关于麦克斯韦电磁场理论

第四课时电磁波相对论1．理解麦克斯韦电磁场理论的要点．2．了解电磁涉及其传播，了解电磁波的放射、接收过程．3．了解电磁波谱及其相关应用．4．知道狭义相对论的根本假设、质速关系及相对论质能公式(只限于定性了解)．1．麦克斯韦电磁场理论(1)觉察：19世纪60年月，由英国物理学家麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波的存在.1888年，赫兹用试验证明白电磁波的存在．(2)主要论点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不行分割的电磁场．2．电磁波(1)电磁波的产生变化的电场和变化的磁场交替产生，且由近及远地向四周传播，形成了电磁波．(2)电磁波特点①电磁波中的磁感应强度方向和电场强度的方向与传播方向相互垂直，所以电磁波是横波．②电磁波的传播不需要任何介质，它在真空中传播的速度是c＝3×108_m/s.③电磁波能产生反射、折射、干预和衍射等现象．(3)电磁波的放射和接收①放射条件：足够高的频率和开放电路．②调制有两种形式：调幅和调频．③调谐：使接收电路产生电谐振的过程．④解调：使声音和图像信号从高频电流中复原出来的过程．(4)电磁波谱①按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱．②不同的电磁波由于具有不同的波长(频率)因而具有不同的特性．同种电磁波在不同介质中传播时，频率不变；不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同．(对应学生用书第155页)1．关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的选项是(D)A．电场产生磁场，磁场产生电场B．变化的电场产生变化的磁场C．恒定电流四周不产生磁场D．变化的磁场产生电场解析：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，所以AB错误，D正确．恒定电流在四周产生稳定的磁场，所以C错误．2．(2023年宜宾市模拟)关于电磁场和电磁波，以下说法中不正确的选项是(A)A．变化的电场四周产生变化的磁场，变化的磁场四周产生变化的电场，两者相互联系，统称为电磁场B．电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波C．电磁波是一种物质，可在真空中传播．所以平日说真空没有实物粒子，但不等于什么都没有，有“场”这种特殊物质D．电磁波在真空中的传播速度总是3×108m/s解析：依据麦克斯韦电磁场理论知变化的磁场四周产生电场，变化的电场四周产生磁场，所以A错误．3．(2023年北京理综)属于狭义相对论根本假设的是：在不同的惯性系中(A)A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比解析：狭义相对论两个根本假设为①相对性原理，②光速不变原理，任何惯性系真空中的光速均为c，所以只有A正确．电磁场理论的理解【例1】以下关于电磁场的说法中不正确的选项是()A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其四周产生电磁场，从而形成电磁波B．任何变化的电场四周肯定有磁场C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不行分别的统一体，即电磁场D．电磁波的理论在先，实践证明在后思路点拨：依据麦克斯韦电磁场理论分析解答．解析：由麦克斯韦电磁场理论可知，A错误，B、C正确．英国物理学家麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在，并指出电磁波的特点．例如：电磁波的传播不需要介质，它在真空中的速度等于光速，电磁波是横波等，进而说明光是电磁波家庭中的一员．二十多年后由德国物理学家赫兹验证．所以D正确．答案：A.深刻理解麦克斯韦电磁场理论是解决此题的关键．电磁波和电磁波谱1．电磁波与机械波的一样点(1)都具有周期性．(2)都是波，具备波的一切特性，如反射、折射、干预和衍射．(3)波长、波速、频率关系式一样，即v＝λf.2．电磁波与机械波的区分机械波在介质中传播速度由介质打算，而电磁波在介质中的传播速度与介质和频率都有关．3．电磁波谱的分析(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，易发生干预、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透力量较强．(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限，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同．【例2】(2023年福建模拟)当代人类的生活和电磁波严密相关，关于电磁波，以下说法正确的选项是()A．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在四周空间产生电磁波B．电磁波在传播过程中，其波速始终保持不变C．电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波D．微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波思路点拨：(1)电磁波产生条件；(2)电磁波的传播规律；(3)电磁波谱中各电磁波的应用及与机械波的区分．选项诊断结论A变化的磁场、电场才产生电磁波×B电磁波的传播速度与介质有关×C电磁波能够携带信号√D微波是波长较短的电磁波×解析：逐项分析如下答案：C.电磁波和机械波最大区分在于传播需要介质还是不需要介质．针对训练21：(2023年四川理综改编)关于电磁波，以下说法正确的选项是()A．雷达是用X光来测定物体位置的设备B．使电磁波随各种信号而转变的技术叫做解调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．电磁波能发生反射、折射、干预、衍射解析：雷达是利用微波来定位的，A项错误；使电磁波随各种信号而转变的技术叫调制，B项错误；钞票是利用紫外线的荧光作用，C项错误；电磁波是波，就具有波特有的各种现象，D项正确．答案：D.狭义相对论的简洁应用【例3】(2023年盐城市模拟)(6分)依据气体吸取谱线的红移现象推算，有一类星体远离我们的速度高达光速c的80%，即每秒24万公里．