（江蘇專版）2022年高考物理總復習 第58講 電磁波相對論簡介講義

（江蘇專版）2022年高考物理總復習 第58講 電磁波相對論簡介講義考情剖析考查內(nèi)容考綱要求考查年份考查詳情能力要求狹義相對論的基本假設狹義相對論時空觀與經(jīng)典時空觀的區(qū)別、同時的相對性長度的相對性質(zhì)能關系16年T12B(1)選擇，長度的相對性17年T12B(1)選擇，同時的相對性,理解知識整合一、麥克斯韋電磁場理論1麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場(電場)能夠在周圍空間產(chǎn)生_；(2)均勻變化的磁場(電場)能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的_；(3)振蕩的磁場(電場)能夠在周圍空間產(chǎn)生同_的振蕩電場(磁場)2電磁場和電磁波：變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，即為電磁場_由近及遠的傳播就形成了電磁波3電磁波的特點(1)電磁波是_波在傳播方向的任一點E和B隨時間作正弦規(guī)律變化，E與B彼此垂直且與傳播方向垂直(2)電磁波的傳播速度vf，在真空中的傳播速度等于_速(3)_預言了電磁波的存在_證實了電磁波，測出了波長和頻率，證實傳播速度等于光速；驗證電磁波能產(chǎn)生反射、折射、衍射和干涉4對麥克斯韋電磁場理論的進一步理解二、電磁波的發(fā)射1有效地向外發(fā)射電磁波的振蕩電路應具備的特點(1)要有足夠高的振蕩_理論的研究證明，振蕩電路向外界輻射能量的本領與頻率的四次方成正比；(2)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的_，才能有效地把電磁場的能量傳播出來2發(fā)射電磁波的目的：傳遞信息(信號)把要傳遞的低頻率電信號“加”到高頻電磁波上，使電磁波隨各種信號而改變叫做調(diào)制其中，使高頻振蕩的電磁波振幅隨信號而改變叫做_；使高頻振蕩的電磁波頻率隨信號而改變叫做_三、電磁波的傳播電磁波以橫波形式傳播，其傳播不需要_，傳播方式有天波、地波和空間波(又稱直線波)傳播速度和頻率、波長的關系為_四、電磁波的接收使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做_五、電磁波的傳播及波長、頻率、波速1電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)2不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小3vf，f是電磁波的頻率，即為發(fā)射電磁波的LC振蕩電路的頻率f，改變L或C即可改變f，從而改變電磁波的波長.六、電磁波與機械波的比較名稱項目電磁波機械波研究對象電磁現(xiàn)象力學現(xiàn)象產(chǎn)生由周期性變化的電場、磁場產(chǎn)生由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生波的特點橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速(很大)(c3×108 m/s)在空氣中不大(如聲波波速一般為340 m/s)介質(zhì)需要不需要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)必須有介質(zhì)(真空中不能傳播)能量傳播電磁能機械能七、電磁波譜1無線電波、_、可見光、_、倫琴射線、射線合起來構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜，如圖所示說明：波長從大到小排列順序為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線各種電磁波中，除可見光以外，相鄰兩個波段間都有_2電磁波譜的特性、應用電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應用遞變規(guī)律無線電波<3×1011>103波動性強，易發(fā)生衍射無線電技術(shù)紅外線10111015103107紅外線遙感可見光1015107引起視覺照明、攝影紫外線10151017107109化學效應、能殺菌醫(yī)用消毒、防偽X射線101610191081011貫穿性強檢查、醫(yī)用透視射線>1019<1011貫穿本領最強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療,衍射能力減弱直線傳播能力增強3.