十四、電磁波_相對論專題復(fù)習(xí).docx

高考綜合復(fù)習(xí)電磁波 相對論專題復(fù)習(xí)高考綜合復(fù)習(xí)電磁波 相對論專題復(fù)習(xí)總體感知知識網(wǎng)絡(luò)考綱要求 考點(diǎn)要求變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場，電磁波及其傳播電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收 電磁波譜狹義相對論的基本假設(shè)狹義相對論的幾個(gè)重要結(jié)論相對論質(zhì)能關(guān)系式 命題規(guī)律12008年高考對本專題的考查不同于往年。往年高考中，純粹的電磁場和電磁波的題目極少，但以概念的考查和以電磁波為背景來考查波的傳播和輻射能量的問題較多，相對論問題很少考查。而今年高考中在江蘇單科和海南單科中都對相對論問題作了考查。對電磁波問題，在新課標(biāo)地區(qū)的高考中沒有出現(xiàn)。2高考對本專題的考點(diǎn)多以選擇、填空題形式出現(xiàn)。電磁波問題多聯(lián)系前面波的知識綜合考查，相對論問題則多注重基礎(chǔ)知識、基本公式的考查。從高考大綱對本專題的要求，以及本專題的知識結(jié)構(gòu)來看，在2009年的高考中，預(yù)計(jì)純粹的電磁場和電磁波的題目會很少，但可能會出現(xiàn)以電磁波內(nèi)容為背景來考查波的傳播和輻射能量的問題。相對論部分在新課標(biāo)地區(qū)為選考內(nèi)容，但作為選修3一4中的一章，出題的可能性比以前增大了。復(fù)習(xí)策略1理解麥克斯韋電磁場理論時(shí)要注意電場和磁場互相產(chǎn)生的條件（1）變化的磁場產(chǎn)生電場：均勻變化的磁場產(chǎn)生不變的電場；非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場；振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場。（2）變化的電場產(chǎn)生磁場：均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場；非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場；振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。（3）變化的電場或磁場不一定能夠產(chǎn)生電磁波，因?yàn)榫鶆蜃兓拇艌龌螂妶鲋荒墚a(chǎn)生穩(wěn)定的電場或磁場，而穩(wěn)定的磁場和電場是不能再產(chǎn)生電場或磁場的故只有非均勻變化的電場或磁場才可能形成電磁波。（4）在LC振蕩電路中，電壓與振蕩電流之間的關(guān)系不符合歐姆定律，因振蕩電路不是純電阻電路。2識記相對論速度變換公式、相對論質(zhì)量公式和質(zhì)能方程并能進(jìn)行簡單的理解和應(yīng)用 第一部分 電磁波知識要點(diǎn)梳理知識點(diǎn)一電磁振蕩知識梳理1振蕩電路能夠產(chǎn)生振蕩的電流的電路。常見的振蕩電路是由一個(gè)電感線圈和一個(gè)電容器組成，簡稱LC回路。2電磁振蕩在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷，通過線圈的電流，以及與電荷和電流相聯(lián)系的電場和磁場都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象。3電磁振蕩的周期與頻率周期，頻率由公式可知，改變T和f的大小，可以通過改變電容C或電感L來實(shí)現(xiàn)。由知，要改變C的大小，可改變電容器兩極板的正對面積S、介電常數(shù)或兩極板的距離d來實(shí)現(xiàn)；改變L的大小，可改變線圈的匝數(shù)、長度、線圈的直徑或插、拔鐵芯來實(shí)現(xiàn)。4阻尼振蕩和無阻尼振蕩（1）阻尼振蕩：振幅逐漸減小的振蕩。圖像如圖（1）所示。（2）無阻尼振蕩，振幅不變的振蕩。圖像如圖（2）所示。疑難導(dǎo)析1LC回路中各量的周期性變化電容器放電時(shí)，電容器所帶電荷量、極板間的場強(qiáng)和電場能均減小，直到零；電路中的電流、線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場能均增大，直到最大值。充電時(shí)，情況相反。電容器正反向充放電一次，便完成一次振蕩的全過程。圖表示振蕩過程中電路中的電流和極板上的電荷量的周期性變化。2從能量的轉(zhuǎn)化角度分析電磁振蕩過程理解電磁振蕩過程中各物理量的變化規(guī)律，最好從電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化的角度深化認(rèn)識。電磁振蕩的過程實(shí)質(zhì)上是電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化的過程，在這一過程中電容器帶電荷量的多少，兩板間電壓的高低，場強(qiáng)的大小均與電場能的大小相對應(yīng)；電路中電流的大小、線圈中磁場的強(qiáng)弱與磁場能的大小相對應(yīng)。