物理 高三：高中物理第1轮专题复习全套学案-第12章 第5课时

第5课时电磁波与相对论导学目标1掌握麦克斯韦电磁场理论的两个要点，理解电磁波的概念2掌握电磁波的产生及其传播、发射和接收，掌握电磁波谱3掌握狭义相对论的基本假设和几个重要结论，以及相对论质能关系式一、电磁场与电磁波基础导引麦克斯韦关于电磁场理论的主要论点是什么请用麦克斯韦的电磁场理论说明电磁波是怎样产生的知识梳理1麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场2电磁场变化的电场在周围空间产生磁场，变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是电磁场3电磁波电磁场电磁能量由近及远地传播形成电磁波1电磁波是_波，在空间传播_介质2真空中电磁波的速度为_M/S二、无线电波的发射和接收知识梳理1发射电磁波的条件1要有足够高的振荡频率；2电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间2调制有_和_两种方式，_是调制的逆过程三、相对论的简单知识基础导引火箭以075C的速度离开地球，从火箭上向地球发射一个光信号火箭上测得光离开的速度是C，根据过去熟悉的速度合成法则，光到达地球时地球上测得的光速是多少根据狭义相对论原理呢知识梳理1狭义相对论的基本假设1在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的2真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的2时间间隔的相对性T1VC23长度的相对性LL01VC24相对论的速度变换公式UUV1UVC25相对论质量MM01VC26质能方程EMC2考点一对麦克斯韦电磁场理论与电磁波的理解考点解读1对麦克斯韦电磁场理论的理解2对电磁波的理解1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2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，速度越小3VF，F是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率F，改变L12LC或C即可改变F，从而改变电磁波的波长典例剖析例11某空间出现了如图1所示的一组闭合的电场线，这可能是A沿AB方向磁场在迅速减弱B沿AB方向磁场在迅速增强C沿BA方向磁场在迅速增强图1D沿BA方向磁场在迅速减弱2目前雷达发射的电磁波频率多在200MHZ至1000MHZ的范围内请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题雷达发射电磁波的波长范围是多少能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离跟踪训练1某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能产生电磁波的电场是考点二电磁波谱的分析及电磁波的应用考点解读电磁波谱频率/HZ真空中波长/M特性应用递变规律无线电波103波动性强，易发生衍射无线电技术0红外线10111015103107热效应红外遥感可见光1015107引起视觉照明、摄影紫外线10151017107109化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线101610191081011贯穿性强检查、医用透视射线10191011贯穿本领最强工业探伤、医用治疗直衍线射传能播力能减增弱强特别提醒1波长不同的电磁波，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典例剖析例2目前电能都是通过电网采用有线方式传输的人们一直梦想无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池现在，一个科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现1实现无线传输能量，涉及能量的_、传播和接收2科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波A在传输中很多能量被吸收B在传播中易受山脉阻隔C向各个方向传输能量D传输能量易造成电磁污染3如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离S相关，实验测量P和S的部分数据如下表SM1245X10PW1600400100Y2516上表中的X_，Y_根据表中的数据可归纳出P和S之间的关系式为_4为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如图2所示实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35图2若用该装置给充电功率为10W的电池充电，则损失的功率为_W若把甲线圈接入电压为220V的电源，测得该线圈中的电流为0195A这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为_W5由于在传输过程中能量利用率过低，无线传播电能还处于实验室阶段为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需解决一系列问题，请提出至少两个问题跟踪训练2关于红外线的以下说法中正确的是A不同的物体辐射红外线的波长和强度不同，可以在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射B利用红外线的热效应对物体进行烘干C利用红外线波长较长，容易发生衍射的特点进行远距离和高空摄影D利用不同物体辐射红外线的波长和强度的不同可以对物体进行远距离探测考点三对质能方程和相对论的理解考点解读质能方程表达了物体的质量和它所具有能量的关系一定的质量总是和一定的能量相对应，具体从以下几个方面理解1静止物体的能量为E0M0C2，这种能量叫做物体的静质能每个有质量的物体都具有静质能图32对于一个以速率V运动的物体，其动能EKM0C2111V2C23物体的总能量E为动能与静质能之和，即EEKE0MC2M为动质量4由质能关系式可知EMC2典例剖析例3一个原来静止的电子，经过100V的电压加速后它的动能是多少质量改变了百分之几速度是多少跟踪训练3在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速；质