1. 牛顿力学中运动的相对性板书设计

一、选择题

1．关于电磁波，下列说法中正确的是(

) A．在真空中，频率越高的电磁波速度越大

B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大

C．电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变

D．只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失

解析：电磁波在真空中的传播速度都是光速，与频率、能量无关，而在介质中的传播速度要小于在真空中的传播速度．一旦电磁波形成了，电磁场就会向外传播，当波源的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会消失．

答案：C 2．结合电磁波传播速度表达式v＝λf，下述结论正确的是(

) A．波长越大，传播速度就越大

B．频率越高，传播速度就越大

C．发射能量越大，传播速度就越大

D．电磁波的传播速度与传播介质有关

答案：D 3．用麦克斯韦的电磁场理论判断，图2－3－1中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图象是(

)

A．

B.

C．

D. 图2－3－1 解析：周期性变化的磁场，产生周期性变化的电场，它们变化的频率相同但步调不一样，1相差周期．

4答案：C

4．雷达向一定方向发射一微波，经时间t接收到被障碍物反射回来的微波，可知障碍物距雷达的距离为(

) ctA.

2C．2ct

答案：A 5．判断下列说法正确的是(

) 1A．在以c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

10001B．在以c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

10001C．在以c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

10001D．在以c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

1000解析：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．

答案：CD 6．(2009·高考天津卷)下列关于电磁波的说法正确的是(

) A．电磁波必须依赖介质传播

C．电磁波不会发生偏振现象

B．电磁波可以发生衍射现象

D．电磁波无法携带信息传播

B．ct

D．4ct

解析：电磁波在真空中也能传播，A错；衍射是一切波所特有的现象，B对；电磁波是横波，横波能发生偏振现象，C错；所有波都能传递信息，D错．

答案：B 7．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz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0.3 m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射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

解析：由公式λ＝c/f可求得上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间，电磁波是振荡电场或振荡磁场产生的，波长越短的电磁波，越不容易衍射，反射性能越强．

答案：ACD 8．红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况．地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某

些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收．图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图2－3－2可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为(

)

图2－3－2 A．2.5～3.5 μm

C．5～7 μm

B．4～4.5 μm

D．8～13 μm

解析：由题图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围是8～13 μm；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5～13 μm.综上可知，选D. 答案：D 9．家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成．接通电源后，220 V交流电经变压器，一方面在副线圈产生3.4 V交流电，对磁控管加热，同时在原线圈产生2 000 V高压电，经整流加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生频率为2 450 MHz的微波．微波输送至金属制成的加热器(炉腔)内被来回反射，微波的电磁作用使食物内分子高频地运动而使食物加快受热，并能最大限度地保存食物中的维生素，因此具有加热快、节能、不污染环境、保鲜度好等优点．下列说法正确的是(

) A．微波是由振荡电路产生的

B．微波是原子外层电子受激发产生的

C．微波炉中变压器高压变压比为11∶100 D．微波输出功率为700 W的磁控管每秒内产生的光子数为2.3×1015个(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s) 解析：微波是电磁波，是由振荡电路产生的，变压比为220 V∶2 000 V＝11∶100，微700×1Pt26波炉产生的光子数为N＝＝－346个＝4.3×10个．

hν6.63×10×2 450×10答案：AC

图2－3－3

10．如图2－3－3所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球带的电荷量不变，那么(

) A．小球对玻璃环的压力不断增大

B．小球受到的洛伦兹力不断增大

C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动

D．洛伦兹力对小球一直不做功

解析：本题主要考查了麦克斯韦的电磁理论和楞次定律．因为玻璃圆环处于均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功，由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向，在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动．

小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F洛，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力，考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F洛不一定始终在增大．

洛伦兹力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以洛伦兹力对小球不做功，故正确选项是C、D. 答案：CD 二、非选择题

11．(2009·高考江苏卷)(1)如图2－3－4所示，强强乘坐速度为0.9 c(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0.5 c，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)

图2－3－4 A．0.4 c

C．0.9 c

B．0.5 c

D．1.0 c

图2－3－5

(2)在t＝0时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图2－3－5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.

图2－3－6 (3)图2－3－6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，照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4上的运动员手到脚的长度l＝10 cm，若已知水的折射率为n＝，请根据运动员的实际身高3估算该游泳池的水深h.(结果保留两个有效数字) 解析：(1)根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变，D项正确．

(2)振动图象和波的图象比较容易混淆，而导致出错，在读图时一定要注意横纵坐标的物理意义，以避免出错．题图2－3－5为波的振动图象，由图象可知周期为4 s；t＝6 s时质点在平衡位置向下振动，故8 s时质点在平衡位置向上振动；波传播到B点，需要时间t1x161＝v＝

s＝8 s，故t＝9 s时，质点又振动了1 s(个周期)，处于正向最大位移处，位移为2410 cm.

图2－3－7 (3)根据题意画出光路图，正确使用物像比是解决本题的关键．

设照片圆形区域的实际半径为R，运动员的实际长为L，光路如图2－3－7所示：

由折射定律nsinα＝sin90°，

几何关系

sinα＝L得h＝n2－1·r，

l取L＝2.2 m，解得h＝2.1 m . RRL，物像比＝，

rlR2＋h2

(本题为估算题，在取运动员实际长度时可以有一个范围，但要符合实际，故求得h值可以不同，1.6～2.6 m均可) 答案：(1)D

(2)4

正

10 (3)h＝2.1 m(1.6～2.6 m都算对) 12．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x轴方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是图2－3－8中的________．

A．

B.

C．

D. 图2－3－8

答案：C 13．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4×1026 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．

26ΔE4×10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＝2＝

kgc3×10824＝×1010kg. 95 000年内太阳总共减小的质量为ΔM＝

45 000×365×24×3 600××1010 kg＝

97．008×1020 kg. 20ΔM7.008×10与总质量相比P＝＝＝

M2×1027×1033．504×10－10，比值很微小．

4答案：×1010 kg

7.008×1020 kg

比太阳的质量小得多

914．如果你想通过同步卫星转发的无线电与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？(已知地球的质量M＝6.0×1024

kg，地球半径R＝6.4×106

m，

引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2) 解析：同步卫星是相对地面静止的卫星，它的运动周期T＝3 600×24 s，设卫星离地面距离为h，它绕地球转动的向心力是地球对它的万有引力，即

mM2π2G2＝m(R＋h)()，

TR＋h3GMT2所以h＝－R，

4π2代入数值，算得h＝3.59×107 m. 最短通信距离是发话人和听话人均在同步卫星的正下方，这时无线电信号传播的最短距2×3.59×1072h离为s＝2h，则最短时间t＝2×＝2×s＝0.48 s. c3×108答案：0.48 s