高考物理沖刺復(fù)習(xí) 專題十七 電磁波 相對論簡介課件.ppt

專題十七電磁波相對論簡介 1 變化的磁場產(chǎn)生電場 變化的電場產(chǎn)生磁場 電磁波及其傳播 2 電磁波的產(chǎn)生 發(fā)射和接收 3 電磁波譜 4 狹義相對論的基本假設(shè) 5 質(zhì)速關(guān)系 質(zhì)能關(guān)系 6 相對論質(zhì)能關(guān)系式 1 了解麥克斯韋電磁場理論和電磁波的發(fā)現(xiàn)過程 2 了解lc振蕩電路及電磁波的產(chǎn)生及傳播 電磁波的發(fā)射和接收 3 知道電磁波譜及各種頻率范圍內(nèi)電磁波的不同用途 4 了解狹義相對論及廣義相對論的簡單知識 5 本章知識的考查主要是對麥克斯韋電磁場理論 電磁波譜及其應(yīng)用 相對論簡單知識的考查 一般是以選擇題的形式出現(xiàn) 在復(fù)習(xí)本章時要側(cè)重對基本概念 基本規(guī)律的理解 麥克斯韋電磁場理論 典例1 2010 天津高考 下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 a 均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場b 電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同c 只要有電場和磁場 就能產(chǎn)生電磁波d 電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 審題視角 解答本題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 關(guān)鍵點(diǎn) 1 弄清電磁場理論及電磁波產(chǎn)生的條件 2 掌握電磁波傳播的規(guī)律 精講精析 可通過以下表格逐項(xiàng)進(jìn)行分析 答案 a 命題人揭秘 電磁場問題的兩點(diǎn)提醒 1 變化的電場 磁場 周圍產(chǎn)生磁場 電場 均勻變化的電場 磁場 周圍產(chǎn)生恒定磁場 電場 周期性變化的電場 磁場 周圍產(chǎn)生周期性變化磁場 電場 2 電磁波在介質(zhì)中的傳播速度不僅與電磁波的頻率有關(guān) 還與介質(zhì)有關(guān) 電磁波的應(yīng)用 典例2 2009 四川高考 關(guān)于電磁波 下列說法正確的是 a 雷達(dá)是用x光來測定物體位置的設(shè)備b 使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做解調(diào)c 用紅外線照射時 大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光d 變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場 審題視角 明確與電磁波有關(guān)的設(shè)備的工作原理是解題的關(guān)鍵 解答時需結(jié)合電磁波在不同波段的特性進(jìn)行分析 精講精析 雷達(dá)是根據(jù)無線電波測定物體位置的 a錯誤 使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制 從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中 檢 出調(diào)制信號的過程 叫做檢波 檢波是調(diào)制的逆過程 也叫做解調(diào) 故b錯誤 用紫外線照射時 大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光 利用了紫外線的熒光效應(yīng) c錯誤 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知變化的電場可以產(chǎn)生磁場 變化的磁場可以產(chǎn)生電場 均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場 周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場 d正確 答案 d 命題人揭秘 關(guān)于電磁波的應(yīng)用應(yīng)關(guān)注的三個問題 1 頻率和波長不同的電磁波 表現(xiàn)出不同的特性 2 電磁波譜中 不同波段的電磁波產(chǎn)生的機(jī)理不同 3 實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中 不同現(xiàn)象利用了電磁波的不同特性 研究問題時要格外注意 電磁波譜 典例3 2010 上海高考 電磁波包含了 射線 紅外線 紫外線 無線電波等 按波長由長到短的排列順序是 a 無線電波 紅外線 紫外線 射線b 紅外線 無線電波 射線 紫外線c 射線 紅外線 紫外線 無線電波d 紫外線 無線電波 射線 紅外線 審題視角 明確電磁波譜排列的特點(diǎn)及順序 精講精析 電磁波波長由長到短或頻率由低到高的排列順序是無線電波 紅外線 可見光 紫外線 x射線 射線 故選項(xiàng)b c d錯誤 選項(xiàng)a正確 答案 a 命題人揭秘 與電磁波有關(guān)的兩個重要結(jié)論 1 波長 或頻率 不同的電磁波 表現(xiàn)出不同的特性 其中波長較長的無線電波和紅外線等 易發(fā)生干涉 衍射現(xiàn)象 波長較短的紫外線 x射線 射線等 穿透能力較強(qiáng) 2 