电磁波 相对论简介
高中物理：第14章电磁波相对论简介
第14章电磁波相对论简介版块一知识点1变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场'电磁波的产生、发射、接收及其传播Ⅰ1.麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。
2．电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。
3．电磁波：电磁场（电磁能量）由近及远地向周围传播形成电磁波。
（1）电磁波是横波，在空间传播不需要介质。
（2）v＝λf对电磁波同样适用。
（3）电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。
4．发射电磁波的条件（1）要有足够高的振荡频率；（2）电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。
5．调制：有调幅和调频两种方法。
6．电磁波的传播（1）三种传播方式：天波、地波、空间波。
（2）电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3.0×108 m/s。
7．电磁波的接收（1）当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。
（2）使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。
（3）从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫作检波，检波是调制的逆过程，也叫作解调。
8．电磁波的应用电视和雷达。
知识点2电磁波谱Ⅰ1.定义按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱。
最强医用治疗知识点3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Ⅰ1.狭义相对论的两个基本假设（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。
（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相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。
2．相对论的质速关系（1）物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间有如下关系： m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2。
（2）物体运动时的质量m 总要大于静止时的质量m 0。
聚焦电磁波和相对论简介
聚焦电磁波和相对论简介电磁波和相对论是现代物理学的两个基本领域。
电磁波是一种由振荡的电场和磁场构成的波动，是电磁力的媒介。
电磁波可以分为许多不同的频率和波长，从无线电波到gamma射线均属于电磁波的范畴。
相对论是描述质点在高速运动时的物理学理论，是对于牛顿力学的一种补充，其中包括了时间和空间的相对性、质量与能量的等价性等概念。
下面我们来具体了解一下电磁波和相对论的基本特征和应用。
一、电磁波电磁波是由脉动的电场和磁场所组成的波动，它具有独特的波粒二象性。
在空间传播的过程中，电磁波会沿着垂直于自身传播方向的方向上振荡，这个方向被称为电磁波的偏振方向。
电磁波被广泛应用于通讯、医疗、卫星导航、遥感等领域。
根据电磁波的频率分布，可以将它们分为不同的类型。
常见的电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和gamma射线。
它们之间的区别在于波长和频率的不同。
例如，无线电波的波长非常长，相应的频率非常低，而 X射线和gamma射线的波长非常短，频率非常高。
电磁波是一种非常重要的物理现象，它在众多领域得到了广泛应用。
例如，电磁波在通讯和导航方面得到广泛应用。
移动电话、电视和计算机都利用了无线电波传输数据。
卫星导航也是利用电磁波进行定位的。
电磁波还被广泛应用于医疗、遥感以及其他科学领域。
二、相对论狭义相对论是描述质点在高速运动时的物理学理论。
相对论中包含有关时间和空间的相对性、质量与能量的等价性等基本概念。
相对论是将牛顿力学拓展到高速度和非静止的物体的理论框架。
2、相对论的主要概念（1）光速不变原理：在各参照系之间，光速是不变的，无论另一个物体是在相对静止状态还是在牛顿力学下的运动状态。
（2）时间对于不同的参考系而言是不同的，运动的物体的时间会相对于静止的物体的时间变得更加缓慢。
（3）空间长度也是相对的。
物体相对于参照系的运动状态决定了它被测量时的长度是不同的。
相对论的应用非常广泛。
它被应用到了许多现代物理研究领域中。
高中物理电磁感应选修3-4第13章电磁波 相对论简介
即时应用1
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1000 MHz的范围内，已知真空中光速 c＝3×108 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．电磁波可由周期性变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
【答案】
(1)CD
(2)3.7×5 m2的画
(3)3昼夜
【方法总结】
狭义相对论问题的求解技巧
(1)解决“同时”的相对性问题，可从三个方面入手： ①令观察者静止，判断被观察者因相对运动而引起的位置 变化． ②结合光速不变原理，分析光传播到两个事件所用的时间. ③光先传播到的事件先发生，光后传播到的事件后发生． (2)解决长度的相对性问题，应当注意 ①“动尺缩短”是沿运动方向上的长度比其相对静止时测
量的长度要短一些，这种长度收缩并非幻觉，并非看上去
短了，它的确变短了，它与物体的具体组成和结构无关， 当物体运动的速度越接近光速,这种收缩效应就变得越显著.
②在具体计算中要明确，长度收缩指的是只在物体运动方
向上的长度收缩，在垂直于运动方向上的长度没有变化．
(3)解决时间间隔的相对性应注意 ①“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时间比较的一种效 应，不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化． ②运动时钟变慢完全是相对的，在它们上面的观察者都将 发现对方的钟变慢了．
解析：选C.由于红外线是一种光波，一切物体都在不停地 对外辐射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射
性强一些．由于红外线的热效应，可用来烘干，又由于坦
克、舰艇、人体等一切物体都在不停地辐射红外线，并且 不同的物体所辐射的红外线其波长和强度不同，故在夜间
高考物理大一轮复习 第十三章 电磁波 相对论简介优秀PPT优质文档
播(1)方均向匀垂变电直化波的磁场产生恒定的电场;
电磁波是横波,电磁波中的电场分量跟磁场分量相互垂直,与传播方向
垂直。
我们 红外线
1011~1015
10-7~10-3
⑩ 热效应
称它为“引力质量”是因为它决定了宇宙中所有行星和恒星都做近乎
