1、基础课时5 电磁波与相对论知识梳理 知识点一、电磁场、电磁波、电磁波谱 1.麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生_，变化的电场能够在周围空间产生_。2.电磁场 变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。电场磁场3.电磁波(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成_。(2)电磁波的传播不需要_，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是_的(都等于光速)。(3)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_。(4)vf，f是电磁波的频率。4.电磁波的发射 (1)发射条件：_电路和_
2、信号，所以要对传输信号进行_(包括调幅和调频)。(2)调制方式 调幅：使高频电磁波的_随信号的强弱而变。调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段。电磁波介质相同小开放高频振荡调制振幅 调频：使高频电磁波的_随信号的强弱而变。调频广播(FM)和电视广播都采用调频的方法调制。5.无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率_时，激起的振荡电流_，这就是电谐振现象。(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做_。能够调谐的接收电路叫做_电路。(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做_。检波是_的逆过程，也叫做_。频率相等最强调谐调谐检波调制解调6.电磁波谱 电磁波谱 特性
3、应用 真空中波长/m 频率/Hz 递变规律 无线 电波 波动性强，易发生衍射 无线电技术 103 31011 波 长 减 小 频 率 增 大 红外线 热效应 红外线遥感 103107 10111015 可见光 引起视觉 照明、摄影 107 1015 紫外线 化学效应、荧光效应、能杀菌 医用消毒、防伪 107109 10151017 X射线 贯穿性强 检查、医用透视 1081011 10161019 射线 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 1019 知识点二、狭义相对论的基本假设 质速关系、相对论质能关系式 1.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
4、_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，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_，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系：相同相同增大m_(2)物体运动时的质量总要_静止时的质量m0。3.相对论质能关系 用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E_。大于mc2思考 下列说法是否正确，正确的画“”，错误的画“”。(1)电磁波的传播需要介质。()(2)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。()(3)电谐振就是电磁振荡中的“共振”。()(4)无线电波不能发生干涉和衍射现
5、象。()(5)波长不同的电磁波在本质上完全相同。()(6)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)诊断自测 1.关于电磁波，下列说法正确的是()A.雷达是用X光来测定物体位置的设备 B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C.用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 D.均匀变化的电场可以产生恒定的磁场 解析 雷达是利用微波来定位的，A项错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，B项错误；紫外线检验钞票是利用紫外线的荧光作用，C项错误；均匀变化的电场可以产生恒定的磁场，D项正确。答案 D 2.关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说
6、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.振荡的电场在周围空间产生的磁场也是振荡的 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，选项D正确。答案 D 3.(多选)下列说法正确的是()A.红外线、紫外线、伦琴射线和射线在真空中传播的速度均为3.0108 m/s B.红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性 C.紫外线在水
7、中的传播速度小于红外线在水中的传播速度 D.日光灯是紫外线的荧光效应的应用 解析 所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速，故A正确；红外线应用在遥感技术中是利用它有较强的衍射能力，故B错误；对同一介质紫外线比红外线的折射率大，故紫外线比红外线在水中的传播速度小，故C正确；日光灯应用了紫外线的荧光效应，故D正确。答案 ACD 4.如图1所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速的速度行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()图1 A.同时被照亮B.A先被照亮 C.C先被照亮D.无法判断 解析 列车上的观察者看到的是由B发出
8、后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮，故只有C正确。答案 C 考点一 电磁波和电磁波谱 电磁波与机械波的比较 名称 项目 电磁波 机械波 不同点 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 本质 是物质，是电磁现象，是电磁振荡的传播 不是物质，是机械振动在介质中的传播 传播机理 电磁场交替感应 质点间相互作用 传播介质 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)波的种类 横波 既有横波也有纵波 速度特点 由介质和频率决定，在真空中等于光速(很大)(c3108m/s)仅由介质决定
