关于麦克斯韦电磁场理论.ppt

第四课时电磁波相对论,1理解麦克斯韦电磁场理论的要点2了解电磁波及其传播，了解电磁波的发射、接收过程3了解电磁波谱及其相关应用4知道狭义相对论的基本假设、质速关系及相对论质能公式(只限于定性了解),1麦克斯韦电磁场理论(1)发现：19世纪60年代，由英国物理学家麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波的存在.1888年，赫兹用实验证明了电磁波的存在(2)主要论点：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相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的电磁场,2电磁波(1)电磁波的产生变化的电场和变化的磁场交替产生，且由近及远地向周围传播，形成了电磁波(2)电磁波特点电磁波中的磁感应强度方向和电场强度的方向与传播方向相互垂直，所以电磁波是横波电磁波的传播不需要任何介质，它在真空中传播的速度是c3108_m/s.电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象,(3)电磁波的发射和接收发射条件：足够高的频率和开放电路调制有两种形式：调幅和调频调谐：使接收电路产生电谐振的过程解调：使声音和图像信号从高频电流中还原出来的过程(4)电磁波谱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，形成电磁波谱不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)因而具有不同的特性,同种电磁波在不同介质中传播时，频率不变；不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同,(对应学生用书第155页)1关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(D)A电场产生磁场，磁场产生电场B变化的电场产生变化的磁场C恒定电流周围不产生磁场D变化的磁场产生电场解析：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，所以AB错误，D正确恒定电流在周围产生稳定的磁场，所以C错误,2(2010年宜宾市模拟)关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是(A)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，两者互相联系，统称为电磁场B电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波C电磁波是一种物质，可在真空中传播所以平日说真空没有实物粒子，但不等于什么都没有，有“场”这种特殊物质D电磁波在真空中的传播速度总是3108m/s解析：根据麦克斯韦电磁场理论知变化的磁场周围产生电场，变化的电场周围产生磁场，所以A错误,3(2010年北京理综)属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中(A)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：狭义相对论两个基本假设为相对性原理，光速不变原理，任何惯性系真空中的光速均为c，所以只有A正确,电磁场理论的理解,【例1】下列关于电磁场的说法中不正确的是()A只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B任何变化的电场周围一定有磁场C振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场D电磁波的理论在先，实践证明在后思路点拨：依据麦克斯韦电磁场理论分析解答解析：由麦克斯韦电磁场理论可知，A错误，B、C正确英国物理学家麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在，并指出电磁波的特点例如：电磁波的传播不需要介质，它在真空中的速度等于光速，电磁波是横波等，进而说明光是电磁波家庭中的一员二十多年后由德国物理学家赫兹验证所以D正确答案：A.,深刻理解麦克斯韦电磁场理论是解决本题的关键,电磁波和电磁波谱1电磁波与机械波的相同点(1)都具有周期性(2)都是波，具备波的一切特性，如反射、折射、干涉和衍射(3)波长、波速、频率关系式相同，即vf.,2电磁波与机械波的区别,机械波在介质中传播速度由介质决定，而电磁波在介质中的传播速度与介质和频率都有关,3电磁波谱的分析,(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,【例2】(2010年福建模拟)当代人类的生活和电磁波紧密相关，关于电磁波，下列说法正确的是()A只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波B电磁波在传播过程中，其波速始终保持不变C电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波D微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波思路点拨：(1)电磁波产生条件；(2)电磁波的传播规律；(3)电磁波谱中各电磁波的应用及与机械波的区别,解析：逐项分析如下答案：C.,电磁波和机械波最大区别在于传播需要介质还是不需要介质,针对训练21：(2009年四川理综改编)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电磁波能发生反射、折射、干涉、衍射解析：雷达是利用微波来定位的，A项错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，B项错误；钞票是利用紫外线的荧光作用，C项错误；电磁波是波，就具有波特有的各种现象，D项正确答案：D.,狭义相对论的简单应用【例3】(2010年盐城市模拟)(6分)根据气体吸收谱线的红移现象推算，有一类星体远离我们的速度高达光速c的80%，即每秒24万公里则在该类星体上测得它发出光的速度是_，我们观测到它的体积比它实际体积_(填“大”或“小”)，该类星体上的介子平均寿命比在地球上_(填“长”或“短”)思路点拨：(1)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公式,答案：c小长,容易错误认为光速受不同参考系的影响,考点一：电磁波和机械波的区别【例1】(基础题)(2009年北京卷)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，而电磁波只有纵波思路点拨：通过对比电磁波与机械波的异同进行分析判断,解析：逐项分析如下：答案：D.,本题是选不正确的，要注意审题,考点二：狭义相对论的简单应用【例2】(基础题)惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是_,答案：C,正确理解狭义相对论中长度公式是解决此类题目的关键,(2010年天津理综，1)下列关于电磁波的说法正确的是(A)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解析：变化的磁场产生电场，故A正确；电磁波在真空中传播速度大于在介质中传播的速度，故B项错；只有周期性变化的电场和磁场在空间才能产生电磁波，故C项错误；所有的波动都具有衍射的特性，故D项错误,(1)本题考查电磁波的形成和传播规律(2)突破本题的关键是知道产生电磁波的条件和电磁波在传播时不需要介质,1.(2010年合肥市模拟)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是(C)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，它的电场强度和磁感应强度方向互相垂直，B错误当太阳光通过空气时，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，而波长较短的青蓝紫等色光，很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡，从而使光线射向四方使天空呈现出蓝色，D错误,2(2009年天津理综)下列关于电磁波的说法正确的是(B)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；电磁波能够携带图像、声音等信息进行传播，选项D错误,3(2010年宿迁模拟)关于电磁波，下列说法中正确的是(C)A在真空中，频率高的电磁波传播速度较大B在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大C电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变D只要发射电路的电磁振荡一停止，产生的电磁波立即消失解析：任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是c，故A、B都错电磁波由真空进入介质，波速变小，而频率不变，C正确变化的电场、磁场由变化区域向外传播就形成电磁波，发射电路的电磁振荡停止时，虽不再发射电磁波，但已发射出的电磁波还要继续传播，故D错,4(2010年北京模拟)关于电磁波，下列说法中不正确的是(B)A在传播过程中传递能量B其频率与传播波的介质有关C它能产生干涉、衍射现象D它能在真空中传播解析：电磁波可以在真空中传播，可以产生干涉、衍射现象，可以传递能量，电磁波的频率由电磁场周期变化的频率决定与介质无关，B错误,5(2010年上海物理卷)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)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、红外线解析：常见的电磁波按波长由长到短的排列顺序是：无线电波，红外线，可见光，紫外线，X射线，射线,6(2009年江苏卷)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(D)aA0.4cB0.5cC0.9cD1.0c解析：根据狭义相对论光速不变原理知D正确,7(2010年徐州模拟)下列说法中正确的是(D)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解析：雷达可以利用电磁波的反射来测定物体的位置，A错误；调谐是电