2013年高中物理得分宝典系列 24专题五 第4章 电磁波与相对论简介

2013年高中物理得分宝典系列 24专题五 第4章 电磁波与相对论简介内容摘要：

1、、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播电磁波的产生、发射和接收 电磁波谱 狭义相对论的基本假设 质速关系、质能关系 相对论质能关系式 1本节是电磁波与相对论简介，共有 6 个级考点。 高考命题以选择题为主，且往往是一个选择题对多个知识点进行考查，难度较小2本节的重点是麦克斯韦电磁场理论、电磁波谱及长度与时间的相对性等基础巩固1麦克斯韦电磁场理论： 19 世纪 60 年代，由英国物理学家麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并预言了 的存在。 1888 年， 用实验证明了电磁波的存在麦克斯韦电磁场理论）主要内容是：变化的磁场产生 ，变化的电场产生。 变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统 2、一的、不可分割的。 2电磁波的产生：变化的电场和变化的磁场交替产生，且由近及远地向周围传播，形成了。 3电磁波特点：电磁波中的磁感应强度方向和电场强度的方向与传播方向 ，所以电磁波是 波；电磁波的传播不需要任何介质，它在真空中传播的速度是c m/s；电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。 4电磁波的发射和接收：发射条件为足够高的 和开放电路；调制有 和 两种形式；：使接收电路产生电谐振的过程叫做 ；使声音和图像信号从高频电流中还原出来的过程叫做。 5电磁波谱：按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、 、 和 射线，形成电磁波谱。 不同的电磁波由于具有不同的波长（频率）因而具有不同 3、的特性。 6伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是 的。 7狭义相对论的两个基本假设：（1）狭义相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是 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。 8 “同时”的相对性：“同时”是 的，在一个参考系中看来“同时”的，在另一个参考系中却可能“不同时” 9长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度要 ，。 在垂直于运动方向上，杆的长度没有。 20)(110时间间隔的相对性：从地面上观察，高速运动的飞船上时间进程变慢，飞船上的人则感觉地面上的时间进程变 ，即 t =。 2)(111相对论的时空观：经典物理学认为，时 4、间和空间是脱离物质而独立存在的，是绝对的，二者之间也没有联系；相对论则认为时间和空间与物质的运动状态 ，物质、时间、空间是紧密联系的统一体。 12狭义相对论的其他结论：相对论速度变换公式为 ；相对论质量为21；质能方程为。 20)(1自我校对：1电磁波；赫兹；电场；磁场；电磁场 2电磁波 3相互垂直；横；310 8 4频率；调幅；调频；调谐；解调 5紫外线；X 射线 6相同 7 （1）相同 （2）相同 8相对 9小；变化 10慢 11有关 12 2究实验123拓展实验或迷你实验练一练重点突破一、直击考点考点一 磁振荡要了解电磁振荡过程中线圈中电流和两端电压（即电容器两极板间电压）的变化关系，一定 5、要注意克服由欧姆定律所形成的电阻中电流和其两端电压成正比的定式思维。 因为在电磁振荡中阻碍线圈中电流变化的是线圈中产生的自感电动势而不是电阻，而自感电动势只是阻碍电流的变化，但并不能阻止电流的变化。 电磁振荡过程实质上是电场能和磁场能的转化过程。 点拨：在分析 荡电路时，先要看清要分析的过程是充电过程还是放电过程，然后再分析各物理量（如板间电压、电荷量、振荡电流）如何变化。 【例 1】关于 荡电路中振荡电流，下列说法正确的是（）A振荡电流最大时，电容器两极板间的电场最大B振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零C振荡电流增大的过程，线圈中的磁场能转化成电场能D振荡电流减小的过程，线圈中自感电动势增 【答案 6、】D【点评】 荡电路中电流最大时，电容器两端电压为零；电流为零时，电容器两端电压最大。 考点二 电磁场与电磁波1对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解（1）恒定的磁场（电场）不能产生电场（磁场）。 （2）周期性变化的电场（磁场）产生同频率的磁场（电场）才能形成电磁波。 （3）变化的磁场能够在周围空间产生电场，这种电场与电荷激发的静电场不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导体或者有无闭合电路无关。 2对电磁波的理解（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。 2对电 7、磁波的理解（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）vf 中，f 是电磁波的频率，即为发射电磁波的 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。 12磁波不同于机械波，机械波传播必须有介质，而电磁波传播不需要介质，电磁波和机械波都有波特有的特性。 【例 2】 （2010 天津）下列关于电磁波的说法正确的是（）A均匀变化的磁场能够在空间产生电场B电磁波在真空和介质中传播速度相同C只要有电场和磁场，就能产生电磁波电磁波在同种介 8、质中只能沿直线传播考点三 关于电磁波谱的理解不同的电磁波，由于频率和波长的不同，因而表现了不同的特性波长较长的无线电波和红外线，很容易发生干涉、衍射现象；而波长较短的紫外线、伦琴射线、 射线，不容易观察到它的干涉、衍射现象。 在电磁波谱中，能引起视觉的可见光是频率范围很窄的一段电磁波。 提示：各波段的电磁波在频率上没有明确的界线，如紫外线和 X 射线，X 射线和 射线都有重叠，但它们产生的机理不同。 【例 3】 （2010 上海） 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 9、线、无线电波D紫外线、无线电波、 射线、红外线考点四 时间和空间的相对性1同时的相对性（1）经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一惯性系中也是同时的。 （2）相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察是不同时的，即同时是相对的。 2 “长度”的相对性（1）经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同的。 （2）相对论的时空观：“长度”也具有相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止的长度短，但在垂直于杆的方向上，杆的长度不变。 （3）相对长度公式：ll 0 ，其中 与杆相对静止的人认为杆的长，l 是相1 对杆运动速度是 v 的人认为杆的长度。 由于 1 ” 、 “ =” 或“ 提示：人站立方向与运动方向垂直，身高为变，有 L=t = 知 t12)(。