明確了這一關(guān)系，我們就可以根據(jù)電場能、磁場能的變化來判斷上述各物理量的變化情況。例如：在電容器放電過程中，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，電場能減小磁場能增大，與電場能相關(guān)的電容器的帶電荷量、兩板間的電壓、場強(qiáng)都減??；在與磁場能相關(guān)的電路中電流逐漸增大，線圈中的磁場逐漸增強(qiáng)。放電完畢時(shí)，電場能為零，磁場能最大，電容器的帶電荷量、兩板間電壓和場強(qiáng)都為零，電路中電流最大，線圈中磁場最強(qiáng)。：一個(gè)LC接收電路，若要從接收較高頻率的電磁波變到接收較低頻率的電磁波，下列調(diào)節(jié)正確的是（ ）A增加諧振線圈的匝數(shù) B在線圈中插入磁芯C降低電源電壓 D把可變電容器的動片適當(dāng)旋進(jìn)些答案：ABD解析：LC接收回路的頻率，與加在其上的電壓無關(guān)，C錯(cuò)，線圈的匝數(shù)越多，插入鐵芯或磁芯，L就越大，諧振頻率越低，選項(xiàng)A、B正確，當(dāng)可變電容器的動片旋進(jìn)時(shí)，正對面積增大，電容增大，也使諧振頻率降低，選項(xiàng)D正確。知識點(diǎn)二電磁場和電磁波知識梳理1、電磁場和電磁波的產(chǎn)生（1）麥克斯韋電磁場理論變化的磁場（電場）能夠在周圍空間產(chǎn)生電場（磁場）；均勻變化的磁場（電場）能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的電場（磁場）；振蕩的磁場（電場）能夠在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩電場（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(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即為電磁場。電磁場由近及遠(yuǎn)的傳播就形成了電磁波。電磁波的特點(diǎn)：電磁波是橫波。在傳播方向的任一點(diǎn)E和B隨時(shí)間作正弦規(guī)律變化，E與B彼此垂直且與傳播方向垂直。電磁波的傳播速度，在真空中的傳播速度等于光速。麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在。赫茲證實(shí)了電磁波，測出了波長和頻率，證實(shí)傳播速度等于光速；驗(yàn)證電磁波能產(chǎn)生反射、折射、衍射和干涉。2、電磁波的發(fā)射（1）有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路應(yīng)具備的特點(diǎn)：要有足夠高的振蕩頻率。理論的研究證明，振蕩電路向外界輻射能量的本領(lǐng)與頻率的四次方成正比；振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，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）調(diào)制在無線電應(yīng)用技術(shù)中，首先將音、圖像等信息通過聲電轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等方式轉(zhuǎn)為電信號，這種電信號頻率很低，不能用來直接發(fā)射電磁波。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調(diào)幅；使高頻振蕩的電磁波頻率隨信號而改變叫做調(diào)頻。無線電波的發(fā)射 由振蕩器（常用LC振蕩電路）產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào)制器將需傳送的電信號調(diào)制到振蕩電流上，再藕合到一個(gè)開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射出去。特別提醒：無線電技術(shù)中使用的電磁波叫無線電波，可分為：長波、中波、中短波、短波和微波。3、電磁波的傳播電磁波以橫波形式傳播，其傳播不需要介質(zhì)，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(guān)系為。4、電磁波的接收（1）在無線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波。（2）通過電諧振實(shí)現(xiàn)選臺電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫做電諧振。調(diào)諧：使接收電路發(fā)生電諧振的過程叫做調(diào)諧。能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。