高考物理一輪復習 3電磁波 相對論簡介課件 滬科版選修3-4.ppt

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第三章電磁波相對論簡介 知識點1變化的磁場產(chǎn)生電場 變化的電場產(chǎn)生磁場 電磁波及其傳播電磁波的產(chǎn)生 發(fā)射和接收 思維激活1 下列各圖所示的電場中 能產(chǎn)生電磁波的是 解析 選D 選項A表示一個穩(wěn)定的電場 它不能產(chǎn)生磁場 也就不能產(chǎn)生電磁波 選項B C表示的是隨時間均勻變化的電場 它們能在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 但不能再產(chǎn)生電場 因此B C不能產(chǎn)生電磁波 選項D表示的是一種周期性的振蕩電場 在周圍空間會產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場 振蕩磁場又會在其周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩電場 形成不可分割的變化的電場和變化的磁場組成的統(tǒng)一體 向空間傳播時就形成了電磁波 選項D正確 知識梳理 1 麥克斯韋電磁場理論 變化的磁場產(chǎn)生 變化的電場產(chǎn)生 2 電磁場 變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個 這就是電磁場 3 電磁波 電磁場 電磁能量 由近及遠地向周圍傳播形成電磁波 1 電磁波是橫波 在空間傳播 介質(zhì) 2 v f對電磁波 3 電磁波能產(chǎn)生反射 折射 和衍射等現(xiàn)象 電場 磁場 完整的整體 不需要 同樣適用 干涉 4 發(fā)射電磁波的條件 1 要有足夠高的 2 電路必須 使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間 5 調(diào)制 有 和 兩種方法 6 電磁波的傳播 1 三種傳播方式 天波 空間波 2 電磁波的波速 真空中電磁波的波速與光速相同 c m s 振蕩頻率 開放 調(diào)幅 調(diào)頻 地波 3 0 108 7 電磁波的接收 1 當接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率 時 激起的振蕩電流 這就是電諧振現(xiàn)象 2 使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作 能夠調(diào)諧的接收電路叫作 電路 3 從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中 檢 出調(diào)制信號的過程叫作 檢波是 的逆過程 也叫作 相等 最強 調(diào)諧 調(diào)諧 檢波 調(diào)制 解調(diào) 知識點2電磁波譜 思維激活2 理療醫(yī)用 神燈 照射傷口 可使傷口愈合得較好 這里的 神燈 是利用 A 紫外線具有很強的熒光作用B 紫外線具有殺菌消毒作用C X射線的很強的貫穿力D 紅外線具有顯著的熱效應E 紅外線波長較長 易發(fā)生衍射 解析 選D 神燈 又稱紅外線燈 主要是用于促進局部血液循環(huán) 它利用的是紅外線的熱效應 使人體局部受熱 血液循環(huán)加快 因此選擇D 知識梳理 1 定義 按電磁波的波長從長到短分布是 紅外線 可見光 紫外線 X射線和 射線 形成電磁波譜 無線電波 2 電磁波譜的特性 應用 熱效應 熒光效應 知識點3狹義相對論的基本假設(shè)質(zhì)速關(guān)系 質(zhì)能關(guān)系相對論質(zhì)能關(guān)系式 思維激活3 如圖所示 考慮幾個問題 1 如圖所示 參考系O 相對于參考系O靜止時 人看到的光速應是 2 參考系O 相對于參考系O以速度v向右運動 人看到的光速應是 3 參考系O相對于參考系O 以速度v向左運動 人看到的光速應是 解析 根據(jù)狹義相對論的光速不變原理 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 光速與光源 觀察者間的相對運動沒有關(guān)系 因此三種情況下 人觀察到的光速都是c 答案 1 c 2 c 3 c 知識梳理 1 狹義相對論的兩個基本假設(shè) 1 狹義相對性原理 在不同的慣性參考系中 一切物理規(guī)律都是 2 光速不變原理 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是 光速與光源 觀測者間的相對運動沒有關(guān)系 相同的 相同的 2 相對論的質(zhì)速關(guān)系 1 物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大 物體以速度v運動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系 m 2 物體運動時的質(zhì)量m總要 靜止時的質(zhì)量m0 3 相對論質(zhì)能關(guān)系 用m表示物體的質(zhì)量 E表示它具有的能量 則愛因斯坦質(zhì)能方程為 E 大于 mc2 微點撥 1 麥克斯韋電磁場理論的幾點提醒 1 恒定的電場不產(chǎn)生磁場 2 恒定的磁場不產(chǎn)生電場 3 均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場 