2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)第十六章光與電磁波相對(duì)論簡(jiǎn)介第3講電磁波學(xué)案

1、 第3講電磁波 板塊一 主干梳理夯實(shí)基礎(chǔ) 【知識(shí)點(diǎn) 1】 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射、接收及其傳播I 1. 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。 _ 2. 電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系成為一個(gè)完整的整體，這就是電磁場(chǎng)。 3. 電磁波：電磁場(chǎng)(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波。 (1) 電磁波是橫波，在空間傳播不需要介質(zhì)。 v=入 f 對(duì)電磁波同樣適用。 (3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象。 4. 發(fā)射電磁波的條件 (1) 要有足夠高的振蕩頻率； 必須是開放電路，使振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空

2、間。 5. 調(diào)制：有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方法。 6. 電磁波的傳播 (1) 三種傳播方式：天波、地波、空間波。 (2) 電磁波的波速：真空中電磁波的波速與光速相同， c= 3.0 x 108 m/s。 7. 電磁波的接收 (1) 當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相等時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這就是電諧振 現(xiàn)象。 (2) 使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào) i 諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫作調(diào)諧電路 從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩電流中還原出調(diào)制信號(hào)的過程叫作解調(diào),解調(diào)是調(diào)制的逆過程，調(diào)幅波的解調(diào)也叫 作檢波。 &電磁波的應(yīng)用 電視、雷達(dá)和移動(dòng)電話。 【知識(shí)點(diǎn) 2】 電磁波譜 I 1. 定義

3、 按電磁波的波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列順序是無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、 X 射線和丫射線，形成電磁波譜。 2. 電磁波譜的特性、應(yīng)用2 電磁 波譜 頻率 /Hz 真空中 波長(zhǎng)/m 特性 應(yīng)用 遞變 規(guī)律 無(wú)線 電波 小于 3X10 大于 103 波動(dòng)性強(qiáng). 易發(fā)主衍射 無(wú)線電技術(shù) 直線傳播能2?強(qiáng) 衍射能力減弱 耳 紅外線 1O11 1015 10-3 10一7 熱效應(yīng) 紅外線 遙感 可見光 1015 107 引起視覺 照明、攝影 紫外線 10“ 1017 10-7 107 化學(xué)效應(yīng)、 固熒光效應(yīng)、 能殺菌 醫(yī)用消毒* 防偽 X射線 10“ 1019 108 10一11 貫穿性強(qiáng) 檢查、醫(yī)用 透

4、視 Y射線 大于 101 小于 1()7 貫穿本領(lǐng) 靈強(qiáng) 工業(yè)探傷. 醫(yī)用治療 町見光 【知識(shí)點(diǎn) 3】 狹義相對(duì)論的基本假設(shè)質(zhì)速關(guān)系 愛因斯坦質(zhì)能方程 I 1. 狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè) (1) 狹義相對(duì)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?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的速與光源、觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有 關(guān)系。 2. 相對(duì)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，物體以速度 v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m之間有如下關(guān)系: m 物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量 m總要大于靜止時(shí)的質(zhì)量 m。 3 1 .感應(yīng)電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的區(qū)別 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電

5、場(chǎng)叫做感應(yīng)電場(chǎng), F= Eq。 感應(yīng)電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的區(qū)別主要有以下幾點(diǎn): (1) 靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是非閉合曲線，而感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線。 (2) 靜電場(chǎng)中有電勢(shì)的概念，而感應(yīng)電場(chǎng)中無(wú)電勢(shì)概念。 (3) 在同一靜電場(chǎng)中，電荷運(yùn)動(dòng)一周 (曲線閉合)，電場(chǎng)力做功一定為零；而在感應(yīng)電場(chǎng)中，電荷沿閉合曲線運(yùn) 動(dòng)一周，電場(chǎng)力做功不一定為零。 (4) 靜電場(chǎng)的“源”起于“電荷”，而感應(yīng)電場(chǎng)的“源”起于變化的磁場(chǎng)。 2.電磁波的傳播及波長(zhǎng)、頻率、波速 (1)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)。 (2) 不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度

6、是不同的，頻率越高，波速越小。 (3) 三者關(guān)系v =入f , f是電磁波的頻率，即為發(fā)射電磁波的 可改變f，從而改變電磁波的波長(zhǎng) 入。 3. 對(duì)電磁波譜的四點(diǎn)說明 (1)波長(zhǎng)不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性。其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無(wú)線電波和紅外線，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波 長(zhǎng)較短的 X 射線、丫射線，穿透能力較強(qiáng)。 電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長(zhǎng)并沒有很明顯的界線，如紫外線和 X 射線、X 射線和丫射線都有 重疊。 (3) 不同的電磁波， 產(chǎn)生的機(jī)理不同，無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的； 紅外線、可見光、 紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的； X 射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)

7、后產(chǎn)生的； 丫射線是原子核受 到激發(fā)后產(chǎn)生的。 電磁波的能量隨頻率的增大而增大。 .典例示法 例 1 (多選)關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，正確的說法是 ( ) A. 只有不均勻變化的磁場(chǎng)，才能在其周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng) B. 電磁波的頻率等于激起電磁波的振蕩電流的頻率 C. 電磁波的傳播不需要介質(zhì) D. 電磁波的傳播速度一定是 3X 108 m/s 3 愛因斯坦質(zhì)能方程 用m表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量， 則愛因斯坦質(zhì)能方程為: 該式表明，物體的能量與質(zhì)量之間成簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。 E= mC。 板塊二 考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu) 考點(diǎn) 1 電磁場(chǎng)和電磁波深化理解 也叫渦旋場(chǎng)，它和靜電場(chǎng)一樣， 處于感應(yīng)電場(chǎng)中的電荷

