(江苏专版)2019年高考物理总复习第58讲电磁波相对论简介讲义

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课时作业五十八电磁波相对论简介(限时：45分钟)（班级________ 姓名________）1．(多选）下列说法中正确的是（)A．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到“火箭长度”要比火箭上的人观察到的短一些B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度C．在同种均匀介质中传播的声波,频率越高，波长也越长D．玻璃内气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射出的原因2．(多选)关于电磁波及其应用的下列说法正确的是 ( ）A．红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性B．当电视机离电视发射塔较近时，用室内天线也可收到信号，这是电磁波的衍射现象 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．机场安检时借助X射线能看到箱内物品，紫外线的波长比伦琴射线长，其显著作用是荧光作用3．(多选）2015年12月，中国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破—可见光通信的实时通信速率已经提高至50Gbps，相当于0。

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关于可见光,下列说法正确的是（）A．可见光中的红光比紫光的频率低B．可见光不能在真空中传播C．可见光波长越长,越容易发生衍射D．可见光能发生光的干涉和衍射现象,说明光是横波4．(多选）关于公式m＝错误!，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v〉0时，物体的质量m〉m0，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,质量变化十分微弱，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,质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化5．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为（)A．洞口为椭圆形，隧道长度变短B．洞口为圆形、隧道长度不变C．洞口为椭圆形、隧道长度不变D．洞口为圆形,隧道长度变短6．(多选)在地面附近有一高速飞过的火箭．关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是（）A．地面上的人观察到火箭变短了,火箭上的时间进程变快了B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D．火箭上的人看地面物体长度变小,时间进程变慢了7．如图所示，强强乘速度为0。

第58讲电磁波相对论简介考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求狭义相对论的基本假设狭义相对论时空观与经典时空观的区别、同时的相对性长度的相对性质能关系Ⅰ16年T12B(1)—选择，长度的相对性17年T12B(1)—选择，同时的相对性理解知识整合一、麦克斯韦电磁场理论1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场(电场)能够在周围空间产生________；(2)均匀变化的磁场(电场)能够在周围空间产生稳定的________；(3)振荡的磁场(电场)能够在周围空间产生同________的振荡电场(磁场)．2．电磁场和电磁波：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场．________由近及远的传播就形成了电磁波．3．电磁波的特点(1)电磁波是________波．在传播方向的任一点E 和B 随时间作正弦规律变化，E 与B 彼此垂直且与传播方向垂直．(2)电磁波的传播速度v ＝λf＝λT，在真空中的传播速度等于________速．(3)________预言了电磁波的存在．________证实了电磁波，测出了波长和频率，证实传播速度等于光速；验证电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉．4．对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解二、电磁波的发射1．有效地向外发射电磁波的振荡电路应具备的特点(1)要有足够高的振荡________．理论的研究证明，振荡电路向外界辐射能量的本领与频率的四次方成正比；(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的________，才能有效地把电磁场的能量传播出来．2．发射电磁波的目的：传递信息(信号)把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，使电磁波随各种信号而改变叫做调制．其中，使高频振荡的电磁波振幅随信号而改变叫做________；使高频振荡的电磁波频率随信号而改变叫做________．三、电磁波的传播电磁波以横波形式传播，其传播不需要________，传播方式有天波、地波和空间波(又称直线波)．传播速度和频率、波长的关系为________．四、电磁波的接收使接收电路产生电谐振的过程叫做____________． 五、电磁波的传播及波长、频率、波速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．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 ＝12πLC，改变L 或C 即可改变f ，从而改变电磁波的波长λ.名称项目 电磁波 机械波 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 ＝在空气中不大(如声波波速一般为3×108m/s) 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七、电磁波谱1．无线电波、________、可见光、________、伦琴射线、γ射线合起来构成了范围广阔的电磁波谱，如图所示．说明：波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有____________．2．电磁波谱的特性、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红外线遥感可见光101510－7引起视觉照明、摄影紫外线1015～101710－7～10－9化学效应、能杀菌医用消毒、防伪X射线1016～101910－8～10－11贯穿性强检查、医用透视γ射线>1019<10－11贯穿本领最强工业探伤、医用治疗,衍射能力减弱直线传播能力增强 3.对电磁波谱的两点说明(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．八、经典时空观1．惯性参考系凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系．2．伽利略相对性原理对于所有的惯性系，力学规律都是相同的．