2019年高考物理 高频考点解密 专题19 电磁波 相对论教学案.doc

专题19 电磁波 相对论核心考点考纲要求电磁波的产生电磁波的发射、传播和接收电磁波谱狭义相对论的基本假设质能关系考点1 电磁波与电磁振荡一、麦克斯韦电磁场理论1理论内容变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场。根据这个理论，周期性变化的电场和磁场相互联系，交替产生，形成一个不可分割的统一体，即电磁场。2深度理解（1）恒定的电场不产生磁场。（2）恒定的磁场不产生电场。（3）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场。（4）均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。（5）振荡电场产生同频率的振荡磁场。（6）振荡磁场产生同频率的振荡电场。3相关概念及判断方法（1）变化的磁场产生的电场叫感应电场；变化的电场产生的磁场叫感应磁场。（2）感应电场与感应磁场的场线都是闭合的曲线，而且互相正交、套连。（3）感应电场的方向可由楞次定律判定，感应磁场的方向可由安培定则判定。二、电磁波1电磁波的产生如果在空间某区域中有周期性变化的电场，救护在空间引起周期性变化的磁场，这个周期性变化的磁场又会在较远的空间引起新的周期性变化的电场，新的周期性变化的电场又会在更远的空间引起新的周期性变化的磁场这样，电磁场就由远及近向周围空间传播开去，形成了电磁波。2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。（3）电磁波的频率f、波长和波速v的关系：v=f。（4）电磁波是横波，具有波的特性，能产生干涉、衍射等现象。3无线电波的发射与接收无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。无线电波的波长从几毫米到几十千米。根据波长（或频率），通常将无线电波分成几个阶段，每个波段的无线电波分别有不同的用途。（1）无线电波的发射有效发射电磁波的条件：高频振荡；开放电路（如图所示）。调制：在无线电传播技术中，首先将声音、图象等信息通过声电转换、光电转换等方式转换为电信号，但这种电信号频率低，不能用来直接发射电磁波，所以要把传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，使电磁波的频率或振幅随各种信号而改变，这种使电磁波随各种信号而改变的基数叫调制。调制的两种方式：调幅和调频。使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅；使高频振荡的频率随信号而改变的叫调频。（2）无线电波的接收无线电波的接收必须采用调谐电路，如图所示，调谐电路由可变电容器、电感线圈、天线、地线等几部分组成。电谐振：当接收到的电磁波的频率跟接收电路的固有频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。调谐：调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变，将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同，使接收电路产生电谐振，这一过程叫做调谐。解调：从接收到的高频振荡中分离出所携带的信号的过程叫做解调。解调是调制的逆过程。调幅波的解调也叫检波。无线电波接收的全过程：天线接收到所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经过解调取出携带的信号，信号经放大后再还原成声音或图象。4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1019I1【试题解析】T=2T1=2=23.14=1.0106 sT2=2=23.14=3.69106 s则其周期的范围为：1.01063.69106 s。当电容器的电容突然减小时，放电速度加快，则周期变小，而一个周期通过电路的电荷量总量不变，所以电流会增大，则I2I1。 1（2018甘肃省兰州第一中学）下列说法中正确的是A红外线易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域B医院用X光进行透视，是因为它的穿透能力较强C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D在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上的快【答案】ABC2（2018浙江省湖州市）如图所示的振荡电路中，某时刻电流的方向为顺时针，则以下判断正确的是A若板带正电，则电流在增大B若电容器在放电，则电流在减小C若电流减小，则线圈两端电压减小D若只减小电容，则振荡电流周期变小【答案】D考点2 狭义相对论1狭义相对论的基本假设（1）在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的（2）真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的2时间间隔的相对性3长度的相对性4相对论的速度变换公式5相对论质量6质能方程E=mc27对狭义相对论的理解（1）惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系。相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。（2）光速的大小与选取的参考系无关，因为光速是从麦克斯韦方程组中推导出来的，无任何前提条件。（3）狭义相对论认为物体的质量m与物体的速度v有关，其关系式为。如图所示，在地面上M点固定一光源，在离光源等距的A、B两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：（1）在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？（2）在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？【参考答案】（1）同时接收到 （2）A先接收到【试题解析】在地面上的观察者看来，光源距离A、B等距，光信号向两电杆传播的速度相同，因此，1（2018江苏省南京市六校联合体）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慢B飞船上的人观测到飞船上的钟较快C地球上的人观测到地球上的钟较快D地球上的人观测到地球上的钟较慢【答案】BC【解析】飞船上的人是以飞船为参考系，故地球是高速运动的，根据爱因斯坦质能方程的运动延时效应，飞船上的人观测到地球上的钟较慢，即飞船上的人观测到飞船上的钟较快，A错误B正确；地球上的人以地球为参考系，认为飞船高速运动，同样根据爱因斯坦质能方程的运动延时效应，飞船上的钟较慢，故地球上的人观测到地球上的钟较快，C正确D错误。2（2018湖南省五市十校）根据相对论判断，下列说法正确的是A狭义相对论全面否定了经典力学理论B如果物体在地面上静止不动。任何人在任何参考系里测出的物体长度都是一样的C真空中的光速在不同的惯性参考系中也是不同的D物体运动时的质量总要大于静止时的质量【答案】D1（2017江苏卷）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飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C地球上的人观测到地球上的钟较快D地球上的人观测到地球上的钟较慢【答案】AC【解析】飞船相对地球高速运动，所以地球上的人观测飞船上的时钟较慢，而地球相对飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以AC正确，BD错误。【名师点睛】本题主要考查狭义相对论时间间隔的相对性，注意运动的相对的，飞船相对地球高速运动，地球也相对飞船高速运动。 2（2016新课标全国卷）关于电磁波，下列说法正确的是A电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失【答案】ABC【解析】电磁波在真空中的传播速度即为真空中的光速，与频率无关，A正确；根据麦克斯韦的电磁场理论，B正确；电磁波是横波，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，C正确；电磁波可以通过全反射在光缆中传播，D错误；波源停止振动，波会继续传播，直到能量为零，E错误。3（2016北京卷）下列说法正确的是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【答案】A