我们经常讲速度是相对的,参考系选取不同,速度的值也不同,这是经典力
(1)时间间隔的相对性:Δt=③
τ 1 (v )2
c
(2)长度的相对性:l=l0
1 。( v ) 2
c
9; v u 'v c2
4.相对论质量:m= m 0。
1 (v )2 c
5.质能方程:④ E=mc2 。
1.(1)电磁波以一定的速度在空间传播,在传播过程中满足v=λf。( ) (2)电磁波同机械波一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象。( ) (3)电磁波不可以脱离“波源”而独立存在。 ( ) (4)尺缩效应和钟慢效应都是观测结果,都是相对的,在不同的参考系中观 测,结果可能是不同的。 ( )
1.电磁波是横波,电磁波中的电场分量跟磁场分量相互垂直,与传播方向 垂直。 2.电磁波以一定的速度在空间传播,在传播过程中满足v=λ·f。 3.电磁波可以在真空中传播,即电磁波的传播不需要介质。电磁波在真 空中的传播速度等于光在真空中的传播速度,即c=3.0×108 m/s。 不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同,但不同频率的电磁波在同 一种介质中的传播速度不同。 4.电磁波传播的过程也就是电磁能量传播的过程。
学中速度可的见概光念。 1015
10-7
引起视觉
错;电磁波的传播速度v= ,波长、波速和频率的关系v=fλ,联立可知C对B
电电磁磁波 波以不紫一能外定产线的生速干度涉在、10空衍15~间射10传16 播,在传1播0-过8~1程0-中7 满足v=化λ·f学。效应、
专题十八 电磁波 相对论简介
专题十八电磁波相对论简介考纲解读分析解读本专题的知识点比较多,但均为Ⅰ级要求,因此复习本专题时应以课本为主。
重点内容是:电磁波、电磁波的概念和规律的理解,以电磁波内容为背景的波的传播和能量的辐射;相对论时空观、狭义相对论的两个基本假设、质速关系和质能关系。
命题探究电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s,与频率无关,选项A正确;由麦克斯韦电磁场理论可知,选项B 正确;变化的电场和磁场相互激发,且相互垂直,形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直,选项C正确;电磁波可以通过电缆、光缆传输,选项D错误;电磁振荡停止后,电磁波可以在空间继续传播,直到能量消耗完为止,选项E错误。
五年高考考点电磁波相对论1.[2017江苏单科,12B(1)](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AC2.(2016北京理综,14,6分)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 A3.(2016天津理综,1,6分)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。
米波雷达发射无线电波的波长在1~10 m范围内,则对该无线电波的判断正确的是()A.米波的频率比厘米波频率高B.和机械波一样须靠介质传播C.同光波一样会发生反射现象D.不可能产生干涉和衍射现象答案 C4.(2016天津理综,6,6分)(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究,获得正确的科学认知,推动物理学的发展。
下列说法符合事实的是()A.赫兹通过一系列实验,证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B.查德威克用α粒子轰击N获得反冲核O,发现了中子C.贝克勒尔发现的天然放射性现象,说明原子核有复杂结构D.卢瑟福通过对阴极射线的研究,提出了原子核式结构模型答案AC5.(2014四川理综,2,6分)电磁波已广泛运用于很多领域。
电磁波 相对论
4. 电磁波 (1)形成：周期性 变化的电场 和周期性 变化的磁场 从产 生的区域由近及远地向周围空间传播出去，就形成了 电磁波 ．
(2)特点
①电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度 垂直 互相垂直，而且二者均与波的传播方向 ，因 横波 ． 此电磁波是 ②电磁波的传播 不需要 介质，在真空中也能传播．在 真空中的波速为c＝ 3.0×108 m/s.
C)
A ．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介 质 B ．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变 小，声波的传播速度变大 C．电磁波是横波，声波也是横波 D ．由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短， 声波的波长变长
【解析】电磁波本身就是一种物质，它的传播不需要介质， 而声波的传播需要介质，选项A的说法正确；电磁波由空 气进入水中时，传播速度变小，但声波在水中的传播速度 比其在空气中大，选项B的说法正确；电磁波的传播方向 与E、B两个振动矢量的方向都垂直，是横波，而声波是 纵波，选项C说法错误；电磁波由空气进入水中传播时， 波速变小，波长变小，而声波由空气进入水中传播时，波 速变大，波长变大，选项D的说法正确，故答案为C.
(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液 循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热， 血液循环加快，因此选择E.
【答案】(1)D (2)C (3)E
题型三：狭义相对论
例3 如图所示，考虑几个问题：
(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看 到的光速应是多少？ (2) 参考系 O′相对于参考系 O 以速度 v 向右运动，人看 到的光速应是多少？ (3) 参考系 O 相对于参考系 O′以速度 v 向左运动，人看 到的光速又是多少？
(3) 理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较 好．这里的“神灯”是利用__________．
14-1 电磁波 相对论简介
——要点深化—— 1．在电磁波中，每处的电场强度和磁感应强度方向总是
互相垂直的，并且都跟那里的电磁波的传播方向垂直．这就是
说，电场和磁场的振荡方向都跟电磁波的传播方向垂直．因此 电磁波是横波．
2．电磁波的传播速度v等于波长λ和频率f的乘积，即v＝
λf.任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的 传播速度c＝3.0×108 m/s.
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答案：BD
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——知识回顾——
1．定义：交替产生的振荡电场和振荡磁场向周围空间的
传播形成电磁波． 2．电磁波是横波．
3．它在真空中传播速度等于光速c＝3.0×108_m/s.
4．波速v、波长λ与频率f的关系：v＝λf.
