第5課時電磁波與相對論

1、第5課時電磁波與相對論考綱解讀 1.掌握麥克斯韋電磁場理論，知道電磁波是橫波.2.了解電磁波的產(chǎn)生、傳播、發(fā)射和接收，熟記電磁波譜.3.了解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個重要結(jié)論1關(guān)于電磁波譜問題電磁波包含了射線、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、紅外線答案A解析電磁波的波長范圍很廣，按波長由長到短的順序排列，其順序是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和射線所以，A的排列順序是正確的2相對論的理解關(guān)于狹義相對論的說法，不正確的是()A狹義相對論認為

2、在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B狹義相對論認為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運動無關(guān)C狹義相對論只涉及無加速運動的慣性系D狹義相對論任何情況下都適用答案D解析狹義相對論認為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，選項A正確；狹義相對論認為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c(光速不變原理)，與光源的運動無關(guān)，選項B正確；狹義相對論只涉及無加速運動的慣性系，故選項C正確，D錯誤1電磁波的特性(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的傳播速度是相同的(都等于光速)(2)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播時，其速度是不

3、同的，頻率越高，波速越小(3)電磁波的頻率f、波長和波速v的關(guān)系：vf.(4)電磁波是橫波，具有波的特性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象2電磁波的發(fā)射與接收(1)電磁振蕩(LC電路)的周期T2，頻率f.(2)發(fā)射電磁波的條件：振蕩電路要有足夠高的頻率振蕩電路應采用開放電路發(fā)射電磁波需經(jīng)過調(diào)制過程，調(diào)制的方法分為調(diào)頻和調(diào)幅接收電磁波需經(jīng)過解調(diào)過程，解調(diào)是調(diào)制的逆過程3狹義相對論(1)狹義相對論的基本假設(shè)在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的(2)時間間隔的相對性t.(3)長度的相對性ll0 .(4)相對論的速度變換公式u.(5)相對論質(zhì)量m.(6)質(zhì)能方程

4、Emc2.考點一電磁波譜分析及電磁波的應用電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應用遞變規(guī)律無線電波<3×1011>103波動性強，易發(fā)生衍射無線電技術(shù)衍射能力減弱直線傳播能力增強紅外線10111015103107熱效應紅外遙感可見光1015107引起視覺照明、攝影紫外線10151017107109化學效應、熒光效應、滅菌消毒醫(yī)用消毒、防偽X射線101610191081011貫穿本領(lǐng)強檢查、醫(yī)用透視射線>1019<1011貫穿本領(lǐng)最強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療特別提醒1.波長不同的電磁波，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

5、紫外線、X射線、射線等，穿透能力較強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)生的機理不同例1關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是()A電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象的是無線電波B紫外線的頻率比可見光低，長時間照射可以促進鈣的吸收，改善身體健康CX射線和 射線的波長比較短，穿透力比較強D紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線解析無線電波的波長長，易發(fā)生衍射現(xiàn)象，A正確紫外線的頻率比可見光高，B錯任何物體都能輻射紅外線，D錯故選A、C.答案AC突破訓練1關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()A雷達是用X光來測定物體位置的設(shè)備

6、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)生磁場答案D解析雷達是用微波測定物體的位置的設(shè)備，A錯；使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫調(diào)制，B錯；使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)出可見光的是紫外線，C錯；根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的電場可以產(chǎn)生磁場，D正確考點二對狹義相對論的理解1慣性系：如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系相對一個慣性系做勻速直線運動的另一個參考系也是慣性系2光速的大小與選取的參考系無關(guān)，因為光速是從麥克斯韋方程組中推導出來的，無任何前提條件3狹義相對論認為物體的質(zhì)量m與物體的速度v有關(guān)，其關(guān)系

