高考物理一轮复习 12.4电磁波与相对论课件.ppt

第4节电磁波与相对论 1 19世纪60年代 预言了电磁波的存在 并认为光是一种 此后赫兹证实了电磁波 2 麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生 变化的电场能够在周围空间产生 3 电磁场 变化的产生电场 变化的产生磁场 周期性变化的电场和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 麦克斯韦 电磁波 电场 磁场 磁场 电场 周期性变化 电磁场 一 电磁场与电磁波 4 电磁波 1 形成 周期性和周期性从产生的区域由近及远地向周围空间传播出去 就形成了 2 特点 电磁波在真空中传播时 它的电场强度与磁感应强度互相垂直 而且二者均与波的传播方向 因此电磁波是 电磁波的传播介质 在真空中也能传播 在真空中的波速为c m s 变化的电场 变化的磁场 电磁波 垂直 横波 不需要 3 0 108 波速波长和频率的关系 特别提醒 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 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 发射和接收 为有效发射电磁波 振荡电路必须有足够高的频率 并且是开放的 要利用电磁波传递信号需要对电磁波进行调制 调制有和两种方法 接收电磁波时 先要调谐使产生电谐振 再通过检波 检 出高频电流中所携带的信号 4 电磁波的应用 广播 电视 雷达 无线通信等 c f 调幅 调频 接收电路 5 电磁波谱 1 经典时空观 1 在经典力学中 物体的质量是不随而改变的 2 在经典力学中 同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是 2 相对论时空观 1 在狭义相对论中 物体的质量是随物体的运动速度的增大而的 运动状态 相同的 增大 二 经典时空观和相对论时空观 2 在狭义相对论中 同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是 三 相对论简介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 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 不同的 相同的 相同的 时间间隔 小 静止 质量 增大 质量 5 质能方程 e 公式中m为物体的质量 e为它具有的能量 mc2 例1按照麦克斯韦的电磁场理论 以下说法中正确的是 a 恒定的电场周围产生恒定的磁场 恒定的磁场周围产生恒定的电场b 变化的电场周围产生磁场 变化的磁场周围产生电场c 均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场 均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场d 均匀变化的电场周围产生稳定的磁场 均匀变化的磁场周围产生稳定的电场 题型一 对麦克斯韦电磁场理论的理解 解析 根据麦克斯韦电磁场理论 恒定的电场 磁场 不能产生磁场 电场 均匀变化的电场 磁场 产生恒定的磁场 电场 振荡的电场 磁场 产生振荡的磁场 电场 故a c错误 b d正确 答案 bd 方法与知识感悟 对麦克斯韦电磁场理论的理解 例2下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象 请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上 1 x光机 2 紫外线灯 3 理疗医用 神灯 照射伤口 可使伤口愈合得较好 这里的 神灯 是利用 a 光的全反射b 紫外线具有很强的荧光作用c 紫外线具有杀菌消毒作用 题型二 电磁波波谱分析及应用 d x射线的很强的贯穿力e 红外线具有显著的热效应f 红外线波长较长 易发生衍射 解析 1 x光机是用来透视人的体内器官的 因此需要具有较强穿透力的电磁波 但又不能对人体造成太大的伤害 因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的x射线 选择d 2 紫外线灯主要是用来杀菌的 因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用 因此选择c 3 神灯 又称红外线灯 主要是用于促进局部血液循环 它利用的是红外线的热效应 使人体局部受热 血液循环加快 因此选择e 答案 1 d 2 c 3 e 例3如图所示 考虑几个问题 1 如图所示 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 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 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 题型三 狭义相对论 解析 根据狭义相对论理论 光速是不变的 都应是c 答案 1 c 2 c 3 c 1 1 麦克斯韦电磁理论的内容是 2 电磁波在传播过程中 每处的电场方向和磁场方向总是的 并和该处电磁波的传播方向 这就说明电磁波是 波 3 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 变化的磁场产生 电场 变化的电场产生磁场 垂直 垂直 横 2 在狭义相对论中 下列哪些说法是正确的是 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 时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的 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相同的时钟走得慢些a 只有 正确b 只有 正确c 都正确d 只有 正确 c 解析 根据狭义相对论的速度变换公式可知 光速是物体的极限速度 正确 由狭义相对论的结论 质量相对性 长度相对性和时间间隔的相对性可知 均正确 故c正确 a b d均错误 cd 解析 公式中的m0是物体的静止质量 在v远小于光速时 经典力学依然成立 故选项a b错而c d对 巩固基础 1 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 根据电磁波的产生机理及传播特性可知 电磁波传播不需要介质 选项a错误 干涉 衍射是电磁波和所有波都具有的共同特性 选项b正确 由于电磁波是横波 故能发生偏振现象 选项c错误 电磁波能够携带图象 声音等信息进行传播 选项d错误 b 2 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 a 解析 变化的磁场就能产生电场 a正确 若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场 磁场仅均匀变化都不能产生电磁波 c错 光也是电磁波 在真空和介质中传播的速度不同 可判断b错 d选项中没强调是 均匀 介质 若介质密度不均匀会发生折射 故d错 3 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 a 解析 在电磁波家族中 按波长由长到短分别有无线电波 红外线 可见光 紫外线 x射线 射线等 所以a项对 4 以下说法中正确的是 a 光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一b 拍摄玻璃橱窗内的物品时 往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度c 变化的电场一定产生变化的磁场 变化的磁场一定产生变化的电场d 紫外线是比x射线频率低的电磁波e 在同种均匀介质中传播的声波 频率越高 波长越短 ade 5 下列说法中正确的是 a 雷达是利用声波的反射来测定物体的位置b 调谐是电磁波发射的过程 调制是电磁波接收的过程c 在双缝干涉实验中 若仅将入射光由绿光改为红光 则相邻干涉条纹间距变窄d 考虑相对论效应 一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短 d 提升能力 6 有关电磁波和声波 下列说法错误的是 a 电磁波的传播不需要介质 声波的传播需要介质b 由空气进入水中传播时 电磁波的传播速度变小 声波的传播速度变大c 电磁波是横波 声波也是横波d 由空气进入水中传播时 电磁波的波长变短 声波的波长变长 c 解析 电磁波本身就是一种物质 它的传播不需要介质 而声波的传播需要介质 选项a的说法正确 电磁波由空气进入水中时 传播速度变小 但声波在水中的传播速度比其在空气中大 选项b的说法正确 电磁波的传播方向与e b两个振动矢量的方向都垂直 是横波 而声波是纵波 选项c说法错误 电磁波由空气进入水中传播时 波速变小 波长变小 而声波由空气进入水中传播时 波速变大 波长变大 选项d的说法正确 故答案为c 7 用相对论的观点判断下列说法中 哪些是正确的 a 时间和空间都是绝对的 在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变b 在地面上的人看来 以10km s的速度运动的飞船中的时钟会变慢 但飞船中的宇航员却看到时钟是准确的c 在地面上的人看来 以10km s的速度运动的飞船在运动方向上的长度会变短 但飞船中的宇航员看到飞船的长度不变d 当物体运动的速度v远远小于c时 长度缩短 和 时间延长 的效果可忽略不计 bcd ac 9 在日常生活中 我们并没有发现物体的质量随物体的运动的变化而变化 其原因是 a 运动物体无法称质量b 物体的速度远小于光速 质量变化极小c 物体质量太大d 物体质量不随速度变化而变化 b 10 目前电能都是通过电网采用有线方式传输的 人们一直梦想能无线传输电能 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