3．经典时空观(绝对时空观)时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响．4．经典力学的几个基本结论(1)同时的绝对性；(2)时间间隔的绝对性；(3)空间距离的绝对性．九、狭义相对论的两个基本假设1．狭义相对论原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是________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．十、狭义相对论的时空观1．________的相对性；2．________的相对性．(1)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．(2)在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化．(3)长度的变短是相对的．如果两条平行的杆在沿自己的长度方向做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了．3．时间间隔的相对性十一、质能方程物体是具有能量的，并且物体的能量与其本身的质量有关，且关系为________，其中m 是物体的质量，E是物体具有的能量．方法技巧释难答疑的金钥匙考点1 麦克斯韦电磁场理论的基本思想【典型例题1】根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中不正确的是( )A．教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场B．工作时打点计时器必有磁场和电场C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直考点2 电磁波的特点【典型例题2】下列说法中正确的是( )A．电磁波在真空中以光速c传播B．在空气中传播的声波是横波C．声波只能在空气中传播D．光需要介质才能传播考点3 电磁波谱【典型例题3】电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了．下面正确的是( ) A．雷达是利用声波的反射来测定物体位置的B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线C．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应D．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领考点4 狭义相对论【典型例题4】用相对论的观点判断，下列说法不正确的是( )A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B．在地面上的人看来，以6 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C．在地面上的人看来，以6 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D．当物体运动的速度v≪c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计1.(16年江苏高考)一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是( )A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c2.(17年江苏高考)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( ) A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B．飞船上的人观测到地球上的钟较慢C．地球上的人观测到地球上的钟较快D．地球上的人观测到飞船上的钟较慢当堂检测 1.(多选)下列说法正确的是( )A．麦克斯韦提出电磁场理论，并用实验证实了电磁波的存在B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场C．随身携带的移动电话既有电磁波接收装置，同时又有电磁波发射装置D．声音信号需要经过“调制”过程，加到高频的电磁波上才能发射出去2．现代生活中，人们已更多地与电磁波联系在一起，并且越来越依赖于电磁波，关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是( )A．把带电体和永磁体放在一起，即可以在其周围空间中产生电磁波B．手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的C．医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理D．车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的3．(多选)以速度u高速远离地球的宇宙飞船发出频率为ν的单色光，已知真空中光速为c，则( )第3题图A．该光相对飞船的速度等于c－uB．该光相对飞船的速度等于cC．地球上接受到该光的频率大于νD．地球上接受到该光的频率小于ν4．如图所示，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( )第4题图A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断5．(16年南京模拟)如图所示，宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度v(v接近光速c)远离地球，飞船发出频率为ν的单色光．地面上的人接收到光的频率________(选填“大于”、“等于”或“小于”)ν，看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)l.第5题图第58讲 电磁波 相对论简介知识整合 基础自测一、1.(1)电场(磁场) (2)电场(磁场) (3)频率2．电磁场 3.(1)横 (2)光 (3)麦克斯韦 赫兹 二、1.(1)频率 (2)空间 2.调幅 调频 三、介质 c ＝λf 四、调谐七、1.红外线 紫外线 重叠 九、1.相同 2.相同 十、1.同时 2.长度十一、E ＝mc 2方法技巧·典型例题1· C 【解析】 教室中开亮的日光灯、工作时打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A 、B 正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C 错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D 正确．·典型例题2·A 【解析】 电磁波在真空中的传播速度与光在真空中传播速度相等，都等于光速c ，故A 正确；在空气中传播的声波是纵波，故B 错误；声波不仅在空气中可以传播，在其他介质中也可以传播，故 C 错误；光在真空中也可以传播，不需要介质，故D 错误．·典型例题3·D 【解析】 雷达是利用微波的反射来测定物体位置的，A 错误．遥控器采用的是红外线不是紫外线；故B 错误；微波炉是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的；故C 错误；机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X 射线的穿透本领；故D 正确；故选D.