则在该类星体上测得它发出光的速度是__________，我们观测到它的体积比它实际体积________(填“大”或“小”)，该类星体上的π介子平均寿命比在地球上________(填“长”或“短”)．思路点拨：(1)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是一样的．(2)时间和空间的相对性公式．答案：c小长简洁错误认为光速受不同参考系的影响．考点一：电磁波和机械波的区分【例1】(根底题)(2023年北京卷)类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于把握新学问，提高学习效率．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展类比，总结出以下内容，其中不正确的选项是()A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干预和衍射现象C．机械波的传播依靠于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波思路点拨：通过比照电磁波与机械波的异同．进展分析推断．选项诊断结论Aλ＝适用于一切波，当然对电磁波也适用√B干涉和衍射是一切波具有的特性．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象．√C机械波要靠介质来传播，而电磁波可在真空中传播√D电磁波的传播方向与交替产生的电场和磁场方向都垂直，都是横波．×解析：逐项分析如下：答案：D.此题是选不正确的，要留意审题．考点二：狭义相对论的简洁应用【例2】(根底题)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方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是________．答案：C正确理解狭义相对论中长度公式是解决此类题目的关键．(2023年天津理综，1)以下关于电磁波的说法正确的选项是(A)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一样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：变化的磁场产生电场，故A正确；电磁波在真空中传播速度大于在介质中传播的速度，故B项错；只有周期性变化的电场和磁场在空间才能产生电磁波，故C项错误；全部的波动都具有衍射的特性，故D项错误．(1)此题考察电磁波的形成和传播规律．(2)突破此题的关键是知道产生电磁波的条件和电磁波在传播时不需要介质1.(2023年合肥市模拟)关于电磁场和电磁波，以下说法正确的选项是(C)A．电磁场是一种物质，它只能在真空中传播B．电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度方向相互平行C．由于微波衍射现象不明显，所以雷达用它测定物体的位置D．大气对蓝光的吸取较强，所以天空看起来是蓝色的解析：电磁场是一种特殊的物质，在真空、介质中都可以传播，A错误．电磁波在真空中传播时，它的电场强度和磁感应强度方向相互垂直，B错误．当太阳光通过空气时，太阳光中波长较长的红光、橙光、黄光都能穿透大气层，直接射到地面，而波长较短的青蓝紫等色光，很简洁被悬浮在空气中的微粒阻挡，从而使光线射向四方使天空呈现出蓝色，D错误．2．(2023年天津理综)以下关于电磁波的说法正确的选项是(B)A．电磁波必需依靠介质传播B．电磁波可以发生衍射现象C．电磁波不会发生偏振现象D．电磁波无法携带信息传播解析：依据电磁波的产生气理及传播特性可知，电磁波传播不需要介质，选项A错误；干预、衍射是全部波都具有的共同特性，选项B正确；由于电磁波是横波，故能发生偏振现象，选项C错误；电磁波能够携带图像、声音等信息进展传播，选项D错误．3．(2023年宿迁模拟)关于电磁波，以下说法中正确的选项是(C)A．在真空中，频率高的电磁波传播速度较大B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大C．电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变D．只要放射电路的电磁振荡一停顿，产生的电磁波马上消逝解析：任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是c，故A、B都错．电磁波由真空进入介质，波速变小，而频率不变，C正确．变化的电场、磁场由变化区域向外传播就形成电磁波，放射电路的电磁振荡停顿时，虽不再放射电磁波，但已放射出的电磁波还要连续传播，故D错．4．(2023年北京模拟)关于电磁波，以下说法中不正确的选项是(B)A．在传播过程中传递能量B．其频率与传播波的介质有关C．它能产生干预、衍射现象D．它能在真空中传播解析：电磁波可以在真空中传播，可以产生干预、衍射现象，可以传递能量，电磁波的频率由电磁场周期变化的频率打算．与介质无关，B错误．5．(2023年上海物理卷)电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列挨次是(A)A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线解析：常见的电磁波按波长由长到短的排列挨次是：无线电波，红外线，可见光，紫外线，X射线，γ射线．6．(2023年江苏卷)如下图，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进展联络，则壮壮丽测到该光束的传播速度为(D)aA．0.4cB．0.5cC．0.9cD．1.0c解析：依据狭义相对论光速不变原理知D正确．7．(2023年徐州模拟)以下说法中正确的选项是(D)A．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置B．调谐是电磁波放射的过程，调制是电磁波接收的过程C．在双缝干预试验中，假设仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干预条纹间距变窄D．考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短解析：雷达可以利用电磁波的反射来测定物体的位置，A错误；调谐是