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3×108 m/s. (4)从图象上确定发出电磁波到接收到反射波所需的时 间． (5)注意电磁波所走的路程是障碍物到雷达距离的2倍．
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——基础自测——
图1 雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间是 1 μs，两次 发射的时间间隔为 100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波 如图 1 所示， 已知图中 ab＝bc， 则障碍物与雷达之间距离是多大？
周期性变 位移随时间和空间做 化的物理量 周期性变化 传播
传播需要媒介，波速 与媒质有关，与频率 无关，分横波和纵波 两种 由质点(波源)的振动 产生
电场E和磁感应强度B随时 间和空间做周期性变化
传播无需媒质，在真空中 波速总是c，在媒质中传播 时，波速与媒质及频率都 有关系．横波 由周期性变化的电流(电磁 振荡)激发
产生
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第十二章 第3单元 电磁波 相对论简介
3．变化的电场产生磁场 (1)若电场均匀变化，则产生恒定的磁场．
(2)若电场不均匀变化，则产生变化的磁场．
(3)在振荡电路中，周期性变化的电场产生同频率的周期性 变化的磁场． 4．周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互联系，形 成一个不可分离的统一的场，就是电磁场．
[关键一点]
(1)变化的磁场在空间产生的电场，与自由电荷激发的静电场 不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导体、 有无闭合电路无关． (2)均匀变化的磁场产生稳定的电场，“均匀变化”指的是在 相等的时间内磁感应强度的变化量相同，即磁感应强度 对时间的变化率恒定．
从上式可以看出，当物体(一般是粒子)的速度很大时， 其运动时的质量明显大于静止时的质量．
答案：D
2．对相对论的基本认识，下列说法正确的是 是相同的
(
)
A．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都
B．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C．相对论认为，在不同的惯性参考系中，物理规律是
不相同的
D．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁 了
解析：爱因斯坦的质能方程阐明了质量和能量的相互联系， 质量和能量是物质存在的两种形式，质量和能量是不同的 概念．再由相对论的基本原理可知，只有选项A正确．
图12－3－1
4．电磁波谱 电磁波 特性 应用 真空中 频率/Hz ＜ 3×1011 10－3～ 10－7 1011～ 1015 递变
谱
波长/m
＞10－3
规律
无线电 波动性强， 无线电 波 红外线 易发生衍射 热效应 技术 红外线 遥感
电磁波 谱
特性
应用 照明、 摄影 医用消
真空中波 长/m
频率/Hz
第十二章 第四讲 电磁波 相对论简介
也可以产生周期性变化的电场，这样的电场和磁场形成
的统一体就是电磁场，B正确；雷达发射的电磁波频率 多在300 MHz至1000 MHz的范围内，因此它在真空中的 波长可由λ＝c/f求得，则其波长范围为0.3 m至1 m，C正 确；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，等于ct/2，D正确．
介质中，电磁波的传播速度不同，选项B错误；交替变 化的电磁场才能产生电磁波，只有电场和磁场，不一定 产生电磁波，选项C错误；在同一均匀介质中，电磁波 才沿直线传播，若介质不均匀，则会发生折射，选项D
错误．
答案：A
2．（多选）(2010· 福建高考)雷达是应用电磁波来工作的，它 发射的电磁波频率多在300 MHz至1000 MHz的范围内，已 知真空中光速c＝3×108 m/s，下列说法中正确的是( )
[特别提醒] (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、γ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γ射线都 有重叠，但它们产生的机理不同．
二、相对论的简单知识 1．狭义相对论的两个基本假设 (1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的． (2)在不同的惯性参考系中，真空中的光速都是相同的．
答案：BCD
[典例启迪]
[例 2] （多选）(2011· 苏州模拟)下列说法正确的是 A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一 B． 由相对论知： m＝ m0 v2 1－ c ， 则物体的速度可以达到光速， ( )
此时其质量为无穷大
C．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察
电磁波 相对论简介
度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的
中的观察者，观察一个与他做匀速相对运动的时钟时， 中的观察者，观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他 相对静止的相同的时钟走得慢些 A．①③正确 ．①③正确 C．①②③正确 ．①②③正确 B．①②正确 ．①②正确 D．②③正确 ．②③正确
.
自主学习回顾
核心要点突破
热考题型突破
随堂专项演练
u′＋v 4．相对论的速度变换公式 u＝ . u′v 1＋ 2 c 5．相对论质量 m＝ m0
v 1－ 2 c
.
6．质能方程 E＝mc2.
自主学习回顾
核心要点突破
热考题型突破
随堂专项演练
自我诊断
1．在狭义相对论中，下列哪些说法是正确的是 ．在狭义相对论中， ①一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速 ( ②质量、长 质量、 ③惯性系 )
(
)
解析：狭义相对论的两条假设分别是： 解析：狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的光速不变和 一切物理规律相同． 一切物理规律相同． 答案： 答案：A
自主学习回顾
核心要点突破
热考题型突破
随堂专项演练
5．(2010·上海单科，7)电磁波包含了 射线、红外线、紫外线、无线电波等，按 ． 上海单科， 电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等， 上海单科 电磁波包含了 射线 波长由长到短的排列顺序是 A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线 ．无线电波、红外线、紫外线、 射线 B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线 ．红外线、无线电波、 射线 射线、 C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波 ． 射线 红外线、紫外线、 射线、 D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线 ．紫外线、无线电波、 射线 射线、 解析：在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、 解析：在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、 紫外线、X射线、γ射线等，所以A项对． 紫外线、 射线、 射线等，所以 项对． 射线 射线等 项对 答案： 答案：A ( )
电磁波_相对论简介
(2)非均匀变化的磁场产生变化的电场
(3)振荡的磁场产生同频率振荡的电场．
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第三章 电磁波 相对论简介
特别提醒：(1)感生电场与静电场不同,它 的电场线是闭合的,而也叫涡旋电场,它 的存在与空间有无导体或者有无闭合电 路无关. (2)变化的磁场所产生的感生电场的方向 可以利用楞次定律来判定.
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第三章 电磁波 相对论简介
电磁波的特性和波速公式
例2
解答下列关于电磁波的问题：
)
(1)下列说法正确的是(
A．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质
B．电磁波在任何介质中的传播速率都相同，机械波在同一介质中
的传播速率相同
C．电磁波与机械波都不能产生干涉现象 D．电磁波与机械波都能产生衍射现象
在真空传播的速度最大 ．c＝3×108
m/s.
