2018-2019学年高中物理 模块专题复习 专题五 电磁振荡与电磁波 相对论学案 鲁科版选修3-4

专题五 电磁振荡与电磁波 相对论一、麦克斯韦电磁场理论1.对麦克斯韦电磁场理论两个基本观点的理解(1)变化的磁场产生电场，可从以下三个方面理解：稳定的磁场不产生电场均匀变化的磁场产生恒定的电场周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场(2)变化的电场产生磁场，也可从以下三个方面理解：恒定的电场不产生磁场均匀变化的电场产生恒定的磁场周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场2.感应电场方向的判定变化的磁场产生的感应电场的方向，与存在闭合回路时产生的感应电流的方向是相同的.复习过关1.如图1所示是空间磁感应强度B的变化图象，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是()图1A.逐渐增强B.逐渐减弱C.不变D.无法确定答案C解析由题图可知，磁场均匀增强，根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，故E不变，选项C对.2.(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的电场线如图2所示时，可能是()图2A.向上方向的磁场在增强B.向上方向的磁场在减弱C.向上方向的磁场先增强，然后反向减弱D.向上方向的磁场先减弱，然后反向增强答案AC解析在电磁感应现象的规律中，当一个闭合电路中通过它的磁通量发生变化时，电路中就有感应电流产生，电路中并没有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的.麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场.判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律，只不过是用电场线方向代替了电流方向.向上方向的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则知感应电流方向如题图中E的方向所示，选项A正确，B错误.同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如题图中E的方向，选项C正确，D错误.二、LC回路振荡规律、周期及频率1.LC回路中各量的变化规律电容器上的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE.线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB.放电过程：qEEEiBEB充电过程：qEEEiBEB充电结束时q、E、EE最大，i、B、EB均为零；放电结束时q、E、EE均为零，i、B、EB最大.2.电磁振荡的周期和频率周期：T2频率：f.复习过关3.(多选)在如图3(a)所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图(b)所示，若把通过P点向右的电流规定为i的正方向，则()图3A.0至0.5ms内，电容器C正在充电B.0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电C.1ms至1.5ms内，Q点比P点电势高D.1.5ms至2ms内，磁场能在减少答案CD解析由题图(b)知0至0.5ms内i在增大，应为放电过程，A错误.0.5ms至1ms内，电流在减小，应为充电过程，电流方向不变，电容器上极板带负电，B错误.在1ms至1.5ms内，为放电过程，电流方向改变，Q点比P点电势高，C正确.1.5ms至2ms内为充电过程，磁场能在减少，D正确.4.如图4所示为振荡电路在某一时刻的电容器带电情况和电感线圈中的磁感线方向情况.由图可知，电感线圈中的电流正在_(填“增大”“减小”或“不变”).如果电流的振荡周期为T104s，电容C250F，则线圈自感系数L_H.图4答案减小106解析根据磁感线方向，应用安培定则可判断出电流方向，从而可知电容器在充电，电流会越来越小.根据振荡电流的周期公式T2，得LH106H.三、电磁波的传播特点及应用1.电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等合起来，便构成了范围非常广阔的电磁波谱.2.各种不同的电磁波既有共性，又有个性(1)共性：传播不需要介质，真空中传播速度c3.0108m/s，满足公式vf.(2)个性：不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性.波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短观察干涉、衍射现象越困难.正是这些不同的特性决定了它们不同的用途.复习过关5.(多选)关于无线电波的接收，下列说法正确的是()A.调谐就是把接收到的电磁波的频率调到某一特定的值B.当电磁波的频率与接收电路的固有频率相等时，发生电谐振C.检波就是从天线接收到的众多频率的电磁波中选择出某一特定频率的波D.检波就是从高频信号上“检”出所承载的低频信号答案BC6.某雷达工作时，发射电磁波的波长20cm，每秒脉冲数n5000，每个脉冲持续时间t0.02s.求：(1)该电磁波的频率；(2)此雷达的最大侦察距离.答案(1)1.5109Hz(2)3104m解析(1)电磁波在空气中传播的速度一般认为等于光速c3108m/s，因此fHz1.5109Hz(2)雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间t0.02s，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量.设最大侦察距离为x，两个脉冲时间间隔为ts2104s0.02s，故脉冲持续时间可以略去不计，则2xvt，vc3108m/s，所以x3104m.四、时间和空间的相对性1.与运动的惯性系相对静止的人认为两个事件时间间隔为，地面观察者测得的时间间隔为t，则两者之间关系为t.2.设尺子的固有长度为l0，观察者与尺子有相对运动时，尺子的长度为l，则有ll0，即沿运动方向上的长度缩短了.这就是相对论中长度的相对性.复习过关7.地面上长100km的铁路上空有一火箭沿铁路方向以30km/s的速度掠过，则火箭上的人看到铁路的长度应该为多少？如果火箭的速度达到0.6c，则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少？答案100km80km解析当火箭速度较低时，长度基本不变，还是100km.当火箭的速度达到0.6c时，由相对论长度公式ll0代入相应的数据解得：l100km80km.8.假如一对孪生兄弟A和B，其中B乘坐速度v0.9c的飞船飞往大角星，而后又飞回地球.根据A在地球上的观测，大角星离地球有40光年，这次B往返飞行经历时间为80.8年.如果B在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当B回到地球时，他们的年龄各有多大？答案A的年龄是100.8岁B的年龄是55.2岁解析设B在飞船惯性系中经历的时间为t，根据钟慢效应得t，即80.8解得t35.2年所以B回到地球时的年龄为tB2035.2(岁)55.2(岁).A的年龄为tA80.820(岁)100.8(岁).五、质速关系和质能方程1.质速关系物体的质量会随物体的速度的增大而增大，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系m.2.质能关系(1)相对于一个惯性参考系，以速度v运动的物体其具有的相对论能量Emc2.其中E0m0c2为物体相对于参考系静止时的能量.(2)物体的能量变化E与质量变化m的对应关系为Emc2.复习过关9.已知太阳内部进行着激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为3.81026J，则可算出()A.太阳的质量约为4.2106tB.太阳的质量约为8.4106tC.太阳的质量每秒减小约为4.2106tD.太阳的质量每秒减小约为8.4106t答案C解析由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为m4.2109kg4.2106t.10.星际火箭以0.8c的速率飞行，其运动质量为静止质量的多少倍？答案倍解析设星际火箭的静止质量为m0，其运动时的质量mm0，即其运动质量为静止质量的倍.11.一个静止的电子(m09.11031kg)被电压为106V的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？答案2.691030kg2.82108m/s解析EkeU1.61019106J1.61013J，Ekmc2m0c2所以mm0kg9.11031kg2.691030kg.由m得vc2.82108m/s.6