2019年高考物理一轮复习第十六章光与电磁波相对论简介第3讲电磁波学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 3 讲 电磁波 板块一 主干梳理 夯实基础 【知识点 1】 变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场电磁波的产生、发射、接收及其传播 1.麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生 电场 ，变化的电场产生 磁场 。 2电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个 完整的整体 ，这就是电磁场。 3电磁波：电磁场 (电磁能量 )由近及远地向周围传播形成电磁波。 (1)电磁波是横波，在空间传播 不需要 介质。 (2)v f 对电磁波 同样适用 。 (3)电磁波能产生反射、折射、 干涉 、偏振和衍射等现象。 4发射电磁波的条件 (1)要有 足够高的 振荡频率 ； (2)必须

2、是 开放 电路，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 5调制：有 调幅 和 调频 两种方法。 6电磁波的传播 (1)三种传播方式：天波、 地波 、空间波。 (2)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同， c 3.010 8 m/s。 7电磁波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率 相等 时，接收电路中产生的振荡电流 最强 ，这就是电谐振现象。 (2)使接收电路产生电谐振的过程叫作 调谐 ，能够调谐的接收电路叫作 调谐 电路。 (3)从经过调制的高频振荡电流中还原出调制信号的过 程叫作 解调 ，解调是 调制 的逆过程，调幅波的解调也叫作 检波 。 8电磁波的应用 电

3、视、雷达和移动电话。 【知识点 2】 电磁波谱 1定义 按电磁波的波长从长到短排列顺序是 无线电波 、红外线、可见光、紫外线、 X 射线和 射线，形成电磁波谱。 2电磁波谱的特性、应用 【 精品教育资源文库 】 【知识点 3】 狭义相对论的基本假设 质速关系 爱因斯坦质能方程 1.狭义相对论的两个基本假设 (1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是 相同的 。 (2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是 相同的 ，光速与光源 、观测者间的相对运动没有关系。 2相对论的质速关系 (1)物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度 v 运动时的质量 m 与静止时的

4、质量 m0之间有如下关系： 【 精品教育资源文库 】 m m01 ? ?vc 2。 (2)物体运动时的质量 m 总要 大于 静止时的质量 m0。 3爱因斯坦质能方程 用 m 表示物体的质量， E 表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为： E mc2。 该式表明，物体的能量与质量之间成简单的正比关系。 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 电磁 场和电磁波 深化理解 1感应电场与静电场的区别 变化的磁场产生的电场叫做感应电场，也叫涡旋场，它和静电场一样，处于感应电场中的电荷受力的作用，且F Eq。 感应电场与静电场的区别主要有以下几点： (1)静电场的电场线是非闭合曲线，而感应电场的电场线是闭

5、合曲线。 (2)静电场中有电势的概念，而感应电场中无电势概念。 (3)在同一静电场中，电荷运动一周 (曲线闭合 )，电场力做功一定为零；而在感应电场中，电荷沿闭合曲线运动一周，电场力做功不一定为零。 (4)静电场的 “ 源 ” 起于 “ 电荷 ” ，而感应电场的 “ 源 ” 起于 变化的磁场。 2电磁波的传播及波长、频率、波速 (1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的 (都等于光速 )。 (2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。 (3)三者关系 v f ， f 是电磁波的频率，即为发射电磁波的 LC 振荡电路的

6、频率 f 12 LC，改变 L 或 C 即可改变 f，从而改变电磁波的波长 。 3对电磁波谱的四点说明 (1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线，易发生干涉 、衍射现象；波长较短的 X 射线、 射线，穿透能力较强。 (2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和 X 射线、 X 射线和 射线都有重叠。 (3)不同的电磁波，产生的机理不同，无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的； X 射线是原子的内层电子受到激发后产生的； 射线是原子核受到激发后产生的。 (4)电磁波的能量随

7、频率的增大而增大。 例 1 (多选 )关于电磁场和电磁波，正确的说法是 ( ) A只有不均匀变化的磁场，才能在其周围 空间产生电场 【 精品教育资源文库 】 B电磁波的频率等于激起电磁波的振荡电流的频率 C电磁波的传播不需要介质 D电磁波的传播速度一定是 310 8 m/s (1)怎样才能产生电磁波？ 提示： 只有周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，这个周期性变化的磁场又激发出周期性变化的电场，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向外传播形成电磁波。 (2)电磁波的波速受哪些因素的影响？ 提示： 波长、频率，其中波长与介质有关。 尝试解答 选 BC。 只有周期性变化的磁场，才能在其周

