1、基础点知识点1电磁场、电磁波1麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。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。3电磁波(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波。(2)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)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。(4)vf，f是电磁波的频率。4电磁波的发射(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(包括调幅和调频
2、)。(2)调制方式调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段。调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。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做调谐。能够调谐的接收电路叫做调谐电路。(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波。检波是调制的逆过程，也叫做解调。知识点2相对论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，一切物理规律都是相同的。(2)光速不变原理：真
3、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m0之间有如下关系：m。(2)物体运动时的质量总要大于静止时的质量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：Emc2。重难点一、电磁场、电磁波1对麦克斯韦电磁场理论的理解2对电磁波的理解电磁波是横波。电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直，如图所示。3电磁波谱的特性及应用名称特性无线电波红外线可见光紫外线X射线射线主要作用波动性强、易发生衍射热作用视觉作用化学作用、荧光效应
4、、杀菌穿透作用贯穿作用产生机理振荡电路中自由电子的周期性运动原子外层电子受激发原子的内层电子受激发原子核受激发续表名称特性无线电波红外线可见光紫外线X射线射线真空中的速度都是c3108 m/s频率小大同介质中速度大小备注振荡电路中产生一切物体都能辐射由七种色光组成一切高温物体都能辐射伦琴射线管中高速电子流射至阳极产生放射性元素衰变时产生4.电磁波与机械波的比较名称项目电磁波机械波不同点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
5、真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播)描述的量电场强度E与磁感应强度B随时间和空间周期性变化质点的位移x、加速度a随时间和空间周期性变化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)(c3108 m/s)仅由介质决定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5.电磁波的传播及波长、频率、波速(1)电磁波本身是一种物质，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)三者关系vf，f是
6、电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长。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、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射线和射线都有重叠。(3)不同的电磁波，产生的机理不同，无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；X射线是原子的内层电子受到激发后产生的；射线是原子核受到激发后产生的。(4)电磁波的能量随频率的增大而增大。
7、二、相对论及其简单应用1对狭义相对论的理解(1)对“同时”的相对性的理解经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察也是同时的。相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察就不一定是同时发生的。(2)对“长度的相对性”的理解：狭义相对论中的长度公式：ll0中，l0是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l可认为杆沿杆的长度方向以速度v运动时，静止的观察者测量的长度，还可以认为是杆不动，而观察者沿杆的长度方向以速度v运动时测出的杆的长度。(3)对“时间间隔的相对性”的理解：时间间隔的相对性公式：t中是相对
