高考物理大一輪復(fù)習(xí)-第十三章-電磁波-相對論簡介

高考物理大一輪復(fù)習(xí)第十三章電磁波相對論簡介課件一、電磁場與電磁波(1)麥克斯韋電磁場理論知識梳理變化的磁場產(chǎn)①電場

,變化的電場產(chǎn)生②磁場

。(2)電磁場變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個③完整的整體

,這

就是電磁場。(3)電磁波:電磁場(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波。a.電磁波是橫波,在空間傳播④不需要

介質(zhì)。b.真空中電磁波的速度為⑤

3×108m/s

。c.v=λf對電磁波同樣適用。d.電磁波能產(chǎn)生反射、折射、⑥干涉

和衍射等現(xiàn)象。(1)發(fā)射電磁波的條件a.要有足夠高的⑦振蕩頻率

;b.電路必須⑧開放

,使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。(2)調(diào)制有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式,解調(diào)是調(diào)制的逆過程。(3)電磁波譜a.定義:按電磁波的波長從長到短分布是⑨無線電波

、紅外線、可

見光、紫外線、X射線和γ射線,形成電磁波譜。b.電磁波譜中各波的特性與應(yīng)用:無線電波<3×1011>10-3波動性強(qiáng),易發(fā)生衍射無線電技術(shù)

紅外線1011~101510-7~10-3⑩熱效應(yīng)

紅外線遙感可見光101510-7引起視覺照明、攝影紫外線1015~101610-8~10-7化學(xué)效應(yīng)、

熒光效應(yīng)

、能殺菌醫(yī)用消毒、防偽X射線1016~101910-11~10-8貫穿本領(lǐng)強(qiáng)檢查、醫(yī)用透視γ射線>1019<10-11貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療

頻率/Hz真空中波長/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律二、相對論(1)狹義相對性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是①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②相同

的。(1)時(shí)間間隔的相對性:Δt=③

(2)長度的相對性:l=l0

。3.相對論速度變換公式:u=

4.相對論質(zhì)量:m=

。5.質(zhì)能方程:④

E=mc2

。1.(1)電磁波以一定的速度在空間傳播,在傳播過程中滿足v=λf。(

)(2)電磁波同機(jī)械波一樣能發(fā)生干涉、衍射、反射、折射等現(xiàn)象。(

)(3)電磁波不可以脫離“波源”而獨(dú)立存在。

(

)(4)尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)都是觀測結(jié)果,都是相對的,在不同的參考系中觀

測,結(jié)果可能是不同的。

(

)

答案

(1)√

(2)√

(3)?

(4)√2.(多選)下列關(guān)于電磁場和電磁波的敘述中正確的是

(

)C.廣播電臺、電視臺發(fā)射無線電波時(shí)需要進(jìn)行調(diào)制

答案

CD均勻變化的磁場將產(chǎn)生恒定的電場,A錯誤;電磁波由真空進(jìn)入玻璃后速度變小,頻率不變,B錯誤;電磁波發(fā)射時(shí)需要調(diào)制,C正確;電磁波

是一種物質(zhì),D正確。3.(多選)關(guān)于電磁場和電磁波,下列說法中正確的是

(

)B.電磁波中每一處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是互相垂直的,且與波的傳

播方向垂直D.只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場,就能產(chǎn)生電磁波

答案

BD均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,故選項(xiàng)A是錯誤的。因電磁波中每一處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是互相垂直的,且與

波的傳播方向垂直,所以電磁波是橫波,故選項(xiàng)B是正確的。電磁波可以在

真空中傳播,故選項(xiàng)C是錯誤的。只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場,就在周期性變化的電場周圍產(chǎn)生同周期性變化的磁場,周期性變化的磁

場周圍產(chǎn)生同周期變化的電場,這樣由近及遠(yuǎn)傳播,形成了電磁波,故選項(xiàng)D

是正確的。4.(多選)在地面附近有一高速飛過的火箭,關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀

察到的現(xiàn)象,以下說法正確的是

(

)A.地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時(shí)間進(jìn)程變快了B.地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了D.火箭上的人看到地面上的物體長度變小,時(shí)間進(jìn)程變慢了

答案

BCD根據(jù)“尺縮效應(yīng)”“動鐘變慢”原理,地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時(shí)間進(jìn)程應(yīng)該變慢了,A錯誤,B正確;根據(jù)時(shí)間間隔的

相對性,火箭上的人看到地面上的物體長度變小,時(shí)間進(jìn)程變慢了,D正確;

因人在火箭內(nèi),故人觀察到火箭的長度和時(shí)間進(jìn)程均無變化,C正確。1.電磁波是橫波,電磁波中的電場分量跟磁場分量相互垂直,與傳播方向

垂直。2.電磁波以一定的速度在空間傳播,在傳播過程中滿足v=λ·f。3.電磁波可以在真空中傳播,即電磁波的傳播不需要介質(zhì)。電磁波在真

空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度,即c×108m/s。不同頻率的電磁波在真空中的傳播速度相同,但不同頻率的電磁波在同