對電磁波譜的兩點說明(1)波長不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性其中波長較長的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長較短的紫外線、X射線、射線等，穿透能力較強(2)電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線，如紫外線和X射線，X射線和射線都有重疊八、經(jīng)典時空觀1慣性參考系凡是牛頓定律成立的參考系，稱為慣性參考系，簡稱慣性系2伽利略相對性原理對于所有的慣性系，力學規(guī)律都是相同的3經(jīng)典時空觀(絕對時空觀)時間和空間彼此獨立、互不關聯(lián)，且不受物質(zhì)或運動的影響4經(jīng)典力學的幾個基本結(jié)論(1)同時的絕對性；(2)時間間隔的絕對性；(3)空間距離的絕對性九、狹義相對論的兩個基本假設1狹義相對論原理：在不同的慣性參考系中，一切物理定律都是_的2光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是_的十、狹義相對論的時空觀1_的相對性；2_的相對性(1)一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比桿靜止時的長度小(2)在垂直于運動方向上，桿的長度沒有變化(3)長度的變短是相對的如果兩條平行的桿在沿自己的長度方向做相對運動，與它們一起運動的兩位觀察者都會認為對方的桿縮短了3時間間隔的相對性十一、質(zhì)能方程物體是具有能量的，并且物體的能量與其本身的質(zhì)量有關，且關系為_，其中m是物體的質(zhì)量，E是物體具有的能量方法技巧釋難答疑的金鑰匙考點1麥克斯韋電磁場理論的基本思想【典型例題1】根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，以下敘述中不正確的是() A教室中開亮的日光燈周圍空間必有磁場和電場 B工作時打點計時器必有磁場和電場 C穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，穩(wěn)定的磁場激發(fā)穩(wěn)定的電場 D電磁波在傳播過程中，電場方向、磁場方向和傳播方向三者互相垂直考點2電磁波的特點【典型例題2】下列說法中正確的是() A電磁波在真空中以光速c傳播 B在空氣中傳播的聲波是橫波 C聲波只能在空氣中傳播 D光需要介質(zhì)才能傳播考點3電磁波譜【典型例題3】電磁波在日常生活和生產(chǎn)中已經(jīng)被大量應用了下面正確的是() A雷達是利用聲波的反射來測定物體位置的 B銀行的驗鈔機和家用電器的遙控器發(fā)出的光都是紫外線 C微波爐能快速加熱食物是利用紅外線具有顯著的熱效應 D機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀是利用X射線的穿透本領考點4狹義相對論【典型例題4】用相對論的觀點判斷，下列說法不正確的是() A時間和空間都是絕對的，在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變 B在地面上的人看來，以6 km/s的速度運動的飛船中的時鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準確的 C在地面上的人看來，以6 km/s的速度運動的飛船在運動方向上會變窄，而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些 D當物體運動的速度vc時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計1.(16年江蘇高考)一艘太空飛船靜止時的長度為30 m，它以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行越過地球，下列說法正確的是() A飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m B地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m C飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于c D地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c2.(17年江蘇高考)(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有() A飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快 B飛船上的人觀測到地球上的鐘較慢 C地球上的人觀測到地球上的鐘較快 D地球上的人觀測到飛船上的鐘較慢當堂檢測1.