
3.对于公式m =m 01-⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2,下列说法不正确的是( )A .公式中的m 0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 >m 0,即物体的质量改变了,但当v 较小时,经典力学仍适用C .当物体以较小的速度运动时,质量变化十分微小,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,质量的变化引不起我们的感觉,在分析地球上物体的运动时,不必考虑质量的变化答案 A解析 公式中的m 0是物体静止时的质量,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,B 、C 、D 正确。
故A 正确。
4.用著名的公式E =mc 2(c 是光速),可以计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量。
模块综合测试(满分100分,时间:100分钟)一、选择题每小题4分,共40分。
在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个正确,有的小题有多个选项正确。
全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错的或不答的得0分。
1.一个质点做简谐运动,它的振动图象如图1所示,则( )图1A.图中曲线部分是质点的运动轨迹B.有向线段OA是质点在t1时间内的位移C.有向线段OA在x轴的投影是质点在t1时间内的位移D.有向线段OA的斜率是质点在t1时刻的瞬时速度2.下面关于无线电波的说法中正确的是( )A.无线电波的发射需要使用开放电路B.中波收音机接收到的是调频电波,电视接收的是调幅电波C.我们通常说的选台就是使接收电路发生电谐振的过程D.收音机接收到的信号只要放大后就能使喇叭发声3.由两个相同的单色光源发出的光叠加后,并没有出现明暗相间的条纹,这是由于( )A.两光源的发光强度不同B.两光源到两光相遇处的距离不同C.两个光源是彼此独立的,是不相干光源D.没有使两光源同时通电发光4.下列关于光的现象的说法中正确的是( )A.用白光做双缝干涉实验时,屏上从中央纹向外,紫光的亮条纹偏离中央的距离最大B.白光单缝衍射时,偏离中央亮条纹远的是红光C.白光经三棱镜折射发生色散,红光偏向角最大D.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色,说明增透膜增强了对淡紫色光的透射5.简谐运动的回复力和对平衡位置的位移的关系,可用图2中哪个图象表示( )图26.如图3所示,小球m连接着轻质弹簧,放在光滑水平面上,弹簧的另一端固定在墙上,O 点为它的平衡位置,把m拉到A点,OA=1厘米,轻轻释放经0.2 s运动到O点,如果把m拉到A′点使OA′=2 cm,则释放后运动到O点所需要的时间为( )图3A.0.2 sB.0.4 sC.0.3 sD.0.1 s7.在一个亮着的小电珠和光屏之间,放一个带圆孔的遮光板,在圆孔直径从1 cm左右逐渐变小到闭合的整个过程中,在屏上依次看到( )a.完全黑暗b.小孔成像c.衍射图样d.圆形亮斑A.abcdB.dbcaC.bdcaD.cdba8.如图4所示,S是上下振动的波源,频率为10 Hz,所激起的波沿x轴向左向右传播,波速为20 m/s,质点M、N到S的距离SM=42.8 m,SN=13.3 m,M,N已经振动。
考题名师诠释【例1】(2006全国高考Ⅰ,19)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子,图1-10-1(a)所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动.匀速转动把手时,曲杆给弹簧振子以驱动力,使振子做受迫振动.把手匀速转动的周期就是驱动力的周期,改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期.若保持把手不动,给砝码一向下的初速度,砝码便做简谐运动,振动图线如图b 所示.当把手以某一速度匀速转动,受迫振动达到稳定时,砝码的振动图线如图c所示.图a图b图c图1-10-1若用T0表示弹簧振子的固有周期,T表示驱动力的周期,Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅.则()A.由图线可知T0=4 sB.由图线可知T0=8 sC.当T在4 s附近时,Y显著增大;当T比4 s小得多或大得多时,Y很小D.当T在8 s附近时,Y显著增大;当T比8 s小得多或大得多时,Y很小解析:若保持把手不动,砝码以一初速度做简谐振动,为自由振动,图b为砝码的自由振动的图象,由图读出的周期T0=4 s,为砝码的固有周期.当把手以某一速度匀速转动,砝码为受迫振动,此时砝码振动的周期T为驱动力的周期,图c为砝码的受迫振动的图象,由图读出的周期T=2 s,为砝码受迫振动的周期,也为驱动力的周期.当驱动力的周期越接近砝码的固有周期时,砝码的振动越强烈,振幅越大.当驱动力的周期越偏离砝码的固有周期时,砝码的振动越弱,振幅越小,所以选项A、C正确.答案:AC点评:本题通过振动图象与振动过程的对应,考查对自由振动、受迫振动、共振条件的理解能力,体现了高考重视基本知识、重视理论联系实际的命题导向.【例2】(2006上海高考,10)在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点的距离均为L ,如图1-10-2(a )所示,一列横波沿该直线向右传播,t=0时到达质点1,质点1开始向下运动,经过时间Δt 第一次出现如图11(b )所示的波形.则该波的( )A.周期为Δt ,波长为8LB.周期为32Δt ,波长为8L C.周期为32Δt ,波速为12L/Δt D.周期为Δt ,波速为8L/Δt图1-10-2解析:由图(b )可看出,该波波长λ=8L.质点9此时向上运动,这说明在Δt 内,波传播的距离大于一个波长.因质点1开始振动的方向向下,故波传播到质点9时,其起振的方向应向下,而图(b )中质点9向上振动,这说明质点9已振动了2T ,故Δt=T+2T ,T=32Δt.波速v=tL T ∆=12λ,由此可知选项B 、C 正确. 答案:BC点评:本题涉及了波在传播过程中各质点的位置变化以及波形的平移,了解波的形成原理和过程是解题的关键,本题体现了高考对基础知识的考查.【例3】 如图1-10-3所示,一根张紧的水平弹性长绳上的a 、b 两点,相距14.0 m ,b 点在a 点的右方.当一列简谐横波沿此绳向右传播时,若a 点的位移达到正极大时,b 点的位移恰为零,且向下运动,经过1.00 s 后,a 点的位移为零,且向下运动,而b 点的位移恰好达到负极大.则这列简谐横波的波速可能等于( )图1-10-3A.14.0 m/sB.10.0 m/sC.6.00 m/sD.4.67 m/s解析:当a 点位移正极大,b 点在平衡位置向下运动时,则沿水平绳a 、b 两点间波形至少会有四分之三波长.设n 为正整数,则有43λ+n λ=14.0 m,n=0,1,2…… 当经过1.00 s,a 点在平衡位置向下运动,b 点在负的最大位移处,则这段时间至少含有四分之一周期.设m 为正整数,则有41T+mT=1.00 s,m=0,1,2…… 因此波速是v=34)14(14++=n m T λ可见波速的确定由n 、m 共同决定,分析时可先令n=0时,再讨论m 的所有取值;然后令n=1,再讨论m 的所有取值;如此下去.例如令n=0,则波速v=314(4m+1);当m=0时,波速为314m/s ,即4.67 m/s;当m=1时,波速为23.3 m/s ,超出选项范围,不再讨论.再令n=1,当m=1时,波速为10.00 m/s等等.答案:BD点评:波在传播过程中,空间的周期性体现在波形的重复性,可以从波长着手来描述.时间的周期性体现在振动的重复性,可以从周期着手来描述.解答时要善于抓住实质,熟悉描述周期性的方法,提高分析和解决问题的能力.。