9、相同点 能量 都携带能量并传播能量 速度公式 vf 遵循规律 均可发生反射、折射、干涉、衍射等现象【例1】下列关于电磁波的说法，正确的是()A.电磁波只能在真空中传播 B.电场随时间变化时一定产生电磁波 C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波 D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 解析 电磁波是电磁场这种物质在空间的传播，它既可在真空中传播，也可在介质中传播，A错误；当电场随时间均匀变化时产生稳定的磁场，稳定的磁场不能再产生电场，故也就不能形成电磁波，B错误；做变速运动的电荷产生变化的磁场，变化的磁场在其周围空间产生变化的电场电场、磁场交替产生，向外传播的过程就形成了电磁波，C正确；麦克
10、斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，D错误。C【变式训练】1.电磁波与机械波的区别(多选)电磁波与声波比较，下列说法中正确的是()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，都是由介质决定的，与频率无关 解析 A、B 均与事实相符，所以 A、B 正确；根据 cf，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 C 正确；电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速
11、越小，所以 D错误。答案 ABC 2.对电磁波谱的考查(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是()A.红外线比红光波长长，它的热作用很强 B.X射线就是伦琴射线 C.阴极射线是一种频率极高的电磁波 D.紫外线的波长比伦琴射线的长，它的显著作用是荧光作用 解析 在电磁波谱中，红外线的波长比可见光的长，而红光属于可见光，故选项A正确；阴极射线与电磁波有着本质的不同，电磁波在电场、磁场中不偏转，而阴极射线在电场、磁场中可能会偏转，电磁波在真空中的速度是3108 m/s，而阴极射线的速度总是小于3108 m/s，阴极射线实际是高速电子流，故选项C错误；X射线就是伦琴射线，是高速电子流射到固体上产生的一
12、种波长很短的电磁波，故选项B正确；紫外线的显著作用是荧光作用，而伦琴射线的显著作用是穿透作用，且紫外线的波长比伦琴射线的长，故选项D正确。答案 ABD 考点二 狭义相对论的简单应用【例2】(多选)关于狭义相对论的说法，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.狭义相对论在任何情况下都适用 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，光在真空中的速度都等于c(光速不变原理
13、)，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。答案 ABC【变式训练】3.(多选)对于公式 mm01vc2，下列说法中正确的是()A.公式中的m0是物体以速度v运动时的质量 B.当物体运动速度v0时，物体的质量mm0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用 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的速度运动时，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，不必考虑质量变化 解析 公式中的m0是物体的
14、静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故A、B错误，C、D正确。答案 CD 1.(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是()A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波 B.紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康 C.X射线和射线的波长比较短，穿透力比较强 D.红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线 解析 无线电波的波长长，易发生衍射现象，A正确；紫外线的频率比可见光高，B错误；X射线和射线的波长短，能量大，穿透能力强，故C正确；任何物体都能辐射红外线，D错误。答案 AC 2.关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是()A.电磁波可以传递信
15、息，声波不能传递信息 B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 解析 电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，选项A错误；太阳光中的可见光属于电磁波，而“B超”中的超声波属于机械波，它们的传播速度不同，选项C错误；遥控器发出的红外线波长比X射线波长大得多，选项D错误。答案 B 3.间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于()A.可见光波段B.红外波段 C.紫外
16、波段D.X射线波段 解析 所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础。再者，红外线波长比其他波(如可见光、紫外线、X射线)的长，有较好的穿透云雾的能力，选项B正确。答案 B 4.(多选)以下物理学知识的相关叙述中正确的是()A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 B.变化的电场周围不一定产生变化的磁场 C.测速仪通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理 D.狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关 解析 用透明的标
17、准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉，选项A错误；在均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，选项B正确；测速仪通过发射超声波测量车速是利用了波的反射原理，选项C错误；狭义相对论认为，在任何惯性参考系中，真空中的光速均不变，选项D正确。答案 BD 5.如图2所示，强强乘坐速度为0.9 c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()图2 A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.1.0c 解析 根据光速不变原理可知：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D正确。答案 D 小结巧记 种理论麦克斯韦电磁场理论 2种假设爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设 1个区别电磁波和机械波的区别 1个公式vf
