12.5电磁波与相对论简介1．关于波动，下列说法正确的是( )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正确．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正确．答案：BD2．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：C3．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项正确．答案：A4．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：A5．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＝0.4Hz时，单摆的振幅最大，可知单摆频率f＝f驱＝0.4Hz，T＝eq\f(1,f)＝2.5s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进行联络，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．0.5cC．0.9cD．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项正确．答案：D8．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有关系．因此三种情况下，人观察到的光速都是c.答案：(1)c (2)c (3)c9．(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＝2.90×10－3m·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＝9.7×10－6m；查
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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4×1026J，试计算太阳在1s内失去的质量，估算5000年内其质量总共减小了多少，并与太阳的总质量2×1027t比较之．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＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026,3×1082)kg＝eq\f(4,9)×1010kg.
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