D CE A B高中物理学习材料(精心收集**整理制作)期末复习训练题三1、如图,在一根张紧的绳上挂几个单摆,其中C 、E 两个摆的摆长相等,先使C 摆振动,其余几个摆在C 摆的带动下也发生了振动,则 ( ) A .只有E 摆的振动周期与C 摆相同 B .B 摆的频率比A 、D 、E 摆的频率小C .E 摆的振幅比A 、B 、D 摆的振幅大D .B 摆的振幅比A 、D 、E 摆的振幅大2、弹簧振子在a 、b 间做简谐振动,如图5-31所示,o 为平衡位置,从某一时刻开始(t=0)经过1/4周期,振子具有正方向最大加速度,那么图5-32中正确反映振子振动情况的是( )3、一简谐横波以4m/s 的波速沿x 轴正方向传播。
已知t=0时的波形如图所示,则A .波的周期为1sB .x=0处的质点在t=0时向y 轴负向运动C .x=0处的质点在t=1/4 s 时速度为0D .x=0处的质点在t=1/12 s 时速度值最大4、一列横波沿x 轴正向传播,a 、b 、c 、d 为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。
某时刻的波形如图1所示,此后,若经过3/4周期开始计时,则图2描述的是A.a 处质点的振动图象B.b 处质点的振动图象C.c 处质点的振动图象D.d 处质点的振动图象5、在O 点有一波源,t =0时刻开始向上振动,形成向右传播的一列横波。
t1=4s 时,距离O 点为3m 的A 点第一次达到波峰;t2=7s 时,距离O 点为4m 的B 点第一次达到波谷。
则以下说法正确的是A. 该横波的波长为2mB. 该横波的周期为4sC. 该横波的波速为1m/sD. 距离O 点为1m 的质点第一次开始向上振动的时刻为6s 末6、如图,直角三角形ABC 为一透明介质制成的三棱镜的截面,且︒=∠30A ,在整个AC 面上有一束垂直于AC 的平行光线射入,已知这种介质的折射率n>2 ,则 ( )A .可能有光线垂直AB 面射出B .一定有光线垂直BC 面射出 C .一定有光线垂直AC 面射出D .从AB 面和BC 面出射的光线能会聚一点7、如题20图所示,空气中在一折射率为2的玻璃柱体,其横截面是圆心角为90°、半径为R 的扇形OAB ,一束平行光平行于横截面,以45°入射角照射到OA 上,OB 不透光,若只考虑首次入射到圆弧AB 上的光,则AB 上有光透出部分的弧长为 A 16R π B 14R π C 13R π D 512Rπ8、井口大小和深度相同的两口井,一口是枯井,一口是水井,水的深度正好是水井的一半,两井底部都各有一只青蛙,则 ( )A .枯井中青蛙觉得天比较小,水井中青蛙看到井外的范围比较大B .枯井中青蛙觉得天比较大,水井中青蛙看到井外的范围比较小C .枯井中青蛙觉得天比较大,水井中青蛙看到井外的范围比较大D .两只青蛙觉得井一样大,水井中青蛙看到井外的范围比较大9、如图5所示,表示LC 振荡电路某时刻的情况,以下说法正确的是( )A .电容器正在充电B .电感线圈中的磁场能正在增加C .电感线圈中的电流正在增大D .此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 10、根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法中错误的是( )A .变化的电场可产生磁场B .均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场图5C .振荡电场能够产生振荡磁场D .振荡磁场能够产生振荡电场11、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12、设一列火车沿平直的轨道飞快行驶,如图,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( )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 13、如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图.玻璃砖的入射面AB 和出射面CD 并不平行,则(1)出射光线与入射光线_______________(填“仍平行”或“不再平行”)(2)以入射点O 为圆心,以R=5 cm 长度为半径画圆,与入射线PO 交于M 点,与折射线OQ 交于F 点,过M 、F 点分别向法线作垂线,量得MN=1.68cm ,EF=1.12cm ,则该玻璃砖的折射率n=__________.14、某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图9(a)所示,激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒,感光片的位置上出现一排等距的亮点,图9(b)中的黑点代表亮点的中心位置.(1)这个现象说明激光具有________________性.(2)通过测量相邻光点的距离可算出激光的波长,据资料介绍,如果双缝的缝间距离为a ,双缝到感光片的距离为L ,感光片上相邻两光点间的距离为b ,则激光的波长λ=ab L.该同学测得L =1.0000 m 、缝间距a =0.220 mm ,用带十分度游标的卡尺测感光片上的点的距离时,尺与点的中心位置如图9(b)所示.图9(b)图中第1到第4个光点的距离是____________ mm.实验中激光的波长λ=________ m .(保留两位有效数字)(3)如果实验时将红激光换成蓝激光,屏上相邻两光点间的距离将________.15、如图所示,质量为m=0.5kg的物体放在质量为M=4.5kg的平台上,随平台上、下做简谐运动.设在简谐运动过程中,二者始终保持相对静止.已知弹簧的劲度系数为k=400N/m,振幅为A=0.1m.试求:(1)二者一起运动到最低点时,物体对平台的压力大小;(2)二者一起运动最高点时,物体对平台的压力大小.(取g=10m/s)16、一列横波在x轴上传播,t1=0和t2=0.005 s时的波形分别为如图所示的实线和虚线。
