高考物理大一轮复习 第十三章 第3讲 电磁波 相对论简介课件.ppt

一 电磁场与电磁波1 电磁波的产生 1 麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场产 电场 变化的电场产生 磁场 2 电磁场变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个 完整的整体 这就是电磁场 3 电磁波 电磁场 电磁能量 由近及远地向周围传播形成电磁波 a 电磁波是横波 在空间传播 不需要介质 b 真空中电磁波的速度为 3 108m s c v f对电磁波同样适用 d 电磁波能产生反射 折射 干涉和衍射等现象 2 电磁波的发射与接收 1 发射电磁波的条件a 要有足够高的 振荡频率 b 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 调制有调幅和调频两种方式 解调是调制的逆过程 3 电磁波谱a 定义 按电磁波的波长从长到短分布是 无线电波 红外线 可见光 紫外线 x射线和 射线 形成电磁波谱 b 电磁波谱中各波的特性与应用 二 相对论1 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 2 时间和空间的相对性 1 时间间隔的相对性 t 2 长度的相对性 l l0 3 相对论速度变换公式 u 4 相对论质量 m 5 质能方程 e mc2 1 1 电磁波以一定的速度在空间传播 在传播过程中满足v f 2 电磁波同机械波一样能发生干涉 衍射 反射 折射等现象 3 电磁波不可以脱离 波源 而独立存在 4 尺缩效应和钟慢效应都是观测结果 都是相对的 在不同的参考系中观测 结果可能是不同的 答案 1 2 3 4 2 多选 下列关于电磁场和电磁波的叙述中正确的是 a 变化的磁场一定能产生变化的电场b 电磁波由真空进入玻璃后频率变小c 广播电台 电视台发射无线电波时需要进行调制d 电磁波是一种物质答案cd均匀变化的磁场将产生恒定的电场 a错误 电磁波由真空进入玻璃后速度变小 频率不变 b错误 电磁波发射时需要调制 c正确 电磁波是一种物质 d正确 3 多选 关于电磁场和电磁波 下列说法中正确的是 a 均匀变化的电场在它的周围产生均匀变化的磁场b 电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的 且与波的传播方向垂直c 电磁波和机械波一样依赖于介质传播d 只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场 就能产生电磁波答案bd均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场 故选项a是错误的 因电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的 且与波的传播方向垂直 所以电磁波是横波 故选项b是正确的 电磁波可以在真空中传播 故选项c是错误的 只要空间中某个区域有振荡的电场或磁 场 就在周期性变化的电场周围产生同周期性变化的磁场 周期性变化的磁场周围产生同周期变化的电场 这样由近及远传播 形成了电磁波 故选项d是正确的 4 多选 在地面附近有一高速飞过的火箭 关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象 以下说法正确的是 a 地面上的人观察到火箭变短了 火箭上的时间进程变快了b 地面上的人观察到火箭变短了 火箭上的时间进程变慢了c 火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化d 火箭上的人看到地面上的物体长度变小 时间进程变慢了答案bcd根据 尺缩效应 动钟变慢 原理 地面上的人观察到火箭变短了 火箭上的时间进程应该变慢了 a错误 b正确 根据时间间隔的相对性 火箭上的人看到地面上的物体长度变小 时间进程变慢了 d正确 因人在火箭内 故人观察到火箭的长度和时间进程均无变化 c正确 1 电磁波是横波 电磁波中的电场分量跟磁场分量相互垂直 与传播方向垂直 2 电磁波以一定的速度在空间传播 在传播过程中满足v f 3 电磁波可以在真空中传播 即电磁波的传播不需要介质 电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度 即c 3 0 108m s 不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同 但不同频率的电磁波在同一种介质中的传播速度不同 4 电磁波传播的过程也就是电磁能量传播的过程 重难一对电磁波的几点说法 5 电磁波同机械波一样也具有干涉 衍射 反射 折射等性质 6 电磁波可以脱离 波源 而独立存在 7 电磁波是一种特殊的物质 典例1关于电磁场和电磁波 下列说法正确的是 a 电磁场是一种物质 它只能在真空中传播b 电磁波在真空中传播时 它的电场强度方向和磁感应强度方向互相平行c 由于微波衍射现象不明显 所以雷达用它测定物体的位置d 大气对蓝光的吸收较强 所以天空看起来是蓝色的解析电磁场是一种特殊的物质 在真空 介质中都可以传播 a错误 电磁波在真空中传播时 它的电场强度方向和磁感应强度方向互相垂直 