2020版高考物理总复习第十四章第6节电磁波与相对论教学案新人教版.docx

第6节电磁波与相对论【p249】夯实基础119世纪60年代，_麦克斯韦_预言了电磁波的存在，并认为光是一种_电磁波_，此后赫兹证实了电磁波的存在2麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生_电场_，变化的电场能够在周围空间产生_磁场_3电磁场：变化的_磁场_产生电场，变化的_电场_产生磁场，周期性变化的电场和_周期性变化_的磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是_电磁场_4电磁波(1)形成：周期性_变化的电场_和周期性_变化的磁场_从产生的区域由近及远地向周围空间传播出去，就形成了_电磁波_(2)特点电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向_垂直_，因此电磁波是_横波_电磁波的传播_不需要_介质，在真空中也能传播在真空中的波速为c_3.0108_ m/s.波速、波长和频率的关系：_cf_特别提醒：电磁波不同于机械波，机械波传播必须有介质，而电磁波传播不需介质，机械波的波速仅取决于介质，而电磁波的波速与介质及波的频率均有关系(3)发射和接收为有效发射电磁波，振荡电路必须有足够高的频率，并且是开放的；要利用电磁波传递信号需要对电磁波进行调制，调制有_调幅_和_调频_两种方法接收电磁波时，先要调谐使_接收电路_产生电谐振，再通过检波“检”出高频电流中所携带的信号(4)电磁波的应用：广播、电视、雷达、无线通信等(5)电磁波谱电磁波谱特性应用真空中波长递变规律无线电波容易发生衍射通信和广播大于1 mm红外线热效应红外线遥感小于1 mm大于700 nm可见光引起视觉照明等700 nm到400 nm之间紫外线化学效应、荧光效应、能杀菌灭菌消毒、防伪5 nm到370 nm之间X射线穿透能力强医用透视、安检0.01 nm到10 nm之间射线穿透能力很强工业探伤、医用治疗小于001 nm考点突破例1根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是()A稳定的电场周围产生稳定的磁场B均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场C均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D不均匀变化的电场周围产生变化的磁场【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定的电场其周围不产生磁场，恒定的磁场其周围也不产生电场变化的电场周围才能产生磁场，变化的磁场周围才能产生电场，故A错误；均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，只有非均匀变化的电场产生变化的磁场，故B、C错误，D正确【答案】D【小结】对麦克斯韦电磁场理论的理解例2关于电磁波传播，下列说法不正确的()A电磁波在与电场、磁场均垂直的方向传播B电磁波在真空中和介质中传播速度都等于光速c3.0108 m/sC电磁场由近及远传播，形成电磁波D电磁波的发射过程就是辐射能量的过程【解析】电磁波是横波，电磁波在与电场、磁场均垂直的方向传播，故A正确；根据光速可知，不同波长的电磁波，在真空中的传播速度等于光速c3.0108 m/s，在介质中传播速度小于光速c3.0108 m/s，故B错误；变化的电场与变化的磁场形成电磁波，电磁场由近及远传播，形成电磁波，故C正确；根据电磁波的发射可知，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，故D正确【答案】B针对训练1(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(AC)A波长不同的电磁波在本质上完全相同B电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C电磁波谱的频带很宽D电磁波的波长很短，所以电磁波谱的频带很窄【解析】电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已其中波长最长的波跟波长最短的波之间频率相差近1020倍A、C正确2(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(BDE)A电磁波不能发生干涉和衍射B周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，电磁波属于横波C麦克斯韦证实了电磁波的存在D利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输E电磁波可以由电磁振荡产生，电磁波不仅能传递电磁信号也能传递能量【解析】电磁波和机械波都能发生干涉和衍射，故A错误；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，电磁波能发生偏振现象，因此电磁波属于横波，故B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故C错误；利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波也能通过电缆、光缆传输，故D正确；电磁波可以由电磁振荡产生，电磁波不仅能传递电磁信号也能传递能量，如微波炉就是利用微波传递能量，故E正确【p250】夯实基础1狭义相对论的两个基本假设等价性原理：在_不同的_的惯性参考系中，一切物理规律都是_相同的_，即所有惯性系是等价的光速不变原理：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、观察者之间的相对运动_无关_2相对论的质速关系物质的质量随物体速度的增大而_增大_，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系式是：m.