8、受力的作用， 且 LC振蕩電路的頻率 改變 物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量 m總要大于靜止時(shí)的質(zhì)量 m。 4 5 提示：只有周期性變化的電場(chǎng)激發(fā)出周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)周期性變化的磁場(chǎng)又激發(fā)出周期性變化的電場(chǎng), 變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向外傳播形成電磁波。 （2）電磁波的波速受哪些因素的影響？ 提示：波長(zhǎng)、頻率，其中波長(zhǎng)與介質(zhì)有關(guān)。 嘗試解答選 BC 考點(diǎn)解讀 u+ v 1 .速度變換公式 u= “ u V 1 + c 若V = c時(shí)，U= C,從而證明了光速是速度的極限， 也反證了光速不變?cè)怼?其中U表示物體相對(duì)參考系 的速度，V表示兩參考系的相對(duì)速度。 從上式可以看出，當(dāng)物體（一般是粒

9、子）的速度很大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量明顯大于靜止時(shí)的質(zhì)量。 3.質(zhì)能方程E= mC 含義：反映物體質(zhì)量和能量之間的關(guān)系。 由此會(huì)有兩種能量表達(dá)：靜止時(shí)的能量和運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量；兩能量之差就是物體的動(dòng)能 止的觀察者測(cè)量同一地點(diǎn)的兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔， 而t則是相對(duì)于事件發(fā)生地以速度 V運(yùn)動(dòng)的觀察者測(cè) 量同一地點(diǎn)的同樣兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔。 也就是說：在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的參考系中觀測(cè)， 事件變化過程的時(shí)間間 隔變大了，這叫作狹義相對(duì)論中的時(shí)間膨脹。 （動(dòng)鐘變慢） 桿不動(dòng)，而觀察者沿桿的長(zhǎng)度方向以速度 V運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)出的桿的長(zhǎng)度。B 正確。只 只有周期性變化的磁場(chǎng)，才能在其周圍產(chǎn)生同周期的變化的電場(chǎng)，從而形成周期性

10、變化的電磁波， 要是變化的磁場(chǎng)，在其周圍就能產(chǎn)生電場(chǎng)， A 錯(cuò)誤。電磁波的傳播不需要介質(zhì)， C 正確。電磁波的傳播速度只 X 3X 108 m/s , D 錯(cuò)誤。 A. B. 只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波 電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 答案 A 解析 均勻變化的磁場(chǎng)能在空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)， 須有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)才能產(chǎn)生電磁波， 考點(diǎn) 2 狹義相對(duì)論的簡(jiǎn)單應(yīng)用解題技巧 C. D. A 正確。電磁波的傳播速度取決于頻率和介質(zhì)， C 錯(cuò)誤。電磁波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播。 B 錯(cuò)誤。必 2.相對(duì)論質(zhì)量 m= Ek,即卩E = E呂。 4.對(duì)“時(shí)間間隔的相對(duì)性”的理解：時(shí)間間隔的相

11、對(duì)性公式: 中T是相對(duì)事件發(fā)生地靜 5對(duì)“長(zhǎng)度的相對(duì)性”的理解： 狹義相對(duì)論中的長(zhǎng)度公式: 測(cè)出的桿的長(zhǎng)度，而I可認(rèn)為是桿沿桿的長(zhǎng)度方向以速度 l 0是相對(duì)于桿靜止的觀察者 V運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜止的觀察者測(cè)量的長(zhǎng)度，還可以認(rèn)為是 6 U典例示法 例 2 (1) 一列火車以速度 v勻速行駛，車頭、車尾各有一盞燈，某時(shí)刻路基上的人看見兩燈同時(shí)亮了，那么 車廂中的人看見的情況是什么呢？ 一張宣傳畫是邊長(zhǎng)為 5 m 的正方形，一高速列車以 2X 108 m/s 速度接近此宣傳畫，在司機(jī)看來(lái)，這張宣傳 畫是什么樣子？ (3) 遠(yuǎn)方的一顆星以 0.8 c的速度離開地球，在地球上測(cè)得它輻射出來(lái)的閃光按 5 晝夜的周

12、期變化，求在此星球 桿的長(zhǎng)度。 中 t和AT的物理意義是什么？ J 提示：t表示以速度V高速運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀測(cè)的時(shí)間間隔， AT表示在與兩個(gè)事件相對(duì)靜止的慣性系中觀 察的時(shí)間間隔。 2 嘗試解答 車頭的燈先亮_(2)3.7 X5_m 的畫 _(3)3 晝夜。 (1)由同時(shí)的相對(duì)性可知車頭的燈先亮。 1卩2= 5X、1 - 饗8 2 3.7 m ,在垂直運(yùn)動(dòng)方向上，長(zhǎng)度沒有變化，所以看到的(2) I = I 是一張 G 丿 g10丿 面積為 3.7 X 5 m2的宣傳畫。 ., AT (3)因?yàn)?t = ，所以 T = A t C2 ,A t = 5 晝夜，v= 0.8 C,所以 T = 5X.: 1 U. 8 =3 晝夜。 跟蹤訓(xùn)練 有兩只對(duì)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)鐘，一只留在地面上，另一只放在高速飛行的飛船上，則下列說法正確的是 ( ) A. 飛船上的人看到自己的鐘比地面上的鐘走得慢 B. 地面上的人看到自己的鐘比飛船上的鐘走得慢 C. 地面上的人看到自己的鐘比飛船上的鐘走得快 D. 因?yàn)槭莾芍粚?duì)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)鐘，所以兩鐘走時(shí)快慢相同 答案 C 解析由“時(shí)間間隔的相對(duì)性”公式 A T 一 ”. A t