第5课时电磁波与相对论

1、第5课时电磁波与相对论考纲解读 1.掌握麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波是横波.2.了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱.3.了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论1关于电磁波谱问题电磁波包含了射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是()A无线电波、红外线、紫外线、射线B红外线、无线电波、射线、紫外线C射线、红外线、紫外线、无线电波D紫外线、无线电波、射线、红外线答案A解析电磁波的波长范围很广，按波长由长到短的顺序排列，其顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线所以，A的排列顺序是正确的2相对论的理解关于狭义相对论的说法，不正确的是()A狭义相对论认为

2、在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D狭义相对论任何情况下都适用答案D解析狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项A正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c(光速不变原理)，与光源的运动无关，选项B正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故选项C正确，D错误1电磁波的特性(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的传播速度是相同的(都等于光速)(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播时，其速度是不

3、同的，频率越高，波速越小(3)电磁波的频率f、波长和波速v的关系：vf.(4)电磁波是横波，具有波的特性，能产生干涉、衍射等现象2电磁波的发射与接收(1)电磁振荡(LC电路)的周期T2，频率f.(2)发射电磁波的条件：振荡电路要有足够高的频率振荡电路应采用开放电路发射电磁波需经过调制过程，调制的方法分为调频和调幅接收电磁波需经过解调过程，解调是调制的逆过程3狭义相对论(1)狭义相对论的基本假设在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的(2)时间间隔的相对性t.(3)长度的相对性ll0 .(4)相对论的速度变换公式u.(5)相对论质量m.(6)质能方程

4、Emc2.考点一电磁波谱分析及电磁波的应用电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波<3×1011>103波动性强，易发生衍射无线电技术衍射能力减弱直线传播能力增强红外线10111015103107热效应红外遥感可见光1015107引起视觉照明、摄影紫外线10151017107109化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线101610191081011贯穿本领强检查、医用透视射线>1019<1011贯穿本领最强工业探伤、医用治疗特别提醒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等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的

5、紫外线、X射线、射线等，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，但它们产生的机理不同例1关于电磁波谱，下列说法正确的是()A电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康CX射线和 射线的波长比较短，穿透力比较强D红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线解析无线电波的波长长，易发生衍射现象，A正确紫外线的频率比可见光高，B错任何物体都能辐射红外线，D错故选A、C.答案AC突破训练1关于电磁波，下列说法正确的是()A雷达是用X光来测定物体位置的设备

6、B使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调C用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D变化的电场可以产生磁场答案D解析雷达是用微波测定物体的位置的设备，A错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，B错；使钞票上的荧光物质发出可见光的是紫外线，C错；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场可以产生磁场，D正确考点二对狭义相对论的理解1惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系2光速的大小与选取的参考系无关，因为光速是从麦克斯韦方程组中推导出来的，无任何前提条件3狭义相对论认为物体的质量m与物体的速度v有关，其关系

7、式为m.例2如图1所示，考虑几个问题：图1(1)如图所示，参考系O相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？(2)参考系O相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？(3)参考系O相对于参考系O以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？解析根据狭义相对论的一个基本假设：光速不变原理，可知光速是不变的，都应是c.答案(1)c(2)c(3)c突破训练2对于公式m，下列说法中正确的是()A公式中的m0是物体以速度v运动时的质量B当物体运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用C当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只

8、有当物体以接近光速的速度运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动D通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化答案CD解析公式中的m0是物体的静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故A、B错，C、D对高考题组1(2013·浙江理综·14)关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是()A电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同答案B解析电磁波和声

9、波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，A选项错误；太阳光中的可见光属于电磁波，而“B超”中的超声波属于机械波，它们的传播速度不同，C选项错误；遥控器发出的红外线波长比X射线波长大得多，D选项错误，正确选项为B.2(2013·江苏单科·12B(2)如图2所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离_(选填“大于”、“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为_图2答案大于c(或光速)解析狭义相对论的两个基本假设之一就是光速不变原理，因此A测得信号的速度仍等于c(或光速)，以地

10、面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而B相对A是静止，没有尺缩效应现象，则A测得两飞船距离应大于L.模拟题组3关于电磁波谱，下列说法中正确的是()A红外线比红光波长长，它的热作用很强BX射线就是伦琴射线C阴极射线是一种频率极高的电磁波D紫外线的波长比伦琴射线的长，它的显著作用是荧光作用答案ABD解析在电磁波谱中，红外线的波长比可见光的长，而红光属于可见光，故选项A正确阴极射线与电磁波有着本质的不同，电磁波在电场、磁场中不偏转，而阴极射线在电场、磁场中可能会偏转，电磁波在真空中的速度是3×108 m/s，而阴极射线的速度总是小于3×108 m/s，阴极射线实际是高速电子流，

11、故选项C错误X射线就是伦琴射线，是高速电子流射到固体上产生的一种波长很短的电磁波，故选项B正确紫外线的显著作用是荧光作用，而伦琴射线的显著作用是穿透作用，且紫外线的波长比伦琴射线的长，故选项D正确4根据相对论原理，下列说法中正确的是()A按照相对论来讲，一个真实的、静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速cB按照相对论及基本力学规律可推出质量和能量的关系为Emc2C某个静质量为m0的物体，相对它静止的观察者测其质量为mm0，能量为EE0m0c2，称为静能量，这表明任何静质量不为零的物体都储存着巨大的能量D按照相对论来讲，物理规律在一切惯性参考系中可以具有不同的形式答