8、围产生同周期的变化的电场，从而形成周期性变化的电磁波， B 正 确。只要是变化的磁场，在其周围就能产生电场， A 错误。电磁波的传播不需要介质， C 正确。电磁波的传播速度只有在真空中才是 310 8 m/s，而在其他介质中不是 310 8 m/s， D 错误。 跟踪训练 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 答案 A 解析 均匀变化的磁场能在空间产生恒定的电场， A 正确。电磁波的传播速度取决于频率和介 质， B 错误。必须有周期性变化的电场和磁场才

9、能产生电磁波， C 错误。电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播。 考点 2 狭义相对论的简单应用 解题技巧 1速度变换公式 u u v1 u vc2若 u v c 时， u c，从而证明了光速是速度的极限，也反证了光速不变原理。其中 u 表示物体相对参考系的速度， v 表示两参考系的相对速度。 2相对论质量 m m01 ? ?vc 2从上式可以看出，当物体 (一般是粒子 )的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量。 3质能方程 E mc2 含义：反映物体质量和能量之间的关系。 由此会有两种能量表达：静止时的能量和运动时的能量；两能量之差就是物体的动能 Ek，即 Ek E E0。 4对

10、“ 时间间隔的相对性 ” 的理解：时间间隔的相对性公式： t 1 ? ?vc 2中 是相对事件发生地静【 精品教育资源文库 】 止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而 t 则是相对于事件发生地以速度 v 运动的观 察者测量同一地点的同样两个事件发生的时间间隔。也就是说：在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这叫作狭义相对论中的时间膨胀。 (动钟变慢 ) 5对 “ 长度的相对性 ” 的理解：狭义相对论中的长度公式： l l0 1 ? ?vc 2中， l0 是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而 l 可认为是杆沿杆的长度方向以速度 v 运动时，静止的观察者测量的长

11、度，还可以认为是杆不动，而观察者沿杆的长度方向以速度 v 运动时测出的杆的长度。 例 2 (1)一列火车以速度 v 匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢中的人看见的情况是什么呢？ (2)一张宣传画是边长为 5 m 的正方形，一高速列车以 210 8 m/s 速度接近此宣传画，在司机看来，这张宣传画是什么样子？ (3)远方的一颗星以 0.8c 的速度离开地球，在地球上测得它辐射出来的闪光按 5 昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？ (1)相对长度公式 l l0 1 ? ?vc 2中 l 和 l0的物 理意义是什么？ 提示： l 表示沿着杆的长度方

12、向与杆相对运动的观察者认为的杆的长度， l0表示与杆相对静止的观察者认为的杆的长度。 (2)相对时间间隔公式 t 1 ? ?vc 2中 t 和 的物理意义是什么？ 提示： t 表示以速度 v 高速运动的惯性系中观测的时间间隔， 表示在与两个事件相对静止的惯性系中观察的时间间隔。 尝试解答 (1)车头的灯先亮 _(2)3.75 _m2的画 _(3)3 昼夜 。 (1)由同时的相对性可知车 头的灯先亮。 (2)l l0 1 ? ?vc 2 5 1 ? ?2108310 82 m3.7 m ，在垂直运动方向上，长度没有变化，所以看到的是一张面积为 3.75 m 2的宣传画。 (3)因为 t 1 ?

13、?vc 2，所以 t 1 ? ?vc 2， t 5 昼夜， v 0.8c，所以 5 1 2 3 昼夜。 跟踪训练 有两只对准的标准钟，一只留在地面上，另一只放在高速飞行的飞船上，则下列说法正确的是( ) A飞船上的人看到自己的钟比地面上的钟走得慢 B地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得慢 C地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得快 D因为是两只对准的标准钟，所以两钟走时快慢相同 【 精品教育资源文库 】 答案 C 解析 由 “ 时间间 隔的相对性 ” 公式 t 1 ? ?vc 2可知，在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，所以地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得快， C 正确， A、 B、 D 错误。