第5課時(shí)電磁波與相對(duì)論

1、第5課時(shí)電磁波與相對(duì)論考綱解讀 1.掌握麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，知道電磁波是橫波.2.了解電磁波的產(chǎn)生、傳播、發(fā)射和接收，熟記電磁波譜.3.了解狹義相對(duì)論的基本假設(shè)和幾個(gè)重要結(jié)論1關(guān)于電磁波譜問題電磁波包含了射線、紅外線、紫外線、無線電波等，按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的排列順序是()A無線電波、紅外線、紫外線、射線B紅外線、無線電波、射線、紫外線C射線、紅外線、紫外線、無線電波D紫外線、無線電波、射線、紅外線答案A解析電磁波的波長(zhǎng)范圍很廣，按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的順序排列，其順序是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和射線所以，A的排列順序是正確的2相對(duì)論的理解關(guān)于狹義相對(duì)論的說法，不正確的是()A狹義相對(duì)論認(rèn)為

2、在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B狹義相對(duì)論認(rèn)為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運(yùn)動(dòng)無關(guān)C狹義相對(duì)論只涉及無加速運(yùn)動(dòng)的慣性系D狹義相對(duì)論任何情況下都適用答案D解析狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，選項(xiàng)A正確；狹義相對(duì)論認(rèn)為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c(光速不變?cè)?，與光源的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，選項(xiàng)B正確；狹義相對(duì)論只涉及無加速運(yùn)動(dòng)的慣性系，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤1電磁波的特性(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的傳播速度是相同的(都等于光速)(2)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，其速度是不

3、同的，頻率越高，波速越小(3)電磁波的頻率f、波長(zhǎng)和波速v的關(guān)系：vf.(4)電磁波是橫波，具有波的特性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象2電磁波的發(fā)射與接收(1)電磁振蕩(LC電路)的周期T2，頻率f.(2)發(fā)射電磁波的條件：振蕩電路要有足夠高的頻率振蕩電路應(yīng)采用開放電路發(fā)射電磁波需經(jīng)過調(diào)制過程，調(diào)制的方法分為調(diào)頻和調(diào)幅接收電磁波需經(jīng)過解調(diào)過程，解調(diào)是調(diào)制的逆過程3狹義相對(duì)論(1)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的(2)時(shí)間間隔的相對(duì)性t.(3)長(zhǎng)度的相對(duì)性ll0 .(4)相對(duì)論的速度變換公式u.(5)相對(duì)論質(zhì)量m.(6)質(zhì)能方程

4、Emc2.考點(diǎn)一電磁波譜分析及電磁波的應(yīng)用電磁波譜頻率/Hz真空中波長(zhǎng)/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波<3×1011>103波動(dòng)性強(qiáng)，易發(fā)生衍射無線電技術(shù)衍射能力減弱直線傳播能力增強(qiáng)紅外線10111015103107熱效應(yīng)紅外遙感可見光1015107引起視覺照明、攝影紫外線10151017107109化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、滅菌消毒醫(yī)用消毒、防偽X射線101610191081011貫穿本領(lǐng)強(qiáng)檢查、醫(yī)用透視射線>1019<1011貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療特別提醒1.波長(zhǎng)不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長(zhǎng)較短的

5、紫外線、X射線、射線等，穿透能力較強(qiáng)2電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長(zhǎng)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，但它們產(chǎn)生的機(jī)理不同例1關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是()A電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象的是無線電波B紫外線的頻率比可見光低，長(zhǎng)時(shí)間照射可以促進(jìn)鈣的吸收，改善身體健康CX射線和 射線的波長(zhǎng)比較短，穿透力比較強(qiáng)D紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線解析無線電波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，易發(fā)生衍射現(xiàn)象，A正確紫外線的頻率比可見光高，B錯(cuò)任何物體都能輻射紅外線，D錯(cuò)故選A、C.答案AC突破訓(xùn)練1關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()A雷達(dá)是用X光來測(cè)定物體位置的設(shè)備

6、B使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫做解調(diào)C用紅外線照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見光D變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)答案D解析雷達(dá)是用微波測(cè)定物體的位置的設(shè)備，A錯(cuò)；使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫調(diào)制，B錯(cuò)；使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)出可見光的是紫外線，C錯(cuò)；根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，D正確考點(diǎn)二對(duì)狹義相對(duì)論的理解1慣性系：如果牛頓運(yùn)動(dòng)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(duì)一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系2光速的大小與選取的參考系無關(guān)，因?yàn)楣馑偈菑柠溈怂鬼f方程組中推導(dǎo)出來的，無任何前提條件3狹義相對(duì)論認(rèn)為物體的質(zhì)量m與物體的速度v有關(guān)，其關(guān)系

