【绿色通道】2012高考物理 电磁波相对论课件课件 新人教版选修3-3

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1、 一、电磁场与电磁波1麦克斯韦电磁场理论变变化的磁场场能够够在周围围空间产间产 生电场电场 ，变变化的电场电场 能够够在周围围空间产间产 生磁场场2电磁场变变化电场电场 在周围围空间产间产 生磁场场，变变化磁场场在周围围空间间产产生电场电场 ，变变化的电场电场 和磁场场成为为一个完整的整体，这这就是电电磁场场3电磁波电电磁场场(电电磁能量)由近及远远地传传播形成电电磁波(1)电电磁波是_波，在空间传间传 播_介质质(2)真空中电电磁波的速度为为_m/s.二、无线电波的发射和接收(1)发射电磁波的条件：第一，要有足够高的频率；第二，电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间(2)调

2、制有_和_两种方式，_是调制的逆过程三、电磁波谱电磁波 谱特性应用真空中波 长递变规 律无线电 波容易发生 衍射通信和 广播大于1 mm 红外线热效应红外线遥 感小于1 mm 大于700 nm 可见光 引起视觉照明等400 nm 到 700 nm 之间 紫外线化学效应 、 荧光效应 、 能杀菌灭菌消毒 、 防伪5 nm到 370 mn 之间X射线穿透能 力强医用透视 、 安检0.01 nm 到 10 nm之 间 射线穿透能力 很强工业探伤 、 医用治疗小于0.01 nm四、相对论的简单知识1狭义相对论的基本假设(1)在不同的惯惯性参考系中，一切物理规规律都是相同的答案：一、3.(1)横 不需要

3、 (2)3.0108二、(2)调幅 调频 检波区别电磁波机械波 研究对象电磁现象力学现象 产生由变化的电场、磁场产 生由质点(波源)的振 动产生 纵、横波横波纵波或横波 波速在真空中等于光速(很大)在空气中很小(如声 波为340 m/s) 介质需要不需要介质(在真空中仍 可传播)必须有介质(真空 中不能传播) 能量传播电磁能机械能1经典的相对性原理(1)牛顿顿运动动定律在某个参考系中成立，这这个参考系叫惯惯性系，相对对于惯惯性系做匀速直线线运动动的另一个参考系也是惯惯性系(2)伽利略相对对性原理力学规规律在任何惯惯性系中都是相同的(或者说说，任何惯惯性参考系都是平权权的)2狭义相对论的两个基本

4、假设(1)狭义义相对论对论 的两个基本原理a爱爱因斯坦相对对性原理一切物理定律，在不同的惯惯性系中是相同的b光速不变变原理光在真空中的传传播速度在不同的惯惯性系中测测得的数值值都是相同的，与光源、观观察者是否相对对运动动无关(2)对对两个基本原理的正确解释释a自然规规律不仅仅包括力学规规律，还还包括电电磁学规规律等其他所有的物理学规规律；b强调调真空中的光速不变变，指大小既不依赖赖于光源或观观察者的运动动，也不依赖赖于光的传传播方向；c几十年来科学家采用各种先进进的物理技术测术测 量光速，结结果都不违违背光速不变变道理3“同时”的相对性“同时时性”在惯惯性系中的低速运动时动时 是毫无疑问问的例

5、如：一列火车车在做匀速直线线运动动，在某车厢车厢 的中点处处点燃一支蜡烛烛，他看到车厢车厢 的前后壁是同时时被照亮的，地面上的人也应认为应认为 前后壁是同时时被照亮的但根据光速不变变原理，当火车车的速度接近光速时时，地面上的人将认为认为 光先到达车厢车厢 后壁，而后到达前壁，这这就是“同时时”的相对对性“同时时”的相对对性使得一些我们习们习 以为为常的“同时时”问题问题变变得不同时时了例如：当听到北京广播电电台报时报时 九点整时时，在山东东的听众将表调调整到九点整，他的时间时间 与报时报时 台同时吗时吗？结论结论 是不同时时要判断两者是否同时时，必须须在山东东与北京的中点处处判断，当北京发发生