8、事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而t则是相对于事件发生地以速度v运动的观察者测量同一地点的同样两个事件发生的时间间隔。也就是说：在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这叫作狭义相对论中的时间膨胀。(动钟变慢)(4)对相对论速度变换公式的理解：速度变换公式u。式中u是物体相对静止参考系的速度，v是运动参考系相对静止参考系的速度，u是物体相对运动参考系的速度(u与v同向取正值，反之取负值)。2经典时空观与狭义相对论的比较续表经典时空观狭义相对论长度不因观察者是否与被观测物体相对运动而改变ll0 沿相对运动方向上长度缩短“尺缩效应”长度的相对性某两个事件
9、在不同参考系中时间间隔是相同的t“钟慢效应”时间间隔的相对性uuvu速度变换物体的质量是不变的m质量Ekmv2Ekm0c2动能Emc2质能方程1思维辨析(1)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。()(2)无线电波不能发生干涉和衍射现象。()(3)波长不同的电磁波在本质上完全不同。()(4)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。()(5)随物体速度的增加，沿其运动方向它的长度要缩小。()(6)质量和能量是一一对应关系，其本质相同。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(多选)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
10、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钟走得比地球上快D我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了答案AD解析爱因斯坦质能方程阐明了质量和能量的相互关系，质量和能量是物质存在的两种形式，质量不等同于能量，选项B错误；由相对论知识可知选项A、D正确，C错误。3下列说法中正确的是()A光从光导纤维的内芯射向外套时，只发生折射，不发生反射B第四代移动通信系统(4G)采用18802690 MHz间的四个频段，该电磁波信号的磁感应强度随时间是均匀变化的C飞机远离卫星时，卫星接收到飞机的信号频率大于飞机发出的信号频率D狭义相对论中“动钟变慢”，可通过卫星上的时钟与地面
11、上的时钟对比进行验证答案D解析光从光导纤维的内芯射向外套时，在分界面上发生全反射，A错误；第四代移动通信系统(4G)采用18802690 MHz间的四个频段，该电磁波信号的磁感应强度随时间是周期性变化的，B错误；飞机远离卫星时，根据多普勒效应，卫星接收到飞机的信号频率小于飞机发出的信号频率，C错误；狭义相对论中“动钟变慢”，可通过卫星上的时钟与地面上的时钟对比进行验证，D正确。考法综述本考点主要考查电磁场理论、电磁波的产生和传播等相关知识，要求比较简单。相对论是高中教材中的新内容，其目的是让学生了解相对论，了解两种时空观，掌握狭义相对论的两个基本假设，考试的重点放在概念的了解和掌握。对相对论的
12、考查难度不会很大，多以基础知识的基本应用为主，多以选择题、填空题的形式出现。复习时应掌握：1种理论麦克斯韦电磁场理论1种比较电磁波与机械波的比较1个波谱电磁波谱2种假设相对论的两个基本假设5个公式相对论中的5个公式命题法1电磁波的相关知识典例1某电路中电场随时间变化的图象如图所示，其中能发射电磁波的是()答案D解析由麦克斯韦电磁场理论知道，变化的电场可产生磁场，产生的磁场的性质是由电场的变化情况决定的：均匀变化的电场产生稳定的磁场，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。图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和图C中电场都随时间均匀变化，在周围空间产生稳定的磁场，这
13、个磁场不能再激发电场，所以不能发射电磁波；图D中电场随时间不均匀地变化，能在周围空间产生变化的磁场，而此磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，故能发射电磁波。所以D正确。【解题法】关于电磁波产生的说明(1)能否产生电磁波，要看变化的电场和磁场是否能持续地再产生变化的磁场和电场，也就是说，所产生的磁场或电场必须是变化的，而不能是稳定的。(2)LC振荡电路产生的振荡电场和振荡磁场都能产生电磁波。命题法2对相对论及质能方程的认识典例2爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系。关于质能方程，下列说法正确的是()A质量和能量可以相互转化B当物体向
14、外释放能量时，其质量必定减少，且减少的质量m与释放的能量E满足Emc2C如果物体的能量增加了E，那么它的质量相应减少m，并且Emc2Dmc2是物体能够放出能量的总和答案B解析爱因斯坦质能方程说明物体的质量和能量之间有着Emc2这种对应关系。选项B正确。【解题法】质能关系的三点说明(1)质量和能量是物体不可分离的属性。(2)当物体的质量减少或增加时，必然伴随着能量的减少或增加。(3)如果用m表示物体质量的变化量，E表示能量的变化量，那么它们的关系可以表示为Emc2。该式表示，随着一个物体质量的减少，会释放出一定的能量；与此同时，另一个物体吸收了能量，质量也会随之增加。命题法3电磁场的综合应用典例
