2021年高考物理一轮复习第12章机械振动与机械波光电磁波与相对论第4讲电磁波与相对论课件新人教版

走向高考·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·高考总复习机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章第4讲电磁波与相对论第十二章考纲解读1基础自主梳理2跟踪自测巩固3重点题型突破4课时作业5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。基础自主梳理1．变化的磁场产生电场。2．变化的电场产生磁场。3．电磁场：变化的电场和磁场总是互相联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是_________。麦克斯韦电磁场理论电磁场电磁波1．产生：变化的电场和_________磁场总是交替产生，由发生区域向周围空间传播开去，就形成_________。2．特点(1)电磁波的传播不需要_______，但可以在介质中传播。(2)如下图所示，在电磁波中每处的电场强度和磁感应强度的方向总是垂直的，并且都跟电磁波的传播方向垂直，所以电磁波是_________。变化的电磁波介质横波(3)电磁波的波速等于光速，实际上，光就是特定频率范围内的电磁波。无线电波的发射和接收1．基本概念：无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。无线电波的波长从__________________。根据波长(或频率)，通常将无线电波分成几个波段，每个波段的无线电波分别有不同的用途。几毫米到几十千米2．无线电波的发射无线电波的发射必须采用开放电路，如图甲所示，开放电路由振荡器、__________、天线、_________等几部分组成。在发射用于通信等无线电波时，必须让电磁波随各种信号而改变，这一过程叫调制。使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅，使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。互感线圈地线3．无线电波的接收无线电波的接收必须采用调谐电路，如图乙所示，调谐电路由可变电容器、___________、天线、地线等几部分组成。当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振。使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。另外，要还原为原始的信号，还必须有检波等解调过程。电感线圈1．电磁波按波长由大到小的顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。2．不同电磁波产生机理不同：无线电波由振荡电路中自由电子的周期性运动产生；可见光由原子的外层电子受激后产生；X射线由原子的内层电子受激后产生；γ射线是原子核受到激发后产生的。3．不同电磁波的特性不同：无线电波易发生干涉和衍射。红外线有显著热作用；可见光可引起视觉反应；紫外线有显著的化学作用；X射线的穿透能力很强；γ射线的穿透能力更强。电磁波谱4．各种电磁波的产生机理及性质电磁波产生机理特性应用无线电波LC电路中的周期性振荡波动性强无线电技术红外线原子的最外层电子受激发后产生的热作用显著，衍射性强加热，高空摄影，红外遥感可见光引起视觉产生色彩效应照明，摄影，光合作用紫外线化学、生理作用显著，能产生荧光效应日光灯，医疗上杀菌消毒，治疗皮肤病，软骨病等电磁波产生机理特性应用伦琴射线原子的内层电子受激发后产生的穿透本领很大医疗透视，工作探伤γ射线原子核受激发后产生的穿透本领最强探伤，对生物组织的物理、化学作用，医疗上杀菌消毒1．时间的相对性(1)同时的相对性：在一个惯性参考系中“同时”发生的两个事件，在另一个惯性参考系中可能是不同时的，即同时是相对的。(2)时间间隔的相对性：当从地面观察以速度v前进的火车时，车上的时间进程变慢了，不仅时间变慢了，物理、化学过程和生命的过程都变慢了，这称为时间膨胀。关系式为：_________相对论2．空间的相对性长度的相对性：相对地面以速度v运动的物体，从地面上看，沿着运动方向上的长度变短了，速度越大，变短的越多。关系式为：_________跟踪自测巩固(5)使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制。(

