【物理】2019届一轮复习人教版电磁波相对论简介学案

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【物理】2019届一轮复习人教版电磁波相对论简介学案

第58讲 电磁波 相对论简介 考情剖析 考查内容 考纲要求 考查年份 考查详情 能力要求 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、同时的相对性 长度的相对性 质能关系 Ⅰ ‎16年 T12B(1)—选择,长度的相对性 ‎17年 T12B(1)—选择,同时的相对性 ‎,理解 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.‎ ‎3.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.‎ ‎4.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”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____________.‎ 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)‎ 在空气中不大 ‎(c=3×108 m/s)‎ ‎(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.对电磁波谱的两点说明 ‎(1)波长不同的电磁波,表现出不同的特性.其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.‎ 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.‎ 方法技巧 释难答疑的金钥匙 考点1 麦克斯韦电磁场理论的基本思想 ‎【典型例题1】 根据麦克斯韦的电磁场理论,以下叙述中不正确的是(  )‎ ‎                   ‎ ‎ A.教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场 ‎ B.工作时打点计时器必有磁场和电场 ‎ C.稳定的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场激发稳定的电场 ‎ D.电磁波在传播过程中,电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直 考点2 电磁波的特点 ‎【典型例题2】 下列说法中正确的是(  )‎ ‎ A.电磁波在真空中以光速c传播 ‎ B.在空气中传播的声波是横波 ‎ C.声波只能在空气中传播 ‎ D.光需要介质才能传播 考点3 电磁波谱 ‎【典型例题3】 电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了.下面正确的是(  )‎ ‎ A.雷达是利用声波的反射来测定物体位置的 ‎ B.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线 ‎ C.微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应 ‎ D.机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领 考点4 狭义相对论 ‎【典型例题4】 用相对论的观点判断,下列说法不正确的是(  )‎ ‎ A.时间和空间都是绝对的,在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变 ‎ B.在地面上的人看来,以6 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢,但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的 ‎ C.在地面上的人看来,以6 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄,而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些 ‎ D.当物体运动的速度v≪c时,“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计 ‎ 1.(16年江苏高考)一艘太空飞船静止时的长度为30 m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球,下列说法正确的是(  )‎ ‎ A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m ‎ B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m ‎ C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c ‎ D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c ‎ 2.(17年江苏高考)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有(  )‎ ‎ A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快 ‎ B.飞船上的人观测到地球上的钟较慢 ‎ C.地球上的人观测到地球上的钟较快 ‎ D.地球上的人观测到飞船上的钟较慢 当堂检测  1.(多选)下列说法正确的是(  )‎ ‎                   ‎ ‎ A.麦克斯韦提出电磁场理论,并用实验证实了电磁波的存在 ‎ B.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 ‎ C.随身携带的移动电话既有电磁波接收装置,同时又有电磁波发射装置 ‎ D.声音信号需要经过“调制”过程,加到高频的电磁波上才能发射出去 ‎2.现代生活中,人们已更多地与电磁波联系在一起,并且越来越依赖于电磁波,关于电磁场和电磁波,以下说法正确的是(  )‎ ‎ A.把带电体和永磁体放在一起,即可以在其周围空间中产生电磁波 ‎ B.手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的 ‎ C.医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理 ‎ D.车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的 ‎3.(多选)以速度u高速远离地球的宇宙飞船发出频率为ν的单色光,已知真空中光速为c,则(  )‎ 第3题图 ‎ A.该光相对飞船的速度等于c-u ‎ B.该光相对飞船的速度等于c ‎ C.地球上接受到该光的频率大于ν ‎ D.地球上接受到该光的频率小于ν ‎4.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(  )‎ 第4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 ‎5.(16年南京模拟)如图所示,宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度v(v接近光速c)远离地球,飞船发出频率为ν的单色光.地面上的人接收到光的频率________(选填“大于”、“等于”或“小于”)ν,看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)l.‎ 第5题图 第58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 3.(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 七、1.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 方法技巧 ‎·典型例题1· C 【解析】 教室中开亮的日光灯、工作时打点计时器用的振荡电流,在其周围产生振荡磁场和电场,故选项A、B正确;稳定的电场不会产生磁场,故选项C错误;电磁波是横波,电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直,故选项D正确.‎ ‎·典型例题2·A 【解析】 电磁波在真空中的传播速度与光在真空中传播速度相等,都等于光速c,故A正确;在空气中传播的声波是纵波,故B 错误;声波不仅在空气中可以传播,在其他介质中也可以传播,故C 错误;光在真空中也可以传播,不需要介质,故D错误.‎ ‎·典型例题3·D 【解析】 雷达是利用微波的反射来测定物体位置的,A错误.遥控器采用的是红外线不是紫外线;故B错误;微波炉是利用了微波的频率与水的频率相接近,从而使水振动而发热的;故C错误;机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领;故D正确;故选D.‎ ‎·典型例题4·A 【解析】 由相对论知,时间和空间都是相对的,所以A项不正确.‎ ‎·变式训练1·B 【解析】 飞船上的观测者测得该飞船的长度是静止时的长度,等于30 m,故A错误;地球上的观测者测得该飞船的长度l=l0=24 m,所以B正确;根据狭义相对论的光速不变原理,飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于c,地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度也等于c,故C、D错误.‎ ‎·变式训练2·AC 【解析】 飞船相对于地球高速运动,所以地球上的人观察飞船的时间较慢,而地球相对于飞船高速运动,所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢,所以A、C正确,B、D错误.‎ 当堂检测 ‎1.CD 【解析】 麦克斯韦提出电磁场理论,赫兹用实验证实了电磁波的存在,选项A错误;变化的电场一定产生磁场,变化的磁场一定产生电场,选项B错误;移动电话能够收到信息,同时也能发出信息;故既有电磁波接收装置,同时又有电磁波发射装置;故C正确;声音信号需要经过“调制”过程,加到高频的电磁波上形成载波信号才能发射出去,故D正确;故选CD.‎ ‎2.B 【解析】 要产生电磁波,必须要有变化的磁场与变化的电场,即电磁场,电磁场在介质中传播产生电磁波,A错误;通过电磁波可以实现各种通信,B正确;“B超”是利用了超声波的反射原理,C错误;车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的,D错误.‎ ‎3.BD 【解析】 由光速不变原理可知,该光相对飞船的速度等于c,选项B正确,A错误;根据多普勒效应,因飞船远离地球,则地球上接受到该光的频率小于ν,选项C错误,D正确.故选BD.‎ ‎4.C 【解析】 由相对论知从B发出的光到C、A的光速相同.相对车内的观察者而言,A、B、C向左运动,所以C先被照亮,C对.‎ ‎5.小于 等于 【解析】 当远离地球时,由于多普勒效应,地面上的人接收到光的频率小于飞船发出光的频率. 在地面上看宇宙飞船,由于“尺缩效应” 沿运动方向的长度小,但垂直于运动方向的宽度不变,仍为l.‎
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