7、式為m.例2如圖1所示，考慮幾個(gè)問題：圖1(1)如圖所示，參考系O相對(duì)于參考系O靜止時(shí)，人看到的光速應(yīng)是多少？(2)參考系O相對(duì)于參考系O以速度v向右運(yùn)動(dòng)，人看到的光速應(yīng)是多少？(3)參考系O相對(duì)于參考系O以速度v向左運(yùn)動(dòng)，人看到的光速又是多少？解析根據(jù)狹義相對(duì)論的一個(gè)基本假設(shè)：光速不變?cè)?，可知光速是不變的，都?yīng)是c.答案(1)c(2)c(3)c突破訓(xùn)練2對(duì)于公式m，下列說法中正確的是()A公式中的m0是物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量B當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度v>0時(shí)，物體的質(zhì)量m>m0，即物體的質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學(xué)不再適用C當(dāng)物體以較小的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量變化十分微小，經(jīng)典力學(xué)理論仍然適用，只

8、有當(dāng)物體以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量變化才明顯，故經(jīng)典力學(xué)僅適用于低速運(yùn)動(dòng)，而不適用于高速運(yùn)動(dòng)D通常由于物體的速度太小，質(zhì)量的變化不能引起我們的感覺，在分析地球上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，不必考慮質(zhì)量變化答案CD解析公式中的m0是物體的靜止質(zhì)量，在v遠(yuǎn)小于光速時(shí)，經(jīng)典力學(xué)依然成立，故A、B錯(cuò)，C、D對(duì)高考題組1(2013·浙江理綜·14)關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是()A電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息B手機(jī)在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波C太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同D遙控器發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)和醫(yī)院“CT”中的X射線波長(zhǎng)相同答案B解析電磁波和聲

9、波都能傳遞信息，比如人們之間的語言交流，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；太陽光中的可見光屬于電磁波，而“B超”中的超聲波屬于機(jī)械波，它們的傳播速度不同，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；遙控器發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)比X射線波長(zhǎng)大得多，D選項(xiàng)錯(cuò)誤，正確選項(xiàng)為B.2(2013·江蘇單科·12B(2)如圖2所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)地面上測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，則A測(cè)得兩飛船間的距離_(選填“大于”、“等于”或“小于”)L.當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，A測(cè)得該信號(hào)的速度為_圖2答案大于c(或光速)解析狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)之一就是光速不變?cè)?，因此A測(cè)得信號(hào)的速度仍等于c(或光速)，以地

10、面為參考系，在運(yùn)動(dòng)方向有尺縮效應(yīng)現(xiàn)象，而B相對(duì)A是靜止，沒有尺縮效應(yīng)現(xiàn)象，則A測(cè)得兩飛船距離應(yīng)大于L.模擬題組3關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是()A紅外線比紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)，它的熱作用很強(qiáng)BX射線就是倫琴射線C陰極射線是一種頻率極高的電磁波D紫外線的波長(zhǎng)比倫琴射線的長(zhǎng)，它的顯著作用是熒光作用答案ABD解析在電磁波譜中，紅外線的波長(zhǎng)比可見光的長(zhǎng)，而紅光屬于可見光，故選項(xiàng)A正確陰極射線與電磁波有著本質(zhì)的不同，電磁波在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，而陰極射線在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中可能會(huì)偏轉(zhuǎn)，電磁波在真空中的速度是3×108 m/s，而陰極射線的速度總是小于3×108 m/s，陰極射線實(shí)際是高速電子流，

11、故選項(xiàng)C錯(cuò)誤X射線就是倫琴射線，是高速電子流射到固體上產(chǎn)生的一種波長(zhǎng)很短的電磁波，故選項(xiàng)B正確紫外線的顯著作用是熒光作用，而倫琴射線的顯著作用是穿透作用，且紫外線的波長(zhǎng)比倫琴射線的長(zhǎng)，故選項(xiàng)D正確4根據(jù)相對(duì)論原理，下列說法中正確的是()A按照相對(duì)論來講，一個(gè)真實(shí)的、靜止質(zhì)量不為零的物體，相對(duì)任何慣性系的運(yùn)動(dòng)速度都不可能等于或超過光速cB按照相對(duì)論及基本力學(xué)規(guī)律可推出質(zhì)量和能量的關(guān)系為Emc2C某個(gè)靜質(zhì)量為m0的物體，相對(duì)它靜止的觀察者測(cè)其質(zhì)量為mm0，能量為EE0m0c2，稱為靜能量，這表明任何靜質(zhì)量不為零的物體都儲(chǔ)存著巨大的能量D按照相對(duì)論來講，物理規(guī)律在一切慣性參考系中可以具有不同的形式答

