【高考零距离】高考物理(人教版)一轮复习配套文档：第55讲 电磁波 相对论简介

第55讲 电磁波 相对论简介 考情 剖析 (注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)

考查内容 考纲要求 及变化 考查年份 考查形式 考查详情 考试层级 命题难度 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

Ⅰ

09年 选择 以飞船追击问题为背景，考查光速不变原理

11年 选择 以列车行驶为背景，考查相对速度 非重点 A

小结 及 预测

1.小结：相对论简介以选择题形式进行考查，侧重考查相对论的基本知识，包括相对速度、光速不变原理． 2．预测： 预测14年考查相对论可能性不大． 3．复习建议：建议复习了解相对论和电磁波的基础知识.

知识 整合 知识网络

基础自测 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． 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． 3．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________________________________________________________________________． 使声音或图像信号从高频电流中还原的过程，即调制的逆过程，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＝3×108 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 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 1011～1015 10－3～10－7 红外线遥感 可见光 1015 10－7 引起视觉 照明、摄影

紫外线 1015～1017 10－7～10－9 化学效应、 __________、 能杀菌

医用消毒、

防伪

X射线 1016～1019 10－8～10－11 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．对电磁波谱的四点说明 (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． (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；γ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． 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． 重点阐述

难点释疑 狭义相对论： 1．对“长度的相对性”的理解

狭义相对论中的长度公式：l＝l01－vc2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． 2．对“时间间隔的相对性”的理解

时间间隔的相对性公式：Δt＝Δτ1－vc2中Δτ是相对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Δt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，这叫做狭义相对论中的时间膨胀(动钟变慢)． 3．狭义相对论问题的求解技巧 (1)解决“同时”的相对性问题，可从三个方面入手： ①令观察者静止，判断被观察者因相对运动而引起的位置变化． ②结合光速不变原理，分析光传播到两个事件所用的时间． ③光先传播到的事件先发生，光后传播到的事件后发生． (2)解决长度的相对性问题，应当注意． ①“动尺缩短”是沿运动方向上的长度比其相对静止时测量的长度要短一些，这种长度收缩并非幻觉，并非看上去短了，它的确变短了，它与物体的具体组成和结构无关，当物体运动的速度越接近光速，这种收缩效应就变得越显著． ②在具体计算中要明确，长度收缩指的是只在物体运动方向上的长度收缩，在垂直于运动方向上的长度没有变化． (3)解决时间间隔的相对性应注意． ①“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时间比较的一种效应，不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化． ②运动时钟变慢完全是相对的，在它们上面的观察者都将发现对方的钟变慢了． 【典型例题1】 A、 B、 C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、 C分别放在两