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第55讲　电磁波　相对论简介
　考情 剖析　
(注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)
考查内容 考纲要求及变化 考查年份 考查形式 考查详情 考试层级 命题难度
狭义相对论的基本假设、狭义相对论时空观与经典时空观的区别 Ⅰ
09年 选择 以飞船追击问题为背景，考查光速不变原理
11年 选择 以列车行驶为背景，考查相对速度 非重点 A
小结及预测 1.小结：相对论简介以选择题形式进行考查，侧重考查相对论的基本知识，包括相对速度、光速不变原理．2．预测：预测14年考查相对论可能性不大．3．复习建议：建议复习了解相对论和电磁波的基础知识.
知识 整合　
一、麦克斯韦电磁场理论
1．麦克斯韦电磁场理论
(1)变化的磁场(电场)能够在周围 ( http: / / www.21cnjy.com )空间产生________________________________________________________________________
________________；
(2)均匀变化的磁场(电场)能够在周围空间产生稳定的__________；
(3)振荡的磁场(电场)能够在周围空间产生同________的振荡电场(磁场)．
2．电磁场和电磁波：变化的电场和磁场 ( http: / / www.21cnjy.com )总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场．__________由近及远的传播就形成了电磁波．
电磁波的特点：
(1)电磁波是________________波．在传播方向的任一点E和B随时间作正弦规律变化，E与B彼此垂直且与传播方向垂直．
(2)电磁波的传播速度v＝λf＝，在真空中的传播速度等于__________速．
(3)__________预言了电磁波 ( http: / / www.21cnjy.com )的存在．__________证实了电磁波，测出了波长和频率，证实传播速度等于光速；验证电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉．
3．对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解
二、电磁波的发射
1．有效地向外发射电磁波的振荡电路应具备的特点：
(1)要有足够高的振荡__________．理论的研究证明，振荡电路向外界辐射能量的本领与频率的四次方成正比；
(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的__________，才能有效地把电磁场的能量传播出来．
2．发射电磁波的目的：传递信息(信号)
把要传递的低频率电信号“加” ( http: / / www.21cnjy.com )到高频电磁波上，使电磁波随各种信号而改变叫做调制．其中，使高频振荡的电磁波振幅随信号而改变叫做__________；使高频振荡的电磁波频率随信号而改变叫做__________．
三、电磁波的传播
电磁波以横波形式传播，其传 ( http: / / www.21cnjy.com )播不需要__________，传播方式有天波、地波和空间波(又称直线波)．传播速度和频率、波长的关系为__________．
四、电磁波的接收
使接收电路产生电谐振的过程叫做________________________________________________________________________．
使声音或图像信号从高频电流中还原的过程，即调制的逆过程，叫做________________________．
五、电磁波的传播及波长、频率、波速
(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)．
(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．
(3)v＝λf，f是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f＝，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长λ.
六、电磁波与机械波的比较
　　名称项目　　 电磁波 机械波
研究对象 电磁现象 力学现象
产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生
波的特点 横波 纵波或横波
波速 在真空中等于光速(很大)(c＝3×108 m/s) 在空气中不大(如声波波速一般为340 m/s)
介质需要 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播)
能量传播 电磁能 机械能
七、电磁波谱
1．无线电波、__________、可见光、__________、伦琴射线、γ射线合起来构成了范围广阔的电磁波谱，如图所示．
说明：波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外 ( http: / / www.21cnjy.com )线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有__________．
2．电磁波谱的特性、应用
电磁波谱 频率 /Hz 真空中波长 /m 特　性 应　用 递变规律
无线电波 <3×1011 >10－3 波动性强，易发生衍射 无线电技术
红外线 1011～1015 10－3～10－7 红外线遥感
可见光 1015 10－7 引起视觉 照明、摄影
紫外线 1015～1017 10－7～10－9 化学效应、__________、能杀菌 医用消毒、防伪
X射线 1016～1019 10－8～10－11 贯穿性强 检查、医用透视
γ射线 >1019 <10－11 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 衍射能力减弱直线传播能力增强
3．对电磁波谱的四点说明
(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性．其 ( http: / / www.21cnjy.com )中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强．
