【人教版】2012高三物理一轮复习课件第12章第5课时电磁波与相对论

B．①②是正确的 D．②③是正确的
解析 由爱因斯坦狭义相对论可知，①②③说
法均对，故正确答案为 C.
随堂巩固训练
1．下列说法正确的是
(A)
A．用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象
B．用 X 光机透视人体是利用光电效应
C．光导纤的衍射现象
解析 B 是利用 X 射线的穿透性，C 是全反射现象，D
【高考佐证】 (2010·天津·1)下列关于电磁波的说法正确的
是
(A )
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 均匀变化的磁场在空间产生恒定的电场，故选 项 A 正确；电磁波在介质中的传播速度 v＝nc，故选项 B 错误；只有周期性变化的电场和磁场才能产生电磁 波，故选项 C 错误；电磁波在同种均匀介质中才能沿 直线传播，故选项 D 错误．
返回
第 5 课时 电磁波与相对论
课前考点自清
一、电磁场与电磁波 1．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
变化的电场在周围空间产生磁场，变化的磁场在周围空 间产生电场，变化的电场和磁场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)真空中电磁波的速度为 3×108 m/s.
即学即练 2 在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的
( C) 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、长度、时间的测量结果都随物体与观
察者的相对运动状态而改变；③惯性系中的观察者观察
一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比
与他相对静止的时钟走得慢些．
A．①③是正确的 C．①②③是正确的
解析 (1)观测站测得船身的长度为 L＝L0 1－u2/c2＝90 1－0.82 m＝54 m 通过观测站的时间间隔为 Δt＝Lu＝504.8mc ＝2.25×10－7 s (2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为 Δt＝Lu0＝900.8mc ＝3.75×10－7 s 答案 (1)2.25×10－7 s (2)3.75×10－7 s
是利用光的折射现象，B、C、D 均错误，只有 A 原理叙
述正确．
2．对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、干涉和衍射现象 B．它们在本质上是相同的，只是频率不同而已 C．它们可能是横波，也可能是纵波 D．机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；电磁 波的传播速度与介质无关，只跟频率有关 解析 机械波与电磁波都具有波的一切特性，故 A 正 确；机械波是机械振动在介质中的传播，可以是横波， 也可以是纵波，电磁波是电磁场在空间的传播，是横波， 二者的本质不同，B、C 错误；机械波的传播速度由介 质唯一决定，电磁波的传播不需要介质，但在介质中传 播时速度与介质有关，也与频率有关，故 D 错误．
(2)①由 c＝λf 可得：λ1＝fc1＝32.000××110086 m＝1.5 m， λ2＝fc2＝130.00× 0×101806 m＝0.3 m. ②电磁波测距的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确 定距离，所以可根据 x＝vt 确定雷达和目标间的距离．
答案 (1)AC (2)①0.3 m～1.5 m ②见解析
真空
电磁 频率 中 特性
波谱 /Hz 波长
应用 递变规律
无线 电波
红外 线
/m 波动性
<3× 1011
强， >10－3
易发生 衍射
1011～ 10－3～ 热效应
1015 10－7
无线电 技术
红外遥 感
直 衍线 射传 能播 力能 减力 弱增
强
可见 光 1015
照明、 10－7 引起视觉
摄影
化学效
紫外 1015～ 10－7～ 线 1017 10－9
3．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强一 些，因此 A 正确．由于红外线的热效应，因此可用来烘干 物体，B 正确；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，就可得知物体的形状和特征，故 C，D 正确． 答案 ABCD
二、无线电波的发射和接收 1．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． 2．调制有 调频 和 调幅 两种方式， 解调 是调制的逆过 程． 三、相对论的简单知识 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．
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，速度越小．
(3)v＝λf，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＝2π
1 ，改变 LC
L
或
C
即可改变
f，从而
改变电磁波的波长 λ.