電磁波譜中 相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線 如紫外線和x射線 x射線和 射線都有重疊 但它們產(chǎn)生的機(jī)理不同 相對論的簡單應(yīng)用 典例4 2011 江蘇高考 如圖所示 沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔a b和c 假想有一列車沿ac方向以接近光速行駛 當(dāng)鐵塔b發(fā)出一個閃光 列車上的觀測者測得a c兩鐵塔被照亮的順序是 a 同時被照亮b a先被照亮c c先被照亮d 無法判斷 審題視角 解答本題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 關(guān)鍵點(diǎn) 1 狹義相對論的兩個基本原理 2 運(yùn)動的相對性 精講精析 當(dāng)鐵塔b發(fā)出一個閃光 同時到達(dá)a c兩鐵塔被反射 但列車沿ac方向以接近光速行駛 由于列車在這段時間內(nèi)靠近c(diǎn)而遠(yuǎn)離a 經(jīng)鐵塔a反射的光相對列車的速度小于經(jīng)鐵塔c反射的光相對列車的速度 由于運(yùn)動速度很大 而觀測者到a c的距離相對速度來說很小可認(rèn)為相等 則運(yùn)動時間主要由速度決定 所以經(jīng)鐵塔c反射的光先到達(dá)觀測者 看到c先被照亮 c正確 答案 c 閱卷人點(diǎn)撥 無線電波測速 典例5 2008 上海高考 生活中經(jīng)常用 呼嘯而來 形容正在駛近的車輛 這是聲波在傳播過程中對接收者而言頻率發(fā)生變化的表現(xiàn) 無線電波也具有這種效應(yīng) 圖中的測速雷達(dá)正在向一輛接近的車輛發(fā)出無線電波 并接收被車輛反射的無線電波 由于車輛的運(yùn)動 接收的無線電波頻率與發(fā)出時不同 利用頻率差f接收 f發(fā)出就能計(jì)算出車輛的速度 已知發(fā)出和接收的頻率間關(guān)系為 f接收式中c為真空中的光速 若f發(fā)出 2 109hz f接收 f發(fā)出 400hz 可知被測車輛的速度大小為 m s 審題視角 解答本題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 關(guān)鍵點(diǎn) 1 弄清題目設(shè)計(jì)的新情景和所反映的物理現(xiàn)象 2 由題目給出的具體條件進(jìn)行分析求解 精講精析 本題首先應(yīng)根據(jù)題目理清各量的關(guān)系 然后根據(jù)題意得出關(guān)系式 由上式求解得到答案 30 命題人揭秘 本題是以實(shí)際生活為例設(shè)計(jì)新情景 題目難度不大 要能順利解決此問題 應(yīng)該利用題目給的新的關(guān)系式求解 此題體現(xiàn)了 即學(xué)即用 的思想 電磁波與機(jī)械波的區(qū)別 典例6 2009 北京高考 類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法 通過歸類和比較 有助于掌握新知識 提高學(xué)習(xí)效率 在類比過程中 既要找出共同之處 又要抓住不同之處 某同學(xué)對機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比 總結(jié)出下列內(nèi)容 其中不正確的是 a 機(jī)械波的頻率 波長和波速三者滿足的關(guān)系 對電磁波也適用b 機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象c 機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì) 而電磁波可以在真空中傳播d 機(jī)械波既有橫波又有縱波 而電磁波只有縱波 審題視角 解答本題時應(yīng)注意以下三點(diǎn) 關(guān)鍵點(diǎn) 1 電磁波不同于機(jī)械波 機(jī)械波傳播必須有介質(zhì) 而電磁波傳播不需介質(zhì) 2 明確波的特性以及波速 波長 頻率間的關(guān)系 3 電磁波只有橫波 精講精析 波長 波速 頻率的關(guān)系式v f對任何波都是成立的 故a選項(xiàng)正確 干涉和衍射是波的特性 機(jī)械波 電磁波都是波 這些特性都具有 故b項(xiàng)正確 機(jī)械波是機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播形成的 所以機(jī)械波的傳播需要介質(zhì) 而電磁波是交替變化的電場和磁場由近及遠(yuǎn)的傳播形成的 所以電磁波傳播不需要介質(zhì) 故c項(xiàng)正確 機(jī)械波既有橫波又有縱波 但是電磁波只能是橫波 其依據(jù)就是電磁波能夠發(fā)生偏振現(xiàn)象 偏振現(xiàn)象是橫波才有的 d項(xiàng)錯誤 故選d 答案 d 閱卷人點(diǎn)撥 電磁場與電磁波的應(yīng)用高考指數(shù) 1 2010 新課標(biāo)全國卷 在電磁學(xué)發(fā)展過程中 許多科學(xué)家做出了貢獻(xiàn) 下列說法正確的是 a 奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng) 法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象b 麥克斯韋預(yù)言了電磁波 