(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线，X射线和γ射线都有重叠．
(3)不同的电磁波，产生的机 ( http: / / www.21cnjy.com )理不同，无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；X射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的．
(4)电磁波的能量随频率的增大而增大．
八、经典时空观
1．惯性参考系
凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系．
2．伽利略相对性原理
对于所有的惯性系，力学规律都是相同的．
3．经典时空观(绝对时空观)
时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响．
4．经典力学的几个基本结论
①同时的绝对性
②时间间隔的绝对性
③空间距离的绝对性
九、狭义相对论的两个基本假设
1．狭义相对论原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是________的．
2．光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是________的．
十、狭义相对论的时空观
1．__________的相对性
2．__________的相对性
(1)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．
(2)在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化．
(3)长度的变短是相对的．如果两条平行的杆在沿自己的长度方向做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了．
3．时间间隔的相对性
十一、质能方程
物体是具有能量的，并且物体的能量与其本身的质量有关，且关系为__________，其中m是物体的质量，E是物体具有的能量．
狭义相对论：
1．对“长度的相对性”的理解
狭义相对论中的长度公式：l＝l0 ( http: / / www.21cnjy.com )中，l0是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l可认为杆沿杆的长度方向以速度v运动时，静止的观察者测量的长度，还可以认为是杆不动，而观察者沿杆的长度方向以速度v运动时测出的杆的长度．
2．对“时间间隔的相对性”的理解
时间间隔的相对性公式：Δt＝中Δτ是相对 ( http: / / www.21cnjy.com )事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而Δt则是相对于事件发生地以速度v运动的观察者测量同一地点的同样两个事件发生的时间间隔．也就是说：在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这叫做狭义相对论中的时间膨胀(动钟变慢)．
3．狭义相对论问题的求解技巧
(1)解决“同时”的相对性问题，可从三个方面入手：
①令观察者静止，判断被观察者因相对运动而引起的位置变化．
②结合光速不变原理，分析光传播到两个事件所用的时间．
③光先传播到的事件先发生，光后传播到的事件后发生．
(2)解决长度的相对性问题，应当注意．
①“动尺缩短”是沿运动方向上的长度比其 ( http: / / www.21cnjy.com )相对静止时测量的长度要短一些，这种长度收缩并非幻觉，并非看上去短了，它的确变短了，它与物体的具体组成和结构无关，当物体运动的速度越接近光速，这种收缩效应就变得越显著．
②在具体计算中要明确，长度收缩指的是只在物体运动方向上的长度收缩，在垂直于运动方向上的长度没有变化．
(3)解决时间间隔的相对性应注意．
①“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时间比较的一种效应，不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化．
②运动时钟变慢完全是相对的，在它们上面的观察者都将发现对方的钟变慢了．
【典型例题1】 A、 B、 C是三 ( http: / / www.21cnjy.com )个完全相同的时钟，A放在地面上，B、 C分别放在两个火箭上，以速度vb和vc朝同一方向飞行，vb＞vc.在地面上的人看来，关于时钟快慢的说法正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．B钟最快，C钟最慢
B．A钟最快，C钟最慢
C．C钟最快，B钟最慢
D．A钟最快，B钟最慢
温馨提示
由时间间隔的相对论公式Δt＝易解本题．.
记录空间
【变式训练1】(1)(多选)你站 ( http: / / www.21cnjy.com )在一条长木杆的中央附近，并且看到木杆落在地上时是两头同时落地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上．而此时飞飞同学正以接近光速的速度从木杆前面掠过，如图所示．她看到(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．两端同时落地
B．A端比B端先落地
C．B端比A端先落地
D．木杆是向右倾斜着落地的
(2)一张宣传画是边长为5 m的正方形，一高速列车以2×108 m/s速度接近此宣传画，在司机看来，这张宣传画是什么样子？
(3)远方的一颗星以0.8c 速度离开地球，在地球上测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大．
观念上的变革
经典时空观 狭义相对论时空观
光速 相对的 绝对的(不变)
同时 绝对的 相对的
时间与空间 与运动无关，绝对的 与运动有关，相对的
质量 与运动无关，不变的 随速度增加而增大
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【典型例题2】下列说法正确的是(　　)
A．在地面上的人和在接近c的飞船上的人测量光速是不一样的
B．质量为m的物体，它的质量不管在何处都是不变的
C．一个人在地面上生活10年和在接近c的飞船上生活10年，在飞船上明显感觉比地面上人年轻
D．已知地球到一个星系距离l，一飞船速度v，从地球到达这个星系时间.
