高考物理一轮复习 专题54 电磁振荡与电磁波 相对论初步讲含解析1

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1、 专题54 电磁振荡与电磁波 相对论初步（讲） 本章考查的热点有简谐运动的特点及图象、波的图象以及波长、波速、频率的关系，光的折射和全反射，题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合及光的折射与全反射的综合，有的考区也以计算题的形式考查． 复习时应注意理解振动过程中回复力、位移、速度、加速度等各物理量的变化规律、振动与波动的关系及两个图象的物理意义，注意图象在空间和时间上的周期性，分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图；光和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，不可忽视任何一个知识点． 1．知道电磁波是横波

2、． 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．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． 2．电磁波的发射与接收 （1）电磁振荡（LC电路）的周期T＝2π，频率． （2）发射电磁波的条件：①振荡电路要有足够高的频率．②振荡电路应采用开放电路．

3、 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． 3．狭义相对论 （1）狭义相对论的基本假设 ①在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的． ②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． （3）长度的相对性． （4）相对论的速度变换公式 （5）相对论质量． （6）质能方程E＝mc2． 考点一　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/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

4、线电技术 红外线 1011～1015 10－3～10－7 热效应 红外遥感 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、荧光效应、灭菌消毒 医用消毒、防伪 X射线 1016～1019 10－8～10－11 贯穿本领强 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 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、γ射线等，穿透能力较强． 2．电

5、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，但它们产生的机理不同． ★重点归纳★ 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 ★典型案例★（多选）下列

6、说法正确的是： （ ） A．变化的电场产生磁场 B．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 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比医院胸透中的X射线波长长 【答案】AD 【名师点睛】电磁波谱 电磁波谱 特性 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 >10－3 <3×1011 波长减小 频率增大 红外线 热效应 红外线遥感 10－3～10－7 1011～1015 可见光 引起视觉

7、照明、摄影 10－7 1015 紫外线 化学效应、荧光效应、能杀菌 医用消毒、防伪 10－7～10－9 1015～1017 X射线 贯穿性强 检查、医用透视 10－8～10－11 1016～1019 γ射线 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 <10－11 >1019 ★针对练习1★（多选）图为L-C振荡电路中电容器极板上的电量q随时间t变化的图线，由图可知： （ ） A．在时刻，电路中的磁场能最小 B．从到，电路中的电流值不断变小 C．从到，电容器不断充电 D．在时刻，电容器的电场能最小 【答案】ACD 【

8、名师点睛】电路中由L与C构成的振荡电路，在电容器充放电过程就是电场能与磁场能相化过程．q体现电场能，i体现磁场能． ★针对练习2★以下说法中不正确的有____________。（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分） A．作简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度和速度 B．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期 C．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象 D．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这可以用光的波动理论来解释 E．在电场周围一定存在磁场，在磁场周围一定存在电场

9、【答案】ABE 【解析】 作简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度，而速度有两种方向，可能不同．故A错误．横波在传播过程中，波峰上的质点只在自己的平衡附近振动，不向前移动．故B错误．一束光由介质斜射向空气，界面上若发生全反射，只发生反射现象而没有折射现象．故C正确．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象形成的，说明了光是一种波．故D正确．根据麦克斯韦电磁场理论得知，在变化的电场周围才存在磁场，在变化的磁场周围才存在电场．故E错误；此题选不正确的，故选ABE． 【名师点睛】本题考查跟振动和波动有关的知识，基础题．根据简谐运动的周期性分析物体通过同一位置时加速度和速度是否相同．横波在传

10、播过程中，质点不向前移动．光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这说明了光是一种波．在电场周围不一定存在磁场，在磁场周围不一定存在电场。 考点二　对狭义相对论的理解 1．惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系．相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系． 2．光速的大小与选取的参考系无关，因为光速是从麦克斯韦方程组中推导出来的，无任何前提条件． 3．狭义相对论认为物体的质量m与物体的速度v有关，其关系式为 ★典型案例★下列说法中正确的是____________。（选对一个给3分，选对两个给4

11、分，选对3个给5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分） A．军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象 B．机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定 C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响 D．假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客在变矮 E．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在 【答案】ACE 【名师点睛】考查共振现象、机械波的传播；相对论初步及光的偏振现象等知识点的内容，理解各种现象的原理，注意当周期性驱动力的频率和物体的固有频率相等时振幅达到最大，即共振，注意尺缩效应的方向是解答的关键。 ★针对练习1★下列说法

12、中正确的是： （ ） A．变化的电场一定能够在其周围空间产生变化的磁场从而形成电磁波 B．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的波长大于声源发出的波长 C．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关 D．泊松亮斑是光的干涉现象，全息照相的拍摄利用了光的衍射原理 【答案】C 【解析】 周期性变化的电场一定能够在其周围空间产生周期性变化的磁场；均匀变化的电场能够在其周围空间产生稳定的磁场，故A错误；根据多普勒效应，当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的频率大于声源发出的频率，结合v=λf可知，接收到的声音的波长小于声源发出的波长，故B错误；相对论认为时间和空间

13、与物质的运动状态有关，故C正确；根据光的衍射与干涉的特点，泊松亮斑是光的衍射现象；根据激光的应用可知，全息照相的拍摄利用了激光的相干性好的特点，与干涉原理有关，故D错误． 【名师点睛】周期性变化的电场一定能够在其周围空间产生周期性变化的磁场；根据多普勒效应分析波的频率的变化；相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关；泊松亮斑是光的衍射现象，全息照相的拍摄利用了光的干涉原理． ★针对练习2★以下说法中，不正确的是： （ ） A．电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 B．牛顿环是薄膜干涉的结果，当用频率更高的单色光照射时，同级牛顿环半径将会变大 C．遥远星系所生成的光谱都呈现“红移”，即光谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知宇宙在膨胀 D．迈克耳孙-莫雷实验结果表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样 【答案】B 【名师点睛】本题考查了波动部分的基本知识．电磁波谱、光的干涉、光的多普勒效应、爱因斯坦的狭义相对论，要加深理解，强化记忆。 - 6 -