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1、第第 5 课时课时 电磁波与相对论电磁波与相对论考纲解读 1.掌握麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波是横波.2.了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱.3.了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论1关于电磁波谱问题电磁波包含了 射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( )A无线电波、红外线、紫外线、 射线B红外线、无线电波、 射线、紫外线C 射线、红外线、紫外线、无线电波D紫外线、无线电波、 射线、红外线答案 A解析 电磁波的波长范围很广，按波长由长到短的顺序排列，其顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和 射线所以，A 的排列顺序是正确的2相对论的理解关于
2、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解析 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，选项 A 正确；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(光速不变原理)，与光源的运动无关，选项 B 正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故选项 C正确，D 错误1电磁波的特性(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的传播速度是相同
3、的(都等于光速)(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播时，其速度是不同的，频率越高，波速越小(3)电磁波的频率 f、波长 和波速 v 的关系：vf.(4)电磁波是横波，具有波的特性，能产生干涉、衍射等现象2电磁波的发射与接收(1)电磁振荡(LC 电路)的周期 T2，频率 f.LC12 LC(2)发射电磁波的条件：振荡电路要有足够高的频率振荡电路应采用开放电路发射电磁波需经过调制过程，调制的方法分为调频和调幅接收电磁波需经过解调过程，解调是调制的逆过程3狭义相对论(1)狭义相对论的基本假设在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的(2)时间间隔的相对
4、性 t.1(vc)2(3)长度的相对性 ll0 .1(vc)2(4)相对论的速度变换公式 u.uv1uvc2(5)相对论质量 m.m01(vc)2(6)质能方程 Emc2.考点一 电磁波谱分析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101610191081011贯穿本领强检查、医用透视 射线10190 时，物体的质量 mm0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适
5、用C当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速的速度运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动D通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化答案 CD解析 公式中的 m0是物体的静止质量，在 v 远小于光速时，经典力学依然成立，故A、B 错，C、D 对高考题组1(2013浙江理综14)关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )A电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C太阳光中的可见光和医院“B 超”中的超声波传播速度相同D遥控器发
6、出的红外线波长和医院“CT”中的 X 射线波长相同答案 B解析 电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，A 选项错误；太阳光中的可见光属于电磁波，而“B 超”中的超声波属于机械波，它们的传播速度不同，C 选项错误；遥控器发出的红外线波长比 X 射线波长大得多，D 选项错误，正确选项为 B.2(2013江苏单科12B(2)如图 2 所示，两艘飞船 A、B 沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为 v(v 接近光速 c)地面上测得它们相距为 L，则 A 测得两飞船间的距离_(选填“大于” 、 “等于”或“小于”)L.当 B 向 A 发出一光信号，A 测得该信号的速度为_图 2答案 大于 c
7、(或光速)解析 狭义相对论的两个基本假设之一就是光速不变原理，因此 A 测得信号的速度仍等于 c(或光速)，以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而 B 相对 A 是静止，没有尺缩效应现象，则 A 测得两飞船距离应大于 L.模拟题组3关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )A红外线比红光波长长，它的热作用很强BX 射线就是伦琴射线C阴极射线是一种频率极高的电磁波D紫外线的波长比伦琴射线的长，它的显著作用是荧光作用答案 ABD解析 在电磁波谱中，红外线的波长比可见光的长，而红光属于可见光，故选项 A 正确阴极射线与电磁波有着本质的不同，电磁波在电场、磁场中不偏转，而阴极射线在电场、磁场中可能会
8、偏转，电磁波在真空中的速度是 3108 m/s，而阴极射线的速度总是小于 3108 m/s，阴极射线实际是高速电子流，故选项 C 错误X 射线就是伦琴射线，是高速电子流射到固体上产生的一种波长很短的电磁波，故选项 B 正确紫外线的显著作用是荧光作用，而伦琴射线的显著作用是穿透作用，且紫外线的波长比伦琴射线的长，故选项 D 正确4根据相对论原理，下列说法中正确的是( )A按照相对论来讲，一个真实的、静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速 cB按照相对论及基本力学规律可推出质量和能量的关系为 Emc2C某个静质量为 m0的物体，相对它静止的观察者测其质量为 mm0，能
