【物理】2018届一轮复习人教版 电磁波与相对论 学案

【物理】2018届一轮复习人教版 电磁波与相对论 学案

‎1.掌握麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波是横波.‎ ‎2.了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱.‎ ‎3.了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论．‎ ‎ ‎ 一、电磁波的产生 ‎1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．‎ ‎2．电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场．‎ ‎3．电磁波：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波．‎ ‎(1)电磁波是横波，在空间传播不需要介质．‎ ‎(2)v＝λf对电磁波同样适用．‎ ‎(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．‎ ‎4．发射电磁波的条件：‎ ‎(1)要有足够高的振荡频率；‎ ‎(2)电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间．‎ ‎5．调制：有调幅和调频两种方法．‎ ‎6．电磁波的传播：‎ ‎(1)三种传播方式：天波、地波、空间波．‎ ‎(2)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3×108m/s.‎ ‎7．电磁波的接收：‎ ‎(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象．‎ ‎(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路．‎ ‎(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫做检波，检波是调制的逆过程，也叫做解调．‎ 二、电磁波谱 ‎1．定义：按电磁波的波长从长到短的排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱．‎ ‎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 衍直 射线 能传 力播 减能 弱力 增 强 红外线 ‎1011～1015‎ ‎10－3～10－7‎ 热效应 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、‎ 荧光效应、‎ 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 ‎ ‎ 三、对狭义相对论的理解 ‎1．两个基本假设 ‎(1)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．‎ ‎(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相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．‎ ‎2．相对论的质速关系 ‎(1)物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系：‎ m＝.‎ ‎(2)物体运动时的质量m总要大于静止时的质量m0.‎ ‎3．相对论的质能关系 用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝mc2.‎ 高频考点一、电磁波 例1．[电磁波](多选)关于电磁波，下列说法正确的是________。(填正确答案标号。)‎ A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 答案：　ABC ‎【变式探究】(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是________。‎ A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变 B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高 C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线 E．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信 解析：　X射线的频率比较大，对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，选项A正确；根据电磁波谱的排列顺序可知：γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，选项B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，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，无线电波最容易发生衍射现象，选项C、D错误；无线电波广泛应用于通信、广播、和天体研究中，选项E正确。答案：　ABE 高频考点二、相对论 例2、如图所示，一束激光频率为ν0，传播方向正对卫星飞行方向，已知真空中光速为c，卫星速度为u，则卫星上观测到激光的传播速度是________，卫星接收到激光的频率ν________(选填“大于”“等于”或“小于”)ν0。‎ ‎ ‎ 解析：　由相对论光速不变原理可得激光速度为c，依据多普勒效应可知，卫星接收到激光的频率ν大于ν0。‎ 答案：　c　大于 ‎【变式探究】以下关于物理学知识的叙述，其中正确的是(　　)‎ A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在 C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理 D．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 答案　BD ‎1．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：选A.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．‎ ‎2．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．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 D．变化的电场可以产生变化的磁场 ‎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：选A.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．‎ ‎4．如图3－3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(　　)‎ 图3－3‎ A．0.4c　　　　　　　　　　　　 B．0.5c C．0.9c D．1.0c 解析：选D.根据爱因斯坦狭义相对论光速不变原理可知．‎ ‎5.如图3－4所示，一根10 m长的梭镖以相对论速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况(　　)‎ 图3－4‎ A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它 B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来 C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，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 ‎6．有两只对准的标准钟，一只留在地面上，另一只放在高速飞行的飞船上，则下列说法正确的是(　　)‎ A．飞船上的人看到自己的钟比地面上的钟走得慢 B．地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得慢 C．地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得快 D．因为是两只对准的标准钟，所以两钟走时快慢相同 解析：选C。无论是飞船上的人还是地面上的人，只要钟与人有相对运动，人观察到钟都会变慢．飞船上的人看到地面上的钟比自己的钟走得慢，A错；地面上的人看到飞船上的钟比自己的钟走得慢，B错，C对；两只对准的标准钟，不同的观察者来看，走得快慢可能不同，D错．‎ ‎7．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有一类星体远离我们的速度高达光速c的80%，即每秒24万公里．则在该类星体上测得它发出光的速度是________，我们观测到它的体积比它实际体积________(填“大”或“小”)，该类星体上的π介子平均寿命比在地球上________(填 ‎“长”或“短”)．‎ 解析：本题考查了狭义相对论中光速不变，长度变短，时间变长三个结论．‎ 答案：c　小　长 ‎8．(1)麦克斯韦电磁理论的内容是：________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ ‎(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是与该处电磁波的传播方向________，这就说明电磁波是________波．‎ ‎(3)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1000 MHz的范围内，请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．‎ ‎①雷达发射电磁波的波长范围是多少？‎ ‎②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？‎ ‎②电磁波测距的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确定距离，所以可根据x＝vt确定和目标间的距离．‎