《电磁波 相对论简介》复习

电磁波相对论简介电磁波电磁波的发现：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电磁波电磁波的发现：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→预言电磁波的存在赫兹证实电磁波的存在电磁振荡：周期性变化的电场能与磁场能周期性变化，周期和频率电磁波的发射和接收电磁波与信息化社会：电视、雷达等电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、ν射线相对论简介相对论简介相对论的诞生：伽利略相对性原理狭义相对论的两个基本假设：狭义相对性原理；光速不变原理时间和空间的相对性：“同时”的相对性长度的相对性：时间间隔的相对性：相对论的时空观狭义相对论的其他结论：相对论速度变换公式：相对论质量：质能方程广义相对论简介：广义相对性原理；等效原理广义相对论的几个结论：物质的引力使光线弯曲引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别二、知识梳理与例题讲练（一）电磁波的发现1．麦克斯韦的电磁场理论麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：，。2．电磁场：按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的______和______总是相互联系的，形成一个不可分离的统一场，称为________。电场和磁场只是这个统一的_______的两种具体表现。3．电磁波变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播，就形成_________。①电磁波是__________（填“横波”或“纵波”）。在电磁波传播方向上的任一点，场强E和磁感应强度B均与传播方向________且随时间变化。②电磁波的传播不需要介质，在_________中也能传播。在真空中的波速为c=_________m/s。③波速和波长、频率的关系：c=_______【例1】下列关于电磁波的说法正确的是(CD)A.只要电场和磁场发生变化,就能产生电磁波B.电磁波传播需要介质C.停止发射电磁波,发射出去的电磁波仍能独立存在D.电磁波具有能量,电磁波的传播是伴随着能量向外传递的【例2】如图所示,一正离子在垂直匀强磁场的固定光滑轨道内做逆时针匀速圆周运动,当磁场均匀增强时,离子的动能将(A)A.增大B.减小C.不变D.可能增大,也可能不变（二）电磁振荡1．振荡电路：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做________，能够产生振荡电流的电路叫________，LC回路是一种简单的_________。2．LC回路的电磁振荡过程：可以用图象来形象分析电容器充、放电过程中各物理量的变化规律，如图所示。3．LC回路的振荡周期和频率T=__________________f=__________________注意：①LC回路的T、f只与电路本身性质L、C有关②电磁振荡的周期很小，频率很高，这是振荡电流与普通交变电流的区别。分析电磁振荡要掌握以下三个要点（突出能量守恒的观点）：①理想的LC回路中_____能E电和_____能E磁在转化过程中的总和_______。②回路中电流越大时，L中的_______能越大（磁通量越___）。③极板上电荷量越大时，C中_____能越大（板间场强越___、两板间电压越___、磁通量变化率越___）。CLLC回路中的电流图象和电荷图象总是互为余函数（见右图）。CL【例3】某时刻LC回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如右图所示。则这时电容器正在充电（充电还是放电），电流大小正在减小（增大还是减小）。aKbC1L1L2C2K【例4】右边两图中电容器的电容都是C=4×10-6F，电感都是L=9×10－4H，左图中电键K先接a，充电结束后将K扳到b；右图中电键K先闭合，稳定后断开。两图中LC回路开始电磁振荡t=3.14×10－4s时刻，C1的上极板正在充电（充电还是放电）,带正aKbC1L2C2K（三）无线电波的发射和接收1．无线电波：技术中使用的电磁波。2．无线电波的发射：如图所示。①有效地发射电磁波的条件是：a.频率（单位时间内辐射出的能量P∝f4）；b.形成电路（把电场和磁场分散到尽可能大的空间里去）。②调制：使电磁波随各种信号而改变。调制有“调幅”和“调频”3．无线电波的接收①电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做__________。②调谐：使接收电路产生的过程。调谐电路如图所示。通过改变电容器电容来改变调谐电路的。③检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。（四）电磁波与信息化社会广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用。电视：电视信号的发送：在电视发射端，用摄像管将光信号转换为电信号，对高频振荡进行调制，然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去。（包括伴音）。电视信号的接收：接收端通过调谐、检波将电信号送到显像管，由显象管将电信号还原成图像，接收端同时将伴音信号还原成声音。摄像机每秒要传送25张画面，电视接收机也以相同的速率在荧光屏上显现这些画面，由于更换迅速和视觉暂留，人感觉到的便是活动影像。雷达：无线电定位的仪器，波位越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能强，多数的雷达工作于微波波段。缺点，沿地面传播探测距离短。中、长波雷达沿地面的探测距离较远，但发射设备复杂。【例5】一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号。要想收到该电台信号，应该减小（增大还是减小）电感线圈的匝数。【例6】某防空雷达发射的电磁波频率为f=3×103MHZ，屏幕上尖形波显示，从发射到接受经历时间Δt=0.4ms，那么被监视的目标到雷达的距离为60km。该雷达发出的电磁波的波长为（五）电磁波谱按电磁波的_____或______大小的顺序排列成谱，叫电磁波谱。按波长从长到短的顺序排列，依次是_______、红外线、_______、_________、X射线、γ射线。电磁波的产生、特点及其应用：种类产生主要特点产生机理应用举例无线电波红外线可见光紫外线X射线ν射线阳光含有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线。太阳辐射的能量集中在、、三个区域。阳光中波长在5.5x10－7m的黄绿光附近，辐射的能量最强，这区域恰好是人眼最敏感【例7】下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是（D）A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B．强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C．电磁波中频率最大为γ射线，最容易用它来观察衍射现象D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光（六）相对论的诞生1．