6、的事件和山东发东发 生的事件同时时到达中点处处，这这两个事件才是同时时的7质能方程Emc2.8广义相对论的几个结论(1)光线经过线经过 强引力场场中发发生弯曲(2)引力场场的存在使得空间间不同的位置的时间进时间进 程出现现差别别，如引力红红移现现象(3)杆的长长度与引力场场有关关于电电磁场场和电电磁波，下列叙述中正确的是( )A变变化的电场电场 能够产够产 生磁场场，变变化的磁场场也能够产够产生电场电场B电电磁波和机械波都只能在介质质中传传播C电电磁波在空间传间传 播时时，电电磁能也随着一起传传播D电电磁波穿过过两种介质质的分界面时频时频 率会发发生改变变解析：由麦克斯韦电韦电 磁场场理论论可

7、知，选项选项 A正确；电电磁波可以在真空中传传播，而机械波只能在介质质中传传播，选项选项 B错错；波传传播时时，能量随波一起传传播，选项选项 C正确；电电磁波穿过过两种介质质的分界面时频时频 率不变变，波长长、波速发发生改变变，选选项项D错错答案：AC点评：解决此类问题应注意1电磁波的波速(1)不同电磁波在同一介质传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大(2)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度相同，vc.2电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度只与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关跟踪训练1 (1)麦克斯韦电韦电 磁理论论的内容是：_.(2)电电磁波

8、在传传播过过程中，每处处的电场电场 方向和磁场场方向总总是_的，并和该处电该处电 磁波的传传播方向_，这这就说说明电电磁波是_波(3)目前雷达发发射的电电磁波频频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围围内请请回答下列关于雷达和电电磁波的有关问题问题 雷达发发射电电磁波的波长长范围围是多少？能否根据雷达发发出的电电磁波确定雷达和目标间标间 的距离？答案：(1)变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场(2)垂直 垂直 横(3)0.3 m1.5 m 能解析：(1)麦克斯韦电韦电 磁理论论的内容是：变变化的磁场产场产生电场电场 ，变变化的电场产电场产 生磁场场(2)电电磁波在传传播过过程中，每处

9、处的电场电场 方向和磁场场方向总总是垂直的，并和该处电该处电 磁波的传传播方向垂直，这说这说 明电电磁波是横波某雷达工作时时，发发射电电磁波的波长长20 cm，每秒脉冲数n5 000，每个脉冲持续时间续时间 t0.02 s.(1)雷达工作时时，应应用了电电磁波中哪个波段？(2)该电该电 磁波的频频率为为多少？(3)该该雷达的最大侦侦察距离是多少？思路点拨：电电磁波在空气中的传传播速度可以认为认为 等于光速c，由cf可求频频率，根据脉冲波的持续时间续时间 ，计计算雷达发发射和反射波的传传播距离，从而求出侦侦察距离解析：(1)由20 cm，该该雷达用的电电磁波属于无线电线电 波中的微波波段(2)根

10、据cf答案：(1)微波波段 (2)1.5109 Hz (3)30 km点评：(1)当反射波形与发射波形对应的时间间隔等于发射脉冲的时间间隔时，雷达的侦察距离最大，sct/2.(2)要增大雷达的最大侦察距离，必须相应地延长发射脉冲的时间间隔，即减少每秒发射的脉冲数(3)因电磁波在传播过程中不可避免地要损失能量，因此要提高雷达的侦察能力，增大最大侦察距离，最根本的还在于提高雷达的发射功率跟踪训练2 雷达向远处发远处发 射无线电线电 波，每次发发射的时时间间是1 s，两次发发射的时间间时间间 隔为为100 s，在指示器的荧荧光屏上呈现现出的尖形波如图图所示，已知图图中abbc，则则障碍物与雷达之间间

11、距离有多大？答案：7.5103 m解析：本题题主要考查查了雷达的工作原理图图中a和c处处的尖形波是雷达向目标发标发 射无线电线电 波时时出现现的，b处处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电线电 波时时出现现的，由abbc，可知无线电线电 波从发发射到返回所用的时间为时间为 50 s.设设障碍物与雷达之间间的距离为为s，由题题意可知无线电线电 波来回时间为时间为 t50 s，由2sct得sct/23.010850106/2m7.5103 m.一电电子(m09.11031 kg)以0.99c的速率运动动问问：(1)电电子的总总能量是多大？(2)电电子的经经典力学的动动能与相对论对论 的动动能之

