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1、第十三章 电磁波 相对论 目录 2014高考导航 考纲展示 热点视角 化的电场产生磁 场、电磁波及其传播 射和接收 能关系 计纯粹的电磁场和电磁波的题目会很少，但可能会出现以电磁波内容为背景来考查波的传播和辐射能量的问题 以基础知识的基本应用为主 . 本节目录 基础再现对点自测 知能演练轻巧夺冠 考点探究讲练互动 技法提炼思维升华 要点透析直击高考 目录 基础再现对点自测 知识清单 一、电磁波的产生 1 麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生 _ _ _ _ ，变化的电场能够在周围空间产生 _ _ _ _ 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
2、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 _ _ _ _ _ _ _ _ 介质 ( 2 ) 真空中电磁波的速度为 _ _ _ _ _ _ _ _ m /s . ( 3 ) 电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象 电场 磁场 不需要 108 目录 二、电 磁波的发射与接收 1 电磁波的发射 ( 1 ) 发射条件：足够高的 _ _ _ _ 和 _ _ _ _ _ _ _ _ ( 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 _ _ _ _ _ _ _ 的过程 ( 2 ) 解调：使声音或图像信
3、号从 _ _ _ _ _ _ _ _ 中还原出来的过程 三、相对论的简单知识 1 狭义相对论的基本假设 ( 1 ) 狭义相对性原理：对不同的惯性系，物理规律 ( 包括力学和电磁学 ) 都是 _ _ _ _ ( 填 “ 一样 ” 或 “ 不一样 ” ) 的 ( 2 ) 光速不变原理：光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是 _ _ _ _ ( 填 “ 相同 ” 或 “ 不同 ” ) 的 频率 开放电路 电谐振 高频电流 一样 相同 目录 2 时间和空间的相对性 ( 1 ) “ 同时 ” 的相对性：同时是相对的，与参考系的运动有关 ( 2 ) 时间间隔的相对性： 01 ( 3 ) 长度的相
4、对性： l 3 相对论的三个结论 ( 1 ) 相对论的速度变换公式： v u v 1 u v ( 2 ) 相对论质量： m ( 3 ) 质能方程： E _ _ _ _ . 录 热身体验 1. 关于电磁场和电磁波，下列说法中 不正确的是 ( ) A 变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者互相联系，统称为电磁场 B 电磁场从发生区域由近及远地传播称为电磁波 C 电磁波是一种物质，可在真空中传播，所以平日说真空是没有实物粒子，但不等于什么都没有，有 “ 场 ” 这种特殊 物质 D 电磁波在真空中的传播速度总是 3 108m /s 2 关于电磁波的发射和接收，以下说法正确的是
5、 ( ) 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，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 目录 3 在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的 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； 质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变； 惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的时钟走得慢些 ( ) A 是正确的 B 是正确的 C 是正确的 D 是正确的 目录 热身体验答案与解析 1
6、解析： 选 A. 根据麦克斯韦电磁场理论知变化的磁场周围产生电场，变化的电场周围产生磁场，所以选项 A 错误 2 解析： 选 B 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 3 解析： 选 C. 由爱因斯坦狭义相对论可知， 说法均对，故正确答案为 C. 目录 要点透析直击高考 一、电磁场理论与电磁波 1 对麦克斯韦电磁场理论的理解 麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场产生电场 均匀变化的磁场产生恒定电场 非均匀变化的磁场产生变化的电场 振荡的磁场产生同频率振荡的电场变化的电场产生磁场 均匀变化的电场产生恒定磁场
7、 非均匀变化的电场产生变化的磁场 振荡的电场产生同频率振荡的磁场目录 2 对电磁波的认识 ( 1 ) 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 ) ( 2 ) 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，速度越小 ( 3 ) v T 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 . 目录 即时应用 1 雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在 3 0 0 M H z 至 1 0 0 0 M H z 的范围内，已知真空中光速 c 3 108m /s . 下列说法正确的
8、是 ( ) A 电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生 B 电磁波可由周期性变化的电场或磁场产生 C 雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在 0 . 3 m 至 1 D 雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定 目录 解析： 选 B 电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，A 项错误， B 项正确；由题中的电磁波的频率范围，再根据 c / f 算出波长范围为 0 . 3 m 到 1 m 之间， C 项正确，设电磁波从发射到接收用时 t，则雷达与目标之间的距离为 s 目录 二、电磁波谱及特性 1 电磁波谱 按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X 射线和 射
9、线，形成电磁波谱 目录 电磁波谱 频率 /空中波长 /m 特性 应用 递变规律 无线电波 31011 10 3 波动性强，易发生衍射 无线电技术 直线传播能力增强 衍射能力减弱 红外线 1011 1015 10 3 10 7 热效应 红外线遥感 可见光 1015 10 7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015 1017 10 7 10 9 化学效应、荧光效应、能杀菌 医用消毒、防伪 1016 1019 10 8 10 11 贯穿性强 检查、医用 透视 射线 1019 10 11 贯穿本领最 强 工业探伤、 医用治疗 2 电磁波谱的特性 、 应用 目录 即时应用 2 关于红外线的以下说法中正确
10、的是 ( ) A 不同的物体辐射红外线的波长和强度不同，可以在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射 B 利用红外线的热效应对物体进行烘干 C 利用红外线波长较短，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 目录 解析： 选 A B D. 由于红外线是一种光 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性强一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辐射红外线，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
11、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中的 A 、 B 、 D 均正确， C 错误 目录 考点探究讲练互动 考点 1 电磁波的产生和传播 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 【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，交替变化的电磁场在空间产生电磁波，所以选项 A 正确， C 错误电磁波在真空和介质中传播速度不同，故选项 B 错误电磁波在同种非均
12、匀介质中不沿直线传播， D 选项错误 例 1 目录 【规律总结】 电磁波具有横波的一切特性，如干涉、衍射、偏振等 【答案】 A 目录 考点 2 电磁波波速公式的应用 某居住地 A 位于某山脉的一边，山脉的另一边 P 处建有一无线电波发射站，如图 13 1 所示该发射站可发送频率为 4 0 0 k H z 的中波和频率为 4 0 0 M H z 的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为 3 108m /s ，求： 图 13 1 ( 1 ) 该中波和微波的波长各是多少； ( 2 ) 发射站发出的电磁波是经过干涉还 是衍射后到达居住地 种波到达 A 处的效果好些？为什么？ 例 2 目录 【解析】
13、( 1 ) 由 波波长 1 3 108400 103 m 7 5 0 m 微波波长 2 3 108400 106 m 0 . 7 5 m . ( 2 ) 无线电波绕过山脉到达 A 处，发生了衍射现象频率为 4 0 0 k H z 的中波接收效果更好，因为它的波长较长，衍射现象更明显 【答案】 见解析 目录 考点 3 狭义相对论的简单应用 ( 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 13 2 所示她看到 ( ) 图 13 2 A 两端同时落地 B A 端比 B 端先落地 C B 端比 A 端先落地 D 木杆是向右倾斜着落地的 例 3 目录 ( 2 ) 一张宣传画是边长为 5 m 的正方形，一高速列车以2 108m /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 ) 远方的一颗星以 0 . 8 c 的速度离开地球，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 向运动，在杆下落的同时，假设在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
