【綠色通道】2012高考物理 電磁波相對論課件課件 新人教版選修3-3.ppt

1、一、電磁場與電磁波 1麥克斯韋電磁場理論 變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場 2電磁場 變化電場在周圍空間產(chǎn)生磁場，變化磁場在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場和磁場成為一個(gè)完整的整體，這就是電磁場,3電磁波 電磁場(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波 (1)電磁波是_波，在空間傳播_介質(zhì) (2)真空中電磁波的速度為_m/s.,二、無線電波的發(fā)射和接收 (1)發(fā)射電磁波的條件： 第一，要有足夠高的頻率； 第二，電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間 (2)調(diào)制有_和_兩種方式，_是調(diào)制的逆過程,三、電磁波譜,四、相對論的簡單知識(shí) 1狹義相對論的基本假

2、設(shè) (1)在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的,答案： 一、3.(1)橫不需要(2)3.0108 二、(2)調(diào)幅調(diào)頻檢波,1經(jīng)典的相對性原理 (1)牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立，這個(gè)參考系叫慣性系，相對于慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)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(或者說，任何慣性參考系都是平權(quán)的),2狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè) (1)狹義相對論的兩個(gè)基本原理 a愛因斯坦相對性原理 一切物理定律，在不同的慣性系中是相同的 b光速不變原理 光在真空中的傳播速度在不同的慣性系中測得的數(shù)值都是相同的，與光源、觀察者是否相對運(yùn)動(dòng)無關(guān),(2)對兩個(gè)基本原

3、理的正確解釋 a自然規(guī)律不僅包括力學(xué)規(guī)律，還包括電磁學(xué)規(guī)律等其他所有的物理學(xué)規(guī)律； b強(qiáng)調(diào)真空中的光速不變，指大小既不依賴于光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)，也不依賴于光的傳播方向； c幾十年來科學(xué)家采用各種先進(jìn)的物理技術(shù)測量光速，結(jié)果都不違背光速不變道理,3“同時(shí)”的相對性 “同時(shí)性”在慣性系中的低速運(yùn)動(dòng)時(shí)是毫無疑問的例如：一列火車在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在某車廂的中點(diǎn)處點(diǎn)燃一支蠟燭，他看到車廂的前后壁是同時(shí)被照亮的，地面上的人也應(yīng)認(rèn)為前后壁是同時(shí)被照亮的但根據(jù)光速不變原理，當(dāng)火車的速度接近光速時(shí)，地面上的人將認(rèn)為光先到達(dá)車廂后壁，而后到達(dá)前壁，這就是“同時(shí)”的相對性,“同時(shí)”的相對性使得一些我們習(xí)以為常的“同

4、時(shí)”問題變得不同時(shí)了例如：當(dāng)聽到北京廣播電臺(tái)報(bào)時(shí)九點(diǎn)整時(shí)，在山東的聽眾將表調(diào)整到九點(diǎn)整，他的時(shí)間與報(bào)時(shí)臺(tái)同時(shí)嗎？結(jié)論是不同時(shí)要判斷兩者是否同時(shí)，必須在山東與北京的中點(diǎn)處判斷，當(dāng)北京發(fā)生的事件和山東發(fā)生的事件同時(shí)到達(dá)中點(diǎn)處，這兩個(gè)事件才是同時(shí)的,7質(zhì)能方程 Emc2. 8廣義相對論的幾個(gè)結(jié)論 (1)光線經(jīng)過強(qiáng)引力場中發(fā)生彎曲 (2)引力場的存在使得空間不同的位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別，如引力紅移現(xiàn)象 (3)桿的長度與引力場有關(guān),關(guān)于電磁場和電磁波，下列敘述中正確的是() A變化的電場能夠產(chǎn)生磁場，變化的磁場也能夠產(chǎn)生電場 B電磁波和機(jī)械波都只能在介質(zhì)中傳播 C電磁波在空間傳播時(shí)，電磁能也隨著一起傳播

5、 D電磁波穿過兩種介質(zhì)的分界面時(shí)頻率會(huì)發(fā)生改變,解析：由麥克斯韋電磁場理論可知，選項(xiàng)A正確；電磁波可以在真空中傳播，而機(jī)械波只能在介質(zhì)中傳播，選項(xiàng)B錯(cuò)；波傳播時(shí)，能量隨波一起傳播，選項(xiàng)C正確；電磁波穿過兩種介質(zhì)的分界面時(shí)頻率不變，波長、波速發(fā)生改變，選項(xiàng)D錯(cuò) 答案：AC,點(diǎn)評：解決此類問題應(yīng)注意 1電磁波的波速 (1)不同電磁波在同一介質(zhì)傳播時(shí)，傳播速度不同，頻率越高波速越小，頻率越低波速越大 (2)在真空中傳播時(shí)，不同頻率的電磁波的速度相同，vc. 2電磁波與機(jī)械波不同，機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度只與介質(zhì)有關(guān)，電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均有關(guān),跟蹤訓(xùn)練1(1)麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是

6、：_. (2)電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是_的，并和該處電磁波的傳播方向_，這就說明電磁波是_波 (3)目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)請回答下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的有關(guān)問題 雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？ 能否根據(jù)雷達(dá)發(fā)出的電磁波確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離？,答案：(1)變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場 (2)垂直垂直橫 (3)0.3 m1.5 m能 解析：(1)麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場 (2)電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是垂直的，并和該處電磁波的傳播方向垂直，這說明電磁波是