高中物理学习材料唐玲收集整理《电磁波》《相对论简介》章末测试说明:本测试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,考试时间90分钟,满分100分.第Ⅰ卷(选择题)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分.每小题至少有一个选项符合题目要求,全部选对得5分,选对但不全的得3分,错选或不答的得0分)1.在电视发射端,由摄像管摄取景物并将景物反射的光转化为电信号,这一过程完成了( )A.电、光转化B.光、电转化C.光、电、光转化D.电、光、电转化答案 B2.太阳表面温度约为6000 k,主要发出可见光;人体温度约为310 k,主要发出红外线;宇宙间的温度约为 3 k,所发出的辐射称为“3 k背景辐射”,它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热.若要进行“3 k背景辐射”的观测,应选择下列哪一个波段( ) A.无线电波B.紫外线C.X射线D.γ射线解析由题意可知物体的温度越高,辐射电磁波的波长越短,频率越高,所以“3 k背景辐射”的电磁波应比人体辐射的电磁波的频率还低,即无线电波.答案 A3.为了体现高考的公平、公正,很多地方高考时在考场使用手机信号屏蔽器,该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描.该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰,手机不能检测从基站发出的正常数据,使手机不能与基站建立连结,达到屏蔽手机信号的目的,手机表现为搜索网络无信号、无服务系统等现象.由以上信息可知( )A.由于手机信号屏蔽器的作用,考场内没有电磁波了B.电磁波必须在介质中才能传播C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的解析电磁波在空间的存在,不会因手机信号屏蔽器而消失,故A错.电磁波可以在真空中传播,B错.由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描,干扰由基站发出的电磁波信号,使手机不能正常工作,故C错误、D正确.答案 D4.如图所示为LC振荡电路在电磁振荡中电容器极板间电压随时间变化的U—t图象( )A.t1~t2时间内,电路中电流不断变大B.t2~t3时间内,电场能越来越小C.t3时刻,磁场能为零D.t3时刻,电流方向要改变解析在LC振荡电路中当电容器极板上电压减小的过程,就是电场能减小的过程,就是电流增大的过程,电场能最小时,磁场能就最大,t1~t2时间内电势差不断增大,电流不断减小,故A选项错误;t3时刻电势差为零,电流最大,磁场能最大,故C选项错误;t3~t4时间内电容器从放电到充电的过程电流方向不变,故D选项错误.答案 B5.(多选题)近年来高速发展的PDP(Plasma Display Panel)等离子显示屏,可以制造出大屏幕悬挂式彩色电视机,使电视机屏幕尺寸更大,图像更清晰,色彩更鲜艳,而本身的厚度只有8 cm左右.等离子显示屏PDP是一种以等离子管作为发光元件,并由大量的等离子管排列在一起构成的屏幕.每个等离子管的透明玻璃管内都充有低压的氖氙气体,管的两端各有一个电极,在两个电极间加上高电压后,封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的射线,它激发显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光.每个等离子管作为一个像素,由这些像素的明暗和颜色变化的组合,便形成了各种灰度和色彩的图像,则( )A.等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的外层电子受到激发而发光B.等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的内层电子受到激发而发光C.该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的荧光效应D.该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的化学作用解析根据紫外线的产生机理、特点及应用可知是某种看不见的射线使荧光粉发光,看不见的射线应是紫外线,使荧光粉发光,这是紫外线的荧光效应.紫外线作为电磁波家族中的一员,它的产生机理与可见光和红外线的产生机理是相同的,都是原子的外层电子受到激发后产生的,所以正确的选项是A、C.答案AC6.发射电视信号时通常采用波长较短的米波,在高楼密集的城市楼群中,电视机上经常出现重影,当电视天线接收到强信号后,接着又接收到弱信号,屏幕上出现强弱交替的影像,这是由于( ) A.电磁波的干涉B.电磁波的衍射C.电磁波的反射D.电磁波的折射解析直接接收的是强信号,经反射后再由天线接收到弱信号,故出现重影.答案 C7.如图所示,LC 回路中振荡周期为2 s ,通过P 点的电流按正弦规律变化,且把通过P 点向右流动的电流方向规定为正方向,从电容器上极板带正电,且电荷量最大开始计时,那么( )A .0.5~1 s 内,电容器C 在放电B .0.5~1 s 内,C 上极板带正电C .1~1.5 s 内,Q 点比P 点电势高D .1~1.5 s 内,磁场能正转化为电场能解析 当电容器上极板带正电,而且最大开始,电容器开始放电,经过14周期放电完毕,即0~0.5 s 放电,0.5~1.0 s 电容器充电,1.0~1.5 s 电容器反向放电,1.5~2.0 s 电容器充电,1.0~1.5 s 电容器下极板带正电,Q 点比P 点电势高,C 选项正确.答案 C8.下列关于变化的磁场产生电场的说法中正确的是( )A .在变化的磁场中放一段导体,导体中的自由电荷不会定向移动B .在变化的磁场中放一个闭合回路,电路中将会产生感应电流C .变化的磁场产生电场,电场的电场线不闭合D .变化的磁场产生电场,这个电场与静电场相同答案 B9.手机A拨手机B时,手机B发出铃声屏上显示A的号码.若将手机A置于一真空玻璃罩中,用手机B拨叫手机A,则( ) A.能听到A发出的铃声,并看到A显示B的号码B.不能听到A发出铃声,但看到A显示B的号码C.能听到A发出铃声,但不能显示号码D.既不能听到A发出铃声,也不能显示号码答案 B10.如图所示,圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,场外有一带正电的粒子(重力不计)静止在某点处,当磁场均匀增强时,该粒子的运动情况是( )A.仍静止在某点处B.将做匀速运动C.将做加速运动D.以上说法均不对解析当磁场增强,将在周围空间产生电场,带正电的粒子在电场力作用下做加速运动,故C选项正确.答案 C第Ⅱ卷(非选择题)二、计算题(本题包括4小题,共50分,计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(10分)如图所示为某雷达的荧光屏,屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10-4 s,雷达天线朝东方时,屏上的波形如图①;雷达天线朝西方时,屏上的波形如图②.问:雷达在何处发现了目标?目标与雷达相距多远?解析(1)雷达朝东方发射电磁波时,没有反射回来的信号,向西方发射时,有反射回来的信号,所以目标在西方.(2)d=ct2=3×108×2×10-4×102m=300 km.答案(1)西方(2)300 km12.(12分)在电视节目中,我们经常看到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话,他们之间每一问一答总是迟“半拍”,这是为什么?如果有两个手持卫星电话的人通过同步通信卫星通话,一方讲话,另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话?(已知地球的质量为6.0×1024 kg,地球半径为6.4×106 m,万有引力常量为6.67×10-11 N·m2·kg-2)解析主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的,利用电磁波传递信息是需要时间的.设同步卫星高度为H ,由万有引力定律及卫星做圆周运动的规律可得GMm (R +H )2=m 4π2T 2(R +H ) H = 3GMT 24π2-R =3.6×107m 则一方讲话,另一方听到对方讲话的最短时间t =2H c=0.24 s. 