·典型例题4·A 【解析】 由相对论知，时间和空间都是相对的，所以A 项不正确． ·变式训练1·B 【解析】 飞船上的观测者测得该飞船的长度是静止时的长度，等于30 m ，故A 错误；地球上的观测者测得该飞船的长度l ＝l 01－（v c）2＝24 m ，所以B正确；根据狭义相对论的光速不变原理，飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于c ，地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度也等于c ，故C 、D 错误．·变式训练2·AC 【解析】 飞船相对于地球高速运动，所以地球上的人观察飞船的时间较慢，而地球相对于飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以A 、C 正确，B 、D 错误．当堂检测1．CD 【解析】 麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项A 错误；变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，选项B 错误；移动电话能够收到信息，同时也能发出信息；故既有电磁波接收装置，同时又有电磁波发射装置；故C 正确；声音信号需要经过“调制”过程，加到高频的电磁波上形成载波信号才能发射出去，故D 正确；故选CD.2．B 【解析】 要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场，即电磁场，电磁场在介质中传播产生电磁波，A错误；通过电磁波可以实现各种通信，B正确；“B超”是利用了超声波的反射原理，C错误；车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的，D错误．3．BD 【解析】由光速不变原理可知，该光相对飞船的速度等于c，选项B正确，A 错误；根据多普勒效应，因飞船远离地球，则地球上接受到该光的频率小于ν，选项C错误，D正确．故选BD.4．C 【解析】由相对论知从B发出的光到C、A的光速相同．相对车内的观察者而言，A、B、C向左运动，所以C先被照亮，C对．5．小于等于【解析】当远离地球时，由于多普勒效应，地面上的人接收到光的频率小于飞船发出光的频率. 在地面上看宇宙飞船，由于“尺缩效应”沿运动方向的长度小，但垂直于运动方向的宽度不变，仍为l.。

第58讲电磁波相对论简介考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求狭义相对论的基本假设狭义相对论时空观与经典时空观的区别、同时的相对性长度的相对性质能关系Ⅰ16年T12B(1)—选择，长度的相对性17年T 12B (1)—选择，同时的相对性,理解知识整合一、麦克斯韦电磁场理论1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场(电场)能够在周围空间产生________；(2)均匀变化的磁场(电场)能够在周围空间产生稳定的________；(3)振荡的磁场(电场)能够在周围空间产生同________的振荡电场(磁场)．2．电磁场和电磁波：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场．________由近及远的传播就形成了电磁波．3．电磁波的特点(1)电磁波是________波．在传播方向的任一点E和B随时间作正弦规律变化，E与B彼此垂直且与传播方向垂直．(2)电磁波的传播速度v＝λf＝λT，在真空中的传播速度等于________速．(3)________预言了电磁波的存在．________证实了电磁波，测出了波长和频率，证实传播速度等于光速；验证电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉．4．对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解二、电磁波的发射1．有效地向外发射电磁波的振荡电路应具备的特点(1)要有足够高的振荡________．理论的研究证明，振荡电路向外界辐射能量的本领与频率的四次方成正比；(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的________，才能有效地把电磁场的能量传播出来．2．发射电磁波的目的：传递信息(信号)把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，使电磁波随各种信号而改变叫做调制．其中，使高频振荡的电磁波振幅随信号而改变叫做________；使高频振荡的电磁波频率随信号而改变叫做________．三、电磁波的传播电磁波以横波形式传播，其传播不需要________，传播方式有天波、地波和空间波(又称直线波)．传播速度和频率、波长的关系为________．四、电磁波的接收使接收电路产生电谐振的过程叫做____________．五、电磁波的传播及波长、频率、波速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．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＝12πLC，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长λ.六、电磁波与机械波的比较名称项目电磁波机械波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＝3×108m/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)能量传电磁能机械能播七、电磁波谱1．无线电波、________、可见光、________、伦琴射线、γ射线合起来构成了范围广阔的电磁波谱，如图所示．说明：波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线．各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有____________．2．电磁波谱的特性、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红外线遥感可见光101510－7引起视觉照明、摄影紫外线1015～101710－7～10－9化学效应、能杀菌医用消毒、防伪X射线1016～101910－8～10－11贯穿性强检查、医用透视γ射线>1019<10－11贯穿本领最强工业探伤、医用治疗,衍射能力减弱直线传播能力增强 3.对电磁波谱的两点说明(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．八、经典时空观1．惯性参考系凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系．2．伽利略相对性原理对于所有的惯性系，力学规律都是相同的．3．经典时空观(绝对时空观)时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响．4．经典力学的几个基本结论(1)同时的绝对性；(2)时间间隔的绝对性；(3)空间距离的绝对性．九、狭义相对论的两个基本假设1．狭义相对论原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是________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．