精2013高考物理冲刺复习课件：专题十七电磁波相对论简介54张.ppt

专题十七 电磁波 相对论简介,1.变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、 电磁波及其传播 2.电磁波的产生、发射和接收 3.电磁波谱 4.狭义相对论的基本假设 5.质速关系、质能关系 6.相对论质能关系式 ,1.了解麦克斯韦电磁场理论和电磁波的发现过程. 2.了解LC振荡电路及电磁波的产生及传播，电磁波的发射和接收. 3.知道电磁波谱及各种频率范围内电磁波的不同用途. 4.了解狭义相对论及广义相对论的简单知识. 5.本章知识的考查主要是对麦克斯韦电磁场理论、电磁波谱及其应用、相对论简单知识的考查，一般是以选择题的形式出现，在复习本章时要侧重对基本概念、基本规律的理解.,麦克斯韦电磁场理论 【典例1】(2010天津高考)下列关于电磁波的说法正确的是 ( ) A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B.电磁波在真空和介质中传播速度相同 C.只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播,【审题视角】解答本题时应注意以下两点： 【关键点】 (1)弄清电磁场理论及电磁波产生的条件. (2)掌握电磁波传播的规律.,【精讲精析】可通过以下表格逐项进行分析： 答案:A,【命题人揭秘】 电磁场问题的两点提醒 (1)变化的电场(磁场)周围产生磁场(电场)，均匀变化的电场(磁场)周围产生恒定磁场(电场)，周期性变化的电场(磁场)周围产生周期性变化磁场(电场). (2)电磁波在介质中的传播速度不仅与电磁波的频率有关，还与介质有关.,电磁波的应用 【典例2】(2009四川高考)关于电磁波，下列说法正确的是 ( ) A.雷达是用X光来测定物体位置的设备 B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C.用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 D.变化的电场可以产生变化的磁场 【审题视角】明确与电磁波有关的设备的工作原理是解题的关键，解答时需结合电磁波在不同波段的特性进行分析.,【精讲精析】雷达是根据无线电波测定物体位置的，A错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波；检波是调制的逆过程，也叫做解调,故B错误；用紫外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用了紫外线的荧光效应，C错误；根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场可以产生磁场、变化的磁场可以产生电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.D正确. 答案:D,【命题人揭秘】关于电磁波的应用应关注的三个问题 (1)频率和波长不同的电磁波，表现出不同的特性. (2)电磁波谱中，不同波段的电磁波产生的机理不同. (3)实际应用当中，不同现象利用了电磁波的不同特性，研究问题时要格外注意.,电磁波谱 【典例3】(2010上海高考)电磁波包含了射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( ) A.无线电波、红外线、紫外线、射线 B.红外线、无线电波、射线、紫外线 C.射线、红外线、紫外线、无线电波 D.紫外线、无线电波、射线、红外线 【审题视角】明确电磁波谱排列的特点及顺序.,【精讲精析】电磁波波长由长到短或频率由低到高的排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，故选项B、C、D错误，选项A正确. 答案:A,【命题人揭秘】与电磁波有关的两个重要结论 (1)波长(或频率)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、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射线和射线都有重叠，但它们产生的机理不同.,相对论的简单应用 【典例4】(2011江苏高考)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( ) A.同时被照亮 B.A先被照亮 C.C先被照亮 D.无法判断,【审题视角】解答本题时应注意以下两点： 【关键点】 (1)狭义相对论的两个基本原理； (2)运动的相对性.,【精讲精析】当铁塔B发出一个闪光，同时到达A、C两铁塔被反射，但列车沿AC方向以接近光速行驶，由于列车在这段时间内靠近C而远离A，经铁塔A反射的光相对列车的速度小于经铁塔C反射的光相对列车的速度，由于运动速度很大，而观测者到A、C的距离相对速度来说很小可认为相等，则运动时间主要由速度决定，所以经铁塔C反射的光先到达观测者，看到C先被照亮，C正确. 答案：C,【阅卷人点拨】,无线电波测速 【典例5】(2008上海高考)生活中经常用“呼啸而来”形容 正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发 生变化的表现，无线电波也具有这种效应.图中的测速雷达正 在向一辆接近的车辆发出无线电波，并接收被车辆反射的无线 电波.由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发出时不同.利 用频率差f接收-f发出就能计算出车辆的速度.已知发出和接收的 频率间关系为:f接收 式中c为真空中的光速，若 f发出=2109 Hz，f接收-f发出=400 Hz，可知被测车辆的速度大 小为 _ m/s.,【审题视角】解答本题时应注意以下两点： 【关键点】 (1)弄清题目设计的新情景和所反映的物理现象. (2)由题目给出的具体条件进行分析求解.,【精讲精析】本题首先应根据题目理清各量的关系，然后根据 题意得出关系式： 由上式求解得到 答案:30,【命题人揭秘】 本题是以实际生活为例设计新情景，题目难度不大，要能顺利解决此问题，应该利用题目给的新的关系式求解，此题体现了“即学即用”的思想.,电磁波与机械波的区别 【典例6】(2009北京高考)类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率.在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处.某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是( ) A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用 B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C.机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播 D.机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波,【审题视角】解答本题时应注意以下三点： 【关键点】 (1)电磁波不同于机械波，机械波传播必须有介质，而电磁波传播不需介质. (2)明确波的特性以及波速、波长、频率间的关系. (3)电磁波只有横波.,【精讲精析】波长、波速、频率的关系式v=f对任何波都是成立的，故A选项正确；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故B项正确；机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质，而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，故C项正确；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其依据就是电磁波能够发生偏振现象，偏振现象是横波才有的， D项错误.故选D. 答案:D,【阅卷人点拨】,电磁场与电磁波的应用 高考指数: 1.(2010新课标全国卷)在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献.下列说法正确的是( ) A.奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象 B.麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在 C.库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律,【解析】选A、C.奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A正确.麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B错误. 库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，C正确.洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，D错误.,2.(2009天津高考)下列关于电磁波的说法正确的是( ) A.电磁波必须依赖介质传播 B.电磁波可以发生衍射现象 C.电磁波不会发生偏振现象 D.电磁波无法携带信息传播 【解析】选B.电磁波在真空中也能传播，A错误；衍射是一切波所具有的特性，B正确；电磁波是横波，横波能发生偏振现象，C错误；所有波都能传递信息，D错误.,【方法技巧】分析电磁波问题的方法 分析电磁波问题应明确电磁波与机械波的区别,具体比较如下:,3.(2009上海高考)任何物体都向外辐射电磁波.对于温度为T 的黑体，辐射最长的电磁波波长为m，m与T之间满足公式： mT=常量.如果把人体表面当成黑体表面，则人体表面温度为 305 K时，人体辐射最强的电磁波波长为9.5 m.作为黑体的 宇宙空间的温度为3 K，宇宙空间辐射最强的电磁波波长为( ) A.1.1 m B.9.6 m C.101.3 m D.965.8 m 【解析】选D.由mT=常量，得3059.5=3m，解得m= 965.8 m，故A、B、C错误，D项正确.,狭义相对论问题 高考指数: 4.(2010北京高考)属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( ) A.真空中光速不变 B.时间间隔具有相对性 C.物体的质量不变 D.物体的能量与质量成正比,【解析】选A.狭义相对论基本假设为：一是在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；二是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理，由此可知A属于狭义相对论基本假设，故A正确，B、C、D错误. 【误区警示】有些学生将狭义相对论的两个基本假设与时间间隔的相对性、相对论质能关系相混淆,而误选B、D两选项.复习时应熟记相对论的相关规律,对正确求解相对论问题至关重要.,5.(2009广东高考)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步.下列表述正确的是( ) A.牛顿发现了万有引力定律 B.洛伦兹发现了电磁感应定律 C.光电效应证实了光的波动性 D.相对论的创立表明经典力学已不再适用 【解析】选A.牛顿发现了万有引力定律，A正确；电磁感应定律是法拉第发现的，B错误；光电效应证实了光的粒子性，C错误；相对论和经典力学研究的领域不同，不能说相对论的创立表明经典力学已不再适用，D错误.,6.(2009江苏高考)如图所 示，强强乘坐速度为0.9c(c 为光速)的宇宙飞船追赶正 前方的壮壮，壮壮的飞行速 度为0.5c.强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( ) A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.1.0c 【解析】选D.根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变.故A、B、C错误，D项正确.,电磁场与电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论,2.电磁场 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场. 3.对电磁波的理解 (1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波. (2)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). (3)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. (4)vf，f是电磁波的频率.,【名师点睛】 1.电磁波与机械波的区别 (1)电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播. (2)机械波的波速仅取决于介质，而电磁波的波速与介质及波的频率均有关系. (3)机械波可以是横波也可以是纵波，电磁波只能是横波. 2.电磁波与机械波相同之处 (1)都属于波,都能发生干涉、衍射等波特有的现象. (2)波长、波速和频率的关系式v=f 对两种波都适用.,无线电波的发射与接收 1.无线电波的发射 (1)要向外发射无线电波，振荡电路必须具有如下特点： 要有足够高的振荡频率； 采用开放电路，使电场和磁场分散到尽可能大的空间.,(2)利用无线电波传递信号，要求发射的无线电波随信号而改变.使无线电波随各种信号而改变的技术叫做调制.常用的调制方法有调幅和调频两种.使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅，经过调幅以后发射出去的无线电波叫做调幅波.使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频，经过调频以后发射出去的无线电波叫做调频波.在无线电波的发送中必须有振荡器、调制器、天线和地线，还要用到放大器.,2.无线电波的接收 (1)电谐振现象:当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相同时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象. (2)调谐:使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐. (3)调谐电路:能够调谐的接收电路叫做调谐电路. (4)检波:从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波.检波是调制的逆过程，也叫做解调. (5)简单收音机通常包括调谐、高频放大、检波、低频放大四个主要部分.,【状元心得】 1.调制与解调的区别 (1)调制是在电磁波的发射过程中，使无线电波随各种信号而改变的过程. (2)解调是从接收到的高频振荡中分检出来所携带的信号的过程. (3)调制与解调分别属于电磁波的发射与接收两个过程，两者有本质的区别.,2.调幅与调频的区别 (1)调幅是让高频电磁波的振幅随信号的强弱变化而变化的调制过程.一般的，广播电台的中波、短波广播以及电视广播中的图像信号都是采用调幅波. (2)调频是让高频电磁波的频率随信号变化而变化的调制过程.一般的，广播电台的立体声广播以及电视广播中的伴音广播都是采用调频波.,电磁波谱的分析应用,【名师点睛】 (1)利用各电磁波的贯穿本领，频率越高穿透本领越强，射线比X射线贯穿本领更强. (2)红外线热效应和衍射遥感作用；紫外线杀菌消毒作用和荧光作用. (3)无线电波、红外线、紫外线、X射线、射线都是不可见光.,相对论简介 1.经典相对性原理 (1)牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫惯性系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系. (2)伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的.,2.狭义相对论的两个基本假设 (1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的. (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相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系.,3.相对论的质速关系 (1)物体的