伽利略相对性原理：力学规律在任何_________中都是相同的。2．狭义相对论的两个基本假设：①狭义相对性原理：在不同的_______中，一切物理规律都是_______的。②光速不变原理：真空中的光速在不同的_______参考系中都是相同的。【例8】设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是（CD）A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c（七）时间和空间的相对性1．“同时”的相对性：“同时”是的。在一个惯性参考系中看来“同时”的，在另一个惯性参考系中却可能“”。2．长度的相对性：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。即（公式）_____________________式中各符号的意义：________________________________________________________。注意：①在垂直于运动方向上，杆的长度_________。②这种长度的变化是相对的，如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与他们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆_________了。【例9】甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子，则下列说法正确的是（BD）A．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大B．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小C．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度大D．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度小3．时间间隔的相对性：从地面上观察，高速运动的飞船上时间进程_____，飞船上的人则感觉地面上的时间进程_______。公式：______________式中各符号的意义：_________________________________________________。4．相对论的时空观：经典物理学认为，时间和空间是______________________的，是_______的，二者之间也没有联系；相对论则认为时间和空间与物质的___________有关，物质、时间、空间是紧密联系的统一体。【例10】1947年，在用乳胶研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称作介子，质量约为电子质量的273.27倍，它带有一个电子电量的正电荷或负电荷，称作π+或π-．若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为π=2.56×10-8s，设π±介子以0.9c速率运动，则从实验室参考系观测到该粒子的平均寿命是5.87×10-8s。（八）狭义相对论的其他结论：1．相对论速度变换公式：________________式中v为高速火车相对地的速度，u′为车上的人相对于车的速度，u为车上的人相对地面的速度。对于低速物体u′与v与光速相比很小时，根据公式可知<<c，这时u≈________，这就是经典物理学的速度合成法则。对于高速物体u′与v与光速相等时，即u′=c，不论v如何取值，在什么参考系中观察，光速都是_______。注意这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况，当u′与v相反时，u′取负值。【例11】处于恒星际站上的观测者测得两个宇宙飞船以0.9c的速率沿相反方向离去，则自一火箭测得另一火箭的速率是2．相对论质量：_________________式中m0为物体_______时的质量，m为物体以速度v_______时的质量，由公式可以看出随v的增加，物体的质量随之________。3．质能方程：____________【例12】星际火箭以0.8c的速率飞行，其运动质量为静止质量的0.9945倍（九）广义相对论简介：1．广义相对论的两个基本原理：①广义相对性原理：_______________，物理规律都是相同的。②等效原理：______________________________的参考系等价。2．广义相对论的几个结论：①物质的引力使光线_________。②引力场的存在使得空间不同位置的____________出现差别。

《电磁波相对论简介》检测题1．如图所示,带电平行板电容器C的两个极板用绝缘工具缓慢匀速拉大板间距离的过程中，在电容器周围空间：A．会产生变化的磁场B．会产生稳定的磁场（A）C．不会产生磁场D．会产生振荡磁场2．关于电磁场和电磁波的正确说法是（BD）A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场B．电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波C．电磁波传播速度总是3×108m/sD3．电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30s，造成这一现象的原因可能是：（BC）A．振荡电路中电容器的电容偏小了B．振荡电路中电容器的电容偏大了C．振荡电路中线圈的电感偏大了D．振荡电路中线圈的电感偏小了4．LC振荡电路中电容器内电场强度t变化关系如图所示，根据图像判断下列正确的是（AC）A．t=0时，电路中振荡电流最大 B．时，电路中振荡电流最大C．振荡电路辐射的电磁波属于无线电波 D．振荡电路辐射的电磁波属于红外线波段5．某LC振荡电路的电流按图甲所示的规律变化，则图乙所示的瞬间状态对应于图甲中的哪一点（设逆时针方向电流为正）（D）A．a点 B．b点C．c点 D．d点6．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的（AB）A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速．B．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的．C．D．惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些．7．K系与K＇系是坐标轴相互平行的两个惯性系，K＇系相对于K系沿Ox轴正方向匀速运动．一根刚性尺静止在K＇系中，与O'x'轴成30°角．今在K系中观测得该尺与Ox轴成45°角，则K＇系相对于K系的速度是：（C）A．B．C．D．8．设某微观粒子的总能量是它的静止能量的K倍，则其运动速度的大小为(以c表示真空中的光速)（C）A．B．C．D．9．要想增大LC振荡电路的频率，可以采用的方法有（AD）A．增大电容器两极板的间距B．升高电容器的充电电压C．在线圈中插入软铁棒D．减小自感线圈的匝数10．调制的主要作用是（A）A．使高频振荡的振幅或频率随要传播的电信号而改变B．选择要接收的电台C．把需要的电信号从高频振荡中取出来D．发生电谐振11．如图所示，一平行板电容器C与一线圈L组成振荡电路，先将电键S接b后再接a，振荡频率为f0，电容器的最大带电量为q0.若将S接b，并把电容器极板间距变为原来的4倍，稳定后，再把S接a，这时振荡频率为f，电容器最大带电量为q，则：（C）A．q＝，f＝4