12、案ABC解析按照相对论的结论，m，这表明高速运动的物体其质量的测量值会非常大并随着速度趋于光速而无限增大，一个真实的物体，其质量是确定值、有限大，所以按照相对论来讲，一个真实的、静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c，选项A的说法是对的；质能关系式能按照相对论及基本力学规律推出，所以选项B的说法也是对的；根据质能方程：Emc2的意义知C项正确；按照狭义相对论的基本假设，物理规律在一切惯性参考系中都是相同的，所以选项D错误，故本题的正确选项为A、B、C.(限时：30分钟)题组1电磁波谱、电磁波及其应用1类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提

13、高学习效率，在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是()A机械波的频率、波长和波速三者间满足的关系，对电磁波也适用B机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D机械波既有横波又有纵波，而电磁波是纵波答案D解析机械波和电磁波有相同之处，如vf都适用，且都能产生干涉和衍射现象，A、B正确机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C正确机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D不正确2据飞行国际报道称，中国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第四代作战飞机“歼20”(如图1)，于2

14、011年1月11日1250进行了公开首飞它的首飞成功标志着中国图1继美国和俄罗斯之后，成为世界上进入到第四代战机研发序列中的国家隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是()A运用隐蔽色涂层，无论距你多近，即使你拿望远镜也不能看到它B使用能吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现C使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流D主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现答案B解析隐形飞机的原理

15、是在飞机制造过程中使用能吸收雷达电磁波的材料，使反射的雷达电磁波很弱，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，飞机在雷达屏幕上很难被发现，故只有B正确3雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内，已知真空中光速c3×108 m/s.下列说法正确的是()A电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生B电磁波可由周期性非均匀变化的电场或磁场产生C雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间D雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定答案BCD解析本题考查电磁波的产生，波长与波速、频率的关系及电磁波的应用电磁波可由周期性非均

16、匀变化的电场或磁场产生，选项A错误，B正确根据题中所给数据，结合可以算出波长范围为0.3 m1 m，选项C正确设电磁波从发射到接收所用时间为t，则雷达与目标之间的距离为x，选项D正确4下列说法中正确的是()A红外线、紫外线、伦琴射线和射线在真空中传播的速度均一样，均为3×108 m/sB红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性C紫外线在水中的传播速度大于红外线在水中的传播速度D日光灯是紫外线的荧光效应的应用答案AD5关于射线，以下说法中正确的是()A射线比伦琴射线频率更高，穿透能力更强B射线可用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等C利用射线穿透力强可制成金属测厚计来检测金属板

17、的厚度D“刀”是利用了射线的强穿透能力答案ABC题组2对狭义相对论的考查6对相对论的基本认识，下列说法正确的是()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时钟与他观察到的地球上的时钟走得同样快D我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上长度变短了答案A解析真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，选项A正确；爱因斯坦通过质能方程阐明了质量与能量的联系，但不能认为质量就是能量，选项B错误；根据相对论可知运动的时钟变慢，选项C错误；竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度才会变短，选项

18、D错误7如图2所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上静止的观察者A观测到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S.则S和S的大小关系是()图2AS>S BSS CS<S D无法判断答案A8惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示)从相对S系沿x方向以接近光速的速度匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是()答案C解析根据相对性原理，当正方形沿x方向以接近光速的速度匀速飞行时，在运动方向上会出现长度收缩效应，而在垂直于运动方向的方向上则不会出现长度收缩效应，故C正确题组3机械波、光学与相对论的组合9(1)如图3所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A

19、、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速的速度行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是_图3A同时被照亮 BA先被照亮CC先被照亮 D无法判断(2)如图4所示，在同一种均匀介质中的一条直线上，两个振源A、B相距8 m在t00时刻，A、B开始振动，它们的振幅相等，且都只振动了一个周期，A、B的振动图象分别如图5甲、乙所示若A振动形成的横波向右传播，B振动形成的横波向左传播，波速均为10 m/s，则_图4图5At10.2 s时刻，两列波相遇B两列波在传播过程中，若遇到大于1 m的障碍物，不能发生明显的衍射现象C在两列波相遇过程中，A、B连线中点C处的质点的振动速度

20、始终为零Dt20.8 s时刻，B处质点经过平衡位置且振动方向向下(3)直角玻璃三棱锥的截面如图6所示，一条光线从AB边入射，ab为其折射光线，ab与AB边的夹角60°.已知这种玻璃的折射率n，则：图6这条光线在AB边上的入射角为_；图中光线ab_(填“能”或“不能”)从AC边折射出去答案(1)C(2)C(3)45°不能解析(1)列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮，故选项C正确(2)两列波相向传播，它们的相遇时刻为t1 s0.4 s，A错误两列波的周期均为T0.2

21、 s，又已知波速均为v10 m/s，所以波长均为vT2 m，因为障碍物的尺寸1 m小于这两列波的波长，所以这两列波均能发生明显的衍射现象，B错误A、B连线中点C到两个波源的距离都等于2个波长，并且两列波同时传播到C点，若从两列波传播到C点开始计时，左右两列波在该点处的振动图象分别如题图甲、乙所示，显然，在两列波相遇过程中，中点C始终处于平衡位置，C正确t20.8 s时刻，从振源A发出的波刚好传播到B点，所以此时B处质点的振动方向与振源A的起振方向相同，从平衡位置向上振动，D错误(3)由题图可知折射角为30°，由折射定律可得这条光线在AB边上的入射角为45°.题图中光线ab在AC边的入射角等于60°，大于临界角45°，发生全反射，不能从AC边折射出去10(1)下列说法正确的是_A根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时变矮B两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域交替变化C光的偏振现象说明光波