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变；惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的时钟走得慢些A是正确的B是正确的C是正确的D是正确的A组电磁波及其应用1下列说法正确的是A用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象B用X光机透视人体是利用光的反射现象C光导纤维传输信号是利用光的干涉现象D门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象2对于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的是A它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象B它们在本质上是相同的，只是频率不同而已C它们可能是横波，也可能是纵波D机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；电磁波的传播速度与介质无关，只跟频率有关3如图3所示是一电子感应加速器的示意图，实线表示通电螺线管的横截面，螺线管中通以图示方向的电流，线圈内产生匀强磁场，电子在该磁场中做匀速圆周运动，如虚线所示1指出电子运转方向；2当螺线管中电流I增大时，电子的动能如何变化B组相对论4太阳在不断地向外辐射能量，因而其质量也在不断地减少若太阳每秒钟辐射的总能量为41026J，试计算太阳在1S内失去的质量，估算5000年内其质量总共减小了多少，并与太阳的总质量21027T比较之5如图4所示，考虑几个问题图41如参考系O相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少2若参考系O相对于参考系O以速度V向右运动，人看到的光速应是多少3若参考系O相对于参考系O以速度V向左运动，人看到的光速又是多少课时规范训练限时30分钟1设某人在速度为05C的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是A飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为15CB飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为05CC在垂直飞船前进方向的地面上的观察者看到这一光速是CD在地面上任何地方的观察者看到的光速都是C22010上海7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3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4电磁波与声波比较A电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大C由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大D电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关5关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是A一切物体都在不停地辐射红外线B红外线具有很强的热作用和荧光作用C红外线的显著作用是化学作用D红外线容易穿透云雾62010江苏单科12B1激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛下面关于激光的叙述正确的是A激光是纵波B频率相同的激光在不同介质中的波长相同C两束频率不同的激光能产生干涉现象D利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离7目前雷达发射的电磁波频率多在200MHZ至1000MHZ的范围内，下列关于雷达和电磁波说法正确的是A真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在03M至15M之间B电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D波长越短的电磁波，反射性能越强8关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是A变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者相互联系，统称为电磁场B电磁场从发生区域由近及远的传播就形成了电磁波C电磁波是一种物质，可在真空中传播所以说真空中没有实物粒子，但有“场”这种特殊物质D电磁波在真空中的传播速度是3108M/S9关于紫外线的以下说法中正确的是A照射紫外线可增进人体对钙质的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射B紫外线是一种可见光C紫外线有很强的荧光效应，可用来防伪D紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应10关于射线，以下说法中正确的是A比伦琴射线频率更高，穿透能力更强B用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等C利用射线穿透力强可制成金属测厚计来检测金属板的厚度D“刀”是利用了射线的强穿透能力11一以接近光速相对地球飞行的宇宙飞船，在地球上观察到飞船长度缩短，在飞船中将观察到地球上的长度A伸长B缩短C不变D无法确定复习讲义基础再现一、基础导引麦克斯韦关于电磁场理论的两大支柱是1变化的磁场产生电场2变化的电场产生磁场根据这两个基本论点，麦克斯韦进一步推断如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化的电场的产生，如此下去，变化的电场和变化的磁场交替产生，从而形成由近及远传播的电磁波由于家庭用的是正弦交流电，电场会不断变化，故使用时将会产生电磁波知识梳理31横不需要23108二、知识梳理2调幅调频解调三、基础导引根据速度合成法则，地球上测得的光速为C075C025C根据狭义相对论光速不变原理，光速大小与光源运动状态无关，所以地球上实际测得的光速为C本题的主旨是让学生深入体会光速不变原理课堂探究例11AC203M15M能跟踪训练1D例21发射2C3864PS2160041861505仪器体积过大、对人体有伤害、传输距离太短等跟踪训练2ABCD例3161017J00259106M/S跟踪训练3C分组训练1A2A3见解析