b错误 当太阳光通过大气时 太阳光中波长较长的红光 橙光 黄光都能穿透大气层 直接射到地面 而波长较短的蓝 紫等色光 很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡 从而使光线射向四面八方使天空呈现出蓝色 d错误 答案c 1 1 多选 下列关于电磁波的叙述中 正确的是 a 机械波和电磁波都可以传递能量b 电磁波在任何介质中的传播速度均为3 0 108m sc 电磁波由真空进入介质传播时 波长将变短d 电磁波不能产生干涉 衍射答案ac解析波传播的是振动形式和能量 电磁波具有波的全部特性 所以a对d错 电磁波的传播速度v 波长 波速和频率的关系v f 联立可知c对b错 1 理解经典相对性原理应注意的几点 1 惯性系 如果牛顿运动定律在某个参考系中成立 这个参考系叫做惯性系 相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系 2 这里的力学规律是指 经典力学规律 3 经典相对性原理可以有不同表示 比如 在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动 或者说 任何惯性参考系都是平权的 重难二相对论的理解 2 对光速不变原理的理解我们经常讲速度是相对的 参考系选取不同 速度的值也不同 这是经典力学中速度的概念 但是 1887年迈克耳孙 莫雷实验中证明的结论是 不论取怎么样的参考系 光速都是一样的 也就是说光速的大小与选取的参考系无关 光的速度是从麦克斯韦方程组中推导出来的 它没有任何前提条件 所以这个速度不是指相对某个参考系的速度 3 在狭义相对论中如何正确理解质量 1 质量的两种不同表述 我们把需要测出其质量的物体放在一架天平上 我们这样做是利用了地球和被测物体相互吸引的事实 这种质量被称作 引力质量 我们称它为 引力质量 是因为它决定了宇宙中所有行星和恒星都做近乎 圆形的环绕运动 现在 试着在一个平面上推你的汽车 你的汽车强烈地反抗着你要给它的加速度 这是因为你的汽车有一个非常大的质量 移动轻的物体要比移动重的物体轻松 质量也可以用另一种方式定义 它反抗加速度 这种质量被称作 惯性质量 因此我们得出这个结论 我们可以用两种方法度量质量 要么我们称它的重量 非常简单 要么我们测量它对加速度的抵抗 运用牛顿运动定律 2 人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量 所有的实验结果得出同一结论 惯性质量等于引力质量 狭义相对论认为 如果物体以速度v运动 它的质量m和它静止时的质量m0之间有如下的关系m 也就是说物体的质量与物体的运动速度有关 并不是稳定不变的 典例2根据相对论原理 下列说法中正确的是 a 按照相对论来讲 一个真实的 静止质量不为零的物体 相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速cb 按照相对论及基本力学规律可推出质量和能量的关系为e mc2 c 某个静质量为m0的物体 相对它静止的观察者测其质量为m m0 能量为e e0 m0c2 称为静能量 这表明任何静质量不为零的物体 都贮存着巨大的能量d 按照相对论来讲 物理规律在一切惯性参考系中可以具有不同的形式 解析按照相对论的结论 m m0 这表明高速运动的物体其质量的测量值会非常大并随着速度趋于光速而无限增大 一个真实的物体 其质量是确定值 有限大 所以按照相对论来讲 一个真实的 静止质量不为零的物体 相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c 选项a的说法是对的 质能关系式能由相对论及基本力学规律推出 所以选项b的说法也是对的 根据质能方程 e mc2的意义知c项正确 按照狭义相对论的基本假 设 物理规律在一切惯性参考系中都是相同的 所以选项d说法错误 故本题的正确选项为a b c 答案abc 2 1对相对论的基本认识 下列说法正确的是 a 相对论认为 真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的b 爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量c 在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上的快d 我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了答案a解析爱因斯坦的质能方程阐明了质量和能量的相互联系 质量和能量是物体存在的两种形式 质量和能量是不同的概念 b错误 再由光速不变原理可知 选项a正确 由时间和空间的相对性知c d错误 麦克斯韦电磁场理论的应用方法1 变化的磁场在周围空间产生电场实验基础 法拉第电磁感应现象 如图甲所示带有小灯泡的导体环 放在通有交流电的线圈附近 小灯泡会发光 这是由于穿过导体环的变化磁场 在环中产生了电场从而驱使电荷运动 形成电流 变化的磁场产生电场 磁场增强时 麦克斯韦的推广 没有导体环 变化的磁场在其周围空间同样会产生电场 图乙 导体环的作用仅是用来显示电场的存在而已 1 均匀变化的磁场产生恒定的电场 2 非均匀变化的磁场产生变化的电场 3 振荡