楞次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在c 庫侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律 密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了元電荷的數(shù)值d 安培發(fā)現(xiàn)了磁場對運(yùn)動電荷的作用規(guī)律 洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場對電流的作用規(guī)律 解析 選a c 奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng) 法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 a正確 麥克斯韋預(yù)言了電磁波 赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 b錯誤 庫侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律 密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了元電荷的數(shù)值 c正確 洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場對運(yùn)動電荷的作用規(guī)律 安培發(fā)現(xiàn)了磁場對電流的作用規(guī)律 d錯誤 2 2009 天津高考 下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 a 電磁波必須依賴介質(zhì)傳播b 電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象c 電磁波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象d 電磁波無法攜帶信息傳播 解析 選b 電磁波在真空中也能傳播 a錯誤 衍射是一切波所具有的特性 b正確 電磁波是橫波 橫波能發(fā)生偏振現(xiàn)象 c錯誤 所有波都能傳遞信息 d錯誤 方法技巧 分析電磁波問題的方法分析電磁波問題應(yīng)明確電磁波與機(jī)械波的區(qū)別 具體比較如下 3 2009 上海高考 任何物體都向外輻射電磁波 對于溫度為t的黑體 輻射最長的電磁波波長為 m m與t之間滿足公式 mt 常量 如果把人體表面當(dāng)成黑體表面 則人體表面溫度為305k時 人體輻射最強(qiáng)的電磁波波長為9 5 m 作為黑體的宇宙空間的溫度為3k 宇宙空間輻射最強(qiáng)的電磁波波長為 a 1 1 mb 9 6 mc 101 3 md 965 8 m 解析 選d 由 mt 常量 得305 9 5 3 m 解得 m 965 8 m 故a b c錯誤 d項(xiàng)正確 狹義相對論問題高考指數(shù) 4 2010 北京高考 屬于狹義相對論基本假設(shè)的是 在不同的慣性系中 a 真空中光速不變b 時間間隔具有相對性c 物體的質(zhì)量不變d 物體的能量與質(zhì)量成正比 解析 選a 狹義相對論基本假設(shè)為 一是在不同的慣性參考系中 一切物理規(guī)律都是相同的 二是真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 即光速不變原理 由此可知a屬于狹義相對論基本假設(shè) 故a正確 b c d錯誤 誤區(qū)警示 有些學(xué)生將狹義相對論的兩個基本假設(shè)與時間間隔的相對性 相對論質(zhì)能關(guān)系相混淆 而誤選b d兩選項(xiàng) 復(fù)習(xí)時應(yīng)熟記相對論的相關(guān)規(guī)律 對正確求解相對論問題至關(guān)重要 5 2009 廣東高考 物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識 推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命 促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步 下列表述正確的是 a 牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律b 洛倫茲發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律c 光電效應(yīng)證實(shí)了光的波動性d 相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用 解析 選a 牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律 a正確 電磁感應(yīng)定律是法拉第發(fā)現(xiàn)的 b錯誤 光電效應(yīng)證實(shí)了光的粒子性 c錯誤 相對論和經(jīng)典力學(xué)研究的領(lǐng)域不同 不能說相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用 d錯誤 6 2009 江蘇高考 如圖所示 強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0 9c c為光速 的宇宙飛船追趕正前方的壯壯 