横波 ②电磁波是__________．
③电磁波能产生干涉、衍射、反射和
折射等现象．
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第三章 电磁波 相对论简介
(4)电磁波的发射
频率 ①发射条件：足够高的_________和 开放电路 ____________．
②调制分类：调幅和调频．
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第三章 电磁波 相对论简介
电磁 特性 应用 波谱
真空中 波长/m
频率 /Hz
递变 规律
工业探 贯穿 γ射 伤、医 ＜10－ ＞1019 本领 11 线 用 最强 治疗
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第三章 电磁波 相对论简介
二、狭义相对论简介
1．狭义相对论的两个基本假设
(1)在不同的惯性参考系中，一切物理
规律都是相同的．
)
图3－1
栏目 导引
第三章 电磁波 相对论简介
高三物理第一轮复习 电磁波 相对论简介 新人教版
第 5 课时 电磁波 相对论简介基础知识归纳 1.电磁波 (1)电磁波谱 无线电波 红外线可见光紫外线X 射线γ射线产生机理 自由电子做周期性运动 原子的外层电子受到激发产生的 内层电子受到激发 原子核受到激发 特性波动性强热效应 引起视觉 化学效应 穿透力强 穿透力最强 应用 无线电技术遥感加热摄影照明荧光杀菌医用透视工业探伤变化波长：大→小波动性：明显→不明显 频率：小→大 粒子性：不明显→明显① 变化的磁场在周围空间产生电场 ； ② 变化的电场在周围空间产生磁场 .电磁场与电磁波理论被赫兹用实验证实.麦克斯韦指出光也是电磁波，开创了人类对光的认识的新纪元.(3)电磁振荡由振荡电路产生，电磁振荡的周期 π2 LC T ，完全由自身参数决定，叫做回路的固有周期.电磁振荡的过程是电容器上的电荷量、电路中的电流、电容器中电场强度与线圈中的磁感应强度、电场能量与磁场能量等做周期性变化的过程.(4)电磁波的发射与接收①有效地辐射电磁波，必须具备两个条件：一是开放电路，二是发射频率要高. ②把声音信号、图像信号转化为电信号，再把电信号加在回路产生的高频振荡电流上，这一过程叫做对电磁波进行 调制 ，从方式上分为两种： 调幅和调频 .③有选择性地取出我们想要的电波，需要一个调谐电路，使该电路的固有频率和人们想要接收的电磁波频率相同，达到电谐振，这一过程就是 调谐 ；从高频振荡电流中把信息取出来的过程叫做检波，这属于调制的逆过程，也叫 解调 .④电视、雷达大多利用微波段的电磁波. 2.相对论简介(1)狭义相对论两个基本原理①狭义相对性原理： 所有惯性系中，物理规律都是相同的 ，或者说对于物理规律而言，惯性系是平等的.②光速不变原理： 相对于所有的惯性参考系，真空中的光速是相等的 . (2)同时性的相对性在某一惯性系中同时发生的事件，在另一惯性系中不是同时发生的.这与我们的日常经验不符的原因是我们日常能够观测到的速度都远远小于光速.同时性的相对性直接导致了时间的相对性.(3)长度的相对性同样的杆，在与杆相对静止的惯性系中测量出一个长度值，在与沿杆方向运动的惯性系中测量出的长度值不同，这直接导致了空间的相对性.(4)“钟慢尺缩”效应Δt ＝Δτ/22/1c v -，l = l 022/1c v -要注意的是公式中各物理量的意义：Δτ是在相对静止的惯性系中的时间流逝，叫做 固有时间 ，l 0是在与杆相对静止的惯性系中测量出的杆的长度，叫固有长度，v 是沿杆方向运动的惯性系相对于杆的速度.(5)狭义相对论的其他结论质量与速度的关系：m ＝m 0/22/1c v - 能量与速度的关系：E ＝E 0/22/1c v - 式中E 0＝m 0c 2，m 0是静止质量. (6)广义相对论简介①基本原理：对于物理规律，所有参考系都是平等的，这叫广义相对性原理，它打破了惯性系的特权，赋予所有参考系同等权利；引力场与做匀加速运动的非惯性系等效，这叫等效原理.②广义相对论的验证：基本原理其实是来自于思想与逻辑推理，其验证必须通过由理论推导出来的推论来检验.广义相对论的一些推论已经获得实验检验，包括光线在引力场中的弯曲与雷达回波延迟、水星近日点的进动与引力红移等.重点难点突破一、对麦克斯韦电磁场理论的理解变化的磁场产生电场，这个电场是旋涡电场，将自由电荷沿电场线移动一周，电场力做功，这一点不同于静电场；均匀变化的磁场产生电场(稳定的电场不再产生磁场)，均匀变化的电场产生稳定的磁场(稳定的磁场不再产生电场)，周期性非均匀变化的磁场产生同频率周期性非均匀变化的电场，周期性均匀变化的电场产生周期性非均匀变化的磁场.交变的电场与磁场相互联系，形成不可分割的统一体，这就是电磁场.二、电磁波与机械波的区别与共性 1.电磁波与机械波的区别机械波 电磁波 研究对象力学现象电磁现象周期性变化的 物理量位移随时间和空间做周期性变化电场强度E 和磁感应强度B 随时间和空间做周期性变化传播特点需要介质；波速由介质决定，与频率无关；有横波、纵波传播无需介质；在真空中波速为c ；在介质中传播时，波速与介质和频率都有关；只有横波产生 由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发2.机械波与电磁波的共性机械波与电磁波是本质上不同的两种波，但它们有共同的性质： (1)都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等物理现象； (2)都满足v ＝Tλ＝λf ； (3)从一种介质传播到另一种介质时频率都不变. 三、LC 回路中产生振荡电流的分析1.电容器在放电过程中，电路中电流增大，由于线圈自感作用阻碍电流的增大，电流不能立刻达到最大值.2.电容器开始放电时，电流的变化率最大，电感线圈的自感作用对电流的阻碍作用最大，但阻碍却无法阻止，因此，随自感电动势的减小，放电电流逐渐增大，电容器放电完毕，电流达到最大值.3.电容器放电完毕后，电流将保持原来的方向减小，由于线圈的自感作用阻碍电流的减小，因此电流逐渐减小，这个电流使电容器在反方向逐渐充电.4.在振荡电路中，电容器极板上的电荷量与电压相同，都是按正弦(或余弦)规律变化的，它们对时间的变化是不均匀的——在最大值处，变化率最小；在零值处，变化率最大.(可依据斜率判断，图线的斜率代表该量的变化率，即变化快慢)振荡电流I ＝tq∆∆，由极板上电荷量的变化率决定，与电荷量的多少无关. 两极板间的电压U ＝Cq，由极板上电荷量的多少决定.电容C 恒定，与电荷量的变化率无关.线圈中的自感电动势E 自＝L ·tI∆∆，由电路的电流变化率决定，而与电流的大小无关.四、对相对论宏观的理解1.对时间延缓效应的认识(1)在事件相对静止参照系中观察到的一个事件从发生到结束的时间最短.(2)运动时钟变慢：对本惯性系做相对运动的时钟变慢，或事物经过的过程变慢.(3)时间膨胀效应是相对的.(4)当v→c时，时间延缓效应显著；当v≪c时，时间延缓效应可忽略，此时时间间隔Δt 成为经典力学的绝对量.2.对长度收缩效应的认识(1)相对物体静止的观察者测得的物体长度最长.(2)长度收缩效应只发生在运动方向上.(3)长度收缩效应是相对的.