第5課時電磁波與相對論考綱解讀1.知道電磁波是橫波.2.了解電磁波的產(chǎn)生、傳播、發(fā)射和接收，熟記電磁波譜.3.了解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個重要結(jié)論1 關(guān)于電磁波譜問題電磁波包含了射線、紅外線、紫外線、無線電波等，按波長由長到短的排列順序是()A無線電波、紅外線、紫外線、射線B紅外線、無線電波、射線、紫外線C射線、紅外線、紫外線、無線電波D紫外線、無線電波、射線、紅外線答案A解析電磁波的波長范圍很廣，按波長由長到短的順序排列，其順序是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和射線所以，A的排列順序是正確的2 相對論的理解關(guān)于狹義相對論的說法，不正確的是()A狹義相對論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B狹義相對論認(rèn)為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運動無關(guān)C狹義相對論只涉及無加速運動的慣性系D狹義相對論任何情況下都適用答案D解析狹義相對論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，選項A正確；狹義相對論認(rèn)為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c(光速不變原理)，與光源的運動無關(guān)，選項B正確；狹義相對論只涉及無加速運動的慣性系，故選項C正確，D錯誤考點梳理1 電磁波的特性(1)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)(2)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小(3)電磁波的頻率f、波長和波速v的關(guān)系：vf.(4)電磁波是橫波，具有波的特性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象2 電磁波的發(fā)射與接收(1)電磁振蕩(LC電路)的周期T2，頻率f.(2)發(fā)射電磁波的條件：振蕩電路要有足夠高的頻率振蕩電路應(yīng)采用開放電路發(fā)射電磁波需經(jīng)過調(diào)制過程，調(diào)制的方法分為調(diào)頻和調(diào)幅接收電磁波需經(jīng)過解調(diào)過程，解調(diào)是調(diào)制的逆過程3 狹義相對論(1)狹義相對論的基本假設(shè)在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的(2)時間間隔的相對性t.(3)長度的相對性ll0 .(4)相對論的速度變換公式u.(5)相對論質(zhì)量m.(6)質(zhì)能方程Emc2.、考點一電磁波譜分析及電磁波的應(yīng)用電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波<3×1011>103波動性強(qiáng)，易發(fā)生衍射無線電技術(shù)紅外線10111015103107熱效應(yīng)紅外遙感可見光1015107引起視覺照明、攝影紫外線10151017107109化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、滅菌消毒醫(yī)用消毒、防偽X射線101610191081011貫穿本領(lǐng)強(qiáng)檢查、醫(yī)用透視射線>1019<1011貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療特別提醒1.波長不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性其中波長較長的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長較短的紫外線、X射線、射線等，穿透能力較強(qiáng)2電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線，如紫外線和X射線、X射線和射線都有重疊，但它們產(chǎn)生的機(jī)理不同例1下列說法中正確的是()A紅外線、紫外線、倫琴射線和射線在真空中傳播的速度均一樣，均為3×108 m/sB紅外線應(yīng)用在遙感技術(shù)中，是利用它穿透本領(lǐng)強(qiáng)的特性C紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度D日光燈是紫外線的熒光效應(yīng)的應(yīng)用解析不同波長的電磁波在真空中的傳播速度均為c；紅外線在遙感技術(shù)中用到了它的衍射現(xiàn)象；紫外線在水中的傳播速度小于紅外線在水中的傳播速度；利用紫外線的熒光效應(yīng)可以制成日光燈由此可知A、C、D正確答案ACD突破訓(xùn)練1關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()A雷達(dá)是用X光來測定物體位置的設(shè)備B使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做解調(diào)C用紅外線照射時，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光D變化的電場可以產(chǎn)生磁場答案D解析雷達(dá)是用微波測定物體的位置，A錯；使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫調(diào)制，B錯；使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)出可見光的是紫外線，C錯；根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的電場可以產(chǎn)生磁場，D正確考點二對狹義相對論的理解1 慣性系：如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系相對一個慣性系做勻速直線運動的另一個參考系也是慣性系2 光速的大小與選取的參考系無關(guān)，因為光速是從麥克斯韋方程組中推導(dǎo)出來的，無任何前提條件3 狹義相對論認(rèn)為物體的質(zhì)量m與物體的速度v有關(guān)，其關(guān)系式為m.