9、量为EE0m0c2，称为静能量，这表明任何静质量不为零的物体都储存着巨大的能量D按照相对论来讲，物理规律在一切惯性参考系中可以具有不同的形式答案 ABC解析 按照相对论的结论，m，这表明高速运动的物体其质量的测量值会非m01v2c2常大并随着速度趋于光速而无限增大，一个真实的物体，其质量是确定值、有限大，所以按照相对论来讲，一个真实的、静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速 c，选项 A 的说法是对的；质能关系式能按照相对论及基本力学规律推出，所以选项 B 的说法也是对的；根据质能方程：Emc2的意义知C 项正确；按照狭义相对论的基本假设，物理规律在一切惯性参考系
10、中都是相同的，所以选项 D 错误，故本题的正确选项为 A、B、C.(限时：30 分钟)题组 1 电磁波谱、电磁波及其应用1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、波长和波速三者间满足的关系，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，而电磁波是纵波答案 D解析 机械波和电磁波有相同之处，如 vf 都适用，且都能产生干涉和衍射现象，A、B 正确机械波
11、的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C 正确机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D 不正确2据飞行国际报道称，中国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第四代作战飞机“歼20”(如图 1)，于 2011 年 1 月 11 日 1250 进行了公开首飞它的首飞成功标志着中国图 1继美国和俄罗斯之后，成为世界上进入到第四代战机研发序列中的国家隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是( )A运用隐蔽色涂层，无论距你多近，即使你拿望远镜也不能看到它B使用能吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小
12、、很弱，很难被发现C使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流D主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现答案 B解析 隐形飞机的原理是在飞机制造过程中使用能吸收雷达电磁波的材料，使反射的雷达电磁波很弱，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，飞机在雷达屏幕上很难被发现，故只有 B 正确3雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在 300 MHz 至 1 000 MHz 的范围内，已知真空中光速 c3108 m/s.下列说法正确的是( )A电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生B电磁波可由周期性非均匀变
13、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 m 之间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答案 BCD解析 本题考查电磁波的产生，波长与波速、频率的关系及电磁波的应用电磁波可由周期性非均匀变化的电场或磁场产生，选项 A 错误，B 正确根据题中所给数据，结合 可以算出波长范围为 0.3 m1 m，选项 C 正确设电磁波从发射到接收所用cf时间为 t，则雷达与目标之间的距离为 x ，选项 D 正确ct24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
14、穿透本领强的特性C紫外线在水中的传播速度大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应用答案 AD5关于 射线，以下说法中正确的是( )A 射线比伦琴射线频率更高，穿透能力更强B 射线可用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等C利用 射线穿透力强可制成金属测厚计来检测金属板的厚度D “ 刀”是利用了 射线的强穿透能力答案 ABC题组 2 对狭义相对论的考查6对相对论的基本认识，下列说法正确的是( )A相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟走得同样快D我们发现竖直向
15、上高速运动的球在水平方向上长度变短了答案 A解析 真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，选项 A 正确；爱因斯坦通过质能方程阐明了质量与能量的联系，但不能认为质量就是能量，选项 B 错误；根据相对论可知运动的时钟变慢，选项 C 错误；竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度才会变短，选项 D 错误7如图 2 所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上静止的观察者 A 观测到钟的面积为 S，另一观察者 B 以 0.8 倍光速平行 y 轴正方向运动，观察到钟的面积为 S.则 S 和 S的大小关系是( )图 2ASS BSS CSS D无法判断答案 A8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 方向以接近光速的速度匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是( )答案 C解析 根据相对性原理，当正方形沿 x 方向以接近光速的速度匀速飞行时，在运动方向上会出现长度收缩效应，而在垂直于运动方向的方向上则不会出现长度收缩效应，故 C 正确题组 3 机械波、光学与相对论的组合9(1)如图 3 所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔 A、B 和 C.假想有一列车沿 AC 方向以接近光速的速度行驶，当铁塔 B 发出一个闪光，列车上的观测者测得 A、C 两铁塔被照亮的顺序是_