（3）通過檢波獲取信號檢波：從高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過程，因此檢波也叫解調(diào)。疑難導(dǎo)析1電磁波與機(jī)械波的區(qū)別（1）電磁波研究的是電磁現(xiàn)象；機(jī)械波研究的是力學(xué)現(xiàn)象。（2）電磁波是電場E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變化；機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間和空間做周期性變化。（3）電磁波傳播無需媒質(zhì)，在真空中波速總是c，在媒質(zhì)中傳播時(shí)，波速與媒質(zhì)及頻率都有關(guān)系，電磁波是橫波；機(jī)械波傳播需要介質(zhì)，波速與媒質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)，有橫波、縱波。（4）電磁波是由周期性變化的電流（電磁振蕩）激發(fā)；機(jī)械波是由質(zhì)點(diǎn)（波源）的振動產(chǎn)生。2關(guān)于變化的電磁場的分析思路（1）變化的磁場在周圍空間激發(fā)的電場，其電場線呈渦旋狀，這種電場叫做渦旋電場。渦旋電場與靜電場一樣，對電荷有力的作用；但渦旋電場又與靜電場不同，它不是靜電荷產(chǎn)生的，它的電場線是閉合的。在渦旋電場中移動電荷時(shí)，電場力做的功與路徑有關(guān)，因此不能引用“電勢”、“電勢能”等概念。（2）用聯(lián)系的觀點(diǎn)認(rèn)識規(guī)律，變化的磁場產(chǎn)生電場是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。：無線電廣播中波段范圍是187560m，為了避免鄰近電臺干擾，兩個(gè)電臺的頻率范圍至少應(yīng)差104 Hz，則此波段中最多能容納的電臺數(shù)為多少個(gè)？解析：根據(jù)得，由于兩個(gè)電臺間的頻率相差，所以最多可容納的電臺數(shù)約為個(gè)知識點(diǎn)三電磁波譜、電視和雷達(dá)知識梳理1電磁波譜無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、射線合起來構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜，如圖所示特別提醒：波長從大到小排列順序?yàn)椋簾o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(gè)波段間都有重疊。2電視發(fā)射端，由攝像管攝取景物并將景物反射的光轉(zhuǎn)換為電信號。由電子槍發(fā)出的電子束對屏上的圖像進(jìn)行逐行掃描完成。接收端，由顯像管把電信號還原成景物的像。攝像機(jī)在一秒鐘內(nèi)要傳送25張畫面，由于畫面更換迅速和視覺暫留，我們就可感覺到活動的影像。在電視信號發(fā)送中同時(shí)傳有圖像信號和伴音信號，在調(diào)制中，圖像信號采取的是調(diào)幅，伴音信號采取的是調(diào)頻。3雷達(dá)雷達(dá)是根據(jù)電磁波遇到障礙物發(fā)生反射工作的，它利用的是無線電波中的微波，它的直線性好，反射性能強(qiáng)。雷達(dá)的轉(zhuǎn)動天線，向一定方向發(fā)射不連續(xù)的無線電波，每次發(fā)射時(shí)間約百萬分之一秒，兩次發(fā)射的時(shí)間間隔大約萬分之一秒。若發(fā)射接收的時(shí)間差是t，則障礙物距離為。疑難導(dǎo)析各種電磁波的產(chǎn)生、特性及應(yīng)用：電磁波產(chǎn)生機(jī)理特性應(yīng)用無線電波LC電路中的周期性振蕩波動性強(qiáng)無線技術(shù)紅外線原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的熱作用顯著，衍射性強(qiáng)加熱、高空攝影、紅外遙感可見光引起視覺產(chǎn)生色彩效應(yīng)照明、攝影、光合作用紫外線化學(xué)、生理作用顯著、能產(chǎn)生熒光效應(yīng)日光燈、醫(yī)療上殺菌消毒、治療皮膚病、軟骨病等倫琴射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的穿透本領(lǐng)很大醫(yī)療透視、工業(yè)探傷射線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的穿透本領(lǐng)最大探傷；電離作用；對生物組織的物理、化學(xué)作用；醫(yī)療上殺菌消毒特別提醒：不同電磁波頻率和波長不同，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，倫琴射線，射線等，穿透能力較強(qiáng)。：某地的雷達(dá)站正在跟蹤一架向雷達(dá)站勻速飛行的飛機(jī)。