温馨提示
本题要合理注意狭义相对论的理解，及对经典时空观束缚的冲击，要细心．
记录空间
【变式训练2】 一飞船速度v(v接近c)，飞船上有一个在地面上称得为m质量的物体，从地面上飞行一段时间后，地面发射一束光，问：
(1)飞船上称得物体质量为多少；
(2)地面上观察光速为c，则飞船上的人观察光速为多少．
随堂 演练　
1．关于电磁波和机械波，下列说法中正确的是(　　)
A．机械波和电磁波都能在真空中传播
B．机械波的波速大小与介质相关，而电磁波在任何介质中传播的速度都相同
C．电磁波可能是横波，也可能是纵波
D．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象
2．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的 ( http: / / www.21cnjy.com )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(　　)
第2题图
A．同时被照亮 B．A先被照亮
C．C先被照亮 D．无法判断
3．如图所示，一根10m长的梭镖以 ( http: / / www.21cnjy.com )相对论速度穿过一根10m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下哪种叙述准确地描述了梭镖穿过管子的情况(　　)
第3题图
　　 A．梭镖收缩变短，因此在某些位置，管子能完全遮住它
B．管子收缩变短，因此在某些位置，梭镖从管子的两端伸出来
C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某些位置，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
4．如图所示，考虑几个问题：
第4题图
(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．
5．地球上一观察者，看见一飞船A以速度2.5×108 m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2.0×108 m/s跟随A飞行．求：
(1)A上的乘客看到B的相对速度；
(2)B上的乘客看到A的相对速度．
6．(1)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．雷达是用X光来测定物体位置的设备
B．电磁波是横波
C．电磁波必须在介质中传播
D．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
(2)某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs.
①该电磁波的频率为多少；
②该雷达的最大侦察距离是多少．
第55讲　电磁波
相对论简介
知识整合
基础自测
一、1.(1)电场(磁场)　(2)电场(磁场)　(3)频率
　2.电磁场　(1)横　(2)光　(3)麦克斯韦　赫兹
二、1.(1)频率　(2)空间　2.调幅　调频
三、介质　c＝λf
四、调谐　解调
七、红外线　紫外线　重叠
九、1.相同　2.相同
十、1.同时　2.长度　
十一、E＝mc2
重点阐述
【典型例题1】 A、 B、 C是三个 ( http: / / www.21cnjy.com )完全相同的时钟，A放在地面上，B、 C分别放在两个火箭上，以速度vb和vc朝同一方向飞行，vb＞vc.在地面上的人看来，关于时钟快慢的说法正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．B钟最快，C钟最慢
B．A钟最快，C钟最慢
C．C钟最快，B钟最慢
D．A钟最快，B钟最慢
【答案】　D　【解析】　由时间间隔的相 ( http: / / www.21cnjy.com )对论可知Δt＝，即从地面上观察，火箭上的时间进程比地面上慢，vb＞vc, ∴ Δτc＞Δτb, va最小，所以答案选D.
变式训练1　(1)CD　 ( http: / / www.21cnjy.com )(2)3.7×5 m2的画　(3)3昼夜【解析】　(1)令飞飞同学所在的参考系静止，则人和杆所在的参考系将向BA方向运动，在杆下落的同时．假设在AB的中央有一光源开始发光，且光源向右运动经过杆落地时间后，B距光源比A距光源近了，根据光速不变原理可知，光到达B所用时间比A短，故B事件先发生，即B先落地；至于木杆向哪倾斜也是相对的，从飞飞的角度看，木杆是向右倾斜着落地的．
　(2)l＝l0 ＝5× m≈3.7 m，在垂直运动方向没有相对性，所以看到的是一张3.7×5 m2的宣传画．
　(3)因为Δt＝，所以Δτ＝Δt· Δt＝5昼夜，v＝0.8c，所以Δτ＝5×＝3(昼夜)．
【典型例题2】下列说法正确的是(　　)
A．在地面上的人和在接近c的飞船上的人测量光速是不一样的
B．质量为m的物体，它的质量不管在何处都是不变的
C．一个人在地面上生活10年和在接近c的飞船上生活10年，在飞船上明显感觉比地面上人年轻
D．已知地球到一个星系距离l，一飞船速度v，从地球到达这个星系时间
【答案】　C　【解析】 由狭义相对 ( http: / / www.21cnjy.com )论的基本假设之一，光速不变原理，A错；由m＝可知，速度越大，质量越大，B错；由t＝可知在地面上生活10年，在飞船上生活远不到10年，C对；由l＝l0，可知时间t＝.
变式训练2　(2)m/　(2)C　【解析】 (1)由狭义相对论可知m′＝m/；(2)由狭义相对论的光速不变原理，地面上观察光速为c，则飞船上观察光速仍为c.
随堂演练
　1.D　【解析】 机械波的传播 ( http: / / www.21cnjy.com )需要介质载体，不能在真空中传播，A错；机械波和电磁波的波速大小均与介质相关，B错；电磁波是横波，不可能是纵波，C错；电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象，D对，故答案选D.