12、比是多大？答案：(1)5.81013 J (2)0.08点评：质能方程Emc2表明物体具有的总能量与它的质量之间存在正比关系，运动物体动能为总能量与静止时的能量差，即EkEE0mc2m0c2.跟踪训练3 把一个静止质质量为为m0的粒子，由静止加速到0.6c(c为为真空中的光速)，需做的功为为( )A0.18m0c2 B0.25m0c2C0.35m0c2 D1.25m0c2答案：B1(2010北京理综)属于狭义义相对论对论 基本假设设的是：在不同的惯惯性系中，( )A真空中光速不变变B时间间时间间 隔具有相对对性C物体的质质量不变变D物体的能量与质质量成正比答案：A解析：由光速不变变原理可知A项

13、项正确2(2009天津理综)下列关于电电磁波的说说法正确的是( )A电电磁波必须须依赖赖介质传质传 播B电电磁波可以发发生衍射现现象C电电磁波不会发发生偏振现现象D电电磁波无法携带带信息传传播答案：B解析：电电磁波在真空中也能传传播，A错错；衍射是一切波所特有的现现象，B对对；电电磁波是横波，横波能发发生偏振现现象，C错错；所有波都能传递传递 信息，D错错3惯惯性系S中有一边长为边长为 l的正方形(如图图所示)，从相对对S系沿x轴轴正方向以接近光速匀速飞飞行的飞飞行器上测测得该该正方形的图图象是( )答案：C4关于电电磁波，下列说说法正确的是( )A雷达是用X光来测测定物体位置的设备设备B使电

14、电磁波随各种信号而改变变的技术术叫做解调调C用红红外线线照射时时，大额钞额钞 票上用荧荧光物质质印刷的文字会发发出可见见光D变变化的电场电场 可以产产生磁场场答案：D 解析：雷达是用无线电线电 波来测测定物体位置的设备设备 ，A不正确；从经过调经过调 制的高频频振荡荡中“检检”出调调制信号的过过程叫做解调调，B不正确；使用紫外线线照射时时，钞钞票上用荧荧光物质质印刷的文字发发出可见见光，C项项不正确5(2009江苏单科)如图图所示，强强乘坐速度为为0.9c(c为为光速)的宇宙飞飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞飞行速度为为0.5c.强强向壮壮发发出一束光进进行联联系，则则壮壮观测观测 到该该光束的

15、传传播速度为为( )A0.4c B0.5c C0.9c D1.0c答案：D解析：由光速不变变原理可知D项项正确6根据麦克斯韦电韦电 磁场场理论论，下列说说法中正确的有( )A恒定的电场电场 周围产围产 生恒定的磁场场，恒定的磁场场周围围产产生恒定的电场电场B变变化的电场电场 周围产围产 生磁场场，变变化的磁场场周围产围产 生电场电场C均匀变变化的电场电场 周围产围产 生均匀变变化的磁场场，均匀变变化的磁场场周围产围产 生均匀变变化的电场电场D均匀变变化的电场电场 周围产围产 生稳稳定的磁场场，均匀变变化的磁场场周围产围产 生稳稳定的电场电场答案：BD解析：麦克斯韦韦的电电磁场场理论论的核心内容是：变变化的电电场场周围产围产 生磁场场；变变化的磁场场周围产围产 生电场电场 对对此理论论全面正确的理解为为：不变变化的电场电场 周围围不产产生磁场场；变变化的电电场场周围围可以产产生变变化的磁场场，也可以产产生不变变化的磁场场；均匀变变化的电场电场 周围产围产 生稳稳定的磁场场，由变变化的磁场产场产 生电电场场的规规律与以上类类似，故正确答案为为BD.7(2010课标全国)在电电磁学发发展过过程中，许许多科学家作出了贡贡献下列说说法正确的是( )A奥斯特发现发现 了电电流磁效应应；法拉第发现发现