答案 原因见解析 0.24 s13.(14分)(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103 m/s ,求其静止质量为运动质量的百分之几?(2)星际火箭以0.8c 的速率飞行,其静止质量为运动质量的多少倍?解析 (1)设冥王星的静止质量为m 0,运动质量为m ,由公式m =m 01-⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可得m 0m =m 0m 01-⎝ ⎛⎭⎪⎫4.83×1033.0×1082×100%=99.9999%.(2)设星际火箭的静止质量为m 0′,运动质量为m ′,则m 0′m ′=m 0m 01-⎝ ⎛⎭⎪⎫0.8c c 2=0.6.答案 (1)99.9999% (2)0.6倍14.(14分)太阳在不断地辐射能量,因而其质量不断地减少.若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J ,试计算太阳在一秒内失去的质量.估算5 000年内总共减少了多少质量,并与太阳的总质量2×1027t 比较之.解析 根据相对论的质能关系式E =mc 2,可知,能量的任何变化必然导致质量的相应变化,即ΔE =Δmc 2. 由太阳每秒钟辐射的能量ΔE 可得其每秒内失去的质量为Δm =ΔE c 2=4×1026(3×108)2kg =49×1010 kg 5 000年内太阳总共减少的质量为:ΔM =5 000×365×12×3 600×49×1010 kg =3.504×1020 kg 与总质量的比值为:P =ΔM M =3.504×10202×1027×103=1.752×10-10 这个比值是十分微小的.答案 49×1010kg 3.504×1020kg 1.752×10-10,消耗的质量可以忽略。
第十四、十五章单元测试题一、选择题(每小题4分,共40分.)1.首次预言电磁波存在的科学家是()A.安培B.赫兹C.法拉第D.麦克斯韦2.2012年6月18日,我国“神舟九号”与“天宫一号”成功完成载人交会对接,在350km的太空,“神九”和“天宫”飞行速度每小时超过上万公里,对接的过程中两航天器进行连续跟踪测控,测控信号是利用了下列的哪一种波( )A.超声波B.次声波C.无线电波D.红外线3.关于电磁场和电磁波,下列说法中正确的是( )A.变化的电场在它的周围产生变化的磁场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,且与披的传播方向垂直C.电磁波和机械波一样依赖于媒质传播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4.验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光;空调器遥控器发出的“光”用来控制空调器,对于它们发出的“光”,下列判断正确的是()A.验钞机发出的“光”是红外线B.遥控器发出的“光”是红外线C.红外线是由原子的内层电子受到激发后产生的D.红外线是由原子的外层电子受到激发后产生的.5.国际无线电联盟将3000GHz以下的电磁频谱称之为无线电电磁波频谱,目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内,下列关于雷达和电磁波说法正确的是( ) A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至1.5 m之间B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C.测出从发射电磁波到接收反时波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D.波长越短的电磁波,反射性能越强6.2013年11月23日,我国歼-15舰载机在航空母舰“辽宁舰”上成功起降,受到全世界关注,如图1所示,歼-15战斗机采用移动电话进行飞行控制,关于移动电话,下列说法正确的是( )A.移动电话内,只有无线电接收装置,没有无线电发射装置B.移动电话内,既有无线电接收装置,又有无线电发射装置C.两个携带手机的人,可以不通过固定的基地台转接,相互通话D.无线寻呼机内只有无线电接收装置,没有无线电发射装置7.物理兴趣小组制作了遥控机器人, 为了增大无线遥控器向机器人辐射电磁波的能力,对LC 振荡电路结构可采用下列的哪些措施( )A.增大电容器极板的正对面积B.增大电容器极板的间距。
高中物理学习材料桑水制作第十五章相对论简介第1节相对论的诞生1.______________________________的参考系称为惯性系,匀速运动的汽车、轮船等作为参考系时就是惯性系.________________________不成立的参考系称为非惯性系.例如我们坐在加速的车厢里,以车厢为参考系观察到路边的树木、房屋向后方加速运动,根据牛顿运动定律,房屋树木应该受到不为零的合外力作用,但事实上没有,也就是牛顿运动定律不成立,这里加速的车厢就是非惯性系.2.经典相对性原理:________规律在任何____________中都是相同的.还可以表述为:在一个________________________内进行的任何力学实验都不能判断这个____________ 是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动;或者说,任何惯性参考系都是________的.3.狭义相对论的两个基本假设:(1)狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,________________________都是相同的;(2)光速不变原理:__________的光速在________________________________中都是相同的.4.某地发生洪涝灾害,灾情紧急,特派一飞机前往,飞机在某高度做匀速直线运动,投放一包救急品,灾民看到物品做曲线运动,飞行员看到物品做自由落体运动,物品刚好落到灾民救济处,根据经典时空观,则下列说法正确的是( )A.飞机为非惯性参考系B.飞机为惯性参考系C.灾民为非惯性参考系D.灾民为惯性参考系概念规律练知识点一经典的相对性原理1.一辆匀速行驶的汽车车厢内,实验者是否可以不受场地的影响,来进行用单摆测重力加速度的实验?2.以下说法中正确的是( )A.经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的B.经典物理规律也适用于高速运动的物体C.力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的D.力学规律在任何惯性系里都是等价的知识点二光速不变原理3.判断下面说法中正确的是( )A.在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上向前发出的光,对地速度一定比c大B.在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上向后发出的光,对地速度一定比c小C.在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为cD.在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c4.考虑以下几个问题:图1(1)如图1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向右运动时,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向左运动时,人看到的光速又是多少?