当v→c时，长度收缩效应显著；当v≪c时，长度收缩效应可忽略，此时长度l＝l0成为经典力学的绝对量.3.测量运动物体的长度总与测量时间相联系，这样，就可以把时间延缓效应公式和长度收缩效应公式联系起来了.典例精析1.LC振荡回路的有关分析【例1】某LC回路中电容器两端的电压u随时间t变化的关系如图所示，则( )A.在t1时刻，电路中的电流最大B.在t2时刻，电路中的磁场能最大C.从t2时刻至t3时刻，电路的电场能不断增大D.从t3时刻至t4时刻，电容器的带电荷量不断增大【解析】本题最易受欧姆定律的影响，认为电压最大时电流最大，而错选A.本题考查对LC振荡电路中各物理量振荡规律的理解.t1时刻电容器两端电压最高，电路中振荡电流为零，t2时刻电压为零，电路中振荡电流最大，t2至t3过程中，电容器两极板间电压增大，电荷量增多，电场能增大，t3至t4的过程中，电荷量不断减小.【答案】BC【思维提升】LC振荡回路中有两类物理量，当一类物理量处于最大值时，另一类为零.本题抓住能的转化与守恒解题，若U减小(放电过程)，则电场能减小，磁场能增加，电流增大；若U增大(充电过程)，则电流减小.【拓展1】一个电容为C的电容器，充电至电压等于U后，与电源断开并通过一个自感系数为L的线圈放电.从开始放电到第一次放电完毕的过程中，下列判断错误的是( B )A.振荡电流一直在增大B.振荡电流先增大后减小C.通过电路的平均电流等于LC U π2 D.磁场能一直在不断增大【解析】放电过程肯定是电流不断增大，所以A 、D 正确而B 错误；注意到总电量为Q ＝CU ，并且在时间t ＝T /4内放电完毕，所以，平均电流为LCU t Q I ===π2，C 正确. 2.电磁波的发射和接收【例2】图(1)为一个调谐接收电路，(a)、(b)、(c)为电路中的电流随时间变化的图像，则( )A.i 1是L 1中的电流图像B.i 1是L 2中的电流图像C.i 2是L 2中的电流图像D.i 3是流过耳机的电流图像【解析】L 2中由于电磁感应，产生的感应电动势的图像是同(a)图相似的，但是由于L 2和D 串联，所以当L 2的电压与D 反向时，电路不通，因此这时L 2没有电流，所以L 2中的电流应选(b)图.【答案】ACD【思维提升】理解调谐接收电路各个元件的作用.注意理论联系实际. 【拓展2】各地接收卫星电视信号的抛物面天线如图所示，天线顶点和焦点的连线(OO ′)与水平面间的夹角为仰角α，OO ′在水平面上的投影与当地正南方的夹角为偏角β，接收定位于东经105.5°的卫星电视信号(如CCTV －5)时，OO ′连线应指向卫星，我国各地接收天线的取向情况是(我国自西向东的经度约为73°～135°)( BD )A.有β＝0，α＝90°B.与卫星经度相同的各地，α随纬度增加而减小C.经度大于105°的各地，天线是朝南偏东的D.在几十甚至几百平方千米的范围内，天线取向几乎是相同的【解析】如图所示，α随纬度的增大而减小，我国不在赤道上，α不可能为零，经度大于105°的各地，天线应该朝南偏西，由于地球很大，卫星很高，几十甚至几百平方千米的范围内天线取向几乎是相同的.3.狭义相对论的有关分析和计算【例3】如图，设惯性系K ′相对于惯性系K 以速度u ＝c /3沿x 轴方向运动，在K ′系的x ′y ′平面内静置一长为5 m 、与x ′轴成30°角的杆.试问：在K 系中观察到此杆的长度和杆与x 轴的夹角分别为多大？【解析】设杆固有长度为l 0，在K ′系中x ′方向上：l 0x ＝l 0cosα′，y ′方向上：l 0y ＝l 0sin α′，由长度的相对性得K 系中x 方向上：L x ＝l 0x 2)(1c v-= 20)(1 cos cv l -'α y 方向上：l y ＝l 0y ＝l 0sin α′因此在K 系中观测时：l ＝α'-=+22022cos )(1cv l l l y xα＝arcta nxy l l = arctan2)(1 tan cv -'α代入数据解得l ≈4.79 m，α≈31.48°可见，杆的长度不但要缩短，空间方位也要发生变化. 【思维提升】长度缩短效应只发生在运动方向上.【拓展3】若一宇宙飞船相对地面以速度v 运动，航天员在飞船内沿同方向测得光速为c ，问在地上的观察者看来，光速应为v ＋c 吗？【解析】由相对论速度变换公式u ＝21cv u vu '++'得： u ＝21ccv v c ++＝c ·v c vc ++＝c 可见在地上的观察者看来，光速应为c ，而不是v ＋c . 易错门诊4.对时间延缓效应的认识【例4】飞船A 以0.8c 的速度相对地球向正东方飞行，飞船B 以0.6c 的速度相对地球向正西方飞行，当两飞船即将相遇时A 飞船在自己的天空处相隔2 s 发射两颗信号弹，在B 飞船的观测者测得两颗信号弹相隔的时间间隔为多少？(c 为真空中的光速，结果取两位有效数字)【错解】首先确定两飞船的相对速度，按照相对论速度合成公式可得=++=22121/1c v v v v v8.06.018.06.0⨯++c ＝1.4c /1.48于是，在B 飞船中的观察者看来，A 是运动的，运动的时间变慢，所以求得的时间应该比2 s 小，于是理所当然得到发射两颗信号弹的时间间隔为t ＝t 022/-1c v ＝2×2)48141(1./.-s≈0.65 s【错因】解答的错误在于没有认清究竟2 s 所在的参考系相对于信号发射是否是静止的.信号弹是在A 中发射的，A 中发射的时间间隔是2 s ，说明2 s 是固有的时间间隔(相对两次发射事件静止的参考系中的时间间隔)，也就是说，在B 参考系中看，A 是运动的，则运动的时钟变慢了，在B 中的时钟快些，测量出的两次发射时间间隔就大些.【正解】在B 中看，A 是运动的，所以A 中时间的流逝慢，于是A 中的2 s 在B 中应该是2/22/-1c v ≈6.2 s【思维提升】一定要注意：在狭义相对论的范畴内，最小的时间间隔是固有时间间隔，即在与事件相对静止的参考系中所测量得到的两事件的时间间隔或一事件持续的时间是固定的.。
3-4.7 电磁波 相对论
纵波或横波
在空气中很小(如声波为 在空气中很小 如声波为 340 m/s) 必须有介质(真空中不能传 必须有介质 真空中不能传 播) 机械能
名师支招： 名师支招： (1)同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率 同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变 频率 同一电磁波在不同介质中传播时 由波源决定)，波速、波长发生改变， 由波源决定 ，波速、波长发生改变，在介质中的速度都 比真空中速度小。 比真空中速度小。 (2)不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同， 不同电磁波在同一介质中传播时， 不同电磁波在同一介质中传播时 传播速度不同， 频率高则波速小。 频率高则波速小。 (3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相 在真空中传播时， 在真空中传播时 即等于光速。 同，即等于光速。 (4)电磁波可以脱离“波源”而独立存在，电磁波发 电磁波可以脱离“ 电磁波可以脱离 波源”而独立存在， 射出去以后，产生电磁波的波源停止发射后， 射出去以后，产生电磁波的波源停止发射后，在空间的 电磁波仍继续传播。 电磁波仍继续传播。