4 均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場 5 振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場 6 振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場 2 狹義相對論的兩個基本假設(shè)的兩點說明 1 物理規(guī)律相同 指的是在一切慣性參考系中物理定律的數(shù)學形式完全相同 2 由于狹義相對論的兩個基本原理只是由幾個有限的實驗來證明的 所以只能叫作假設(shè) 考點1電磁波和電磁波譜1 電磁波的傳播及波長 頻率 波速 1 電磁波本身是一種物質(zhì) 電磁波的傳播不需要介質(zhì) 可在真空中傳播 在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的 都等于光速 深化理解 2 不同頻率的電磁波 在同一介質(zhì)中傳播 其速度是不同的 頻率越高 波速越小 3 三者關(guān)系v f f是電磁波的頻率 即為發(fā)射電磁波的LC振蕩電路的頻率f 改變L或C即可改變f 從而改變電磁波的波長 2 電磁波與機械波的比較 3 對電磁波譜的四點說明 1 波長不同的電磁波 表現(xiàn)出不同的特性 其中波長較長的無線電波和紅外線等 易發(fā)生干涉 衍射現(xiàn)象 波長較短的紫外線 X射線 射線等 穿透能力較強 2 電磁波譜中 相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線 如紫外線和X射線 X射線和 射線都有重疊 3 不同的電磁波 產(chǎn)生的機理不同 無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的 紅外線 可見光 紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的 X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的 射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的 4 電磁波的能量隨頻率的增大而增大 題組通關(guān)方案 典題1 2013 四川高考 下列關(guān)于電磁波的說法 正確的是 A 電磁波只能在真空中傳播B 電場隨時間變化時一定產(chǎn)生電磁波C 做變速運動的電荷會在空間產(chǎn)生電磁波D 麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在 典題解析 選C 電磁波可以在真空中傳播 也可以在介質(zhì)中傳播 故選項A錯誤 若電場隨時間均勻變化 則不能產(chǎn)生電磁波 故選項B錯誤 做變速運動的電荷會在空間激發(fā)非均勻變化的磁場 從而會在空間產(chǎn)生電磁波 故選項C正確 赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在 故選項D錯誤 典題2 2013 浙江高考 關(guān)于生活中遇到的各種波 下列說法正確的是 A 電磁波可以傳遞信息 聲波不能傳遞信息B 手機在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波C 太陽光中的可見光和醫(yī)院 B超 中的超聲波傳播速度相同D 遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院 CT 中的X射線波長相同 典題解析 選B A項中電磁波可以傳遞信息 聲波也能傳遞信息 由此判斷A錯誤 B項中手機在通話時 涉及的波既有電磁波又有聲波 B項正確 C項中 太陽光中的可見光的傳播速度遠大于醫(yī)院 B超 中的超聲波的傳播速度 C項錯誤 D項中 遙控器發(fā)出的紅外線波長大于醫(yī)院 CT 中的X射線波長 故D項錯誤 加固訓練 1 2010 天津高考 下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 A 均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場B 電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C 只要有電場和磁場 就能產(chǎn)生電磁波D 電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 解析 選A 不管磁場怎樣變化 只要是變化的磁場就可以在空間產(chǎn)生電場 所以均勻變化的磁場也能夠在空間產(chǎn)生電場 故A正確 電磁波的傳播速度與介質(zhì)和頻率有關(guān) 相同頻率的電磁波在不同的介質(zhì)中傳播速度不同 故B錯誤 恒定的電場 磁場 周圍不會產(chǎn)生磁場 電場 只有周期性變化的電場 磁場 才能產(chǎn)生電磁波 故C錯誤 電磁波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播 若同一種介質(zhì)是不均勻的 電磁波在其中的折射率是不一樣的 在這樣的介質(zhì)中是沿曲線傳播的 故D錯誤 2 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論 下列說法正確的有 A 在恒定電場周圍一定產(chǎn)生磁場 