解密19 电磁波 相对论-备战2019年高考物理之高频考点解密 Word版含解析【11页】

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

Ⅰ

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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λ和波速v的关系：v=λf。

（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

①有效发射电磁波的条件：高频振荡；开放电路（如图所示）。

②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。

①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。

②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。

③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。

④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<3×1011>10–3波动性强，易发生衍射无线电技术

红外线1011~101510–3~10–7热效应红外遥感

可见光101510–7引起视觉照明、摄影

紫外线1015~101710–7~10–9化学效应、荧光效应、

灭菌消毒

医用消毒、防伪

X射线1016~101910–8~10–11贯穿本领强检查、医用透视

γ射线>1019<10–11贯穿本领最强工业探伤、医用治疗

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。

5．电磁波与机械波的比较

名称

电磁波机械波

项目

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）（c=3×108 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

三、电磁振动

1．LC振荡电路

由自感线圈和电容器组成的电路就是最简单的振荡电路，简称LC电路。如图所示，先将开关S和1接触，开关闭合后电源给电容器C充电，然后将S和2接触，在LC电路中就出现了大小与方向都做周期性变化的振荡电路。在产生电流的过程中，电容器极板上的电荷q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E 和线圈中的磁感应强度B都发生周期性变化，这种现象叫做电磁振荡。

（1）从振荡的表象上看：LC振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C充、放电的过程。

（2）从屋里本质上看：LC振荡过程实质上是磁场能和电场能之间通过充、放电的形式相互转化的过程。

2．电磁振荡的规律

LC电路中电场振荡的规律可用下图表示。（图中↗表示增大，↘表示减小）