要点一
对电磁波与机械波的区别
区别 电磁波 电磁现象 机械波 力学现象
研究对象 产生 纵、横波
波速 介质需要 能量传播
波源)的振动产 由周期性变化的电场、 由质点 波源 的振动产 由周期性变化的电场、 由质点(波源 生 磁场产生 横波
在真空中等于光速(很大 在真空中等于光速 很大) 很大 不需要介质(在真空中仍可 不需要介质 在真空中仍可 传播) 传播 电磁能
＊体验应用＊ 体验应用＊ 关于机械波和电磁波的比较， 关于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的 是 （ A ） A.它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等 现象 它们都能发生反射、 它们都能发生反射 折射、干涉、 B.它们在本质上是相同的，只是频率不同 它们在本质上是相同的， 它们在本质上是相同的 C.它们可能是横波，也可能是纵波 它们可能是横波， 它们可能是横波 D.机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无 机械波的传播速度只取决于介质， 机械波的传播速度只取决于介质 而电磁波的传播速度与介质无关， 关；而电磁波的传播速度与介质无关，只与频 率有关
第4讲光的波动性电磁波相对论
第4讲光的波动性电磁波相对论第一章光的波动性光是一种电磁波，它具有波动性。
早期的光学中，人们认为光是一种粒子，直到19世纪时，经过波动理论和实验，人们逐渐意识到光的波动性。
光的波长和频率是它波动特征的表现，这种特殊的波动特征使得光能在空气、水、玻璃等媒介中传播。
第二章电磁波电磁波是由电场和磁场相互作用产生的波动。
当电子在某一方向上振动时，周围便会形成电场，并且在垂直方向上产生磁场。
这样，电磁波就在空间中传播。
第三章相对论相对论是20世纪爱因斯坦提出的物理学理论。
它描绘了质量、能量、时间和空间之间的相互关系。
相对论的基本原则是相对性原理，即任何物理定律在所有惯性参考系中都是相同的。
这一原则提出后，引起了人们对空间和时间的理解的深刻思考。
第四章光的相对论相对论揭示了质量、能量、时间和空间的相互关系，同时它也揭示了光的波动性。
在相对论中，光的速度被认为是不变的。
这是因为不论在哪个参照系中，光的速度都是相同的，并且是一个定值，即光速。
这种特殊的速度让光在空间和时间上产生了一些奇妙的效应，如时间膨胀和长度收缩等。
第五章光的波粒二象性光既有波动性，也有粒子性。
这种二象性表现在静止的粒子（光子）和传播的波动（电磁波）之间的转化。
在相对论中，光的波动特征受到粒子运动速度的影响，因此光的波动特性受到了一定程度的限制。
这种限制使得光的波动特性变得更加复杂，增加了人们对光的理解的挑战。
总结光的波动特性和电磁波密不可分，光的波动性使得光能够在不同媒介中传播，而相对论则揭示了光的速度不变。
光的波粒二象性，更是让我们对光的本质有了更深刻的认识。
总之，光是一个充满着神奇和未知的物理现象，它的研究将一直是科学家和爱好者探索的方向。
课件3：12.5 电磁波 相对论
(2)静电场中有电势的概念，而感应电场中无电势 概念．
(3)在同一静电场中，电荷运动一周(曲线闭合)， 电场力做功一定为零；而在感应电场中，电荷沿闭合 曲线运动一周，电场力做功不一定为零．
(4)静电场的“源”起于“电荷”，而感应电场的 “源”起于变化的磁场．
3. 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)．
(3)检波：从接收到的高频振荡中分离出所携带的 信号的过程叫做检波．检波是调制的_逆__过__程___，也叫 _解__调__．
(4)无线电波的接收：天线接收到所有的电磁波， 经调谐选择出所需要的电磁波，再经检波提取出携带 的信号，放大后再还原成声音或图象的过程．
7. 电磁波的应用 (1)电视的基本原理：电视系统主要由摄像机和接收机组 成，把图象各个部位分成一系列小点，称为像素，每幅 图至少要有几十万像素．摄像机将画面上各个部分的光 点，根据明暗情况逐点逐行逐帧地变为强弱不同的信号 电流，随电磁波发射出去． 电视机接收到电磁波后，经调谐、检波得到电信号，按 原来的次序在显像管的荧光屏上形成图象． 中国电视广播标准采用每秒钟传送25帧画面，每帧由625 条线组成．
2．电磁波谱的特性、应用
电磁 波谱 无线 电波 红外线 可见光
紫外线
X射线
γ射线
频率 /Hz <3× 1011 1011～ 1015 1015
1015～ 1017
1016～ 1019
>1019
真空中 波长/m
>10－3
10－3 ～10－7
10－7
10－7 ～10－9
10－8 ～10－11
<10－11
高二物理电磁波相对论
“同时”的相对性使得一些我们习以为常的 “同时”问题变得不同时了．例如：当听到 北京广播电台报时九点整时，在山东的听众 将表调整到九点整，他的时间与报时台同时 吗？结论是不同时．要判断两者是否同时， 必须在山东与北京的中点处判断，当北京发 生的事件和山东发生的事件同时到达中点处， 这两个事件才是同时的．
力学规律在任何惯性系中都是相同的(或者说， 任何惯性参考系都是平权的)．
2．狭义相对论的两个基本假设 (1)狭义相对论的两个基本原理 a．爱因斯坦相对性原理
一切物理定律，在不同的惯性系中是相同 的．
b．光速不变原理
光在真空中的传播速度在不同的惯性系中测 得的数值都是相同的，与光源、观察者是否 相对运动无关．
三、电磁波谱
电磁波 谱
特性
应用
真空中波 长
递变规律
无线电 容易发生 通信和
波 衍射
广播
大于1 mm
红外线
热效应
红外线遥 感
小于1 mm
大于700 nm
可见光 引起视觉 照明等
400 nm 到
700 nm
四、相对论的简单知识
1．(2)真狭空义中相的光对速论在的不同基的本惯假性参设考系中都是相同的． (是12)．相在时同不间的间同隔．的的惯相对性性参Δt考＝ 系1中Δ－τ，vc2一切物理规律都
“同时性”在惯性系中的低速运动时是毫无 疑问的．例如：一列火车在做匀速直线运动， 在某车厢的中点处点燃一支蜡烛，他看到车 厢的前后壁是同时被照亮的，地面上的人也 应认为前后壁是同时被照亮的．但根据光速 不变原理，当火车的速度接近光速时，地面 上的人将认为光先到达车厢后壁，而后到达 前壁，这就是“同时”的相对性．
4．时间和空间的相对性
2019年高中物理-选修3-4.3电磁波 相对论简介
相对性： ，长度的相对性：l = v 1-( ) 2 c u +v u= ， 相对论的速度变换公式： 相对论质量： u v 1+ 2 c t=
l0 1-(
v 2 ) ， c
m= m0 ， v 1-( ) 2 c
质能方程：E=mc2中各物理量的意义，在此基础上通过典型例题的引导并进行必要的
2.重点难点突破方法 (1)多用对比的方法理解相关知识：如将静电场与变化的磁 场产生的电场进行对比，将电磁波与机械波进行对比，将不同 波段的电磁波的特性、应用等进行对比，将相对论长度公式与
相对论时间间隔公式进行对比等.