十、狭义相对论的时空观1．________的相对性；2．________的相对性．(1)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．(2)在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化．(3)长度的变短是相对的．如果两条平行的杆在沿自己的长度方向做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了．3．时间间隔的相对性十一、质能方程物体是具有能量的，并且物体的能量与其本身的质量有关，且关系为________，其中m是物体的质量，E是物体具有的能量．方法技巧释难答疑的金钥匙考点1 麦克斯韦电磁场理论的基本思想【典型例题1】根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中不正确的是( )A．教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场B．工作时打点计时器必有磁场和电场C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直考点2 电磁波的特点【典型例题2】下列说法中正确的是( )A．电磁波在真空中以光速c传播B．在空气中传播的声波是横波C．声波只能在空气中传播D．光需要介质才能传播考点3 电磁波谱【典型例题3】电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了．下面正确的是( )A．雷达是利用声波的反射来测定物体位置的B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线C．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应D．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领考点4 狭义相对论【典型例题4】用相对论的观点判断，下列说法不正确的是( )A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B．在地面上的人看来，以6 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C．在地面上的人看来，以6 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D．当物体运动的速度v≪c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计1.(16年江苏高考)一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是( )A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c2.(17年江苏高考)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( )A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B．飞船上的人观测到地球上的钟较慢C．地球上的人观测到地球上的钟较快D．地球上的人观测到飞船上的钟较慢当堂检测 1.(多选)下列说法正确的是( )A．麦克斯韦提出电磁场理论，并用实验证实了电磁波的存在B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场C．随身携带的移动电话既有电磁波接收装置，同时又有电磁波发射装置D．声音信号需要经过“调制”过程，加到高频的电磁波上才能发射出去2．现代生活中，人们已更多地与电磁波联系在一起，并且越来越依赖于电磁波，关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是( )A．把带电体和永磁体放在一起，即可以在其周围空间中产生电磁波B．手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的C．医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理D．车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的3．(多选)以速度u高速远离地球的宇宙飞船发出频率为ν的单色光，已知真空中光速为c，则( )第3题图A．该光相对飞船的速度等于c－uB．该光相对飞船的速度等于cC．地球上接受到该光的频率大于νD．地球上接受到该光的频率小于ν4．如图所示，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( )第4题图A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断5．(16年南京模拟)如图所示，宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度v(v接近光速c)远离地球，飞船发出频率为ν的单色光．地面上的人接收到光的频率________(选填“大于”、“等于”或“小于”)ν，看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)l.第5题图第58讲电磁波相对论简介知识整合基础自测一、1.(1)电场(磁场) (2)电场(磁场)(3)频率2．电磁场 3.(1)横(2)光(3)麦克斯韦赫兹二、1.(1)频率(2)空间 2.调幅调频三、介质c＝λf四、调谐七、1.红外线紫外线重叠九、1.相同 2.相同十、1.同时 2.长度十一、E＝mc2方法技巧·典型例题1·C 【解析】教室中开亮的日光灯、工作时打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确．·典型例题2·A 【解析】电磁波在真空中的传播速度与光在真空中传播速度相等，都等于光速c，故A正确；在空气中传播的声波是纵波，故B 错误；声波不仅在空气中可以传播，在其他介质中也可以传播，故C 错误；光在真空中也可以传播，不需要介质，故D错误．·典型例题3·D 【解析】雷达是利用微波的反射来测定物体位置的，A错误．遥控器采用的是红外线不是紫外线；故B错误；微波炉是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的；故C错误；机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领；故D正确；故选D.·典型例题4·A 【解析】由相对论知，时间和空间都是相对的，所以A项不正确．·变式训练1·B 【解析】飞船上的观测者测得该飞船的长度是静止时的长度，等于30 m，故A错误；地球上的观测者测得该飞船的长度l＝l01－（vc）2＝24 m，所以B正确；根据狭义相对论的光速不变原理，飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于c，地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度也等于c，故C、D错误．·变式训练2·AC 【解析】飞船相对于地球高速运动，所以地球上的人观察飞船的时间较慢，而地球相对于飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以A、C正确，B、D错误．