高中物理选修3-4 2-3

1、第三讲电磁波相对论简介,一、电磁场与电磁波 1麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场 2电磁场 变化电场在周围空间产生磁场，变化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)电磁波是横波，在空间传播 介质 (2)真空中电磁波的速度为 m/s.,不需要,3108,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,二、无线电波的发射和接收 1发射电磁波的条件 (1)要有足够高的频率；

2、(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,调幅,调频,3无线电波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率 时，激起的振荡电流 ，这就是电谐振现象 (2)使接收电路产生电谐振的过程叫做 能够调谐的接收电路叫做 电路 (3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做 检波是 的逆过程，也叫做 ,相等,最强,调谐,调谐,检波,调制,解调,三、电磁波谱,一、对麦克斯韦电磁场理论与电磁波的理解 1对麦克斯韦电磁场理论的理解,二、电磁波谱及各种电磁波的应用,三、相对论质能关系的理解 1质量和能量是物质不可分离的属性当物质的质量减少或增

3、加时，必然伴随着能量的减少或增加如果用m表示物体质量的变化量，E表示能量的变化量，那么它们的关系可以表示为Emc2.该式表示，随着一个物体质量的减少，会释放出一定的能量；与此同时，另一个物体吸收了能量，质量也会随之增加 2某个静质量为m0的物体，相对它静止的观测者测其质量为mm0；能量为Emc2m0c2，记作E0m0c2，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当某物体受到高能量的作用而发生静质量变化m0时，就会释放出巨大的能量E0m0c2.,1.(2010上海单科)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

4、 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：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 答案：A,2在应用电磁波的特性时，下列符合实际的是() A医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒 B医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒 C家用消毒碗柜利用紫外线产生的高温对食具进行消毒 D家用消毒碗柜利用红外线产生的高温对食具进行消毒 答案：BD,3验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器上的遥控器发出的“光”用来控制电视机、空调对于它们发出的“光”，下列说法正确的是()

5、A验钞机发出的“光”是红外线 B遥控器发出的“光”是红外线 C红外线是由原子的内层电子受到激发后产生的 D红外线是由原子的外层电子受到激发后产生的,解析：紫外线具有荧光效应，能使荧光物质发光，因此验钞机发出的“光”应为紫外线；遥控器所发出的“光”是红外线，红外线的波长较长，容易绕过烟尘等障碍物；红外线、紫外线产生的机理都是原子的外层电子受到激发后产生的因而正确答案为B、D. 答案：BD,4(2010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：狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的

6、光速不变和一切物理规律相同 答案：A,5(2010天津理综)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 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 答案：A,6关于电磁波传播速度的表达式vf，下列结论正确的是() A波长越长，传播速度就越大 B频率越高，传播速度就越大 C发射

7、能量越大，传播速度就越大 D电磁波的传播速度与传播介质有关 解析：电磁波的传播速度不仅和介质有关，还和频率有关，而与发射能量无关，故选项A、B、C错误D项正确 答案：D,(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200 MHz至1 000 MHz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？,【思路点拨】熟记麦克斯韦理论及电磁波的特点，记准电磁波vf这一关系，理解雷达简单原理

8、 解析：(1)麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 (2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波,(3),答案：(1)见解析(2)垂直垂直横(3)见解析,11：(2011广州梅州二模)电磁波与机械波相比较有() A电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质 B电磁波在任何介质中的传播速率都相同，机械波在同一介质中的传播速率相同 C电磁波与机械波都不能产生干涉现象 D电磁波与机械波都能产生衍射现象,答案：AD,C当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，

9、质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动 D通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化 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 答案：CD,21：如下图所示，考虑几个问题： (1)如上图所示，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？,解析：根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是cv，第三种情况

10、应是cv，而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关于电磁波和机械波，下列说法正确的是() A由于电磁波和机械波本质上相同，故这两种波的波长、频率和波速间具有相同的关系 B电磁波和机械波的传播过程都传递了能量 C电磁波和机械波都需要通过介质传播 D发射无线电波时需要对电磁波进行调制 答案：BD,2下列关于电磁场和电磁波的说法中正确的是() A变化的电场一定能产生变化的磁场 B电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短 C电磁波有横波和纵波两类 D雷达是利用电磁波的反射工作的,答案：BD,3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

11、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，会看到这个时钟比他相对静止的相同的时钟走得慢些 A正确B正确 C正确 D正确 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 答案：C,4(2011山东潍坊二模)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，

12、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,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. 答案：C,答案：AC,6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

13、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 答案：B,7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 答案：D,8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 答案：ADE,9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 DX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