　2.C　【解析】 由光速不变原理可知，选项C正确．
　3.D　【解析】　如果你是在相 ( http: / / www.21cnjy.com )对于管子静止的参考系中观察运动动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置，梭镖两端会完全处在管子内部；然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．又如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上，而大小是其一半，那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度的大小一样，你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同．所以你看到的一切都是相对的——依赖于你的参考系．
　4.(1)c　(2)c　(3)c ( http: / / www.21cnjy.com )　【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.
　5.(1)1.125×108 m/s，方向与A的速度方向相反
　(2)1.125×108 m/s，方向与A的速度方向相同
　【解析】 (1)在A上看 ( http: / / www.21cnjy.com )，将A参考系作为静止的惯性系，则地球对A的速度v＝－2.5×108 m/s，飞船B对地球的速度u′＝2.0×108 m/s，则A上的乘客看到B的相对速度u＝＝×108 m/s＝－1.125×108 m/s.故A上的乘客看到B的相对速度大小为1.125×108 m/s，方向与A的速度方向相反．
　(2)B上的乘客看到A的相对速度大小为1.125×108 m/s，方向与A的速度方向相同．
　6.(1)B　(2)①1.5×109 Hz　②30 km
　【解析】 由雷达的工作原理知 ( http: / / www.21cnjy.com )，雷达是用微波来测定物体位置的设备，A错；电磁波在传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直，且与波的传播方向垂直，故电磁波是横波，B对；电磁波可以不依赖介质而传播，C错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，D错．
　(2)①根据c＝λf可得
　f＝＝Hz＝1.5×109 Hz.　②电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离
　s＝cΔt＝c＝3×108×m
　≈6×104 m，
　所以雷达的最大侦察距离s′＝＝3×104 m＝30 km.课时作业(五十五)　电磁波　相对论　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．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
2．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
3．“风云”二号卫星发送回地面的红外云图 ( http: / / www.21cnjy.com )是由卫星上设置的可以接收云层辐射的红外线的感应器完成的，云图上的黑白程度是由辐射红外线的云层的温度高低决定的，这是利用了红外线的(　　)
A．穿透性 B．热效应
C．可见性 D．化学效应
4．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消毒
B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒
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
5．关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)
A．伦琴射线是高速电子流射到固体上，使固体原子的内层电子受到激发而产生的
B．γ射线是原子的内层电子受激发产生的
C．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
D．紫外线比紫光更容易发生衍射现象
6．爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系，关于质能方程，下列说法正确的是(　　)
A．质量和能量可以相互转化
B．当物体向外释放能量时，其质量必定减少，且减少的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2
C．如果物体的能量增加了ΔE，那么它的质量相应减少Δm，并且ΔE＝Δmc2
D．mc2是物体能够放出能量的总和
7．如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图所示，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动(　　)
第7题图
A．你的质量在增加
B．你的心脏跳动在慢下来
C．你在变小
D．你永远不能由自身的变化知道你的速度
8．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．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
C．光在介质中的速度大于光在真空中的速度
D．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场
9．下列说法中正确的是(　　)
A．机械波和电磁波都能在真空中传播
B．铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测
C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
D．两列波叠加时产生干涉现象．其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的
10．下列说法中正确的是(　　)
A．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
B．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
C．当物体运动的速度接近光速时，时间和空间都要发生变化
D．当观测者靠近或远离波源时，感受到的频率会发生变化
11．下列属于狭义相对论基本原理的叙述是(　　)
A．一切物理定律在不同的惯性参考系中都是相同的
B．在任何参考系中，物理规律都是相同的
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
D．原子核的结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定
12．如图所示，强强乘速度为0.9c(c为 ( http: / / www.21cnjy.com )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，则壮壮观察到该光束的传播速度为(　　)
第12题图
A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c
13．太阳表面温度约为6000K，主要发出 ( http: / / www.21cnjy.com )可见光；人体温度约为310K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3K，所发出的辐射称为“3K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“3K背景辐射”的观测，应该选择的波段是(　　)
A．无线电波 B．紫外线
C．X射线 D．γ射线
