（江苏专版）2022年高考物理总复习 第58讲 电磁波相对论简介讲义

（江苏专版）2022年高考物理总复习 第58讲 电磁波相对论简介讲义考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求狭义相对论的基本假设狭义相对论时空观与经典时空观的区别、同时的相对性长度的相对性质能关系16年T12B(1)选择，长度的相对性17年T12B(1)选择，同时的相对性,理解知识整合一、麦克斯韦电磁场理论1麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场(电场)能够在周围空间产生_；(2)均匀变化的磁场(电场)能够在周围空间产生稳定的_；(3)振荡的磁场(电场)能够在周围空间产生同_的振荡电场(磁场)2电磁场和电磁波：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场_由近及远的传播就形成了电磁波3电磁波的特点(1)电磁波是_波在传播方向的任一点E和B随时间作正弦规律变化，E与B彼此垂直且与传播方向垂直(2)电磁波的传播速度vf，在真空中的传播速度等于_速(3)_预言了电磁波的存在_证实了电磁波，测出了波长和频率，证实传播速度等于光速；验证电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉4对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解二、电磁波的发射1有效地向外发射电磁波的振荡电路应具备的特点(1)要有足够高的振荡_理论的研究证明，振荡电路向外界辐射能量的本领与频率的四次方成正比；(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的_，才能有效地把电磁场的能量传播出来2发射电磁波的目的：传递信息(信号)把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，使电磁波随各种信号而改变叫做调制其中，使高频振荡的电磁波振幅随信号而改变叫做_；使高频振荡的电磁波频率随信号而改变叫做_三、电磁波的传播电磁波以横波形式传播，其传播不需要_，传播方式有天波、地波和空间波(又称直线波)传播速度和频率、波长的关系为_四、电磁波的接收使接收电路产生电谐振的过程叫做_五、电磁波的传播及波长、频率、波速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，波速越小3vf，f是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长.六、电磁波与机械波的比较名称项目电磁波机械波研究对象电磁现象力学现象产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生波的特点横波纵波或横波波速在真空中等于光速(很大)(c3108 m/s)在空气中不大(如声波波速一般为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七、电磁波谱1无线电波、_、可见光、_、伦琴射线、射线合起来构成了范围广阔的电磁波谱，如图所示说明：波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有_2电磁波谱的特性、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红外线遥感可见光1015107引起视觉照明、摄影紫外线10151017107109化学效应、能杀菌医用消毒、防伪X射线101610191081011贯穿性强检查、医用透视射线10191011贯穿本领最强工业探伤、医用治疗,衍射能力减弱直线传播能力增强3.对电磁波谱的两点说明(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、射线等，穿透能力较强(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线，X射线和射线都有重叠八、经典时空观1惯性参考系凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系2伽利略相对性原理对于所有的惯性系，力学规律都是相同的3经典时空观(绝对时空观)时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响4经典力学的几个基本结论(1)同时的绝对性；(2)时间间隔的绝对性；(3)空间距离的绝对性九、狭义相对论的两个基本假设1狭义相对论原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是_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_的十、狭义相对论的时空观1_的相对性；2_的相对性(1)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小(2)在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化(3)长度的变短是相对的如果两条平行的杆在沿自己的长度方向做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了3时间间隔的相对性十一、质能方程物体是具有能量的，并且物体的能量与其本身的质量有关，且关系为_，其中m是物体的质量，E是物体具有的能量方法技巧释难答疑的金钥匙考点1麦克斯韦电磁场理论的基本思想【典型例题1】根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中不正确的是() A教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场 B工作时打点计时器必有磁场和电场 C稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场 D电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直考点2电磁波的特点【典型例题2】下列说法中正确的是() A电磁波在真空中以光速c传播 B在空气中传播的声波是横波 C声波只能在空气中传播 D光需要介质才能传播考点3电磁波谱【典型例题3】电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了下面正确的是() A雷达是利用声波的反射来测定物体位置的 B银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线 C微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应 D机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领考点4狭义相对论【典型例题4】用相对论的观点判断，下列说法不正确的是() A时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变 B在地面上的人看来，以6 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的 C在地面上的人看来，以6 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些 D当物体运动的速度vc时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计1.