)(6)接收电路产生电谐振的过程叫作调幅。

(

)(7)解调是调制的逆过程。(

)答案：(1)√(2)√(3)×电磁波可以脱离“波源”而独立存在。(4)√(5)√(6)×接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。(7)√答案：D解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场。分析可知，D正确。答案：B解析：要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场，即电磁场，电磁场在介质中传播产生电磁波，A错误。通过电磁波可以实现各种通信，B正确。“B超”是利用了超声波的反射原理，C错误。车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的，D错误。答案：BCD解析：要有效发射电磁波必须采取高频开放电路，故A错B正确；根据电谐振原理，C正确；接收电磁波中携带的信号，必须要检波，D对。重点题型突破1．电磁波与机械波的区别电磁波机械波电磁波对象研究力学现象研究电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间周期性变化电场强度E和磁感应强度B随时间和空间周期性变化传播传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关，分横波和纵波两种传播无需介质，在真空中波速总是c，在媒质中传播时，波速与媒质及频率都有关系，是横波产生由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发(2)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内。请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题。①雷达发射电磁波的波长范围是多少？②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？解析：(1)如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，不能产生新的电场(磁场)，因而不能产生电磁波，A正确，C错误；电磁波的传播速度跟介质有关，频率由波源决定，同一频率的电磁波在不同介质中波长不等，由v＝λf知不同介质中波的传播速度不同，B错误；电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播，D错误。名师归纳：电(磁)场的产生变化的电场周围可以产生磁场，但此磁场可能稳定也可能变化，如果电场是均匀变化的，所产生的磁场将稳定不变(此磁场不会再产生电场)，所以我们可以说“变化的电场产生磁场”，但不能说“变化的电场产生变化的磁场”。答案：C解析：电磁波在真空和介质中都可以传播，A错；均匀变化的电场不会产生电磁波，B错；做变速运动的电荷，形成变化的磁场，如果电荷的运动满足一定的条件，则变化的磁场可以产生变化的电场，从而产生电磁波，C正确；麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证明了电磁波的存在，D错。1．红外线辐射的应用所谓热辐射，主要就是指红外线辐射。红外线在生产和军事上有着重要应用。例如用红外线烘干油漆，干得快、质量好；由于坦克、舰艇、人体等一切物体都在不停地发射红外线，并且不同的物体所辐射的红外线，其波长和强度不同，故在夜间或浓雾天气可通过红外线探测器来接收信号，并用电子仪器对接收到的信号进行处理，或用对红外线敏感的照相底片进行远距离摄影和高空摄影，就可察知物体的形状和特征。电磁波谱这种技术称为红外线遥感。利用遥感技术可在飞机或卫星上勘测地形、地貌，监测森林火情和环境污染，预报台风、寒潮，寻找水源或地热等。此外，根据物质对红外线的吸收情况，可以研究物质的分子结构。2．可见光在电磁波谱中，可见光只占很小的波段，即波长范围在400～760nm之间，这些电磁波能使人眼产生视觉。人眼所看见的不同颜色的光，实际上是不同波长的电磁波，白光则是各种颜色(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)的可见光的混合。波长最长的可见光是红光(λ＝630～760nm)，波长最短的光是紫光(λ＝400～430nm)。3．紫外线在医疗上有其应用；许多昆虫对紫外线特别敏感，可用紫外灯来诱捕害虫；紫外线还会引起强烈的化学作用，使照相底片感光。另一方面，波长为290～320nm的紫外线，对生命有害。臭氧对太阳辐射的紫外线的吸收能力极强，有95%以上可被它吸收。臭氧层在地球上方10～50km之间，它是地球生物的保护伞。(1)紫外线具有化学作用，可利用紫外线杀菌消毒。(2)紫外线有显著的生理作用，能促进人体对钙的吸收，改善人的身体健康。(3)紫外线具有荧光作用，可以用来设计防伪措施。4．伦琴射线X射线又称伦琴射线(欲称X光)，是波长比紫外线更短的电磁波。它一般是由伦琴射线管产生的，也可由高速电子流轰击金属靶产生，它是由原子中的内层电子发射的。X射线具有很强的穿透能力，能使照相底片感光、使荧光屏发光。这种性质，在医疗上广泛用于透视和病理检查；工业上可作为工业探伤等无损检测的必要手段。由于X射线的波长与晶体中原子间距的线度相当，也常被用来分析晶体结构。5．γ射线γ射线是一种比X射线波长更短的电磁波。它的波长在0.3nm以下。它来自宇宙射线或是由某些放射性元素在衰变过程中放射出来的。γ射线的能量极高，穿透能力比X射线更强，也可用于金属探伤等。通过对γ射线的研究，还可帮助了解原子核的结构。此外，原子武器爆炸时，有大量γ射线放出。(3)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．光的全反射B．紫外线具有很强的荧光作用C．紫外线具有杀菌消毒作用D．X射线的很强的贯穿力E．红外线具有显著的热效应F．红外线波长较长，易发生衍射解析：(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，选择D。(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择C。(3)“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E。答案：(1)D

(2)C

(3)E答案：B解析：任何物体都在向外辐射红外线，温度越高辐射越强，导弹发射、汽车行驶时发动机温度很高，会辐射出强烈的红外线。车队离开后，空气中的热还没有马上散发掉，遥感照相机还能探测到车队刚刚走过的轨迹。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