設(shè)某一時(shí)刻從雷達(dá)站發(fā)出電磁波后到再接收到反射波歷時(shí)200，經(jīng)4s后又發(fā)出一個(gè)電磁波，雷達(dá)站從發(fā)出電磁波到再接收到反射波歷時(shí)186，則該飛機(jī)的飛行速度多大？解析：由電磁波發(fā)射到接收到反射波歷時(shí)200，可算出此時(shí)飛機(jī)距雷達(dá)站的距離為：經(jīng)4s后，飛機(jī)距雷達(dá)站的距離為：在這4s時(shí)間內(nèi)飛機(jī)飛過的路程為：故飛機(jī)飛行的速度為：典型例題透析題型一電磁振蕩的變化規(guī)律在LC回路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，磁場能和電場能之間不斷的相互轉(zhuǎn)化著，電容器放電時(shí)，電容器電荷量減小，電流增大，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，放電完畢的瞬間，電荷量為零，電流最大，電場能為零，磁場能最大；接著電容器反向充電，這時(shí)電流減小，電荷量增大，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，充電完畢的瞬間，電流為零，電荷量達(dá)到最大，此時(shí)磁場能為零，電場能最大。1、LC振蕩電路中，某時(shí)刻磁場方向如圖所示，則下列說法錯(cuò)誤的是（ ）A若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電B若電容器正在充電，則電容器下極板帶正電C若電容器上極板帶正電，則線圈中電流正在增大D若電容器正放電，則自感電動勢正在阻礙電流增大思路點(diǎn)撥：該題圖示只告訴了電流的磁場方向，由安培定則可判斷出振蕩電流在電路中的方向，但未標(biāo)明電容器極板的帶電情況，只能設(shè)出電容器帶電的兩種情況及相應(yīng)的電流變化情況綜合討論解析：進(jìn)行判定如下：若該時(shí)刻電容器上極板帶正電，則可知電容器正處于放電階段，電流正在增大，知C敘述正確，而A錯(cuò)誤。若該時(shí)刻電容器上極板帶負(fù)電，則可知電容器正在充電，電流正在減小，知B敘述正確，由楞次定律知D敘述正確。故錯(cuò)誤選項(xiàng)為A。答案：A總結(jié)升華：要正確理解電磁振蕩過程中線圈中電流和兩端電壓（即電容器兩極板間電壓）的變化關(guān)系一定要注意克服由歐姆定律所形成的電路中電流和其兩端電壓成正比的思維定勢。因?yàn)樵陔姶耪袷幹?，阻礙線圈中電流變化的是線圈中產(chǎn)生的自感電動勢而不是電阻。而自感電動勢只是阻礙電流的變化，并不能阻止電流的變化。舉一反三【變式】在LC振蕩電路的電磁振蕩過程中，某一時(shí)刻電場與磁場的方向如圖所示，據(jù)圖可以判定該電路中電感線圈中的磁場能正在_，再經(jīng)過電路中電容器里的電場能將正在_，電場方向_。答案：增加 增加 向上解析：據(jù)圖中所示，從電容器中電場的方向可知電容器上板帶正電，從線圈中的磁場方向，據(jù)安培定則，可判定LC電路中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，可知電容器正處在放電過程，電路中電流增加，線圈中磁場能增加。LC振蕩電路的周期，再經(jīng)過，由于電磁振蕩的周期性，可知電容器正處在反向充電過程，電場能在增加，電路中的電流方向仍為逆時(shí)針方向，電容器下板帶正電，板間電場方向向上。題型二電磁場和電磁波1麥克斯韋電磁場理論包括兩個(gè)要點(diǎn)（1）變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生電場推廣：沒有導(dǎo)體環(huán)，變化的磁場在其周圍空間同樣會產(chǎn)生電場。導(dǎo)體環(huán)的作用僅是用來顯示電場的存在而已。均勻變化的磁場產(chǎn)生不變的電場；非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場；振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場。注意：變化的磁場所產(chǎn)生的感應(yīng)電場的方向可以利用楞次定律判斷。（2）變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場根據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相似性和變化磁場能產(chǎn)生電場的觀點(diǎn)，認(rèn)為變化的電場也會在周圍空間產(chǎn)生磁場。 均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場；非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場；振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。