恒定磁場周圍一定產(chǎn)生電場B 在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場 變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C 均勻增大的電場周圍一定產(chǎn)生均勻增大的磁場D 振蕩電場一定產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場 解析 選D 變化的電場周圍才會產(chǎn)生磁場 恒定的電場周圍不會產(chǎn)生磁場 同理 恒定的磁場周圍也不會產(chǎn)生電場 所以選項A錯 隨時間做均勻變化的電場 其變化率是常量 故周圍產(chǎn)生的磁場是恒定的 同理 均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是恒定的 所以選項B C錯誤 電場周期性變化 其周圍產(chǎn)生的磁場一定隨之周期性變化 且變化周期相同 所以選項D正確 學科素養(yǎng)升華 關(guān)于電磁波的產(chǎn)生的三點說明 1 能否產(chǎn)生電磁波 要看變化的電場和磁場是否能持續(xù)地再產(chǎn)生變化的磁場和電場 也就是說 所產(chǎn)生的磁場或電場必須是變化的 而不能是穩(wěn)定的 2 明確是怎樣變化的電場 磁場 產(chǎn)生怎樣變化的磁場 電場 3 LC振蕩電路產(chǎn)生的振蕩電場和振蕩磁場都能產(chǎn)生電磁波 考點2狹義相對論的簡單應用1 對 同時 的相對性的理解 1 經(jīng)典的時空觀 在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件 在另一個慣性系中觀察也是同時的 2 相對論的時空觀 同時 具有相對性 即在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件 在另一個慣性系中觀察就不一定是同時發(fā)生的 深化理解 2 對 長度的相對性 的理解 狹義相對論中的長度公式 l 中 l0是相對于桿靜止的觀察者測出的桿的長度 而l可認為桿沿桿的長度方向以速度v運動時 靜止的觀察者測量的長度 還可以認為是桿不動 而觀察者沿桿的長度方向以速度v運動時測出的桿的長度 3 對 時間間隔的相對性 的理解 時間間隔的相對性公式 t 中 是相對事件發(fā)生地靜止的觀察者測量同一地點的兩個事件發(fā)生的時間間隔 而 t則是相對于事件發(fā)生地以速度v運動的觀察者測量同一地點的同樣兩個事件發(fā)生的時間間隔 也就是說 在相對運動的參考系中觀測 事件變化過程的時間間隔變大了 這叫作狹義相對論中的時間膨脹 動鐘變慢 4 對相對論速度變換公式的理解 速度變換公式式中u是物體相對靜止參考系的速度 v是運動參考系相對靜止參考系的速度 u 是物體相對運動參考系的速度 u 與v同向取正值 反之取負值 題組通關(guān)方案 典題3 2013 江蘇高考 如圖所示 兩艘飛船A B沿同一直線同向飛行 相對地面的速度均為v v接近光速c 地面上測得它們相距為L 則A測得兩飛船間的距離 選填 大于 等于 或 小于 L 當B向A發(fā)出一光信號 A測得該信號的速度為 典題解析 根據(jù)相對論原理 當物體運動速度接近光速時 空間距離會變短 A與B是相對靜止的 但相對于地球卻以接近光速的速度在飛行 故在地面上測得的距離會比較短 而在飛船上測得的距離會比較長 根據(jù)相對論的光速不變原理 A測得信號的速度為光速 答案 大于光速 典題4 2011 江蘇高考 如圖所示 沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A B和C 假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛 當鐵塔B發(fā)出一個閃光 列車上的觀測者測得A C兩鐵塔被照亮的順序是 A 同時被照亮B A先被照亮C C先被照亮D 無法判斷 典題解析 選C 列車上的觀測者看到的是由B發(fā)出后經(jīng)過A和C反射的光 由于列車在這段時間內(nèi)向C運動靠近C 而遠離A 所以C的反射光先到達列車上的觀測者 看到C先被照亮 故C正確 加固訓練 1 2010 北京高考 屬于狹義相對論基本假設(shè)的是 在不同的慣性系中 A 真空中光速不變B 時間間隔具有相對性C 物體的質(zhì)量不變D 物體的能量與質(zhì)量成正比 解析 選A 狹義相對論基本假設(shè) 一是在不同的慣性參考系中 一切物理規(guī)律都是相同的 二是真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 即光速不變原理 由此可知A屬于狹義相對論基本假設(shè) 故A正確 B C D均錯誤 2 在狹義相對論中 下列說法中哪些是正確的 一切運動物體相對于觀察者的速度都不能大于真空中的光速 質(zhì)量 長度 時間的測量結(jié)果都隨物體與觀察者的相對運動狀態(tài)而改變 慣性系中的觀察者觀察一個與他做勻速相對運動的時鐘時 會看到這個時鐘比與他相對靜止的時鐘走得慢些 A 只有 是正確的B 只有 是正確的C 都是正確的D 只有 是正確的 解析 選C 由愛因斯坦狹義相對論可知 說法均對 故正確答案為C 學科素養(yǎng)升華 同時 的相對性問題 1 令觀察者靜止 判斷被觀察者因相對運動而引起的位置變化 2 結(jié)合光速不變原理 分析光傳播到兩個事件所用的時間 3 光先傳播到的事件先發(fā)生 光后傳播到的事件后發(fā)生