7、式為m.例2如圖1所示，考慮幾個問題：圖1(1)如圖所示，參考系O相對于參考系O靜止時，人看到的光速應是多少？(2)參考系O相對于參考系O以速度v向右運動，人看到的光速應是多少？(3)參考系O相對于參考系O以速度v向左運動，人看到的光速又是多少？解析根據(jù)狹義相對論的一個基本假設(shè)：光速不變原理，可知光速是不變的，都應是c.答案(1)c(2)c(3)c突破訓練2對于公式m，下列說法中正確的是()A公式中的m0是物體以速度v運動時的質(zhì)量B當物體運動速度v>0時，物體的質(zhì)量m>m0，即物體的質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學不再適用C當物體以較小的速度運動時，質(zhì)量變化十分微小，經(jīng)典力學理論仍然適用，只

8、有當物體以接近光速的速度運動時，質(zhì)量變化才明顯，故經(jīng)典力學僅適用于低速運動，而不適用于高速運動D通常由于物體的速度太小，質(zhì)量的變化不能引起我們的感覺，在分析地球上物體的運動時，不必考慮質(zhì)量變化答案CD解析公式中的m0是物體的靜止質(zhì)量，在v遠小于光速時，經(jīng)典力學依然成立，故A、B錯，C、D對高考題組1(2013·浙江理綜·14)關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是()A電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息B手機在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波C太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同D遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同答案B解析電磁波和聲

9、波都能傳遞信息，比如人們之間的語言交流，A選項錯誤；太陽光中的可見光屬于電磁波，而“B超”中的超聲波屬于機械波，它們的傳播速度不同，C選項錯誤；遙控器發(fā)出的紅外線波長比X射線波長大得多，D選項錯誤，正確選項為B.2(2013·江蘇單科·12B(2)如圖2所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v(v接近光速c)地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離_(選填“大于”、“等于”或“小于”)L.當B向A發(fā)出一光信號，A測得該信號的速度為_圖2答案大于c(或光速)解析狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一就是光速不變原理，因此A測得信號的速度仍等于c(或光速)，以地

10、面為參考系，在運動方向有尺縮效應現(xiàn)象，而B相對A是靜止，沒有尺縮效應現(xiàn)象，則A測得兩飛船距離應大于L.模擬題組3關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是()A紅外線比紅光波長長，它的熱作用很強BX射線就是倫琴射線C陰極射線是一種頻率極高的電磁波D紫外線的波長比倫琴射線的長，它的顯著作用是熒光作用答案ABD解析在電磁波譜中，紅外線的波長比可見光的長，而紅光屬于可見光，故選項A正確陰極射線與電磁波有著本質(zhì)的不同，電磁波在電場、磁場中不偏轉(zhuǎn)，而陰極射線在電場、磁場中可能會偏轉(zhuǎn)，電磁波在真空中的速度是3×108 m/s，而陰極射線的速度總是小于3×108 m/s，陰極射線實際是高速電子流，

11、故選項C錯誤X射線就是倫琴射線，是高速電子流射到固體上產(chǎn)生的一種波長很短的電磁波，故選項B正確紫外線的顯著作用是熒光作用，而倫琴射線的顯著作用是穿透作用，且紫外線的波長比倫琴射線的長，故選項D正確4根據(jù)相對論原理，下列說法中正確的是()A按照相對論來講，一個真實的、靜止質(zhì)量不為零的物體，相對任何慣性系的運動速度都不可能等于或超過光速cB按照相對論及基本力學規(guī)律可推出質(zhì)量和能量的關(guān)系為Emc2C某個靜質(zhì)量為m0的物體，相對它靜止的觀察者測其質(zhì)量為mm0，能量為EE0m0c2，稱為靜能量，這表明任何靜質(zhì)量不為零的物體都儲存著巨大的能量D按照相對論來講，物理規(guī)律在一切慣性參考系中可以具有不同的形式答

