选修3-43电磁波 相对论简介【2015《物理复习方略》一轮复习课件沪科版】

第三章电磁波相对论简介知识点1变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播电磁波的产生、发射和接收Ⅰ

【思维激活1】下列各图所示的电场中,能产生电磁波的是()【解析】选D。选项A表示一个稳定的电场,它不能产生磁场,也就不能产生电磁波。选项B、C表示的是随时间均匀变化的电场,它们能在周围空间产生稳定的磁场,但不能再产生电场,因此B、C不能产生电磁波。选项D表示的是一种周期性的振荡电场,在周围空间会产生同频率的振荡磁场,振荡磁场又会在其周围空间产生同频率的振荡电场,形成不可分割的变化的电场和变化的磁场组成的统一体,向空间传播时就形成了电磁波,选项D正确。

【知识梳理】1.麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生_____,变化的电场产生_____。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___________,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_______介质。(2)v=λf对电磁波_________。(3)电磁波能产生反射、折射、_____和衍射等现象。电场磁场完整的整体不需要同样适用干涉4.发射电磁波的条件：(1)要有足够高的_________;(2)电路必须_____,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_____和_____两种方法。6.电磁波的传播：(1)三种传播方式：天波、_____、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=__________m/s。振荡频率开放调幅调频地波3.0×1087.电磁波的接收：(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率_____时,激起的振荡电流_____,这就是电谐振现象。(2)使接收电路产生电谐振的过程叫作_____,能够调谐的接收电路叫作_____电路。(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫作_____,检波是_____的逆过程,也叫作_____。相等最强调谐调谐检波调制解调知识点2电磁波谱Ⅰ

【思维激活2】理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用()A.紫外线具有很强的荧光作用B.紫外线具有杀菌消毒作用C.X射线的很强的贯穿力D.红外线具有显著的热效应E.红外线波长较长,易发生衍射【解析】选D。“神灯”又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快,因此选择D。【知识梳理】1.定义：按电磁波的波长从长到短分布是_________、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线,形成电磁波谱。无线电波2.电磁波谱的特性、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>10-3波动性强,易发生衍射无线电技术红外线1011～101510-3～10-7_______红外线遥感可见光101510-7引起视觉照明、摄影热效应电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律紫外线1015～101710-7～10-9化学效应、_________、能杀菌医用消毒、防伪X射线1016～101910-8～10-11贯穿性强检查、医用透视γ射线>1019<10-11贯穿本领最强工业探伤、医用治疗荧光效应知识点3狭义相对论的基本假设质速关系、质能关系相对论质能关系式Ⅰ

【思维激活3】如图所示,考虑几个问题：(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

。(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

。(3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动,人看到的光速应是

。【解析】根据狭义相对论的光速不变原理：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、观察者间的相对运动没有关系。因此三种情况下,人观察到的光速都是c。答案：(1)c(2)c(3)c【知识梳理】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_______。(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_______,光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。相同的相同的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与静止时的质量m0之间有如下关系：m=________。(2)物体运动时的质量m总要_____静止时的质量m0。3.相对论质能关系：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=___。大于mc2【微点拨】1.麦克斯韦电磁场理论的几点提醒：(1)恒定的电场不产生磁场。(2)恒定的磁场不产生电场。(3)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场。(4)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。(5)振荡电场产生同频率的振荡磁场。(6)振荡磁场产生同频率的振荡电场。2.狭义相对论的两个基本假设的两点说明：(1)“物理规律相同”指的是在一切惯性参考系中物理定律的数学形式完全相同。(2)由于狭义相对论的两个基本原理只是由几个有限的实验来证明的,所以只能叫作假设。考点1电磁波和电磁波谱1.电磁波的传播及波长、频率、波速：(1)电磁波本身是一种物质,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)。深化理解(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=λf,f是电磁波的频率,即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f=改变L或C即可改变f,从而改变电磁波的波长λ。2.电磁波与机械波的比较：名称项目电磁波机械波不同点研究对象电磁现象力学现象产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生本质是物质,是电磁现象,是电磁振荡的传播不是物质,是机械振动在介质中的传播传播机理电磁场交替感应质点间相互作用名称项目电磁波机械波不同点传播介质

不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播)描述的量电场强度E与磁感应强度B随时间和空间周期性变化质点的位移x、加速度a随时间和空间周期性变化波的种类横波既有横波也有纵波速度特点由介质和频率决定,在真空中等于光速(很大)(c=3×108m/s)仅由介质决定名称项目电磁波机械波相同点能量都携带能量并传播能量速度公式v=λf遵循规律均可发生反射、折射、干涉、衍射等现象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等,易发生干涉、衍射现象;波长较短的紫外线、X射线、γ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γ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;γ射线是原子核受到激发后产生的。(4)电磁波的能量随频率的增大而增大。【题组通关方案】【典题1】(2013·四川高考)下列关于电磁波的说法,正确的是()A.电磁波只能在真空中传播B.电场随时间变化时一定产生电磁波C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在【典题解析】选C。电磁波可以在真空中传播,也可以在介质中传播,故选项A错误;若电场随时间均匀变化,则不能产生电磁波,故选项B错误;做变速运动的电荷会在空间激发非均匀变化的磁场,从而会在空间产生电磁波,故选项C正确;赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,故选项D错误。【典题2】(2013·浙江高考)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【典题解析】选B。A项中电磁波可以传递信息,声波也能传递信息,由此判断A错误;B项中手机在通话时,涉及的波既有电磁波又有声波,B项正确;C项中,太阳光中的可见光的传播速度远大于医院“B超”中的超声波的传播速度,C项错误;D项中,遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长,故D项错误。【加固训练】1.(2010·天津高考)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【解析】选A。不管磁场怎样变化,只要是变化的磁场就可以在空间产生电场,所以均匀变化的磁场也能够在空间产生电场,故A正确;电磁波的传播速度与介质和频率有关,相同频率的电磁波在不同的介质中传播速度不同,故B错误;恒定的电场(磁场)周围不会产生磁场(电场),只有周期性变化的电场(磁场)才能产生电磁波,故C错误;电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播,若同一种介质是不均匀的,电磁波在其中的折射率是不一样的,在这样的介质中是沿曲线传播的,故D错误。2.根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的有()A.在恒定电场周围一定产生磁场,恒定磁场周围一定产生电场B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,变化的磁场周围一定产生变化的电场C.均匀增大的电场周围一定产生均匀增大的磁场D.振荡电场一定产生同频率的振荡磁场【解析】选D。变化的电场周围才会产生磁场,恒定的电场周围不会产生磁场,同理,恒定的磁场周围也不会产生电场,所以选项A错。随时间做均匀变化的电场,其变化率是常量,故周围产生的磁场是恒定的,同理,均匀变化的磁场周围产生的电场也是恒定的,所以选项B、C错误。电场周期性变化,其周围产生的磁场一定随之周期性变化,且变化周期相同,所以选项D正确。【学科素养升华】关于电磁波的产生的三点说明(1)能否产生电磁波,要看变化的电场和磁场是否能持续地再产生变化的磁场和电场,也就是说,所产生的磁场或电场必须是变化的,而不能是稳定的。(2)明确是怎样变化的电场(磁场)产生怎样变化的磁场(电场)。(3)LC振荡电路产生的振荡电场和振荡磁场都能产生电磁波。考点2狭义相对论的简单应用1.对“同时”的相对性的理解：(1)经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察也是同时的。(2)相对论的时空观：“同时”具有相对性,即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察就不一定是同时发生的。深化理解2.对“长度的相对性”的理解：狭义相对论中的长度公式：l=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。3.对“时间间隔的相对性”