例2如圖1所示，考慮幾個問題：圖1(1)如圖所示，參考系O相對于參考系O靜止時，人看到的光速應(yīng)是多少？(2)參考系O相對于參考系O以速度v向右運動，人看到的光速應(yīng)是多少？(3)參考系O相對于參考系O以速度v向左運動，人看到的光速又是多少？解析根據(jù)狹義相對論的一個基本假設(shè)：光速不變原理，可知光速是不變的，都應(yīng)是c.答案(1)c(2)c(3)c突破訓(xùn)練2據(jù)報導(dǎo)，歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)已于2008年9月10日開啟，并加速了第一批質(zhì)子，該對撞機(jī)“開足馬力”后能把數(shù)以百萬計的粒子加速至每秒鐘30萬公里，相當(dāng)于光速的99.9%，粒子流每秒可在隧道內(nèi)狂飆11 245圈，單束粒子能量可達(dá)7萬億電子伏特下列說法正確的是()A如果繼續(xù)對粒子進(jìn)行加速，粒子的速度將能夠達(dá)到光速B如果繼續(xù)對粒子進(jìn)行加速，粒子的速度將能夠超過光速C粒子高速運動時的質(zhì)量將大于靜止時的質(zhì)量D粒子高速運動時的質(zhì)量將小于靜止時的質(zhì)量答案C解析根據(jù)公式u可知物體的速度u不可能等于或大于光速，所以A、B錯誤根據(jù)公式m可知高速運動的物體的質(zhì)量m大于靜止時的質(zhì)量m0，所以C正確，D錯誤.高考題組1 (2009·北京·15)類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法，通過歸類和比較，有助于掌握新知識，提高學(xué)習(xí)效率，在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處某同學(xué)對機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是 ()A機(jī)械波的頻率、波長和波速三者滿足的關(guān)系，對電磁波也適用B機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波答案D2 (2011·江蘇·12B(1)如圖2所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個閃光，列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的順序是 ()圖2A同時被照亮 BA先被照亮CC先被照亮 D無法判斷答案C解析列車上的觀察者看到的是由B出發(fā)后經(jīng)過A和C反射的光，由于列車在這段時間內(nèi)向C運動靠近C，而遠(yuǎn)離A，所以C的反射光先到達(dá)列車上的觀察者，看到C先被照亮，故只有C正確模擬題組3 下列關(guān)于紫外線的幾種說法中正確的是()A.紫外線是一種紫色的可見光B紫外線的頻率比紅外線的頻率低C紫外線可使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光D利用紫外線可以進(jìn)行電視機(jī)等電器的遙控答案C解析紫外線的波長比可見光中紫光的波長還短，不能引起視覺，選項A錯誤；紫外線的頻率比紅外線的頻率高，選項B錯誤；紫外線有熒光作用，可激發(fā)鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)出熒光，選項C正確；電視機(jī)等電器都是利用紅外線遙控的，選項D錯誤4 對于公式m，下列說法中正確的是()A公式中的m0是物體以速度v運動時的質(zhì)量B當(dāng)物體運動速度v>0時，物體的質(zhì)量m>m0，即物體的質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學(xué)不適用C當(dāng)物體以較小的速度運動時，質(zhì)量變化十分微小，經(jīng)典力學(xué)理論仍然適用，只有當(dāng)物體以接近光速運動時，質(zhì)量變化才明顯，故經(jīng)典力學(xué)僅適用于低速運動，而不適用于高速運動D通常由于物體的速度太小，質(zhì)量的變化不能引起我們的感覺，在分析地球上物體的運動時，不必考慮質(zhì)量變化答案CD解析公式中的m0是物體的靜止質(zhì)量，在v遠(yuǎn)小于光速時，經(jīng)典力學(xué)依然成立，故A、B錯，C、D對(限時：25分鐘)題組1電磁波譜、電磁波及其應(yīng)用1 下列說法正確的是()A麥克斯韋證明了光的電磁說的正確性B紅外線的顯著作用是熱作用，紫外線最顯著的作用是化學(xué)作用CX射線的穿透本領(lǐng)比射線更強(qiáng)DX射線與射線的產(chǎn)生機(jī)理不同，因此它們的頻率范圍界線分明，不可能重疊答案B解析麥克斯韋提出了光的電磁說，赫茲用實驗證明了光的電磁說的正確性X射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的，射線是原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的，產(chǎn)生機(jī)理確實不同，但X射線和射線都有一個較大的頻率范圍，較高頻率的X射線與較低頻率的射線產(chǎn)生了重疊，其他相鄰電磁波間也存在重疊綜上所述，A、D選項不正確，B選項與事實一致，C選項與事實相反所以只有選項B正確2 下列說法正確的是 ()A火車過橋時要減速是為了防止火車發(fā)生共振B“聞其聲不見其人”是波的衍射現(xiàn)象C電磁波譜中最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是射線D利用雷達(dá)測出發(fā)射微波脈沖及接收到脈沖的時間間隔可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離答案BD解析火車過橋時要減速是為了防止橋梁發(fā)生共振，選項A錯誤；“聞其聲不見其人”是聲波的衍射現(xiàn)象，選項B正確；電磁波譜中最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是射線，選項C錯誤；利用雷達(dá)測出發(fā)射微波脈沖及接收到脈沖的時間間隔可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離，選項D正確3 