方法技巧练经典相对性原理的理解技巧5.在不同的惯性参考系中,物体的运动情况可能不同.例如在匀速行驶的车上看,座位上的人是静止的,在地面看,座位上的人是运动的;在匀速行驶的船上看,桅杆上掉下来的物体在做自由落体运动,在岸边看,物体在做平抛运动……它们在不同的惯性系中遵从的力学规律一样吗?也就是说,地面物体的运动要遵守牛顿运动定律,车上、船上的物体是否也要遵守牛顿运动定律呢?6.下列物体的运动服从经典力学规律的是( )A.自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B.发射导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动C.物体运动的速率接近真空中的光速D.地球绕太阳的运动1.下列说法中正确的是( )A.17世纪末期,以经典力学、热力学与统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系B.1632年爱因斯坦发表了《关于两个世界体系的对话》C.牛顿运动定律仅在惯性系中才能成立D.力学规律在任何惯性系中都是相同的,这个论述叫做伽利略相对性原理2.关于牛顿力学的适用范围,下列说法正确的是( )A.适用于宏观物体B.适用于微观物体C.适用于高速运动的物体D.适用于低速运动的物体3.通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的参考系看成惯性系,若以下列系统为参考系,则其中属于非惯性系的有( )A.停在地面上的汽车B.绕地球做匀速圆周运动的飞船C.在大海上匀速直线航行的轮船D.以较大速度匀速运动的磁悬浮列车4.根据伽利略相对性原理,可以得到下列结论( )A.力学规律在任何惯性系中都是相同的B.同一力学规律在不同的惯性系中可能不同C.在一个惯性参照系里不能用力学实验判断该参照系是否在匀速运动D.在一个惯性参照系里可以用力学实验判断该参照系是否在匀速运动5.有下列几种说法:①所有惯性系对物理基本规律都是等价的;②在真空中,光的速度与光的频率、光源的运动状态无关;③在任何惯性系中,光在真空中沿任何方向的传播速度都相同.关于上述说法( )A.只有①②是正确的B.只有①③是正确的C.只有②③是正确的D.三种说法都是正确的题号 1 2 3 4 5答案6.伽利略相对性原理是________________________________________________________________________.7.狭义相对论的两个基本假设是________________________________________;________________________________________________________________________________________________________________________________________________. 8.火箭以0.50c的速度离开地球,从火箭上向地球发射一个光信号.火箭上测得光离开的速度是c.根据经典运动学,光到达地球时测得的速度是多少?根据狭义相对性原理呢?9.飞船在高空以110c的速度向目标飞行,从飞船上向目标方向发射一个光信号,则在地面的观察者看光信号的速度是1.1c吗?10.如图2所示,爱因斯坦通过研究“磁体相对于导体回路运动时,导体回路就会感应出电流”这一现象,发现了经典物理学的什么破绽?图211.假若你坐在火车中,在车厢地板上有一光滑的小球.在某段时间内,球相对于你不滚动,则此时的火车能否看成是惯性参考系?若某段时间内,你发现球加速离你而去,则此时的火车能否看成是惯性参考系?第十五章相对论简介第1节相对论的诞生课前预习练1.牛顿运动定律能够成立牛顿运动定律2.力学惯性系惯性参考系惯性系平权3.一切物理规律真空中不同的惯性参考系4.BD[物品投放后,仅受重力作用,飞行员看到物品是做初速度为零的自由落体运动,符合牛顿运动定律,故飞机为惯性参考系,B对;而地面上的人员看到物品做初速度不为零的抛体运动,也符合牛顿运动定律,D也对.]课堂探究练1.可以进行用单摆测定重力加速度的实验解析匀速行驶的汽车属于惯性系,所以他能够完成这个实验,且与地面上的结果无异.点评(1)地球以及相对于地球做匀速直线运动的参考系为惯性系.(2)力学规律在任何惯性系中都是相同的.2.D[在所有惯性系中,一切物理规律都是等价的,故D正确,C错误;经典物理规律是狭义相对论在低速状态下的一个近似,所以经典物理规律只适用于低速运动的物体,而经典物理中的速度合成公式也只适用于低速情况,故A、B均错误.]3.CD[根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知:真空中的光速相对于火箭的速度为c,相对于地面的速度也为c,对不同的惯性系是相同的,因此C、D正确,A、B错误.]4.(1)c (2)c (3)c解析根据狭义相对论光速不变原理知,都应为c.点评光速不变原理指的是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的.5.都遵从相同的力学规律解析根据狭义相对性原理,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的.所以不管地面上的运动物体,还是车上的、船上的物体都遵从相同的力学规律.6.ABD[经典力学规律只适用于宏观低速物体的运动,所以A、B、D正确.当物体的速率接近真空中的光速时,就不适合用经典力学来解释了,C错误.]方法总结理解经典相对性原理要抓住两点:(1)惯性参考系是指地球以及相对地球做匀速直线运动的参考系;(2)力学规律在任何惯性系中都相同,即同一物体相对于不同的惯性系,讨论其运动时,所采用的运动规律和速度合成法则是相同的.课后巩固练1.CD[由经典的相对性原理可知C、D正确.]2.AD[由经典力学的局限性可知A、D正确.]3.B[由惯性系和非惯性系的概念可知B正确.]4.AC[由伽利略相对性原理可知A、C正确.]5.D6.力学规律在任何惯性系中都是相同的,或者说,任何惯性参考系都是平权的.7.狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的.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.8.0.5c c解析据经典运动学v=0.5c,据狭义相对性原理:光速不变,到达地球时光速为c.9.不是,光信号相对地面的观察者速度仍然是c.解析由经典力学的相对性原理可知,光信号相对地面的速度v=c+110c=1.1c,但这一结论是错误的.根据光速不变原理,真空中的光速相对于飞船为c,相对于地面也为c,对不同惯性参考系是相同的,这一判断已被迈克耳孙—莫雷实验所证实.方法总结经典力学的结论具有一定的局限性,一般只适用于宏观物体的低速运动.10.见解析解析爱因斯坦针对这一个实验分析,“从磁体看,肯定没有电场;可是从导体回路看,却肯定有电场.”于是,“电场的有无就成为相对的了,取决于所用坐标系的运动状态.”同一实验在不同参考系中居然有完全不同的解释,这违背了伽利略相对性原理,由此爱因斯坦发现困难在于“运动学的一些基本概念的任意性上”,促使他提出了狭义相对论.11.能不能解析当球不滚动时,符合牛顿运动定律,因此火车可看成惯性参考系.当球加速滚动时,由于球只受重力和支持力作用,所受合力为零,因此不符合牛顿运动定律,不能把火车看成惯性参考系.。