14．类比是一种有效的学习 ( http: / / www.21cnjy.com )方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是(　　)
A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
D．机械波既有横波又有纵波；而电磁波只有纵波
15．下列说法中正确的是(　　)
A．交警通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理
B．电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息
C．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也越明显
D．地面上测得静止的直杆长为L，则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得该杆长应小于L
16．“世界物理年”决议的作出是与爱因 ( http: / / www.21cnjy.com )斯坦的相对论时空观有关．一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示．由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时，时钟的周期大约为________．在日常生活中，我们无法察觉时钟周期的变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度________．若在高速运行的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________(填“快”或“慢”)了．
第16题图
课时作业(五十五)　电磁波　相对论
　1.BD　【解析】 根据麦克斯韦 ( http: / / www.21cnjy.com )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．电磁波可以在真空中传播，故选项C是错误的．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就在周期性变化的电场周围产生同周期变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生同周期变化的电场，这样由近及远传播，形成了电磁波，故选项目D是正确的．
　2.A　【解析】 狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同．
　3.B　【解析】 红外线是不可见 ( http: / / www.21cnjy.com )光，人眼无法觉察到，所以C选项错误．它的波长长，频率低，穿透能力较弱，A选项错误，它的主要作用是热效应，物体温度越高，向外辐射的红外线越强，正是利用这一性质得到大气层遥感图的，故B选项正确，D选项错误．
　4.BD　【解析】 紫外线有杀菌消毒的作用，红外线的主要效应是热效应，且红外线的波长长，易衍射，穿透云雾烟尘的能力强．
　5.A　【解析】 在电磁波中，无线电波是振 ( http: / / www.21cnjy.com )荡电路产生的；红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的；伦琴射线是原子内层电子受激发产生的；γ射线是原子核受激发后产生的．从无线电波到γ射线，频率逐渐增大，波长逐渐减小，而波长越长，越容易发生衍射现象，因此，紫光比紫外线更容易发生衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象．
　6.B　【解析】 由质能 ( http: / / www.21cnjy.com )方程可知，能量与质量之间存在着一定的必然对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念．只有在核反应过程中，对应着质量的减少，才有能量释放出来．
　7.D　【解析】 相对 ( http: / / www.21cnjy.com )论的基本概念是：当你被关在一个封闭的房子中时，你绝对无法知道房子是否在做匀速运动．当房子突然停止运动时，在其中的人是能够感知这一点的；当房子突然开始运动时，其内部的人也能有感觉；当房子旋转时，关在其内部的人也能说出它在转动．但如果房子是在做匀速直线运动．即没有任何加速度，则在其内部的人就无法知道房子是否在移动．即使房子有一个窗户，你从窗户向外看，看见某些东西在朝你移动，但你仍说不出是你的房子在向这些东西移动，还是这些东西在向你的房子移动．
　8.A　【解析】 由相对论的知识知， ( http: / / www.21cnjy.com )A对；拍摄玻璃窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了滤去反射光而不是增加透射光的强度，B错；光在任何介质中的传播速度都比真空中小，C错；由麦克斯韦的电磁理论，变化的电场一定产生磁场，但不一定产生变化的磁场，如随时间均匀变化的电场产生稳定的磁场，同样，变化的磁场不一定产生变化的电场．
　9.CD　【解析】 电磁波能在真空中 ( http: / / www.21cnjy.com )传播，机械波不能在真空中传播，选项A错误；铁路、民航等安检口使用X射线对行李内物品进行检测，选项B错误；根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项C正确；两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的，选项D正确．
　10.ACD　【解析】 机械波的 ( http: / / www.21cnjy.com )传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播，选项A正确；电磁波是空间某处交替变化的电场和磁场产生的，选项B错误；根据狭义相对论的时空观，当物体运动的速度接近光速时，时空不是绝对的，而是相对的，即时间和空间都要发生变化，选项C正确；当观测者靠近或远离波源时，感受到的频率会发生变化，这是多普勒效应，选项D正确．本题答案为ACD.
　11.AC　【解析】 选项AC属于狭义 ( http: / / www.21cnjy.com )相对论的两条基本原理；选项B属于广义相对论的两条基本原理之一即广义相对性原理；选项D不属于相对论原理．本题答案为AC.
　12.D　【解析】 由光速不变原理可知，壮壮观测到的光速应该为1.0 c.
　13.A　【解析】 电磁波谱按波长 ( http: / / www.21cnjy.com )由长到短的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知：物体温度越高，其发出的电磁波的波长越短，宇宙间的温度约为3K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确．
　14.D　【解析】 电磁波是电磁场传 ( http: / / www.21cnjy.com )播形成的．在传播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直，所以电磁波应为横波．
　15.BD　【解析】 交警通 ( http: / / www.21cnjy.com )过发射超声波测量车速，利用了波的反射原理，A错；发生衍射的条件是障碍物(或孔)的尺寸跟波长差不多，甚至比波长还小，C错；故答案选BD.
　16.2.5 s　远小于光速c　慢
　【解析】 根据图中数据可知，当时钟和 ( http: / / www.21cnjy.com )观察者的相对速度达到0.6c时，对应时钟的频率为0.4 Hz，则周期为2.5 s．日常生活中，我们无法察觉是因为运动速度远小于速度c.在高速运行状态，时钟变慢．

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