考点二 电磁波谱的分析及电磁波的应用
即学即练 1 某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，
能产生电磁波的电场是
()
解析 由麦克斯韦电磁场理论知，当空间出现恒定的电场 时(如 A 图)，由于其不激发磁场，故无电磁波产生；当出 现均匀变化的电场(如 B 图、C 图)，会激发出磁场，但磁 场恒定，不会再在较远处激发起电场，故也不会产生电磁 波；只有周期性变化的电场(如 D 图)，才会激发出周期性 变化的磁场，其又激发出周期性变化的电场……，如此不 断激发，便会形成电磁波． 答案 D
4．设某人在速度为 0.5c 的飞船上，打开一个光源，则下
列说法正确的是
( CD )
A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为 1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为 0.5c
C．在垂直飞船前进方向的地面上的观察者看到这一光
速是 c
D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是 c
5. TPC1436
题型二 狭义相对论问题 例 2 长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物
体在运动方向长度缩短了．一艘宇宙飞船的船身长度为 L0＝90 m，相对地面以 u＝0.8c 的速度在一观测站的上 空飞过． (1)观测站的观测人员测得飞船的船身通过观测站的时 间间隔是多少？ (2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔为多少？
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
均匀变化的磁场产生恒定电场
麦克
变化的 磁场产
非均匀变化的磁场产生变化的电场
斯韦 电磁
生电场
振荡的磁场产生同频率振荡的电场
场理 论
变化的 电场产
均匀变化的电场产生恒定磁场
生磁场
非均匀变化的电场产生变化的磁场
振荡的电场产生同频率振荡的磁场
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
2．时间间隔的相对性 Δt＝
Δτ 1－vc 2.
3．长度的相对性 l＝l0 1－vc2. 4．相对论的速度变换公式 u＝1u＋′u＋′c2vv.
5．相对论质量 m＝
1m－0 vc2.
6．质能方程 E＝mc2.
核心考点突破．
考点一 对麦克斯韦电磁场理论与电磁波的理解
题型互动探究
题型一 电磁场理论及波长、波速的关系应用 例1
TPC1434
图1
(1)某空间出现了如图 1 所示的一组闭合的电场线，这可
能是
()
A．沿 AB 方向磁场在迅速减弱
B．沿 AB 方向磁场在迅速增强
C．沿 BA 方向磁场在迅速增强
D．沿 BA 方向磁场在迅速减弱
(2)目前雷达发射的电磁波频率多在 200 MHz 至 1 000 MHz 的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题． ①雷达发射电磁波的波长范围是多少？ ②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？ 解析 (1)根据电磁感应理论，闭合回路中磁通量变化 时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律 判断，其中感应电流的方向和电场线方向一致，根据麦 克斯韦电磁场理论，这是因为闭合回路中电荷受到电场 力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否有闭合回路 无关，故空间中磁场变化产生的电场方向，仍可用楞次 定律判断．故正确答案为 A、C.
图2 如图 2 所示是一电子感应加速器的示意图，实线表示通 电螺线管的横截面，螺线管中通以图示方向的电流，线 圈内产生匀强磁场，电子在该磁场中做匀速圆周运动， 如虚线所示． (1)指出电子运转方向； (2)当螺线管中电流 i 增大时，电子的动能如何变化？
解析 (1)由安培定则知，螺线管中电流产生的磁场方向垂 直于纸面向里，而电子运转的向心力由洛伦兹力提供，由 左手定则可判断，电子的运转方向是顺时针的，即电子的 运转方向与螺线管中电流的方向相同； (2)当电流 i 增大时，产生的感应电场方向是逆时针方向， 与电子运转方向相反，对电子做正功，电子的动能增大． 答案 见解析
应、 荧光效 应、
医用消毒、 防伪
灭菌消毒
X 射 1016～ 线 1019 γ射 线 >1019
10－8～ 10－11
<10－11
检查、医用 贯穿性强
透视 贯穿本领 工业探伤、
最强 医用治疗
直 衍线 射传 能播 力能 减力 弱增
强
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．