1、电磁波与相对论考纲解读 1.掌握麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波是横波.2.了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱.3.了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论1 关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是()A稳定的电场产生稳定的磁场B均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C变化的电场产生的磁场一定是变化的D振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的答案D解析麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正
2、确答案为D项2 如图1所示为LC振荡电路某时刻的情况，以下说法中正确的是()A电容器正在充电B电感线圈中的磁场能正在增加C电感线圈中的电流正在增大图1D此时刻自感电动势正在阻碍电流增大答案BCD解析由图中的磁感线的方向，运用右手螺旋定则可以判断出电路中的电流从上向下看为逆时针方向再结合电容器极板的电性，可以得到电容器正在放电，故A错；放电过程中，电容器极板上的电荷减少，电场能减小，线圈中的电流增大，磁场能变大，故B、C对；由于线圈中的电流增大，产生的自感电动势阻碍电流的增大，D对3 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
3、红外线、无线电波、射线、紫外线C射线、红外线、紫外线、无线电波D紫外线、无线电波、射线、红外线答案A解析电磁波的波长范围很广，按波长由长到短的顺序排列，其顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线所以，A的排列顺序是正确的4 关于狭义相对论的说法，不正确的是()A狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D狭义相对论任何情况下都适用答案D解析狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项A正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中
4、的速度都等于c(光速不变原理)，与光源的运动无关，选项B正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故选项C正确，D错误考点梳理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：vf.(4)电磁波是横波，具有波的特性，能产生干涉、衍射等现象
5、4 电磁波的发射与接收(1)电磁振荡(LC电路)的周期T2，频率f.(2)发射电磁波的条件：振荡电路要有足够高的频率振荡电路应采用开放电路发射电磁波需经过调制过程，调制的方法分为调频和调幅接收电磁波需经过解调过程，解调是调制的逆过程5狭义相对论(1)狭义相对论的基本假设在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的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t.(3)长度的相对性ll0 .(4)相对论的速度变换公式u.(5)相对论质量m.(6)质能方程Emc2.考点一对麦克斯韦电磁场理论和电磁波的理解1对麦克斯韦电磁场理论的理解2 对电磁波的理解(1)电磁波是横波电磁波的电场
6、、磁场、传播方向三者两两垂直，如图2所示图2(2)电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关例1(1)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(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雷达发射电磁波的波长范围是多少？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)如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，不能产生新
7、的电场(磁场)，因而不能产生电磁波，A正确，C错误；电磁波的传播速度跟介质有关，频率由波源决定，同一频率的电磁波在不同介质中波长不等，由vf知不同介质中波的传播速度不同，B错误；电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播，D错误(2)由cf可得：1 m1.5 m，2 m0.3 m.故雷达发射电磁波的波长范围是0.3 m1.5 m.电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间隔来确定距离，所以可根据x确定雷达和目标间的距离答案(1)A(2)0.3 m1.5 m能突破训练1下列关于电磁场的说法中正确的是 ()A只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B任何变化的电场周围
8、一定有磁场C振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场D电磁波的理论在先，实践证明在后答案BCD解析根据麦克斯韦的电磁场理论可知选项B正确若电场或磁场的变化是均匀的，则不能形成电磁波，只能形成稳定的磁场或电场，选项A错误若电场的变化是非均匀的，则可形成电磁场，由电磁场的定义可知选项C正确英国物理学家麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在，并指出电磁波的特点例如：电磁波的传播不需要介质，它在真空中的速度等于光速，电磁波是横波等，进而说明光是电磁波家庭中的一员后来德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在所以选项D正确考点二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
9、/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10190时，物体的质量mm0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动D通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不
10、必考虑质量变化答案CD解析公式中的m0是物体的静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故A、B错，C、D对(限时：25分钟)题组1麦克斯韦电磁场理论的理解1 应用麦克斯韦的电磁场理论判断如下图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图表示变化的场产生的另外的场)，正确的是 ()答案BC解析A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位差为，C图是正确的D图