12、案ABC解析按照相對(duì)論的結(jié)論，m，這表明高速運(yùn)動(dòng)的物體其質(zhì)量的測(cè)量值會(huì)非常大并隨著速度趨于光速而無限增大，一個(gè)真實(shí)的物體，其質(zhì)量是確定值、有限大，所以按照相對(duì)論來講，一個(gè)真實(shí)的、靜止質(zhì)量不為零的物體，相對(duì)任何慣性系的運(yùn)動(dòng)速度都不可能等于或超過光速c，選項(xiàng)A的說法是對(duì)的；質(zhì)能關(guān)系式能按照相對(duì)論及基本力學(xué)規(guī)律推出，所以選項(xiàng)B的說法也是對(duì)的；根據(jù)質(zhì)能方程：Emc2的意義知C項(xiàng)正確；按照狹義相對(duì)論的基本假設(shè)，物理規(guī)律在一切慣性參考系中都是相同的，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤，故本題的正確選項(xiàng)為A、B、C.(限時(shí)：30分鐘)題組1電磁波譜、電磁波及其應(yīng)用1類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法，通過歸類和比較，有助于掌握新知識(shí)，提

13、高學(xué)習(xí)效率，在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處某同學(xué)對(duì)機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是()A機(jī)械波的頻率、波長(zhǎng)和波速三者間滿足的關(guān)系，對(duì)電磁波也適用B機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波是縱波答案D解析機(jī)械波和電磁波有相同之處，如vf都適用，且都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，A、B正確機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì)，電磁波可以在真空中傳播，C正確機(jī)械波有橫波和縱波，而電磁波是橫波，D不正確2據(jù)飛行國(guó)際報(bào)道稱，中國(guó)制造的首款具有“隱身能力”和強(qiáng)大攻擊力的第四代作戰(zhàn)飛機(jī)“殲20”(如圖1)，于2

14、011年1月11日1250進(jìn)行了公開首飛它的首飛成功標(biāo)志著中國(guó)圖1繼美國(guó)和俄羅斯之后，成為世界上進(jìn)入到第四代戰(zhàn)機(jī)研發(fā)序列中的國(guó)家隱形飛機(jī)的原理是：在飛機(jī)研制過程中設(shè)法降低其可探測(cè)性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊根據(jù)你所學(xué)的物理知識(shí)，判斷下列說法中正確的是()A運(yùn)用隱蔽色涂層，無論距你多近，即使你拿望遠(yuǎn)鏡也不能看到它B使用能吸收雷達(dá)電磁波的材料，在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)C使用吸收雷達(dá)電磁波涂層后，傳播到復(fù)合金屬機(jī)翼上的電磁波在機(jī)翼上不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣尾管等因?yàn)楦邷厝菀桩a(chǎn)生紫外線輻射的部位采取隔熱、降溫等措施，使其不易被對(duì)方發(fā)現(xiàn)答案B解析隱形飛機(jī)的原理

15、是在飛機(jī)制造過程中使用能吸收雷達(dá)電磁波的材料，使反射的雷達(dá)電磁波很弱，在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，飛機(jī)在雷達(dá)屏幕上很難被發(fā)現(xiàn)，故只有B正確3雷達(dá)是運(yùn)用電磁波來工作的，它發(fā)射的電磁波頻率多在300 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)，已知真空中光速c3×108 m/s.下列說法正確的是()A電磁波可由恒定不變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)產(chǎn)生B電磁波可由周期性非均勻變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生C雷達(dá)發(fā)射的電磁波在真空中的波長(zhǎng)范圍多在0.3 m至1 m之間D雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離可由電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔確定答案BCD解析本題考查電磁波的產(chǎn)生，波長(zhǎng)與波速、頻率的關(guān)系及電磁波的應(yīng)用電磁波可由周期性非均

16、勻變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)，結(jié)合可以算出波長(zhǎng)范圍為0.3 m1 m，選項(xiàng)C正確設(shè)電磁波從發(fā)射到接收所用時(shí)間為t，則雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離為x，選項(xiàng)D正確4下列說法中正確的是()A紅外線、紫外線、倫琴射線和射線在真空中傳播的速度均一樣，均為3×108 m/sB紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中，是利用它穿透本領(lǐng)強(qiáng)的特性C紫外線在水中的傳播速度大于紅外線在水中的傳播速度D日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用答案AD5關(guān)于射線，以下說法中正確的是()A射線比倫琴射線頻率更高，穿透能力更強(qiáng)B射線可用來檢測(cè)金屬材料內(nèi)部傷痕、裂縫、氣孔等C利用射線穿透力強(qiáng)可制成金屬測(cè)厚計(jì)來檢測(cè)金屬板