2電磁波的特點(diǎn)（1）電磁波是物質(zhì)波，傳播時(shí)不需要介質(zhì)，可在真空中傳播；（2）電磁波是橫波，電場方向和磁場方向都與傳播方向垂直；（3）電磁波與物質(zhì)相互作用時(shí)，能發(fā)生反射、吸收、折射現(xiàn)象；（4）電磁波具有波的共性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象；（5）電磁波在介質(zhì)中波速減小，遵循波長、波速、頻率的關(guān)系；（6）電磁波向外傳播的是電磁能。2、（1）麥克斯韋理論的內(nèi)容是_：。（2）電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是_的，并和該處電磁波的傳播方向_，這就說明電磁波是_波。（3）目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)。請回答下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的有關(guān)問題。雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？能否根據(jù)雷達(dá)發(fā)出的電磁波確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離？思路點(diǎn)撥：熟記麥克斯韋理論及電磁波的特點(diǎn)，記準(zhǔn)電磁波這一關(guān)系，理解雷達(dá)簡單原理。解析：（1）麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。（2）電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是垂直的，并和該處電磁波的傳播方向垂直，這說明電磁波是橫波。（3）由可得電磁波測距的原理就是通過發(fā)射和接收的時(shí)間間隔來確定距離，所以可根據(jù)確定和目標(biāo)間的距離?？偨Y(jié)升華：利用電磁波的反射，測距離時(shí)，應(yīng)特別注意，所測距離等于電磁波傳播距離的。舉一反三【變式】某衛(wèi)星地面站向地球同步通信衛(wèi)星發(fā)送無線電波，經(jīng)它立即轉(zhuǎn)發(fā)到另一衛(wèi)星地面站，測得從發(fā)送開始到地面站接收到電磁波的時(shí)間為0. 24 s，取地球半徑6 400 km。據(jù)此條件估算地球的質(zhì)量為多少千克？（結(jié)果取1位有效數(shù)字，）解析：由可知同步衛(wèi)星距地面的高度由牛頓運(yùn)動定律可知故地球質(zhì)量。題型三電磁波與機(jī)械波的區(qū)別（1）電磁波的波速不同電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度不同，頻率越高波速越小，頻率越低波速越大。在真空中傳播時(shí)，不同頻率的電磁波的速度相同，v=c。（2）電磁波與機(jī)械波不同，機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)有關(guān)，電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均有關(guān)。3、有關(guān)電磁波和聲波，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）A電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大C電磁波是橫波，聲波也是橫波D由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的波長變短，聲波的波長變長思路點(diǎn)撥：電磁波本身就是一種物質(zhì)，它的傳播不需要介質(zhì)，而聲波的傳播需要介質(zhì)，選項(xiàng)A的說法正確；電磁波由空氣進(jìn)入水中時(shí)，傳播速度變小，但聲波在水中的傳播速度比其在空氣中大，選項(xiàng)B的說法正確；電磁波的傳播方向與E、B兩個(gè)振動矢量的方向都垂直，是橫波，而聲波是縱波，選項(xiàng)C說法錯(cuò)誤；電磁波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，波速變小，波長變長，而聲波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，波速變大，波長變大，選項(xiàng)D的說法正確，故答案為C。答案：C 解析：電磁波不同于機(jī)械波，機(jī)械波傳播必須有介質(zhì)，而電磁波傳播不需介質(zhì)，機(jī)械波的波速僅取決于介質(zhì)，而電磁波的波速與介質(zhì)及波的頻率均有關(guān)系。