15、3(多选)如图所示是一个水平放置的玻璃环形小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同。现将一直径略小于槽宽的带正电的小球放入槽内。小球以初速度v0开始逆时针运动，与此同时，有一变化的磁场竖直向下穿过小槽包围的空间，已知磁场均匀增大，小球运动过程中带电荷量不变，则()A小球动能不变B小球动能增加C磁场力对小球做功 D小球受到的磁场力增加答案BD解析由麦克斯韦电磁场理论可知：均匀变化的磁场产生恒定的电场。根据楞次定律可知：产生的电场为逆时针方向，使小球受到的电场力与初速度方向一致，电场对小球做正功，所以小球速度不断增大，动能增加。又根据FqvB可知小球受到的磁场力不断增大，可知B、D正确。【解题法】感
16、应电场与静电场的区别变化的磁场产生的电场叫作感应电场，也叫涡旋场，它和静电场一样，处于感应电场中的电荷受力的作用，且FEq。 感应电场与静电场的区别主要有以下几点：(1)静电场的电场线是非闭合曲线，而感应电场的电场线是闭合曲线。(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。命题法4电磁振荡的相关知识典例4在如图所示的电路中，L是直流电阻可以忽略的电感线圈，LC振荡电路的振荡周期为T。原来开关S
17、是闭合的，在某一时刻(t0)把开关S断开，则在0到这段时间内，下列叙述正确的是()A电容器C放电，A板上的正电荷逐渐减少，LC电路中的电流逐渐增大，t时电流达到最大B电容器C放电，A板上的正电荷逐渐减少，LC电路中的电流逐渐减小，t时电流达到最大C电容器C被充电，B板上的正电荷逐渐增多，LC电路中的电流逐渐减小，t时电流为零D电容器C被充电，A板上的正电荷逐渐增多，LC电路中的电流逐渐减小，t时电流为零答案C解析由于线圈中的直流电阻可忽略，所以在断开开关S之前，电容器是被短路的，不带电。断开开关S，由于电感线圈的自感现象的发生，电容器就开始被充电，LC电路中的电流沿顺时针方向，所以B板被充上正
18、电荷，随着时间的延长，充电电流逐渐减小，但B板上的正电荷逐渐增多，到t时电流为零。故选项C正确。【解题法】LC电路中各物理量的变化规律电路状态时刻0T电荷量最大0最大0最大电压最大0最大0最大电场能最大0最大0最大电流0正向最大0反向最大0磁场能0最大0最大01利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交卡上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是()AI
19、C卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作C若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流DIC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息答案B解析读卡机发射的电磁波，被IC卡内部的LC振荡电路接收，使IC卡充电，因此IC卡的能量源于读卡机发射的电磁波，故A项错误；仅当读卡机发射的电磁波频率与该IC卡内的LC振荡电路的固有频率相等时，才发生共振，IC卡才能有效工作，故B项正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，根据法拉第电磁感应定律，线圈L中仍会产生感应电流，故C项错误；由题意，IC卡内的线圈L中产生感应电
20、流，给电容C充电，达到一定电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，故D项错误。2英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()A0 B.r2qkC2r2qk Dr2qk答案D解析设圆环所在回路感应电动势为E，则由法拉第电磁感应定律得EkSkr2，小球运动一周，感应电场对小球做功大小为WqEqkr2，故选项D正确。3电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是
21、()A电磁波不能产生衍射现象B常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同答案C解析任何波都有衍射现象，选项A错误；遥控器发射红外线脉冲信号遥控电视机，选项B错误；根据多普勒效应可以测出天体运动速度，选项C正确；光在一切惯性系中的速度是不变的，选项D错误。4(多选)下列判断正确的是()A水底同一深度并列红、黄、绿、紫四个小球，从水面上方观察紫球最浅B太阳光穿过偏振片后，光的强度不变，且和医院“B超”中的超声波传播速度相同C均匀变化的电场产生均匀变化的磁场D用手机通话时涉及的波既有电磁波又