当堂检测1．CD 【解析】麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项A错误；变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，选项B错误；移动电话能够收到信息，同时也能发出信息；故既有电磁波接收装置，同时又有电磁波发射装置；故C正确；声音信号需要经过“调制”过程，加到高频的电磁波上形成载波信号才能发射出去，故D正确；故选CD.2．B 【解析】要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场，即电磁场，电磁场在介质中传播产生电磁波，A错误；通过电磁波可以实现各种通信，B正确；“B超”是利用了超声波的反射原理，C错误；车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的，D错误．3．BD 【解析】由光速不变原理可知，该光相对飞船的速度等于c，选项B正确，A错误；根据多普勒效应，因飞船远离地球，则地球上接受到该光的频率小于ν，选项C错误，D正确．故选BD.4．C 【解析】由相对论知从B发出的光到C、A的光速相同．相对车内的观察者而言，A、B、C向左运动，所以C先被照亮，C对．5．小于等于【解析】当远离地球时，由于多普勒效应，地面上的人接收到光的频率小于飞船发出光的频率. 在地面上看宇宙飞船，由于“尺缩效应”沿运动方向的长度小，但垂直于运动方向的宽度不变，仍为l.。

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。

第58讲 电磁波 相对论简介理解知识整合一、麦克斯韦电磁场理论1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场(电场)能够在周围空间产生________；(2)均匀变化的磁场(电场)能够在周围空间产生稳定的________；(3)振荡的磁场(电场)能够在周围空间产生同________的振荡电场(磁场)．2．电磁场和电磁波：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场．________由近及远的传播就形成了电磁波．3．电磁波的特点(1)电磁波是________波．在传播方向的任一点E 和B 随时间作正弦规律变化，E 与B 彼此垂直且与传播方向垂直．(2)电磁波的传播速度v ＝λf ＝λT，在真空中的传播速度等于________速．(3)________预言了电磁波的存在．________证实了电磁波，测出了波长和频率，证实传播速度等于光速；验证电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉．4．对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解二、电磁波的发射1．有效地向外发射电磁波的振荡电路应具备的特点(1)要有足够高的振荡________．理论的研究证明，振荡电路向外界辐射能量的本领与频率的四次方成正比；(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的________，才能有效地把电磁场的能量传播出来．2．发射电磁波的目的：传递信息(信号)把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，使电磁波随各种信号而改变叫做调制．其中，使高频振荡的电磁波振幅随信号而改变叫做________；使高频振荡的电磁波频率随信号而改变叫做________．三、电磁波的传播电磁波以横波形式传播，其传播不需要________，传播方式有天波、地波和空间波(又称直线波)．传播速度和频率、波长的关系为________．四、电磁波的接收使接收电路产生电谐振的过程叫做____________． 五、电磁波的传播及波长、频率、波速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．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 ＝12πLC，改变L 或C 即可改变f ，从而改变电磁波的波长λ.七、电磁波谱1．无线电波、________、可见光、________、伦琴射线、γ射线合起来构成了范围广阔的电磁波谱，如图所示．说明：波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有____________．2．电磁波谱的特性、应用,衍射能力减弱直线传播能力增强 3.对电磁波谱的两点说明(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．八、经典时空观1．惯性参考系凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系．2．伽利略相对性原理对于所有的惯性系，力学规律都是相同的．3．经典时空观(绝对时空观)时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响．4．经典力学的几个基本结论(1)同时的绝对性；(2)时间间隔的绝对性；(3)空间距离的绝对性．九、狭义相对论的两个基本假设1．狭义相对论原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是________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．十、狭义相对论的时空观1．________的相对性；2．________的相对性．(1)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．(2)在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化．(3)长度的变短是相对的．如果两条平行的杆在沿自己的长度方向做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了．3．时间间隔的相对性十一、质能方程物体是具有能量的，并且物体的能量与其本身的质量有关，且关系为________，其中m 是物体的质量，E是物体具有的能量．方法技巧释难答疑的金钥匙考点1 麦克斯韦电磁场理论的基本思想【典型例题1】根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中不正确的是( )A．教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场B．工作时打点计时器必有磁场和电场C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场激发稳定的电场D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直考点2 电磁波的特点【典型例题2】下列说法中正确的是( )A．电磁波在真空中以光速c传播B．在空气中传播的声波是横波C．声波只能在空气中传播D．光需要介质才能传播考点3 电磁波谱【典型例题3】电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了．下面正确的是( ) A．雷达是利用声波的反射来测定物体位置的B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线C．