12、案ABC解析按照相對論的結(jié)論，m，這表明高速運動的物體其質(zhì)量的測量值會非常大并隨著速度趨于光速而無限增大，一個真實的物體，其質(zhì)量是確定值、有限大，所以按照相對論來講，一個真實的、靜止質(zhì)量不為零的物體，相對任何慣性系的運動速度都不可能等于或超過光速c，選項A的說法是對的；質(zhì)能關(guān)系式能按照相對論及基本力學規(guī)律推出，所以選項B的說法也是對的；根據(jù)質(zhì)能方程：Emc2的意義知C項正確；按照狹義相對論的基本假設(shè)，物理規(guī)律在一切慣性參考系中都是相同的，所以選項D錯誤，故本題的正確選項為A、B、C.(限時：30分鐘)題組1電磁波譜、電磁波及其應用1類比是一種有效的學習方法，通過歸類和比較，有助于掌握新知識，提

13、高學習效率，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對機械波和電磁波進行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是()A機械波的頻率、波長和波速三者間滿足的關(guān)系，對電磁波也適用B機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C機械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D機械波既有橫波又有縱波，而電磁波是縱波答案D解析機械波和電磁波有相同之處，如vf都適用，且都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，A、B正確機械波的傳播依賴于介質(zhì)，電磁波可以在真空中傳播，C正確機械波有橫波和縱波，而電磁波是橫波，D不正確2據(jù)飛行國際報道稱，中國制造的首款具有“隱身能力”和強大攻擊力的第四代作戰(zhàn)飛機“殲20”(如圖1)，于2

14、011年1月11日1250進行了公開首飛它的首飛成功標志著中國圖1繼美國和俄羅斯之后，成為世界上進入到第四代戰(zhàn)機研發(fā)序列中的國家隱形飛機的原理是：在飛機研制過程中設(shè)法降低其可探測性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊根據(jù)你所學的物理知識，判斷下列說法中正確的是()A運用隱蔽色涂層，無論距你多近，即使你拿望遠鏡也不能看到它B使用能吸收雷達電磁波的材料，在雷達屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)C使用吸收雷達電磁波涂層后，傳播到復合金屬機翼上的電磁波在機翼上不會產(chǎn)生感應電流D主要是對發(fā)動機、噴氣尾管等因為高溫容易產(chǎn)生紫外線輻射的部位采取隔熱、降溫等措施，使其不易被對方發(fā)現(xiàn)答案B解析隱形飛機的原理

15、是在飛機制造過程中使用能吸收雷達電磁波的材料，使反射的雷達電磁波很弱，在雷達屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，飛機在雷達屏幕上很難被發(fā)現(xiàn)，故只有B正確3雷達是運用電磁波來工作的，它發(fā)射的電磁波頻率多在300 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)，已知真空中光速c3×108 m/s.下列說法正確的是()A電磁波可由恒定不變的電場和磁場產(chǎn)生B電磁波可由周期性非均勻變化的電場或磁場產(chǎn)生C雷達發(fā)射的電磁波在真空中的波長范圍多在0.3 m至1 m之間D雷達與目標之間的距離可由電磁波從發(fā)射到接收的時間間隔確定答案BCD解析本題考查電磁波的產(chǎn)生，波長與波速、頻率的關(guān)系及電磁波的應用電磁波可由周期性非均

16、勻變化的電場或磁場產(chǎn)生，選項A錯誤，B正確根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)，結(jié)合可以算出波長范圍為0.3 m1 m，選項C正確設(shè)電磁波從發(fā)射到接收所用時間為t，則雷達與目標之間的距離為x，選項D正確4下列說法中正確的是()A紅外線、紫外線、倫琴射線和射線在真空中傳播的速度均一樣，均為3×108 m/sB紅外線應用在遙感技術(shù)中，是利用它穿透本領(lǐng)強的特性C紫外線在水中的傳播速度大于紅外線在水中的傳播速度D日光燈是紫外線的熒光效應的應用答案AD5關(guān)于射線，以下說法中正確的是()A射線比倫琴射線頻率更高，穿透能力更強B射線可用來檢測金屬材料內(nèi)部傷痕、裂縫、氣孔等C利用射線穿透力強可制成金屬測厚計來檢測金屬板