达标测试(二十)(建议用时:45分钟)[业达标]1.下列关于狭义相对性原的说法中不正确的是( )A.狭义相对性原是指力规律在一切参考系中都成立B.狭义相对性原是指一切物规律在一切参考系中都成立.狭义相对性原是指一切物规律在所有惯性系中都成立D.狭义相对性原与伽利略相对性原没有区别E.相对性原对一切自然规律都适用【解析】根据狭义相对性原的内容,在不同的惯性参考系中,一切物规律都是相同的.一定要注意它和伽利略相对性原的区别,即狭义相对性原中的“规律”是一切物规律,而经典相对性原中的“规律”只是指经典物的规律,范围要小许多.【答案】ABD2.关于狭义相对论的两个假设,下列说法正确的是( ) 【导号:23570154】A.在不同的惯性参考系中,一切物规律都是相同的B.在不同的惯性参考系中,力规律都一样,电磁规律不一样.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的D.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的E.物体的位移、速度以及电场强度等物量可能因所选择的参考系的不同而不同,但是它们所遵从的物规律却是同样的【解析】狭义相对论的两个假设分别是狭义相对性原和光速不变原,选项A、、E正确.【答案】AE3.根据经典力的相对性原,下列结论正确的是( ) 【导号:23570155】A.任何力规律在惯性系中都是相同的B.同一力规律在不同的惯性系中可能不同.在一个惯性参考系里不能用力实验判断该参考系是否在匀速运动D.在一个惯性参考系里可以用力实验判断该参考系是否在匀速运动E.如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系叫做惯性系,相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系【解析】经典力的相对性原是力规律在任何惯性系中都是相同的,故A、、E正确,B、D错误.【答案】AE4.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,以下说法正确的是( )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.火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变D.火箭上的人看到地面上的物体长度变小,时间进程变慢了E.火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均有变【解析】根据“尺缩效应”“动钟变慢”原,地面上的人观察到火箭变短了,火箭上的时间进程变慢了,A错误,B正确;根据相对性,火箭上的人看到地面上的物体长度变小,时间进程变慢了,D正确;火箭上的人与火箭之间无相对运动,故火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变,正确,E错误.【答案】BD5.A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过,且v A>v,对于在飞机上的人观察结果,下列说法正确的是( )BA.A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大B.A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小.两飞机上的人观察到足球场的长度相同D.两飞机上的人观察到足球场的宽度相同E.A飞机上的人观察B飞机的长度和时间进程均有微小变【解析】由=错误!(其中0是相对足球场静止时的长度),可以看出,速度越大,“动尺变短”的效应越明显,选项B正确;但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直,所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同.因A、B两飞机有相对运动,所以E正确.【答案】BDE6.如图1512所示,强强乘坐速度为09c(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05c,强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到该光束的传播速度为________.图1512【解析】由狭义相对论的基本假设:光速不变原,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的.【答案】c7.人马星座α星是离太阳系最近的恒星,它距地球43×1016设有一宇宙飞船往返于地球和人马星座α星之间.若宇宙飞船的速度为0999c,按地球上的时钟计算,飞船往返一次需多少时间?如以飞船上的时钟计算,往返一次的时间又为多少?【导号:23570156】【解析】以地球上的时钟计算Δ=v=2×43×10160999×3×108≈287×108≈9年;若以飞船上的时钟计算:因为Δ=Δ′1-vc2,所以得Δ′=Δ1-vc2=287×108×1-09992≈128×107≈04年.【答案】9年04 年.8.有一太空船以08c的速度飞越“月球太空站”.一家在月球上量得运动中的太空船长度为200 ,此太空船最后在月球上登陆,此家再度测量静止的太空船的长度,他测量的结果如何?【解析】在月球上测得运动的飞船的长度为,静止飞船的长度为,依据狭义相对论的长度收缩效应关系式,有=0 1-v c 2 所以0=cc 2-v 2=200c c 2-082c 2≈333 【答案】 333[能力提升]9.在某地发生两件事,静止位于该地的甲测得时间间隔为4 ,若相对甲做匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 ,则乙相对于甲的运动速度是多少? 【导号:23570157】【解析】 由题意可知,Δ ′=4 ,Δ =5 ,由公式Δ =错误!得v =错误!c =错误!c【答案】 35c 10.如图1513所示,你站在水平木杆AB 的中央附近,并且看到木杆落在地面上时是两端同时着地的,所以,你认为这木杆是平着落到了地面上;若此时飞飞小姐正以接近光速的速度从你前面掠过,她看到B 端比A 端先落地,因而她认为木杆是向右倾斜着落地的.她的看法是________的.(填“正确”或“错误”).图1513【解析】 当飞飞小姐掠过木杆时,在她看,木杆不仅在下落,而且还在朝她运动,正好像星体朝你的飞船运动一样.因此,在你看同时发生的两个事件,在飞飞小姐看首先在B 端发生.到底在A 和B 处的两个事件是同时发生,还是在B 处先发生?这一问题是没有意义的.因为运动是相对的,对运动的描述取决于选择的参考系.对于你说木杆是平着下落的,对飞飞小姐说木杆是向右斜着下落的,虽然难以置信,但你和她都是正确的.【答案】正确11.带正电的π介子是一种不稳定的粒子,当它静止时,平均寿命为25×10-8,然后就衰变为一个μ子和一个中微子.今有一束π介子,在实验室中测得它的速率为=099c,并测出它从产生到衰变通过的平均距离为52 【导号:23570158】(1)问这些测量结果是否一致?(2)计算相对于π介子静止的参考系中π介子的平均寿命是多少?【解析】(1)根据时间间隔的相对性,当π介子以=099c的速率相对实验室运动时,在实验室中测得的平均寿命应为Δ=Δτ1-c2=25×10-81-2≈18×10-7在实验室中测得π介子通过的平均距离约为d=Δ=099×30×108×18×10-7≈53 ,考虑到实验误差,这一计算结果与测量结果一致.(2)在相对π介子静止的参考系中观察,实验室的运动速率为=099c,而在实验室中测得π介子通过的距离为=52 ,则在相对π介子静止的参考系中测得实验室通过的距离为=1-c2=52×1-0992=73 .实验室通过所用的时间就是π介子从产生到衰变的时间,即π介子的平均寿命为Δ==73099×30×108=25×10-8【答案】(1)一致(2)25×10-812.宇宙射线中有一种叫做μ子的粒子,在与μ子相对静止的惯性参考系中观测到,它平均经过2×10-6(其固有寿命)就衰变为电子和中微子.但是,这种μ子在大气中运动的速度非常大,可以达到v=2994×108/=0998c请分析,μ子在大气中可以运动多远的距离?【解析】已知Δ′=2×10-6,v=2994×108/如果按照经典物看,μ子从产生到衰变的这段时间里平均走过的距离仅为′=2994×108×2×10-6≈600 .根据狭义相对论,在地面的实验室中观测μ子的“运动寿命”为Δ=Δ′1-v2c 2=2×10-61-2≈316×10-5.因而μ子在大气中运动的距离应为=2994×108×316×10-5≈9 500 【答案】9 500。