下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 ()A電磁波必須依賴介質(zhì)傳播B電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象C電磁波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象D電磁波無法攜帶信息傳播答案B解析根據(jù)電磁波的產(chǎn)生機(jī)理及傳播特性可知，電磁波的傳播不需要依賴介質(zhì)，選項A錯誤；干涉、衍射是所有波都具有的共同特性，選項B正確；由于電磁波是橫波，故能發(fā)生偏振現(xiàn)象，選項C錯誤；電磁波能夠攜帶圖象、聲音等信息進(jìn)行傳播，選項D錯誤4 電磁波與聲波比較()A電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B由空氣進(jìn)入水中時，電磁波速度變小，聲波速度變大C由空氣進(jìn)入水中時，電磁波波長變小，聲波波長變大D電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度，都是只由介質(zhì)決定，與頻率無關(guān)答案ABC解析可以根據(jù)電磁波的特點和聲波的特點進(jìn)行分析，選項A、B均與事實相符，所以A、B項正確；根據(jù)，電磁波速度變小，頻率不變，波長變??；聲波速度變大，頻率不變，波長變大，所以選項C正確；電磁波在介質(zhì)中的速度與介質(zhì)有關(guān)，也與頻率有關(guān)，所以選項D錯誤5 關(guān)于射線，以下說法中正確的是()A射線比倫琴射線頻率更高，穿透能力更強(qiáng)B射線可用來檢測金屬材料內(nèi)部傷痕、裂縫、氣孔等C利用射線穿透力強(qiáng)可制成金屬測厚計來檢測金屬板的厚度D“刀”是利用了射線的強(qiáng)穿透能力答案ABC6 (2010·江蘇單科·12B(1)激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛下面關(guān)于激光的敘述正確的是 ()A激光是縱波B頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同C兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離答案D解析電磁波是橫波，A項錯；光在不同介質(zhì)中傳播速度不同，波長也不同，B項錯；相干光的條件是頻率相同，C項錯，D項正確題組2對狹義相對論的考查7 對相對論的基本認(rèn)識，下列說法正確的是 ()A相對論認(rèn)為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的B愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量就是能量C在高速運動的飛船中的宇航員會發(fā)現(xiàn)飛船中的時鐘與他觀察到的地球上的時鐘走得同樣快D我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運動的球在水平方向上長度變短了答案A解析真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的，選項A正確；愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量與能量的聯(lián)系，但不能認(rèn)為質(zhì)量就是能量，選項B錯誤；根據(jù)相對論可知運動的時鐘變慢，選項C錯誤；豎直向上高速運動的球在水平方向上長度不變，沿運動方向上的長度才會變短，選項D錯誤8 慣性系S中有一邊長為l的正方形(如圖所示)從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得此正方形的圖形是()答案C解析根據(jù)相對性原理，當(dāng)正方形沿x方向以接近光速勻速飛行時，在運動方向上會出現(xiàn)長度收縮效應(yīng)，而在垂直于運動方向上則不會出現(xiàn)長度收縮效應(yīng)，故C正確9 相對論認(rèn)為時間和空間與物質(zhì)的速度有關(guān)；在高速前進(jìn)中的列車的中點處，某乘客突然按下手電筒，使其發(fā)出一道閃光，該乘客認(rèn)為閃光向前、向后傳播的速度相等，都為c，站在鐵軌旁邊地面上的觀察者認(rèn)為閃光向前、向后傳播的速度_(選填“相等”或“不等”)并且，車上的乘客認(rèn)為，電筒的閃光同時到達(dá)列車的前、后壁，地面上的觀察者認(rèn)為電筒的閃光先到達(dá)列車的_(選填“前”或“后”)壁答案相等后解析根據(jù)光速不變原理，站在鐵軌旁邊地面上的觀察者認(rèn)為閃光向前、向后傳播的速度相等；地面上的觀察者認(rèn)為，由于列車運動，電筒的閃光先到達(dá)列車的后壁題組3機(jī)械波、光學(xué)與相對論的組合10(1)如圖1所示，豎直墻上掛著一面時鐘，地面上的靜止的觀察者A觀測到鐘的面積為S，另一觀察者B以0.8倍光速平行y軸正方向運動，觀測到鐘的面積為S.則S和S的大小關(guān)系是_(填寫選項前的字母)AS>S BSSCS<S D無法判斷圖1 (2)一束細(xì)光束由真空沿徑向射入一塊半圓柱形透明體，如圖2(a)所示，對其射出后的折射光線的強(qiáng)度進(jìn)行記錄，發(fā)現(xiàn)折射光線的強(qiáng)度隨著的變化而變化，如圖(b)圖線所示此透明體的臨界角為_，折射率為_圖2(3)一列簡諧橫波，在t0.4 s時刻的波形圖象如圖3甲所示，波上A質(zhì)點的振動圖象如圖乙所示，求該波傳播速度的大小和方向圖3答案(1)A(2)60°(3)25 m/s，沿x方向傳播解析(3)由題圖知該波的周期為T0.8 s，波長為20 m，v25 m/s由題圖乙知波上A點在0.4 s時正由平衡位置向下運動，所以波沿x方向傳播