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1、第五节电磁波相对论简介一、电磁波的产生1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完整的整体，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，在空间传播不需要介质(2)真空中电磁波的速度为3.0108 m/s.(3)电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象1.(2013高考四川卷)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答案：C二、电磁波的发射与接收1电磁波的发射(1
2、)发射条件：足够高的频率和开放电路(2)调制分类：调幅和调频2电磁波的接收(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程(2)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程2.关于电磁波的发射和接收，以下说法正确的是()A为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路B信号频率比较低，不能直接用来发射电磁波C当接收电路的固有频率与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D要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程答案：BCD三、相对论的简单知识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，一切物理规律都是相同的(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考
3、系中都是相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系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：mm0/.(2)物体运动时的质量m总要大于静止时的质量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：Emc2.3.关于狭义相对论的说法，不正确的是()A狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D狭义相对论任何情况下都适用答案：D考点一对电磁场理论和电磁波的理
4、解1对麦克斯韦电磁场理论的理解 2对电磁波的理解(1)电磁波是横波电磁波的电场E、磁场B、传播方向v三者两两垂直，如图所示(2)电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关(1)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(2)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题雷达发射电磁波的波长范围是多少？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
5、)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vf知在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(2)由cf可得：1 m1.5 m，2 m0.3 m.故雷达发射电磁波的波长范围是0.3 m1.5 m.电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间隔来确定距离，所以可根据x确定雷达和目标间的距离答案(1)A(2)0.3 m1.5 m能1.关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是()A均匀变化的电场
6、在它的周围产生均匀变化的磁场B电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直C电磁波和机械波一样依赖于介质传播D只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波解析：选BD.均匀变化的电场在它的周围产生恒定的磁场，A错；机械波的传播依赖于介质，电磁波的传播不需要介质，C错考点二电磁波谱及电磁波的应用 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103波动性强易发生衍射无线电技术红外线10111015103107热效应红外遥感可见光1015107引起视觉照明、摄影紫外线10151017107109化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线1016
7、10191081011贯穿本领强检查、医用透视射线10191011贯穿本领最强工业探伤、医用治疗特别提醒：(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、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射线和射线都有重叠，但它们产生的机理不同下列说法中正确的是()A红外线、紫外线、伦琴射线和射线在真空中传播的速度均一样，均为3108 m/sB红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性C紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度D日光灯是紫外线的荧光效应的
8、应用解析不同波长的电磁波在真空中的传播速度均为c；红外线在遥感技术中用到了它的衍射现象；紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度；利用紫外线的荧光效应可以制成日光灯由此可知A、C、D正确答案ACD2.关于红外线的以下说法中正确的是()A不同的物体辐射红外线的波长和强度相同，所以不可以在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射B可以利用红外线的热效应对物体进行烘干C利用红外线波长较长，容易发生衍射的特点进行远距离和高空摄影D利用不同物体辐射红外线的波长和强度的不同可以对物体进行远距离探测解析：选BCD.红外线是一种光波，一切物体都在不停地对外辐射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强一
9、些由于红外线的热效应，可用来烘干，又由于坦克、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所以选项B、C、D正确考点三狭义相对论的简单应用 1速度变换公式：u.若uvc时，uc，从而证明了光速是速度的极限，也反证了光速不变原理2相对论质量：m.从上式可以看出，当物体(一般是粒子)的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量3质能方程：Emc2.含义：反映物体质量和能量之间的关系由此会有两
10、种能量表达：静止时的能量和运动时的能量；两能量之差就是物体的动能Ek，即EkEE0.4时间间隔的相对性：t.含义：运动的时钟变慢，一切物理、生理过程变慢5长度的相对性：ll0.含义：在运动方向上的长度变小，在垂直运动方向上的长度不变(1)你站在一条长木杆的中央附近，并且看到木杆落在地上时是两头同时落地所以，你认为这木杆是平着落到了地上而此时飞飞同学正以接近光速的速度从木杆前面掠过，如图所示她看到()A两端同时落地BA端比B端先落地CB端比A端先落地D木杆是向右倾斜着落地的(2)一张宣传画是边长为5 m的正方形，一高速列车以2108 m/s速度接近此宣传画，在司机看来，这张宣传画是什么样子？(3
11、)远方的一颗星以0.8c的速度远离地球，在地球上测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？解析(1)令飞飞同学所在的参考系静止，则人和杆所在的参考系将向BA方向运动，在杆下落的同时，假设在AB的中央有一光源开始发光，且光源向右运动经过杆落地时间后，B距光源比A距光源近了，根据光速不变原理可知，光到达B所用时间比A短，故B事件先发生，即B先落地；至于木杆向哪倾斜也是相对的，从飞飞的角度看，木杆是向右倾斜着落地的(2)ll05 m3.7 m，在垂直运动方向没有相对性，所以看到的是一张3.75 m2的宣传画(3)因为t，所以t，t5昼夜，v0.8c，所以53(昼夜)答案
12、(1)CD(2)3.75 m2的画(3)3昼夜方法总结狭义相对论问题的求解技巧(1)解决“同时”的相对性问题，可从三个方面入手：令观察者静止，判断被观察者因相对运动而引起的位置变化结合光速不变原理，分析光传播到两个事件所用的时间光先传播到的事件先发生，光后传播到的事件后发生(2)“动尺缩短”是沿运动方向上的长度比其相对静止时测量的长度要短一些，在垂直于运动方向上的长度没有变化(3)“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时间比较的结果，也是相对的，即两个惯性系中的观察者都发现对方的钟变慢了3.据报道，欧洲大型强子对撞机(LHC)“开足马力”后能把数以百万计的粒子加速至每秒钟30万公里，相当于光速的99
13、.9%，粒子流每秒可在隧道内狂飙11 245圈，单束粒子能量可达7万亿电子伏特下列说法正确的是()A如果继续对粒子进行加速，粒子的速度将能够达到光速B如果继续对粒子进行加速，粒子的速度将能够超过光速C粒子高速运动时的质量将大于静止时的质量D粒子高速运动时的质量将小于静止时的质量答案：C1(2015郑州统考)下列关于电磁波的说法正确的是()A麦克斯韦提出了电磁场理论，并用实验证实了电磁波的存在B各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样，为3108 m/sC经过调幅后的电磁波是横波，经过调频后的电磁波是纵波D红外线是波长比可见光波长还长的电磁波，常用于医院和食品消毒解析：选B.麦克斯韦提出了电磁场理
14、论，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项A错误；电磁波是横波，调频和调幅不改变电磁波的这种性质，选项C错误；医院和食品消毒常用的是紫外线，选项D错误2(2015江苏连云港模拟)在狭义相对论中，下列说法正确的有 ()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、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关C时间的测量结果与物体相对观察者的运动状态无关D在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中也是同时发生的解析：选AB.根据狭义相对论，光速是速度的极限值，所以A对；根据狭义相对论，长度、质量、时间间隔都与运动状态有关，且都给出了具体的计算公式，所以B对，C错；同时是相对的，D错. 3(2015山东聊城一中模拟)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此正方形的图象是()解析：选C.根据相对性
