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1、选修 3 4 第三章 电磁波 相对论简介 说考纲 分析考情知考向 考 纲 要 求 命 题 规 律 复 习 策 略 1. 变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播 ( ) 2 电磁波的产生、发射和接收 ( ) 3 电磁波谱 ( ) 4 狭义相对论的基本假设 ( ) 5 质速关系、质能关系 ( ) 6 相对论质能关系式 ( ) (1) 麦克斯韦电磁场理论、电磁场、电磁波的概念的考查； (2) 以电磁波的内容为背景考查波的传播和能量辐射； (3) 电磁波与机械波的区别； (4) 相对论的两个基本假设、质速关系、质能关系的简单考查 (1) 理解基本概念和基本规律； (2) 将本章知识与生
2、活、科技中的一些实例相结合； (3) 该部分知识难度大，高 考要求不是很高，复习中把握好度，不要拓展太多 电磁波 相对论简介 走进教材 Z O 基 / 础 / 梳 / 理 知识回顾 夯实基础 一、电磁场与电磁波 1 麦克斯韦电磁场理论 2 电磁场：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总是相互联系，形成一个不可分离的统一体，这就是 3 电磁波 (1) 电磁波的产生：电磁场由近及远的向周围空间传播，形成 (2) 电磁波的发射 发射条件：足够高的振荡频率和 电路 调制分类： 电磁场 电磁波 开放 调幅 和 调频 (3) 电磁波的接收 调谐：使接收电路产生 的过程 解调：使声
3、音或图象信号从高频电流中还原出来的过程 4 不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小 5 v f ， f 是电磁波的频率，即为发射电磁波的 荡电路的频率 f 12 变 L 或 C 即可改变 f ，从而改变电磁波的波长 . 电谐振 二、电磁振荡 1 振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，它是一种频率很高的交变电流 2 振荡回路：能够产生振荡电流的电路最简单的振荡电路，就是 路 荡电路是由自感线圈和电容器组成的电路，简称 路 3 电磁振荡：由振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷、通过电线圈的电流、跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种
4、现象叫做电磁振荡 4 周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期一秒钟内完成的周期性变化的次数叫做频率 5 公式： T 2 f 12 三、电磁波谱 1 电磁波谱的定义：按照电磁波的 大小的顺序把它们排成谱叫电磁波谱 波长 或 频率 2 电磁波谱的分析应用 温馨提示 电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的 都等于光速 ） 。 四、相对论 1 狭义相对论的基本假设 (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 的 (2) 光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是 的 相同 相同 2 相对论中五个公式 名称 公式 理
5、解 时间间隔的相对性 ( 时钟变慢 ) t 1 ，地面上的观察者看到运动物体经历时间 t 长度的相对性 ( 长度缩短 ) l 察到其长度为 l 名称 公式 理解 相对论质量 ( 质量变大 ) m m ，静止时的质量为 变换公式 u u u v ，车上人以 u 沿车前进方向相对车运动，人对地速度为 u 质能方程 E E 质量亏损 3. 广义相对论简介 (1) 广义相对论原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的 (2) 等效原理：一个均匀的引力 场与一个做匀加速运动的参考系等价 解题方法 F A 归 / 纳 / 建 / 模 细研深究 重难突破 电路 状态 时刻 t 0 T /4 T /2 3 T
6、/4 T 电量 q 最大 0 最大 0 最大 电场能 最大 0 最大 0 最大 电流 i 0 正向最大 0 反向最大 0 磁场能 0 最大 0 最大 0 一 电磁振荡的过程分析 例 1 在 路中，电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示，则 ( ) A 在 路中的电流最大 B 在 路中的磁场能最大 C 从 路的电场能不断增大 D 从 容器的带电量不断增大 【解析】 在 场能最大，磁场能为零，故电路中振荡电流为零， A 错误；在 场能为零，磁场能最大， B 正确；从 容器两极板间的电压逐渐增 大，故电场能不断增大，C 正确；从 电容器两极板间的电压逐渐减小，故电容器的带电量不断减小， D 错误
7、【答案】 小试身手 1 如图甲所示的振荡电路中，电容器两极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，则电路中振荡电流随时间变化的图象应为 ( 振荡电流以回路中逆时针方向为正 )( ) 解析 电容器两极板间电压 U 电容器所带电荷量的增大而增大，随所带电荷量的减小而减小从题图乙可以看出，在0 ，即 A B， A 极板应带正电，只有顺时针方向的回路电流才能使 A 极板被充 电后带正电，这时考虑到 t 0 时刻电压为零，电容器所带电荷量为零，振荡电流最大，即 t 0 时刻，振荡电流为负向最大，所以选项 D 正确 答案 D 二 例 2 (1) 麦克斯韦电磁理论的内容是： _ . (2) 电磁波在传播过程中，
8、每处的电场方向和磁场方向总是_ 的，并和该处电磁波的传播方向 _ _ ，这就是说明电磁波是 _ _ 波 (3) 目前雷达发射的电磁波频率多在 200 1 000 M 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？ 电磁场和电磁波 【解析】 (1) 麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 (2) 电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波 (3) 由 c f 可得： 1 108200 106 m 1.5 m ， 2 1081
9、000 106 m 0.3 m. 电磁波测距的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确定距离，所以可根据 x 12v t 确定和目标间的距离 【答案】 见解析 小试身手 2 2014 安徽理综 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场如 图所示，一个半径为 r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场 B ，环上套一带电荷量为 知磁感应强度 B 随时间均匀增加，其变化率为 k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( ) A 0 C 2 D 解析 设圆环所在回路感应电动势为 E ，则由法拉第电磁感应定律得 E t k 球运动一周，感应电场对小球做功大
10、小为 W 选项 D 正确 答案 D 易混 易 错 H 明 / 辨 / 真 / 知 分析错因 突破瓶颈 易错点 电磁波与机械波的异同点 例 类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较， 有助于掌握新知识，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行类比，总结出下列内容，其中不正确的是 ( ) 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涉和衍射现象 C 机械波的传播依赖于介质，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 【错因分析】 错因一：错误地认为机械波公式不适用于电磁波，错选 A
11、. 错因二：对机械波的波速仅决定于介质，而电磁波的波速与介质及频率均有关，认识不够，错选 C. 【解析】 波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波当然成立，故 A 选项正确；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故 B 选项正确；机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质，而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，故 C 选项正确；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其依据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的， D 选项错误 【答案】 D 基础训练 随堂巩固 （点击进入） 基础训练 课时训练 39（点击进入）