(2)相对论部分可以采用先让学生复习教材内容，在理解 的基础上记住相对论的基本原理及主要结论，明确时间间隔的
2019年高中PPT课件
2019年3月27日更新
第三章 电磁波 相对论简介
1.电磁波谱
电磁波及其应用
Ⅰ
三年6考
2.狭义相对论的基本假设 观的区别
狭义相对论时空观与经典时空
Ⅰ
3.同时的相对性 Ⅰ 三年3考 长度的相对性质能关系
三年4考
ห้องสมุดไป่ตู้
1.了解电磁场理论和电磁波的发现过程 2.知道电磁波谱及各种频率范围内电磁波的不同用途
相对论部分，由于学生缺乏必要的高等数学知识，本章的许多结论都是直接给出 的，其中的许多逻辑推导过程，只是把最简单的特例介绍给学生，并不是非常严格. 二、复习方法及重点难点突破
1.复习方法
本章内容的复习应抓好以下几个方面： (1)进行高考复习时，对本章要把握好度，不要拓展太多. (2)引导学生回归教材，在理解的基础上记住一些相关知识，如电磁波谱中不同 波段电磁波的特性，狭义相对论的基本假设，时间和空间的相对性的相关结论等.
高三物理高考知识点分析电磁波和相对论简介
电磁波和相对论简介一、电磁振荡1．振荡电路：大小和方向都随时间做周期性变儿的电流叫做振荡电流，能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC 回路是一种简单的振荡电路。
2．LC 回路的电磁振荡过程：可以用图象来形象分析电容器充、放电过程中各物理量的变化规律，如图所示3．LC 回路的振荡周期和频率高考资源网高考资源网高考资源网高考资源网LC T π2=高考资源网高考资源网高考资源网高考资源网高考资源网LCf π21=注意：（1）LC 回路的T 、f 只与电路本身性质L 、C 有关 （2）电磁振荡的周期很小，频率很高，这是振荡电流与普通交变电流的区别。
4、分析电磁振荡要掌握以下三个要点（突出能量守恒的观点）：⑴理想的LC 回路中电场能E 电和磁场能E 磁在转化过程中的总和不变。
⑵回路中电流越大时，L 中的磁场能越大（磁通量越大）。
⑶极板上电荷量越大时，C 中电场能越大（板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大）。
4、L C 回路中的电流图象和电荷图象总是互为余函数。
5、注意特殊点和过程 a.充电完毕和放电完毕时的特点 b.充电过程和放电过程的特点 c.电场能和磁场能的转化的临界状态 d.电流在什么时候方向改变【例1】右边两图中电容器的电容都是C =4×10-6F ，电感都是L =9×10－4H ，左图中电键K 先接a ，充电结束后将K扳到b ；右图中电键K先闭合，稳定后断开。
两图中LC 回路开始电磁振荡t =3.14×10－4s 时刻，C 1的上极板正在____电（充电还是放电）,带_____电（正电还是负电）；L 2中的电流方向向____(左还是右)，磁场能正在_____（增大还是减小）。
解：先由公式求出LC T π2==1.2π×10－4s ，高考资源网t =3.14×10－4s 时刻是开始振荡后的T 65。
再看与左图对应的q-t 图象（以上极板带正电为正）和与右图对应的i-t 图象（以LC 回路中有逆时针方向电流为正），图象都为余弦函数图象。
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第十四章 电磁波 相对论简介
课时作业39 电磁波
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(8×8′＝64′)
1．(2010·天津高考)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
D ．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
解析：电磁波在真空中传播速度最大，为c ＝3×108 m/s ，在介质中传播速度v ＝c n
，n 为介质折射率，选项B 错误；均匀变化的电场或磁场，不能产生电磁波，选项C 错误；电磁波在均匀介质中沿直线传播，选项D 错误．
答案：A
2．关于电磁波，下列说法中正确的是( )
A ．在真空中，频率越高的电磁波速度越大
B ．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大
C ．电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变
D ．只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失
解析：电磁波在真空中的传播速度都是光速，与频率、能量无关，而在介质中的传播速度要小于在真空中的传播速度．一旦电磁波形成了，电磁场就会向外传播，当波源的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会消失．
答案：C
3．关于γ射线，以下说法中正确的是( )
A ．比伦琴射线频率更高，穿透能力更强
B ．用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等
C ．利用γ射线穿透力强制成金属测厚计来检测金属板的厚度
D ．“γ刀”是利用了γ射线的强穿透能力
解析：由于γ射线是一种比X 射线波长更短的电磁波，γ射线的能量极高，穿透能力比X 射线更强，也可用于金属探伤等，所以选项A 、B 、C 正确．
答案：ABC
4．关于电磁波，以下说法正确的是()
A．电磁波是能量存在的一种方式
B．电磁波能够传递能量
C．电磁波不是真实的物质
D．微波炉就是用微波的能量来煮饭烧菜的
解析：场是一种看不见，摸不着，但真实存在的客观物质，电磁波是电磁场在周围空间中传播而形成的，所以也是一种客观物质，答案C错误．
答案：ABD
5．关于红外线的以下说法中正确的是()
A．不同的物体辐射红外线的波长和强度不同，可以在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射
B．利用红外线的热效应对物体进行烘干
C．利用红外线波长较长，容易发生衍射的特点进行远距离摄影和高空摄影
D．利用不同物体辐射红外线的波长和强度的不同可以对物体进行远距离探测
解析：由于红外线是一种光波，一切物体都在不停地对外辐射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射性强一些．由于红外线的热效应，可用来烘干，又由于坦克、舰艇、人体等一切物体都在不停地发射红外线，并且不同的物体所辐射的红外线，其波长和强度不同，故在夜间或浓雾天气可通过红外线探测器来接收信号，并用电子仪器对接收到的信号进行处理，或用对红外线敏感的照相底片进行远距离摄影和高空摄影，就可察知物体的形状和特征．所以选项中的A、B、C、D正确．