物体运动时的质量总是_大于_静止时的质量3相对论质能关系式爱因斯坦质能方程E_mc2_m为物质的质量，c为真空中的光速考点突破例3下列不符合狭义相对论的是()A真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的C一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小D物体的质量不变，因为它是物体的固有属性，与运动状态无关【解析】狭义相对论两个基本假设：一是在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；二是真空中的速度在不同的惯性参考系中都是相同的，故A、B正确；狭义相对论指出，根据ll0，知一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小，故C正确；根据狭义相对论公式m可知，物体的质量与运动的速度有关，故D错误【答案】D针对训练3(多选)对于公式m，下列说法中正确的是(CD)A式中的m0是物体以速度v运动时的质量B当物体的运动速度v0时，物体的质量mm0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用C当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速的速度运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D通常由于物体的运动速度很小，故质量的变化不引起我们的感觉在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化【解析】对于公式m，式中的m0是物体静止时的质量，故A错误；当物体运动速度v0时，物体质量mm0，但是当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动，故B错误，C正确；根据公式m，通常物体的运动速度太小，故质量的变化不引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化，故D正确考 点 集 训【p366】A组1电磁波和机械波相比较，下列说法正确的有(A)A电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质B电磁波在任何物质中传播速度相同，机械波波速大小决定于介质C电磁波、机械波都不会发生偏振现象D电磁波和机械波都不会产生干涉【解析】电磁波是电磁场相互转化并传播的，所以不需要介质，而机械波的产生是根据介质中质点间的相互作用，所以需要介质，A对；电磁波在真空中传播速度相同，在其他介质中由于折射率不同所以传播速度不同，B错；电磁波是横波，而机械波有横波，也有纵波，只有横波才能发生波的偏振现象，C错；干涉和衍射是波所特有的现象，不论是电磁波还是机械波只要满足条件都可以发生，D错2对相对论的基本认识，下列说法正确的是(A)A相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快D我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了【解析】相对论认为：真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，故A正确由Emc2可知，质量与能量相互联系，但质量与能量是两个不同的物理量，不能说质量就是能量，能量就是质量，故B错误；在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上慢故C错误；我们发现竖直向上高速运动的球，水平方向上没有变化，竖直方向变短了，故D错误3在一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为(D)A洞口为椭圆形，长度变短B洞口为圆形、长度不变C洞口为椭圆形、长度不变D洞口为圆形，长度变短【解析】根据尺缩效应，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短所以高速列车通过洞口为圆形的隧道时，列车上的司机对隧道口方向的观察结果仍然是圆形，但是观察隧道的长度变短，故选D.4关于电磁波的应用，下列说法不正确的是(B)A一切动物、墙壁、地面、车辆、飞机等都在不停地发射红外线B一切物体都能够发射紫外线，如太阳、弧光灯发出的光中就包含紫外线CX射线能使包在黑纸里的照相底片感光D射线对人体正常细胞有很强的破坏作用【解析】一切物体都在不停地发射红外线，故A正确；紫外线光子能量较高，如果原子处于较低的能级上，可能不能发射紫外线，故B错误；X射线穿透性强，能使包在黑纸里的照相底片感光，故C正确；射线光子的能量大，对人体细胞有很强的破坏作用，故D正确；本题选不正确的，故选B.5下列关于爱因斯坦质能关系式的说法中，正确的是(B)A只有运动物体才具有能量，静止物体没有能量B定的质量总是和一定的能量相对应CEmc2中能量E其实就是物体的内能D由Emc2知质量与能量可以相互转化【解析】不论静止，还是运动，物体均会具有能量，故A错误；爱因斯坦的质能方程Emc2，只是说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系物体的能量增大，质量也增大；能量减小了，质量也减小，E不是物体的内能Emc2说明质量和能量在量值上的联系，但决不等同于这两个量可以相互转变，故B正确，C、D错误B组6如果真空中的光速为c3.0108 m/s，当一个物体的运动速度为v12.4108 m/s时，质量为3 kg.当它的速度为1.8108 m/s时，其质量是(A)A2.25 kg B2.50 kgC3.00 kg D2.10 kg【解析】根据爱因斯坦相对论的公式：m可知，m1，所以：m0m11.8 kg；当它的速度为v21.8108 m/s时，质量为：m22.25 kg，选A.7(多选)在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，调制分调幅和调频两种如图所示有A、B两幅图在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把高频成分和低频成分分开，只让低频成分输入下一级，如果采用如图所示的电路，图中虚线框a和b内只用一个电容器或电感器以下关于电磁波的发射和接收的说法中，正确的是(AC)A在电磁波的发射技术中，图中A是调幅波B在电磁波的发射技术中，图中B是调幅波C图中a是电容器，用来通高频阻低频，b是电感器，用来阻高频通低频D图中a是电感器，用来阻交流通直流，b是电容器，用来阻高频通低频【解析】调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载，故A为调幅波，B为调频波；故A正确，B错误；根据交流电路中电容的通高频阻低频和电感线圈的通低频阻高频作用可知，元件a要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件a是电容器；元件b要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件b是电感器，故C正确，D错误8磁场的磁感应