(多選)下列說法正確的是() A麥克斯韋提出電磁場理論，并用實驗證實了電磁波的存在 B變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場 C隨身攜帶的移動電話既有電磁波接收裝置，同時又有電磁波發(fā)射裝置 D聲音信號需要經(jīng)過“調(diào)制”過程，加到高頻的電磁波上才能發(fā)射出去2現(xiàn)代生活中，人們已更多地與電磁波聯(lián)系在一起，并且越來越依賴于電磁波，關于電磁場和電磁波，以下說法正確的是() A把帶電體和永磁體放在一起，即可以在其周圍空間中產(chǎn)生電磁波 B手機、電視、光纖通信都是通過電磁波來傳遞信息的 C醫(yī)院中用于檢查病情的“B超”是利用了電磁波的反射原理 D車站、機場安全檢查時“透視”行李箱的安檢裝置是利用紅外線實現(xiàn)成像的3(多選)以速度u高速遠離地球的宇宙飛船發(fā)出頻率為的單色光，已知真空中光速為c，則()第3題圖 A該光相對飛船的速度等于cu B該光相對飛船的速度等于c C地球上接受到該光的頻率大于 D地球上接受到該光的頻率小于4如圖所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當鐵塔B發(fā)出一個閃光，列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的順序是()第4題圖 A同時被照亮 BA先被照亮 CC先被照亮 D無法判斷5(16年南京模擬)如圖所示，寬度為l的宇宙飛船沿其長度方向以速度v(v接近光速c)遠離地球，飛船發(fā)出頻率為的單色光地面上的人接收到光的頻率_(選填“大于”、“等于”或“小于”)，看到宇宙飛船寬度_(選填“大于”、“等于”或“小于”)l.第5題圖第58講電磁波相對論簡介知識整合基礎自測一、1.(1)電場(磁場)(2)電場(磁場)(3)頻率2電磁場3.(1)橫(2)光(3)麥克斯韋赫茲二、1.(1)頻率(2)空間2.調(diào)幅調(diào)頻三、介質(zhì)cf四、調(diào)諧七、1.紅外線紫外線重疊九、1.相同2.相同十、1.同時2.長度十一、Emc2方法技巧·典型例題1· C【解析】教室中開亮的日光燈、工作時打點計時器用的振蕩電流，在其周圍產(chǎn)生振蕩磁場和電場，故選項A、B正確；穩(wěn)定的電場不會產(chǎn)生磁場，故選項C錯誤；電磁波是橫波，電場方向、磁場方向和傳播方向相互垂直，故選項D正確·典型例題2·A【解析】電磁波在真空中的傳播速度與光在真空中傳播速度相等，都等于光速c，故A正確；在空氣中傳播的聲波是縱波，故B 錯誤；聲波不僅在空氣中可以傳播，在其他介質(zhì)中也可以傳播，故C 錯誤；光在真空中也可以傳播，不需要介質(zhì)，故D錯誤·典型例題3·D【解析】雷達是利用微波的反射來測定物體位置的，A錯誤遙控器采用的是紅外線不是紫外線；故B錯誤；微波爐是利用了微波的頻率與水的頻率相接近，從而使水振動而發(fā)熱的；故C錯誤；機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀是利用X射線的穿透本領；故D正確；故選D.·典型例題4·A【解析】由相對論知，時間和空間都是相對的，所以A項不正確·變式訓練1·B【解析】飛船上的觀測者測得該飛船的長度是靜止時的長度，等于30 m，故A錯誤；地球上的觀測者測得該飛船的長度ll024 m，所以B正確；根據(jù)狹義相對論的光速不變原理，飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度等于c，地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度也等于c，故C、D錯誤·變式訓練2·AC【解析】飛船相對于地球高速運動，所以地球上的人觀察飛船的時間較慢，而地球相對于飛船高速運動，所以飛船上的人認為地球上的時鐘較慢，所以A、C正確，B、D錯誤當堂檢測1CD【解析】麥克斯韋提出電磁場理論，赫茲用實驗證實了電磁波的存在，選項A錯誤；變化的電場一定產(chǎn)生磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生電場，選項B錯誤；移動電話能夠收到信息，同時也能發(fā)出信息；故既有電磁波接收裝置，同時又有電磁波發(fā)射裝置；故C正確；聲音信號需要經(jīng)過“調(diào)制”過程，加到高頻的電磁波上形成載波信號才能發(fā)射出去，故D正確；故選CD.2B【解析】要產(chǎn)生電磁波，必須要有變化的磁場與變化的電場，即電磁場，電磁場在介質(zhì)中傳播產(chǎn)生電磁波，A錯誤；通過電磁波可以實現(xiàn)各種通信，B正確；“B超”是利用了超聲波的反射原理，C錯誤；車站、機場安全檢查時“透視”行李箱的安檢裝置是利用X射線實現(xiàn)成像的，D錯誤3BD【解析】由光速不變原理可知，該光相對飛船的速度等于c，選項B正確，A錯誤；根據(jù)多普勒效應，因飛船遠離地球，則地球上接受到該光的頻率小于，選項C錯誤，D正確故選BD.4C【解析】由相對論知從B發(fā)出的光到C、A的光速相同相對車內(nèi)的觀察者而言，A、B、C向左運動，所以C先被照亮，C對5小于等于【解析】當遠離地球時，由于多普勒效應，地面上的人接收到光的頻率小于飛船發(fā)出光的頻率. 在地面上看宇宙飛船，由于“尺縮效應” 沿運動方向的長度小，但垂直于運動方向的寬度不變，仍為l.