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应D．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领考点4 狭义相对论【典型例题4】用相对论的观点判断，下列说法不正确的是( )A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B．在地面上的人看来，以6 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C．在地面上的人看来，以6 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D．当物体运动的速度v≪c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计1.(16年江苏高考)一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是( )A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c2.(17年江苏高考)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( ) A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B．飞船上的人观测到地球上的钟较慢C．地球上的人观测到地球上的钟较快D．地球上的人观测到飞船上的钟较慢当堂检测 1.(多选)下列说法正确的是( )A．麦克斯韦提出电磁场理论，并用实验证实了电磁波的存在B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场C．随身携带的移动电话既有电磁波接收装置，同时又有电磁波发射装置D．声音信号需要经过“调制”过程，加到高频的电磁波上才能发射出去2．现代生活中，人们已更多地与电磁波联系在一起，并且越来越依赖于电磁波，关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是( )A．把带电体和永磁体放在一起，即可以在其周围空间中产生电磁波B．手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的C．医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理D．车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的3．(多选)以速度u高速远离地球的宇宙飞船发出频率为ν的单色光，已知真空中光速为c，则( )第3题图A．该光相对飞船的速度等于c－uB．该光相对飞船的速度等于cC．地球上接受到该光的频率大于νD．地球上接受到该光的频率小于ν4．如图所示，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( )第4题图A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断5．(16年南京模拟)如图所示，宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度v(v接近光速c)远离地球，飞船发出频率为ν的单色光．地面上的人接收到光的频率________(选填“大于”、“等于”或“小于”)ν，看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)l.第5题图第58讲 电磁波 相对论简介知识整合 基础自测一、1.(1)电场(磁场) (2)电场(磁场) (3)频率2．电磁场 3.(1)横 (2)光 (3)麦克斯韦 赫兹 二、1.(1)频率 (2)空间 2.调幅 调频 三、介质 c ＝λf 四、调谐七、1.红外线 紫外线 重叠 九、1.相同 2.相同 十、1.同时 2.长度十一、E ＝mc 2方法技巧·典型例题1· C 【解析】 教室中开亮的日光灯、工作时打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A 、B 正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C 错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D 正确．·典型例题2·A 【解析】 电磁波在真空中的传播速度与光在真空中传播速度相等，都等于光速c ，故A 正确；在空气中传播的声波是纵波，故B 错误；声波不仅在空气中可以传播，在其他介质中也可以传播，故 C 错误；光在真空中也可以传播，不需要介质，故D 错误．·典型例题3·D 【解析】 雷达是利用微波的反射来测定物体位置的，A 错误．遥控器采用的是红外线不是紫外线；故B 错误；微波炉是利用了微波的频率与水的频率相接近，从而使水振动而发热的；故C 错误；机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X 射线的穿透本领；故D 正确；故选D.·典型例题4·A 【解析】 由相对论知，时间和空间都是相对的，所以A 项不正确． ·变式训练1·B 【解析】 飞船上的观测者测得该飞船的长度是静止时的长度，等于30 m ，故A 错误；地球上的观测者测得该飞船的长度l ＝l 01－（v c）2＝24 m ，所以B正确；根据狭义相对论的光速不变原理，飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于c ，地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度也等于c ，故C 、D 错误．·变式训练2·AC 【解析】 飞船相对于地球高速运动，所以地球上的人观察飞船的时间较慢，而地球相对于飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以A 、C 正确，B 、D 错误．当堂检测1．CD 【解析】 麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项A 错误；变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，选项B 错误；移动电话能够收到信息，同时也能发出信息；故既有电磁波接收装置，同时又有电磁波发射装置；故C 正确；声音信号需要经过“调制”过程，加到高频的电磁波上形成载波信号才能发射出去，故D 正确；故选CD.2．B 【解析】 要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场，即电磁场，电磁场在介质中传播产生电磁波，A错误；通过电磁波可以实现各种通信，B正确；“B超”是利用了超声波的反射原理，C错误；车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的，D错误．3．BD 【解析】由光速不变原理可知，该光相对飞船的速度等于c，选项B正确，A 错误；根据多普勒效应，因飞船远离地球，则地球上接受到该光的频率小于ν，选项C错误，D正确．故选BD.4．C 【解析】由相对论知从B发出的光到C、A的光速相同．相对车内的观察者而言，A、B、C向左运动，所以C先被照亮，C对．5．小于等于【解析】当远离地球时，由于多普勒效应，地面上的人接收到光的频率小于飞船发出光的频率. 在地面上看宇宙飞船，由于“尺缩效应” 沿运动方向的长度小，但垂直于运动方向的宽度不变，仍为l.。