答案：ABCD
6．关于电磁波的发射，下列说法中正确的是()
A．各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波，只是辐射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了，振荡周期越大，越容易辐射电磁波
B．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率
C．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路不需采用开放电路，但要提高振荡频率
D．提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，其振荡频率也随之提高
解析：电磁波的发射应该采用开放电路，同时频率越高，发射范围越大．
答案：B
7．一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的区域是()
A．γ射线B．可见光
C．无线电波D．紫外线
解析：根据发生明显的衍射现象的条件可知障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长还要小．电磁波谱中无线电波的波长范围大约在104～10－2 m，而红外线的波长范围大约在10－1～10－6m，可见光、紫外线、γ射线的波长更短．故只有无线电波才能发生明显的衍射现象．即选C.
答案：C
8．雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统．海豚也具有完善的声呐系统，它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代化的无线电系统．
(1)海豚的定位是利用了自身发射的()
A．电磁波B．红外线
C．次声波D．超声波
(2)雷达的定位是利用自身发射的()
A．电磁波B．红外线
C．次声波D．光线
解析：(1)海豚能发射超声波，它是一种频率高于2×104 Hz的声波，它的波长非常短，因而能定向发射，而且在水中传播时因能量损失小，要比无线电波和光波传得远．海豚就是靠自身发出的超声波的回声来在混浊的水里准确确定远处的小鱼位置而猛冲过去吞食，选
D.
(2)雷达是一个电磁波的发射和接收系统．因而是靠发射电磁波来定位的，选A.
答案：(1)D(2)A
二、计算题(3×12′＝36′)
图1
9．20世纪80年代初，科学家发明了硅太阳能电池，如果在太空中设立太阳能电站卫星，可24 h发电，且不受昼夜气候影响．如图1所示，利用微波——电能转换装置将电能转换成微波向地面发送，电站卫星最佳位置在离地1100 km的赤道上空，微波定向性很好，飞机通过微波区不会发生意外，但微波对飞鸟是致命的，可在地面接收站附近装上保护网或驱逐音响，不让飞鸟通过．预计在21世纪初地球上空将升起电站卫星．(地球半径R＝6400 km)
(1)太阳能电池将实现哪种转换()
A．光能——微波B．光能——内能
C．光能——电能D．电能——微波
(2)在1100 km 高空电站卫星速度约为( )
A ．3.1 km/s
B ．7.2 km/s
C ．7.9 km/s
D ．11.2 km/s
(3)微波指( )
A ．超声波
B ．次声波
C ．电磁波
D ．机械波 (4)飞机外壳对微波的哪种作用使飞机安全无恙( )
A ．反射
B ．吸收
C ．干涉
D ．衍射
(5)微波对飞鸟是致命的，这是因为微波的( )
A ．电离作用
B ．穿透作用
C ．生物电作用
D ．产生强涡流
(6)若太阳能收集板的硅片每片面积为4 cm 2，可提供电能50 mW ，巨大的收集板电池面
积为5000 km 2，其发电功率是多少？
解析：(1)硅光电池已作为人造地球卫星的电源，它是实现光能——电能转化的装置．
(2)卫星电站绕地球做圆周运动，v ＝
G M r ，即v ∝1r
， 根据上式求得v ＝7.2 km/s.
(3)微波属于电磁波．
(4)微波波长短，它的衍射、干涉很难形成，反射特别显著，也称直线波，金属能反射电磁波，因而不受影响
(5)微波是频率很高的电磁波，在生物体内可引起涡流，由于电站的功率很大，相应地涡流产生的热量足以将鸟热死．
(6)太阳能电池板的发电功率为
P ＝5000×1010
4
×50×10－3 W ＝6.25×108 kW . 答案：(1)C (2)B (3)C (4)A (5)D
(6)6.25×108 kW
10．某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm ，每秒脉冲数n ＝5000个；每个脉冲持续的时间t ＝0.0002 s ，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
解析：电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c ，由波速、波长和频率三者间的关系可求得频率，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，即可求得侦察距离，为此反射波必须在后一个发射波发射前到达雷达接收器．可见，雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离的一半．由c ＝λf 可得电磁波的振荡频率f ＝1.5×109 Hz
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离为s ＝cΔt ≈6×104 m
所以雷达的最大侦察距离s ′＝s 2
＝3×104 m ＝30 km. 答案：1.5×109 Hz 30 km
11．一次某雷达站正在观察一架飞机的飞行，若飞机正向雷达站飞来，从某时刻雷达站发出电磁波到接收到反射回来的电磁波，历时200 μs ，隔4 s 后再观察，从发出电磁波到接收到反射回来的电磁波历时186 μs ，求飞机飞行速度的大小．
解析：第一次发射电磁波时飞机离雷达站距离为
x 1＝ct 1/2＝3×104 m ，
第二次发射电磁波时飞机离雷达站距离为
x 2＝ct 2/2＝2.79×104 m ，
故飞机的飞行速度为
v ＝(x 1－x 2)/t ＝3×104－2.79×1044
m/s ＝525 m/s. 答案：525 m/s。