白光物理(选修 3-4)试卷一、单项选择题(每小题 3 分,共 24 分)1. 如图为一质点做简谐运动的位移 x 与时间 t 的关系图象,由图可知,在 t =4s 时,质点的( )A. 速度为正的最大值,加速度为零B .速度为负的最大值,加速度为零C .速度为零,加速度为正的最大值 OD .速度为零,加速度为负的最大值 2. 如图所示为某时刻 LC 振荡电路所处的状态,则该时刻( )A .振荡电流 i 在增大B .电容器正在放电C .磁场能正在向电场能转化D .电场能正在向磁场能转化 3. 下列关于光的认识,正确的是( )A 、光的干涉和衍射不仅说明了光具有波动性,还说明了光是横波B 、全息照片往往用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性C 、验钞机是利用红外线的特性工作的D 、拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 4. 如图所示,一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光,取其中 a 、b 、c 三 种色光,下列说法正确的是( )ab A. 把温度计放在c 的下方,示数增加最快;cB. 若分别让 a 、b 、c 三色光通过一双缝装置,则 a 光形成的干涉条纹的间距最大;C. a 、b 、c 三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小;D. 若让 a 、b 、c 三色光以同一入射角,从空气中某方向射入一介质,b 光恰能发生全反射,则 c 光也一定能发生全反射。
5. 从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫做( )A. 解调 B .调频 C .调幅 D .调谐6. 在水面下同一深处有两个点光源 P 、Q ,能发出不同颜色的光。
当它们发光时,在水面上看到 P 光照亮的水面区域大于 Q 光,以下说法正确的是( ) A .P 光的频率大于 Q 光B .P 光在水中传播的波长大于 Q 光在水中传播的波长C .P 光在水中的传播速度小于 Q 光D .让 P 光和 Q 光通过同一双缝干涉装置,P 光条纹间的距离小于 Q 光 7. 下列说法中正确的是( )A .海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率大B .各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是 γ 射线C .医院里用 γ 射线给病人透视D .假设有一列火车以接近于光速的速度运行,车厢内站立着一个中等身材的人。
高中物理学习材料 (精心收集**整理制作) 第十五章 相对论简介 第1节 相对论的诞生
1.______________________________的参考系称为惯性系,匀速运动的汽车、轮船等作 为参考系时就是惯性系.________________________不成立的参考系称为非惯性系.例 如我们坐在加速的车厢里,以车厢为参考系观察到路边的树木、房屋向后方加速运动, 根据牛顿运动定律,房屋树木应该受到不为零的合外力作用,但事实上没有,也就是牛 顿运动定律不成立,这里加速的车厢就是非惯性系. 2.经典相对性原理:________规律在任何____________中都是相同的.还可以表述为: 在一个________________________内进行的任何力学实验都不能判断这个____________ 是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动;或者说,任何惯性参考系都是________的. 3.狭义相对论的两个基本假设:(1)狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中, ________________________都是相同的;(2)光速不变原理:__________的光速在 ________________________________中都是相同的. 4.某地发生洪涝灾害,灾情紧急,特派一飞机前往,飞机在某高度做匀速直线运动,投 放一包救急品,灾民看到物品做曲线运动,飞行员看到物品做自由落体运动,物品刚好 落到灾民救济处,根据经典时空观,则下列说法正确的是( ) A.飞机为非惯性参考系 B.飞机为惯性参考系 C.灾民为非惯性参考系 D.灾民为惯性参考系
概念规律练 知识点一 经典的相对性原理 1.一辆匀速行驶的汽车车厢内,实验者是否可以不受场地的影响,来进行用单摆测重力 加速度的实验?
2.以下说法中正确的是( ) A.经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的 B.经典物理规律也适用于高速运动的物体 C.力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的 D.力学规律在任何惯性系里都是等价的 知识点二 光速不变原理 3.判断下面说法中正确的是( ) A.在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上向前发出的光,对地速度一定比c大 B.在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上向后发出的光,对地速度一定比c小 C.在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c D.在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c 4.考虑以下几个问题:
图1 (1)如图1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向右运动时,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向左运动时,人看到的光速又是多少?
方法技巧练 经典相对性原理的理解技巧 5.在不同的惯性参考系中,物体的运动情况可能不同.例如在匀速行驶的车上看,座位 上的人是静止的,在地面看,座位上的人是运动的;在匀速行驶的船上看,桅杆上掉下 来的物体在做自由落体运动,在岸边看,物体在做平抛运动……它们在不同的惯性系中 遵从的力学规律一样吗?也就是说,地面物体的运动要遵守牛顿运动定律,车上、船上 的物体是否也要遵守牛顿运动定律呢?