壯壯的飛行速度為0 5c 強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò) 則壯壯觀測到該光束的傳播速度為 a 0 4cb 0 5cc 0 9cd 1 0c 解析 選d 根據(jù)愛因斯坦相對論 在任何參考系中 光速不變 故a b c錯誤 d項(xiàng)正確 電磁場與電磁波1 麥克斯韋電磁場理論 2 電磁場變化的磁場產(chǎn)生電場 變化的電場產(chǎn)生磁場 變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的 形成一個不可分離的統(tǒng)一體 這就是電磁場 3 對電磁波的理解 1 電磁場在空間由近及遠(yuǎn)的傳播 形成電磁波 2 電磁波的傳播不需要介質(zhì) 可在真空中傳播 在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的 都等于光速 3 不同頻率的電磁波 在同一介質(zhì)中傳播 其速度是不同的 頻率越高 波速越小 4 v f f是電磁波的頻率 名師點(diǎn)睛 1 電磁波與機(jī)械波的區(qū)別 1 電磁波可以在真空中傳播 也可以在介質(zhì)中傳播 2 機(jī)械波的波速僅取決于介質(zhì) 而電磁波的波速與介質(zhì)及波的頻率均有關(guān)系 3 機(jī)械波可以是橫波也可以是縱波 電磁波只能是橫波 2 電磁波與機(jī)械波相同之處 1 都屬于波 都能發(fā)生干涉 衍射等波特有的現(xiàn)象 2 波長 波速和頻率的關(guān)系式v f對兩種波都適用 無線電波的發(fā)射與接收1 無線電波的發(fā)射 1 要向外發(fā)射無線電波 振蕩電路必須具有如下特點(diǎn) 要有足夠高的振蕩頻率 采用開放電路 使電場和磁場分散到盡可能大的空間 2 利用無線電波傳遞信號 要求發(fā)射的無線電波隨信號而改變 使無線電波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制 常用的調(diào)制方法有調(diào)幅和調(diào)頻兩種 使高頻振蕩的振幅隨信號而改變叫做調(diào)幅 經(jīng)過調(diào)幅以后發(fā)射出去的無線電波叫做調(diào)幅波 使高頻振蕩的頻率隨信號而改變叫做調(diào)頻 經(jīng)過調(diào)頻以后發(fā)射出去的無線電波叫做調(diào)頻波 在無線電波的發(fā)送中必須有振蕩器 調(diào)制器 天線和地線 還要用到放大器 2 無線電波的接收 1 電諧振現(xiàn)象 當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率相同時 激起的振蕩電流最強(qiáng) 這就是電諧振現(xiàn)象 2 調(diào)諧 使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧 3 調(diào)諧電路 能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路 4 檢波 從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中 檢 出調(diào)制信號的過程 叫做檢波 檢波是調(diào)制的逆過程 也叫做解調(diào) 5 簡單收音機(jī)通常包括調(diào)諧 高頻放大 檢波 低頻放大四個主要部分 狀元心得 1 調(diào)制與解調(diào)的區(qū)別 1 調(diào)制是在電磁波的發(fā)射過程中 使無線電波隨各種信號而改變的過程 2 解調(diào)是從接收到的高頻振蕩中分檢出來所攜帶的信號的過程 3 調(diào)制與解調(diào)分別屬于電磁波的發(fā)射與接收兩個過程 兩者有本質(zhì)的區(qū)別 2 調(diào)幅與調(diào)頻的區(qū)別 1 調(diào)幅是讓高頻電磁波的振幅隨信號的強(qiáng)弱變化而變化的調(diào)制過程 一般的 廣播電臺的中波 短波廣播以及電視廣播中的圖像信號都是采用調(diào)幅波 2 調(diào)頻是讓高頻電磁波的頻率隨信號變化而變化的調(diào)制過程 一般的 廣播電臺的立體聲廣播以及電視廣播中的伴音廣播都是采用調(diào)頻波 電磁波譜的分析應(yīng)用 名師點(diǎn)睛 1 利用各電磁波的貫穿本領(lǐng) 頻率越高穿透本領(lǐng)越強(qiáng) 射線比x射線貫穿本領(lǐng)更強(qiáng) 2 紅外線熱效應(yīng)和衍射遙感作用 紫外線殺菌消毒作用和熒光作用 3 無線電波 紅外線 紫外線 x射線 射線都是不可見光 相對論簡介1 經(jīng)典相對性原理 1 牛頓運(yùn)動定律在某個參考系中成立 這個參考系叫慣性系 相對于這個慣性系做勻速直線運(yùn)動的另一個參考系也是慣性系 2 伽利略相對性原理 力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的 2 狹義相對論的兩個基本假設(shè) 1 狹義相對性原理 在不同的慣性參考系中 一切物理規(guī)律都是相同的 2 光速不變原理 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 光速與光源 觀測者間的相對運(yùn)動沒有關(guān)系 3 相對論的質(zhì)速關(guān)系 1 物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大 物體