17、的厚度D“刀”是利用了射線的強穿透能力答案ABC題組2對狹義相對論的考查6對相對論的基本認識，下列說法正確的是()A相對論認為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的B愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量就是能量C在高速運動的飛船中的宇航員會發(fā)現(xiàn)飛船中的時鐘與他觀察到的地球上的時鐘走得同樣快D我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運動的球在水平方向上長度變短了答案A解析真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的，選項A正確；愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量與能量的聯(lián)系，但不能認為質(zhì)量就是能量，選項B錯誤；根據(jù)相對論可知運動的時鐘變慢，選項C錯誤；豎直向上高速運動的球在水平方向上長度不變，沿運動方向上的長度才會變短，選項

18、D錯誤7如圖2所示，豎直墻上掛著一面時鐘，地面上靜止的觀察者A觀測到鐘的面積為S，另一觀察者B以0.8倍光速平行y軸正方向運動，觀察到鐘的面積為S.則S和S的大小關(guān)系是()圖2AS>S BSS CS<S D無法判斷答案A8慣性系S中有一邊長為l的正方形(如圖A所示)從相對S系沿x方向以接近光速的速度勻速飛行的飛行器上測得此正方形的圖形是()答案C解析根據(jù)相對性原理，當正方形沿x方向以接近光速的速度勻速飛行時，在運動方向上會出現(xiàn)長度收縮效應，而在垂直于運動方向的方向上則不會出現(xiàn)長度收縮效應，故C正確題組3機械波、光學與相對論的組合9(1)如圖3所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A

19、、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速的速度行駛，當鐵塔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_圖3A同時被照亮 BA先被照亮CC先被照亮 D無法判斷(2)如圖4所示，在同一種均勻介質(zhì)中的一條直線上，兩個振源A、B相距8 m在t00時刻，A、B開始振動，它們的振幅相等，且都只振動了一個周期，A、B的振動圖象分別如圖5甲、乙所示若A振動形成的橫波向右傳播，B振動形成的橫波向左傳播，波速均為10 m/s，則_圖4圖5At10.2 s時刻，兩列波相遇B兩列波在傳播過程中，若遇到大于1 m的障礙物，不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C在兩列波相遇過程中，A、B連線中點C處的質(zhì)點的振動速度

20、始終為零Dt20.8 s時刻，B處質(zhì)點經(jīng)過平衡位置且振動方向向下(3)直角玻璃三棱錐的截面如圖6所示，一條光線從AB邊入射，ab為其折射光線，ab與AB邊的夾角60°.已知這種玻璃的折射率n，則：圖6這條光線在AB邊上的入射角為_；圖中光線ab_(填“能”或“不能”)從AC邊折射出去答案(1)C(2)C(3)45°不能解析(1)列車上的觀察者看到的是由B出發(fā)后經(jīng)過A和C反射的光，由于列車在這段時間內(nèi)向C運動靠近C，而遠離A，所以C的反射光先到達列車上的觀察者，看到C先被照亮，故選項C正確(2)兩列波相向傳播，它們的相遇時刻為t1 s0.4 s，A錯誤兩列波的周期均為T0.2

21、 s，又已知波速均為v10 m/s，所以波長均為vT2 m，因為障礙物的尺寸1 m小于這兩列波的波長，所以這兩列波均能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，B錯誤A、B連線中點C到兩個波源的距離都等于2個波長，并且兩列波同時傳播到C點，若從兩列波傳播到C點開始計時，左右兩列波在該點處的振動圖象分別如題圖甲、乙所示，顯然，在兩列波相遇過程中，中點C始終處于平衡位置，C正確t20.8 s時刻，從振源A發(fā)出的波剛好傳播到B點，所以此時B處質(zhì)點的振動方向與振源A的起振方向相同，從平衡位置向上振動，D錯誤(3)由題圖可知折射角為30°，由折射定律可得這條光線在AB邊上的入射角為45°.題圖中光線ab在AC邊的入射角等于60°，大于臨界角45°，發(fā)生全反射，不能從AC邊折射出去10(1)下列說法正確的是_A根據(jù)狹義相對論，地面上的人看到高速運行的列車比靜止時變矮B兩列波相疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，則振動加強區(qū)域與減弱區(qū)域交替變化C光的偏振現(xiàn)象說明光波