6.下列物体的运动服从经典力学规律的是( ) A.自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动 B.发射导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动 C.物体运动的速率接近真空中的光速 D.地球绕太阳的运动
1.下列说法中正确的是( ) A.17世纪末期,以经典力学、热力学与统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学 形成了完整的科学体系 B.1632年爱因斯坦发表了《关于两个世界体系的对话》 C.牛顿运动定律仅在惯性系中才能成立 D.力学规律在任何惯性系中都是相同的,这个论述叫做伽利略相对性原理 2.关于牛顿力学的适用范围,下列说法正确的是( ) A.适用于宏观物体 B.适用于微观物体 C.适用于高速运动的物体 D.适用于低速运动的物体 3.通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的参考系看成惯性系,若以下列系统为参 考系,则其中属于非惯性系的有( ) A.停在地面上的汽车 B.绕地球做匀速圆周运动的飞船 C.在大海上匀速直线航行的轮船 D.以较大速度匀速运动的磁悬浮列车 4.根据伽利略相对性原理,可以得到下列结论( ) A.力学规律在任何惯性系中都是相同的 B.同一力学规律在不同的惯性系中可能不同 C.在一个惯性参照系里不能用力学实验判断该参照系是否在匀速运动 D.在一个惯性参照系里可以用力学实验判断该参照系是否在匀速运动 5.有下列几种说法:①所有惯性系对物理基本规律都是等价的;②在真空中,光的速度 与光的频率、光源的运动状态无关;③在任何惯性系中,光在真空中沿任何方向的传播 速度都相同.关于上述说法( ) A.只有①②是正确的 B.只有①③是正确的 C.只有②③是正确的 D.三种说法都是正确的 题号 1 2 3 4 5 答案 6.伽利略相对性原理是 ________________________________________________________________________. 7.狭义相对论的两个基本假设是________________________________________; ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 8.火箭以0.50c的速度离开地球,从火箭上向地球发射一个光信号.火箭上测得光离开 的速度是c.根据经典运动学,光到达地球时测得的速度是多少?根据狭义相对性原理 呢?
9.飞船在高空以110c的速度向目标飞行,从飞船上向目标方向发射一个光信号,则在地 面的观察者看光信号的速度是1.1c吗?
10.如图2所示,爱因斯坦通过研究“磁体相对于导体回路运动时,导体回路就会感应 出电流”这一现象,发现了经典物理学的什么破绽?
图2 11.假若你坐在火车中,在车厢地板上有一光滑的小球.在某段时间内,球相对于你不 滚动,则此时的火车能否看成是惯性参考系?若某段时间内,你发现球加速离你而去, 则此时的火车能否看成是惯性参考系?
第十五章 相对论简介 第1节 相对论的诞生 课前预习练 1.牛顿运动定律能够成立 牛顿运动定律 2.力学 惯性系 惯性参考系 惯性系 平权 3.一切物理规律 真空中 不同的惯性参考系
4.BD [物品投放后,仅受重力作用,飞行员看到物品是做初速度为零的自由落体运动,符合牛顿运动定律,故飞机为惯性参考系,B对;而地面上的人员看到物品做初速度不为零的抛体运动,也符合牛顿运动定律,D也对.] 课堂探究练 1.可以进行用单摆测定重力加速度的实验
解析 匀速行驶的汽车属于惯性系,所以他能够完成这个实验,且与地面上的结果无异. 点评 (1)地球以及相对于地球做匀速直线运动的参考系为惯性系. (2)力学规律在任何惯性系中都是相同的. 2.D [在所有惯性系中,一切物理规律都是等价的,故D正确,C错误;经典物理规律是狭义相对论在低速状态下的一个近似,所以经典物理规律只适用于低速运动的物体,而经典物理中的速度合成公式也只适用于低速情况,故A、B均错误.] 3.CD [根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知:真空中的光速相对于火箭的速度为c,相对于地面的速度也为c,对不同的惯性系是相同的,因此C、D正确,A、B错误.] 4.(1)c (2)c (3)c 解析 根据狭义相对论光速不变原理知,都应为c. 点评 光速不变原理指的是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的. 5.都遵从相同的力学规律 解析 根据狭义相对性原理,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的.所以不管地面上的运动物体,还是车上的、船上的物体都遵从相同的力学规律. 6.ABD [经典力学规律只适用于宏观低速物体的运动,所以A、B、D正确.当物体的速率接近真空中的光速时,就不适合用经典力学来解释了,C错误.] 方法总结 理解经典相对性原理要抓住两点:(1)惯性参考系是指地球以及相对地球做匀速直线运动的参考系;(2)力学规律在任何惯性系中都相同,即同一物体相对于不同的惯性系,讨论其运动时,所采用的运动规律和速度合成法则是相同的. 课后巩固练 1.CD [由经典的相对性原理可知C、D正确.] 2.AD [由经典力学的局限性可知A、D正确.] 3.B [由惯性系和非惯性系的概念可知B正确.] 4.AC [由伽利略相对性原理可知A、C正确.] 5.D 6.力学规律在任何惯性系中都是相同的,或者说,任何惯性参考系都是平权的. 7.狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的.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. 8.0.5c c 解析 据经典运动学v=0.5c,据狭义相对性原理:光速不变,到达地球时光速为c. 9.不是,光信号相对地面的观察者速度仍然是c.
解析 由经典力学的相对性原理可知,光信号相对地面的速度v=c+110c=1.1c,但这一结论是错误的. 根据光速不变原理,真空中的光速相对于飞船为c,相对于地面也为c,对不同惯性参考系是相同的,这一判断已被迈克耳孙—莫雷实验所证实. 方法总结 经典力学的结论具有一定的局限性,一般只适用于宏观物体的低速运动. 10.见解析 解析 爱因斯坦针对这一个实验分析,“从磁体看,肯定没有电场;可是从导体回路看,却肯定有电场.”于是,“电场的有无就成为相对的了,取决于所用坐标系的运动状态.” 同一实验在不同参考系中居然有完全不同的解释,这违背了伽利略相对性原理,由此爱因斯坦发现困难在于“运动学的一些基本概念的任意性上”,促使他提出了狭义相对论. 11.能 不能 解析 当球不滚动时,符合牛顿运动定律,因此火车可看成惯性参考系.当球加速滚动时,由于球只受重力和支持力作用,所受合力为零,因此不符合牛顿运动定律,不能把火车看成惯性参考系.