舉一反三【變式】電磁波與機(jī)械波相比較有（ ）A電磁波傳播不需要介質(zhì)，機(jī)械波傳播需要介質(zhì)B電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速率都相同，機(jī)械波在同一介質(zhì)中的傳播速率都相同C電磁波與機(jī)械波都不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D電磁波與機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象答案：AD解析：電磁波傳播不需要介質(zhì)，且在不同介質(zhì)中，傳播速度不同；故A正確，B錯(cuò)誤。電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，故D正確。第二部分 相對論知識要點(diǎn)梳理知識點(diǎn)一相對論知識梳理1狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)（1）狹義相對論原理：在不同的慣性參考系中，一切物理定律都是相同的。（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相同的。2廣義相對論（1）基本原理廣義相對性原理：在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的。等效原理：一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻加速運(yùn)動的參考系等價(jià)。（2）廣義相對論的預(yù)言與證實(shí)時(shí)空彎曲；光線彎曲；引力紅移。疑難導(dǎo)析1理解經(jīng)典相對性原理應(yīng)注意的幾點(diǎn)（1）慣性系：如果牛頓運(yùn)動定律在某個(gè)參考系中成立，這個(gè)參考系叫做慣性系。相對一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動的另一個(gè)參考系也是慣性系。（2）這里的力學(xué)規(guī)律是指“經(jīng)典力學(xué)規(guī)律”。（3）經(jīng)典相對性原理可以有不同表示，比如：在一個(gè)慣性參考系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能判斷這個(gè)慣性系是否相對于另一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動；或者說，任何慣性參考系都是平權(quán)的。2對光速不變原理的理解我們經(jīng)常講速度是相對的，參考系選取不同，速度的值也不同，這是經(jīng)典力學(xué)中速度的概念但是，1887年麥克斯韋莫雷實(shí)驗(yàn)中證明的結(jié)論是：不論取怎么樣的參考系，光速都是一樣的也就是說光速的大小與選取的參考系無關(guān)光的速度是從麥克斯韋方程組中推導(dǎo)出來的，它沒有任何前提條件，所以這個(gè)速度不是指相對某個(gè)參考系的速度。：下列哪些是“相對論”的內(nèi)容（ ）A伽利略的相對性原理 B“尺縮效應(yīng)”C時(shí)鐘變慢 D質(zhì)量不變因?yàn)樗俏矬w的固有屬性與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)答案：BC解析：“尺縮”、“鐘緩”為狹義相對論的必然結(jié)果。知識點(diǎn)二狹義相對論的重要結(jié)論知識梳理1相對論速度變換公式設(shè)高速火車的速度為v，車上的人以速度沿著火車前進(jìn)的方向相對火車運(yùn)動，此人相對地面的速度為u，這幾個(gè)量之間的關(guān)系為。2相對論質(zhì)量物體質(zhì)量隨速度的增加而增大：當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無窮大如果物體的運(yùn)動速度比光速小很多時(shí)，物體運(yùn)動的質(zhì)量和物體靜止時(shí)的質(zhì)量相等按照牛頓力學(xué)，物體的質(zhì)量是不變的，因此一定的力作用在物體上，產(chǎn)生的加速度也是一定的，這樣，經(jīng)過足夠長的時(shí)間以后物體就可以達(dá)到任意大的速度但是相對論的速度疊加公式告訴我們，物體的運(yùn)動速度不能無限增加這個(gè)矛盾啟發(fā)我們思考：物體的質(zhì)量是否隨物體速度的增加而增大？嚴(yán)格的論證證實(shí)了這一點(diǎn)。實(shí)際上，物體以速度v運(yùn)動時(shí)的質(zhì)量m和它靜止時(shí)的質(zhì)量之間有如下的關(guān)系，微觀粒子的運(yùn)動速度很高，它的質(zhì)量明顯地大于靜止時(shí)的質(zhì)量，這個(gè)現(xiàn)象必須考慮。3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(guān)，且關(guān)系為，其中m是物體的質(zhì)量，E是物體具有的能量。疑難導(dǎo)析在狹義相對論中如何正確理解質(zhì)量質(zhì)量的兩種不同表述：首先，讓我們思考一下質(zhì)量在日常生活中代表什么?！八闹亓俊保渴聦?shí)上，我們認(rèn)為質(zhì)量是某種可稱量的東西，正如我們是這樣度量它的：我們把需要測出其質(zhì)量的物體放在一架天平上。