22、有声波答案AD解析光折射成像时，视深h，水底同一深度并列红、黄、绿、紫四个小球，紫光的折射率最大，故紫球的视深最浅，A正确；太阳光是自然光，穿过偏振片后，光的强度减小，可见光是电磁波的一种，电磁波的速度等于光速，医院“B超”中的超声波是声波，两者速度不同，B错误；根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场产生恒定的磁场，C错误；用手机通话时，首先将声波转化为电信号，经电路处理后，由高频电磁波发射出去，所以用手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波，D正确。5(多选)下列说法正确的是()A波的传播过程中，质点的振动频率等于波源的振动频率B爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
23、C当某列声波产生多普勒效应时，相应声源的振动频率一定发生变化D物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大EX射线的频率比无线电波的频率高答案ABE解析声波发生多普勒效应时，相应声源的振动频率不变，C错；物体做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相同时，振幅最大，D错。1单摆模型指符合单摆规律的模型，须满足以下三个条件：(1)圆弧运动；(2)小角度往复运动；(3)回复力满足Fkx。2处理方法：首先确认符合单摆模型的条件，即小球沿光滑圆弧运动，小球受重力、轨道支持力，此支持力类似单摆中的摆线拉力，此装置可称为“类单摆”；然后寻找等效摆长l及等效加速度g；最后利用公式T2或简谐运
24、动规律分析求解问题。3受力特征：重力和细线的拉力(或支持物的弹力)(1)回复力：摆球重力沿切线方向上的分力，Fmgsinxkx，负号表示回复力F与位移x的方向相反。(2)向心力：细线的拉力(或支持物的弹力)和重力沿细线方向的分力的合力充当向心力，F向FTmgcos。特别提醒(1)当摆球在最高点时，F向0，FTmgcos。(2)当摆球在最低点时，F向，F向最大，FTmgm。(3)须注意单摆模型做简谐运动时具有往复性，解题时要审清题意，防止漏解或多解。4单摆周期公式的应用技巧单摆的周期公式T2是惠更斯从实验中总结出来的。在有些振动系统中，l不一定是绳长，g也不一定为9.8 m/s2，因此出现了等效
25、摆长和等效重力加速度的问题。(1)等效摆长l如图甲所示，三根等长的绳l1、l2、l3共同系住一密度均匀的小球m，球直径为d，l2、l3与天花板的夹角30。若摆球在纸面平面内做小角度的左右摆动，则摆动圆弧的圆心在O1处，故等效摆长ll1，周期T12 。若摆球在垂直于纸面的平面内做小角度摆动，则摆动圆弧的圆心在O处，故等效摆长ll1l2sin，周期T22 。如图乙所示，在悬点O的正下方l处有一能挡住摆线的小木桩，摆线摆到竖直位置时，圆心就由O变为O，摆球摆动时，半个周期摆长为l，另半个周期摆长为l，即为l，则单摆周期为T3 。(2)等效重力加速度g等效重力加速度g与单摆所在的空间位置有关。不同星球
26、表面的重力加速度g不同，取决于公式g，式中R为星球半径，M为星球质量；同一星球表面附近高度不同，g值不同，g，式中r为所求g值的位置到球心的距离。可见单摆的空间位置不同，g不一定等于9.8 m/s2。等效重力加速度g还与单摆系统的运动状态有关。如单摆处在向上加速发射的航天飞机内，沿圆弧切线方向的回复力变大，摆球质量不变，则重力加速度的等效值gga。再如，单摆若在某轨道上运行的航天飞机内，摆球完全失重，回复力为零，则重力加速度的等效值g0，所以周期为无穷大，即单摆将不再摆动。若单摆处于部分失重状态，则等效重力加速度gga(ag)。【典例】一个单摆挂在运动电梯中，发现单摆的周期变为电梯静止时周期的
27、2倍，则电梯在这段时间内可能做_运动，其加速度的大小a_。解析电梯静止时，单摆的周期为T12。摆长未变，而周期变化，说明电梯做加速度不为零的运动，若在这段时间内，周期稳定，则做匀变速直线运动，此时电梯中的单摆周期为T22，而由题意T22T1。由式可得g。设小球在电梯中自由下落时，其加速度为g，方向竖直向下，而此时它对悬点的加速度为g，小于g，取向下为正方向，则gag。由式可得悬点(即电梯)的加速度a，方向向下。所以电梯可能是匀加速下降或匀减速上升。答案匀加速下降或匀减速上升心得体会薄膜干涉是光的干涉现象的一种特例，它有自己的特点，形成原因也不同于其他干涉，但它们之间没有本质的区别，都是光程差和
28、波长的关系确定明、暗纹，有些同学由于认识不到薄膜干涉特有的形成原因而导致错解，现举例说明如下：用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图(a)是点燃酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A当金属丝圈旋转30时干涉条纹同方向旋转30B当金属丝圈旋转45时干涉条纹同方向旋转90C当金属丝圈旋转60时干涉条纹同方向旋转30D干涉条纹保持原来状态不变错解错因分析本题易错点在于不理解薄膜干涉现象的原理导致错解。处理薄膜干涉现象的问题时需注意以下两点：薄膜干涉中条纹间距与厚度变化快慢有关，厚度变化越快，条纹间距越小；薄膜干涉现象的各种变化，如增透膜、平面检测装置等实际问题。正解附着在金属丝圈上的肥皂膜由于受重力作用而上薄下厚，形成劈形膜。无论在竖直平面内怎样旋转金属丝圈，这种劈形膜的厚度变化都和最初一样，故干涉条纹保持原来的状态，选D。答案D心得体会