一種介質(zhì)中的傳播速度不同。4.電磁波傳播的過程也就是電磁能量傳播的過程。重難一對電磁波的幾點(diǎn)說法重難突破5.電磁波同機(jī)械波一樣也具有干涉、衍射、反射、折射等性質(zhì)。6.電磁波可以脫離“波源”而獨(dú)立存在。7.電磁波是一種特殊的物質(zhì)。

典例1關(guān)于電磁場和電磁波,下列說法正確的是

(

)A.電磁場是一種物質(zhì),它只能在真空中傳播B.電磁波在真空中傳播時(shí),它的電場強(qiáng)度方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向互相平行C.由于微波衍射現(xiàn)象不明顯,所以雷達(dá)用它測定物體的位置D.大氣對藍(lán)光的吸收較強(qiáng),所以天空看起來是藍(lán)色的

解析電磁場是一種特殊的物質(zhì),在真空、介質(zhì)中都可以傳播,A錯誤。電磁波在真空中傳播時(shí),它的電場強(qiáng)度方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向互相垂直,B

錯誤。當(dāng)太陽光通過大氣時(shí),太陽光中波長較長的紅光、橙光、黃光都能

穿透大氣層,直接射到地面,而波長較短的藍(lán)、紫等色光,很容易被懸浮在

空氣中的微粒阻擋,從而使光線射向四面八方使天空呈現(xiàn)出藍(lán)色,D錯誤。

答案

C1-1

(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述中,正確的是

(

)×108m/sC.電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí),波長將變短D.電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射

答案

AC

解析波傳播的是振動形式和能量,電磁波具有波的全部特性,所以A對D錯;電磁波的傳播速度v=

,波長、波速和頻率的關(guān)系v=fλ,聯(lián)立可知C對B錯。(1)慣性系:如果牛頓運(yùn)動定律在某個參考系中成立,這個參考系叫做慣性

系。相對一個慣性系做勻速直線運(yùn)動的另一個參考系也是慣性系。(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)都不能判斷這個慣性系是否相對于另一個慣性系做勻速直

線運(yùn)動;或者說,任何慣性參考系都是平權(quán)的。重難二相對論的理解我們經(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年邁克耳孫—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,所以這個速度不是指相對某個參考系的速度。(1)質(zhì)量的兩種不同表述: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定了宇宙中所有行星和恒星都做近乎圓形的環(huán)繞運(yùn)動?，F(xiàn)在,試著在一個平面上推你的汽車。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€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)。(2)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m0

之間有如下的關(guān)系m=

,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。

典例2根據(jù)相對論原理,下列說法中正確的是

(

)A.按照相對論來講,一個真實(shí)的、靜止質(zhì)量不為零的物體,相對任何慣性系

的運(yùn)動速度都不可能等于或超過光速cE=mc2m0的物體,相對它靜止的觀察者測其質(zhì)量為m=m0,能量為E

=E0=m0c2,稱為靜能量,這表明任何靜質(zhì)量不為零的物體,都貯存著巨大的能量D.按照相對論來講,物理規(guī)律在一切慣性參考系中可以具有不同的形式

解析按照相對論的結(jié)論,m=m0/

,這表明高速運(yùn)動的物體其質(zhì)量的測量值會非常大并隨著速度趨于光速而無限增大,一個真實(shí)的物體,其質(zhì)量

是確定值、有限大,所以按照相對論來講,一個真實(shí)的、靜止質(zhì)量不為零的

物體,相對任何慣性系的運(yùn)動速度都不可能等于或超過光速c,選項(xiàng)A的說法

是對的;質(zhì)能關(guān)系式能由相對論及基本力學(xué)規(guī)律推出,所以選項(xiàng)B的說法也

是對的;根據(jù)質(zhì)能方程:E=mc2的意義知C項(xiàng)正確;按照狹義相對論的基本假設(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說法錯誤,故本題

的正確選項(xiàng)為A、B、C。

答案

ABC2-1對相對論的基本認(rèn)識,下列說法正確的是

(

)A.相對論認(rèn)為:真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的

答案

A

解析愛因斯坦的質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量和能量的相互聯(lián)系,質(zhì)量和能量是物體存在的兩種形式,質(zhì)量和能量是不同的概念,B錯誤。再由光速不變

原理可知,選項(xiàng)A正確。由時(shí)間和空間的相對性知C、D錯誤。麥克斯韋電磁場理論的應(yīng)用方法實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ):法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如圖甲所示帶有小燈泡的導(dǎo)體環(huán),放在通

有交流電的線圈附近,小燈泡會發(fā)光。這是由于穿過導(dǎo)體環(huán)的變化磁場,在

環(huán)中產(chǎn)生了電場從而驅(qū)使電荷運(yùn)動,形成電流。思想方法

變化的磁場產(chǎn)生電場(磁場增強(qiáng)時(shí))麥克斯韋的推廣: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

(圖乙)。導(dǎo)體環(huán)的作用僅是用來顯示電場的存在而已。(1)均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場;