17、的厚度D“刀”是利用了射線的強(qiáng)穿透能力答案ABC題組2對(duì)狹義相對(duì)論的考查6對(duì)相對(duì)論的基本認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是()A相對(duì)論認(rèn)為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的B愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量就是能量C在高速運(yùn)動(dòng)的飛船中的宇航員會(huì)發(fā)現(xiàn)飛船中的時(shí)鐘與他觀察到的地球上的時(shí)鐘走得同樣快D我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運(yùn)動(dòng)的球在水平方向上長(zhǎng)度變短了答案A解析真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的，選項(xiàng)A正確；愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量與能量的聯(lián)系，但不能認(rèn)為質(zhì)量就是能量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)相對(duì)論可知運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；豎直向上高速運(yùn)動(dòng)的球在水平方向上長(zhǎng)度不變，沿運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度才會(huì)變短，選項(xiàng)

18、D錯(cuò)誤7如圖2所示，豎直墻上掛著一面時(shí)鐘，地面上靜止的觀察者A觀測(cè)到鐘的面積為S，另一觀察者B以0.8倍光速平行y軸正方向運(yùn)動(dòng)，觀察到鐘的面積為S.則S和S的大小關(guān)系是()圖2AS>S BSS CS<S D無法判斷答案A8慣性系S中有一邊長(zhǎng)為l的正方形(如圖A所示)從相對(duì)S系沿x方向以接近光速的速度勻速飛行的飛行器上測(cè)得此正方形的圖形是()答案C解析根據(jù)相對(duì)性原理，當(dāng)正方形沿x方向以接近光速的速度勻速飛行時(shí)，在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，而在垂直于運(yùn)動(dòng)方向的方向上則不會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，故C正確題組3機(jī)械波、光學(xué)與相對(duì)論的組合9(1)如圖3所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A

19、、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速的速度行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光，列車上的觀測(cè)者測(cè)得A、C兩鐵塔被照亮的順序是_圖3A同時(shí)被照亮 BA先被照亮CC先被照亮 D無法判斷(2)如圖4所示，在同一種均勻介質(zhì)中的一條直線上，兩個(gè)振源A、B相距8 m在t00時(shí)刻，A、B開始振動(dòng)，它們的振幅相等，且都只振動(dòng)了一個(gè)周期，A、B的振動(dòng)圖象分別如圖5甲、乙所示若A振動(dòng)形成的橫波向右傳播，B振動(dòng)形成的橫波向左傳播，波速均為10 m/s，則_圖4圖5At10.2 s時(shí)刻，兩列波相遇B兩列波在傳播過程中，若遇到大于1 m的障礙物，不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C在兩列波相遇過程中，A、B連線中點(diǎn)C處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度

20、始終為零Dt20.8 s時(shí)刻，B處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置且振動(dòng)方向向下(3)直角玻璃三棱錐的截面如圖6所示，一條光線從AB邊入射，ab為其折射光線，ab與AB邊的夾角60°.已知這種玻璃的折射率n，則：圖6這條光線在AB邊上的入射角為_；圖中光線ab_(填“能”或“不能”)從AC邊折射出去答案(1)C(2)C(3)45°不能解析(1)列車上的觀察者看到的是由B出發(fā)后經(jīng)過A和C反射的光，由于列車在這段時(shí)間內(nèi)向C運(yùn)動(dòng)靠近C，而遠(yuǎn)離A，所以C的反射光先到達(dá)列車上的觀察者，看到C先被照亮，故選項(xiàng)C正確(2)兩列波相向傳播，它們的相遇時(shí)刻為t1 s0.4 s，A錯(cuò)誤兩列波的周期均為T0.2

21、 s，又已知波速均為v10 m/s，所以波長(zhǎng)均為vT2 m，因?yàn)檎系K物的尺寸1 m小于這兩列波的波長(zhǎng)，所以這兩列波均能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，B錯(cuò)誤A、B連線中點(diǎn)C到兩個(gè)波源的距離都等于2個(gè)波長(zhǎng)，并且兩列波同時(shí)傳播到C點(diǎn)，若從兩列波傳播到C點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，左右兩列波在該點(diǎn)處的振動(dòng)圖象分別如題圖甲、乙所示，顯然，在兩列波相遇過程中，中點(diǎn)C始終處于平衡位置，C正確t20.8 s時(shí)刻，從振源A發(fā)出的波剛好傳播到B點(diǎn)，所以此時(shí)B處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與振源A的起振方向相同，從平衡位置向上振動(dòng)，D錯(cuò)誤(3)由題圖可知折射角為30°，由折射定律可得這條光線在AB邊上的入射角為45°.題圖中光線ab在AC邊的入射角等于60°，大于臨界角45°，發(fā)生全反射，不能從AC邊折射出去10(1)下列說法正確的是_A根據(jù)狹義相對(duì)論，地面上的人看到高速運(yùn)行的列車比靜止時(shí)變矮B兩列波相疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，則振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域與減弱區(qū)域交替變化C光的偏振現(xiàn)象說明光波