11、的上图是振荡的电场，在其周围空间产生同频率振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位差为，故D图不正确所以只有B、C两图正确2 关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是()A变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者相互联系，统称为电磁场B电磁场从发生区域由近及远的传播就形成了电磁波C电磁波是一种物质，可在真空中传播所以说真空中没有实物粒子，但有“场”这种特殊物质D电磁波在真空中的传播速度是3108 m/s答案A解析根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场产生稳定的磁场，A错误3 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 ()答案D解析由麦克斯韦电磁
12、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时(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出电场，故也不会产生电磁波；周期性变化的电场(如D图)，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，便会形成电磁波题组2电磁波的发射与接收、电磁波谱4 下列说法正确的是()A麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性B红外线的显著作用是热作用，紫外线最显著的作用是化学作用CX射线的穿透本领比射线更强DX射线与射线的产生机理不同，因此它们的频率范围界线分明，不可能重叠答案B解析麦克斯韦提出了光的电磁说，赫兹用实验证明了光的
13、电磁说的正确性X射线是原子的内层电子受激发而产生的，射线是原子核受激发而产生的，产生机理确实不同，但X射线和射线都有一个较大的频率范围，较高频率的X射线与较低频率的射线产生了重叠，其他相邻电磁波间也存在重叠综上所述，A、D选项不正确，B选项与事实一致，C选项与事实相反所以只有选项B正确5 下列说法正确的是 ()A火车过桥时要减速是为了防止火车发生共振B“闻其声不见其人”是波的衍射现象C电磁波谱中最容易发生衍射现象的是射线D利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离答案BD解析火车过桥时要减速是为了防止桥梁发生共振，选项A错误；“闻其声不见其人”是声波的衍射现象，选项
14、B正确；电磁波谱中最不容易发生衍射现象的是射线，选项C错误；利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离，选项D正确6 下列关于电磁波的说法正确的是 ()A电磁波必须依赖介质传播B电磁波可以发生衍射现象C电磁波不会发生偏振现象D电磁波无法携带信息传播答案B解析根据电磁波的产生机理及传播特性可知，电磁波的传播不需要依赖介质，选项A错误；干涉、衍射是所有波都具有的共同特性，选项B正确；由于电磁波是横波，故能发生偏振现象，选项C错误；电磁波能够携带图象、声音等信息进行传播，选项D错误7 电磁波与声波比较()A电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B由空气进入水中时，电磁
15、波速度变小，声波速度变大C由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大D电磁波和声波在介质中的传播速度，都是只由介质决定，与频率无关答案ABC解析可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析，选项A、B均与事实相符，所以A、B项正确；根据，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以选项C正确；电磁波在介质中的速度与介质有关，也与频率有关，所以选项D错误8 关于射线，以下说法中正确的是 ()A射线比伦琴射线频率更高，穿透能力更强B射线可用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等C利用射线穿透力强可制成金属测厚计来检测金属板的厚度D“刀”是利用了射线的强穿透能力答案ABC
16、题组3对狭义相对论的考查9 对相对论的基本认识，下列说法正确的是()A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B爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟走得同样快D我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上长度变短了答案A解析真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，选项A正确；爱因斯坦通过质能方程阐明了质量与能量的联系，但不能认为质量就是能量，选项B错误；根据相对论可知运动的时钟变慢，选项C错误；竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度才会变短，选项D错误10如图1所示，竖直墙上挂着一面时钟，地
17、面上静止的观察者A观测到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S.则S和S的大小关系是()图1ASS BSSCSS D无法判断答案A11惯性系S中有一边长为l的正方形(如图所示)从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是()答案C解析根据相对性原理，当正方形沿x方向以接近光速匀速飞行时，在运动方向上会出现长度收缩效应，而在垂直于运动方向上则不会出现长度收缩效应，故C正确12相对论认为时间和空间与物质的速度有关；在高速前进中的列车的中点处，某乘客突然按下手电筒，使其发出一道闪光，该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等，都为c，站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度_(选填“相等”或“不等”)并且，车上的乘客认为，电筒的闪光同时到达列车的前、后壁，地面上的观察者认为电筒的闪光先到达列车的_(选填“前”或“后”)壁答案相等后解析根据光速不变原理，站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度相等；地面上的观察者认为，由于列车运动，电筒的闪光先到达列车的后壁