7、橫波,某雷達(dá)工作時(shí)，發(fā)射電磁波的波長20 cm，每秒脈沖數(shù)n5 000，每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間t0.02 s. (1)雷達(dá)工作時(shí)，應(yīng)用了電磁波中哪個(gè)波段？ (2)該電磁波的頻率為多少？ (3)該雷達(dá)的最大偵察距離是多少？ 思路點(diǎn)撥：電磁波在空氣中的傳播速度可以認(rèn)為等于光速c，由cf可求頻率，根據(jù)脈沖波的持續(xù)時(shí)間，計(jì)算雷達(dá)發(fā)射和反射波的傳播距離，從而求出偵察距離,解析：(1)由20 cm，該雷達(dá)用的電磁波屬于無線電波中的微波波段 (2)根據(jù)cf,答案：(1)微波波段(2)1.5109 Hz(3)30 km 點(diǎn)評：(1)當(dāng)反射波形與發(fā)射波形對應(yīng)的時(shí)間間隔等于發(fā)射脈沖的時(shí)間間隔時(shí)，雷達(dá)的偵察距離最大，sc

8、t/2. (2)要增大雷達(dá)的最大偵察距離，必須相應(yīng)地延長發(fā)射脈沖的時(shí)間間隔，即減少每秒發(fā)射的脈沖數(shù) (3)因電磁波在傳播過程中不可避免地要損失能量，因此要提高雷達(dá)的偵察能力，增大最大偵察距離，最根本的還在于提高雷達(dá)的發(fā)射功率,跟蹤訓(xùn)練2雷達(dá)向遠(yuǎn)處發(fā)射無線電波，每次發(fā)射的時(shí)間是1 s，兩次發(fā)射的時(shí)間間隔為100 s，在指示器的熒光屏上呈現(xiàn)出的尖形波如圖所示，已知圖中abbc，則障礙物與雷達(dá)之間距離有多大？ 答案：7.5103 m,解析：本題主要考查了雷達(dá)的工作原理圖中a和c處的尖形波是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射無線電波時(shí)出現(xiàn)的，b處的尖形波是雷達(dá)收到障礙物反射回來的無線電波時(shí)出現(xiàn)的，由abbc，可知無線電波

9、從發(fā)射到返回所用的時(shí)間為50 s. 設(shè)障礙物與雷達(dá)之間的距離為s，由題意可知無線電波來回時(shí)間為t50 s，由2sct得 sct/23.010850106/2m7.5103 m.,一電子(m09.11031 kg)以0.99c的速率運(yùn)動(dòng)問： (1)電子的總能量是多大？ (2)電子的經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能與相對論的動(dòng)能之比是多大？,答案：(1)5.81013 J(2)0.08,點(diǎn)評：質(zhì)能方程Emc2表明物體具有的總能量與它的質(zhì)量之間存在正比關(guān)系，運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能為總能量與靜止時(shí)的能量差，即EkEE0mc2m0c2.,跟蹤訓(xùn)練3把一個(gè)靜止質(zhì)量為m0的粒子，由靜止加速到0.6c(c為真空中的光速)，需做的功為()

10、 A0.18m0c2B0.25m0c2 C0.35m0c2 D1.25m0c2 答案：B,1(2010北京理綜)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(shí)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 答案：A 解析：由光速不變原理可知A項(xiàng)正確,2(2009天津理綜)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(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象 D電磁波無法攜帶信息傳播 答案：B 解析：電磁波在真空中也能傳播，A錯(cuò)；衍射是一切波所特有的現(xiàn)象，B對；電磁波是橫波，橫波能發(fā)生偏振現(xiàn)象，C錯(cuò)；所有波都能傳遞信息，D錯(cuò),3

11、慣性系S中有一邊長為l的正方形(如圖所示)，從相對S系沿x軸正方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象是(),答案：C,4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(hào)而改變的技術(shù)叫做解調(diào) C用紅外線照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)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(dá)是用無線電波來測定物體位置的設(shè)備，A不正確；從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中“檢”出調(diào)制信號(hào)的過程叫做解調(diào)，B不正確；使用紫外線照射時(shí)，鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字發(fā)出可見光，C項(xiàng)不正確,5(2009江蘇單科)如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙

12、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)系，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為() A0.4cB0.5cC0.9cD1.0c 答案：D 解析：由光速不變原理可知D項(xiàng)正確,6根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法中正確的有() A恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場 B變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場 C均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場 D均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場,答案：BD 解析：麥克斯韋的電磁場理論的核心內(nèi)容是：變化的電場周圍產(chǎn)生磁場；變化的磁場周圍

13、產(chǎn)生電場對此理論全面正確的理解為：不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場；變化的電場周圍可以產(chǎn)生變化的磁場，也可以產(chǎn)生不變化的磁場；均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，由變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與以上類似，故正確答案為BD.,7(2010課標(biāo)全國)在電磁學(xué)發(fā)展過程中，許多科學(xué)家作出了貢獻(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(dòng)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,答案：AC 解析：赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，B錯(cuò)誤洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場對運(yùn)動(dòng)電荷作用的規(guī)律，D錯(cuò)誤,8紅外遙感衛(wèi)星通過接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來探測地面物體的狀況地球大氣中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能強(qiáng)烈吸收某些波長范圍的紅外輻射，即地面物體發(fā)出的某些波長的電磁波，只有一部分能夠通過大氣層被遙感衛(wèi)星接收下圖為水和二氧化碳對某一波段不同波