(16年江苏高考)一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是() A飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m B地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m C飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c D地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c2.(17年江苏高考)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有() A飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B飞船上的人观测到地球上的钟较慢 C地球上的人观测到地球上的钟较快 D地球上的人观测到飞船上的钟较慢当堂检测1.(多选)下列说法正确的是() A麦克斯韦提出电磁场理论，并用实验证实了电磁波的存在 B变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场 C随身携带的移动电话既有电磁波接收装置，同时又有电磁波发射装置 D声音信号需要经过“调制”过程，加到高频的电磁波上才能发射出去2现代生活中，人们已更多地与电磁波联系在一起，并且越来越依赖于电磁波，关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是() A把带电体和永磁体放在一起，即可以在其周围空间中产生电磁波 B手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的 C医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理 D车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的3(多选)以速度u高速远离地球的宇宙飞船发出频率为的单色光，已知真空中光速为c，则()第3题图 A该光相对飞船的速度等于cu B该光相对飞船的速度等于c C地球上接受到该光的频率大于 D地球上接受到该光的频率小于4如图所示，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()第4题图 A同时被照亮 BA先被照亮 CC先被照亮 D无法判断5(16年南京模拟)如图所示，宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度v(v接近光速c)远离地球，飞船发出频率为的单色光地面上的人接收到光的频率_(选填“大于”、“等于”或“小于”)，看到宇宙飞船宽度_(选填“大于”、“等于”或“小于”)l.第5题图第58讲电磁波相对论简介知识整合基础自测一、1.(1)电场(磁场)(2)电场(磁场)(3)频率2电磁场3.(1)横(2)光(3)麦克斯韦赫兹二、1.(1)频率(2)空间2.调幅调频三、介质cf四、调谐七、1.红外线紫外线重叠九、1.相同2.相同十、1.同时2.长度十一、Emc2方法技巧典型例题1 C【解析】教室中开亮的日光灯、工作时打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确典型例题2A【解析】电磁波在真空中的传播速度与光在真空中传播速度相等，都等于光速c，故A正确；在空气中传播的声波是纵波，故B 错误；声波不仅在空气中可以传播，在其他介质中也可以传播，故C 错误；光在真空中也可以传播，不需要介质，故D错误典型例题3D【解析】雷达是利用微波的反射来测定物体位置的，A错误遥控器采用的是红外线不是紫外线；故B错误；微波炉是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的；故C错误；机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领；故D正确；故选D.典型例题4A【解析】由相对论知，时间和空间都是相对的，所以A项不正确变式训练1B【解析】飞船上的观测者测得该飞船的长度是静止时的长度，等于30 m，故A错误；地球上的观测者测得该飞船的长度ll024 m，所以B正确；根据狭义相对论的光速不变原理，飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于c，地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度也等于c，故C、D错误变式训练2AC【解析】飞船相对于地球高速运动，所以地球上的人观察飞船的时间较慢，而地球相对于飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以A、C正确，B、D错误当堂检测1CD【解析】麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项A错误；变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，选项B错误；移动电话能够收到信息，同时也能发出信息；故既有电磁波接收装置，同时又有电磁波发射装置；故C正确；声音信号需要经过“调制”过程，加到高频的电磁波上形成载波信号才能发射出去，故D正确；故选CD.2B【解析】要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场，即电磁场，电磁场在介质中传播产生电磁波，A错误；通过电磁波可以实现各种通信，B正确；“B超”是利用了超声波的反射原理，C错误；车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的，D错误3BD【解析】由光速不变原理可知，该光相对飞船的速度等于c，选项B正确，A错误；根据多普勒效应，因飞船远离地球，则地球上接受到该光的频率小于，选项C错误，D正确故选BD.4C【解析】由相对论知从B发出的光到C、A的光速相同相对车内的观察者而言，A、B、C向左运动，所以C先被照亮，C对5小于等于【解析】当远离地球时，由于多普勒效应，地面上的人接收到光的频率小于飞船发出光的频率. 在地面上看宇宙飞船，由于“尺缩效应” 沿运动方向的长度小，但垂直于运动方向的宽度不变，仍为l.