我們這樣做是利用了質(zhì)量的什么性質(zhì)呢？地球和被測物體相互吸引的事實(shí)。這種質(zhì)量被稱作“引力質(zhì)量”。我們稱它為“引力質(zhì)量”是因?yàn)樗鼪Q定了宇宙中所有星星和恒星都做近乎圓形的環(huán)繞運(yùn)動?，F(xiàn)在，試著在一個(gè)平面上推你的汽車。你不能否認(rèn)你的汽車強(qiáng)烈地反抗著你要給它的加速度。這是因?yàn)槟愕钠囉幸粋€(gè)非常大的質(zhì)量，移動輕的物體要比移動重的物體輕松。質(zhì)量也可以用另一種方式定義：“它反抗加速度”，這種質(zhì)量被稱作“慣性質(zhì)量”。因此我們得出這個(gè)結(jié)論：我們可以用兩種方法度量質(zhì)量。要么我們稱它的重量（非常簡單），要么我們測量它對加速度的抵抗（運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律）。人們做了許多實(shí)驗(yàn)以測量同一物體的慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量。所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出同一結(jié)論：慣性質(zhì)量等于引力質(zhì)量。狹義相對論認(rèn)為，如果物體以速度v運(yùn)動，它的質(zhì)量m和它靜止時(shí)的質(zhì)量之間有如下的關(guān)系，也就是說物體的質(zhì)量與物體的運(yùn)動速度有關(guān)，并不是穩(wěn)定不變的。：在地面上測量兩個(gè)飛船A、B分別以0.6c的速率沿相反方向飛行，如圖所示。求飛船B相對于飛船A的速度為多少?解析：以地面為慣性系S,將慣性系固定在飛船A上。A相對地面的速度為v=0.6c，B相對地面的速度為u=0.6c。根據(jù)相對論速度變換公式B相對于A的速度為（即相對慣性系的速度) 知識點(diǎn)三狹義相對論的時(shí)空觀知識梳理1“同時(shí)”的相對性在慣性系S中沿著x軸同時(shí)異地發(fā)生的兩事件，在沿著x軸相對慣性系S運(yùn)動的慣性系中觀察必定不同時(shí)發(fā)生。真空中的光速不變與事件的因果關(guān)系（子彈出槍膛與擊中目標(biāo)、人的出生和死亡）不變是相對論中的絕對性。結(jié)論：“慣性系S中認(rèn)為同時(shí)的兩個(gè)事件，對于沿著兩個(gè)事件發(fā)生地的連線運(yùn)動慣性系中的觀察者來說，更靠前面的那個(gè)事件發(fā)生在先”，這個(gè)結(jié)論很有用。2長度的相對性（1）一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比桿靜止時(shí)的長度小。與桿相對靜止的人認(rèn)為桿長是,與桿相對運(yùn)動的人認(rèn)為桿長是，二者之間的關(guān)系為（2）在垂直于運(yùn)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(yùn)動，與它們一起運(yùn)動的兩位觀察者都會認(rèn)為對方的桿縮短了。時(shí)間間隔的相對性在慣性系S中認(rèn)為兩個(gè)事件的時(shí)間間隔是，在相對慣性系S運(yùn)動的慣性系中認(rèn)為兩個(gè)事件的時(shí)間間隔是，二者之間的關(guān)系為疑難導(dǎo)析經(jīng)典理論是對于低速運(yùn)動，而相對論是對于高速運(yùn)動。經(jīng)典理論認(rèn)為時(shí)間空間絕對，而相對論認(rèn)為時(shí)空會隨物體運(yùn)動而發(fā)生變化，具有相對性，而產(chǎn)生這些變化是由于觀測者在不同的慣性系中觀測到的效果不一樣。例如在運(yùn)動的參考系中看，直尺長度變短了，但實(shí)際上直尺長度仍然不變，只是一種觀測效應(yīng)。時(shí)間延緩、長度收縮、質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能方程，都是狹義相對論。而空間扭曲，即光會由于引力作用發(fā)生彎曲，這是廣義相對論。：一以接近光速相對地球飛行的宇宙飛船，在地球上觀察到飛船長度縮短，在飛船中將觀察到地球上的長度（ ）A縮短 B伸長 C不變 D無法確定答案：B解析：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(yùn)動，與它們一起運(yùn)動的兩位觀察者都會認(rèn)為對方的桿縮短了。由此可知，選項(xiàng)B正確。典型例題透析題型一狹義相對論的時(shí)空觀（1）“同時(shí)”的相對性慣性系S中認(rèn)為同時(shí)的兩個(gè)事件，對于沿著兩個(gè)事件發(fā)生地的連線運(yùn)動慣性系中的觀察者來說，更靠前面的那個(gè)事件發(fā)生在先。（2）長度的相對性一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比桿靜止時(shí)的長度小，。1、在60