走向高考走向高考 物理物理路漫漫其修遠兮路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索吾將上下而求索人教人教版版 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)機械振動與機械波光機械振動與機械波光電磁波與相對論電磁波與相對論第十二章第十二章第第4講電磁波與相對論講電磁波與相對論第十二章第十二章考考 綱綱 解解 讀讀1基礎(chǔ)自主梳理基礎(chǔ)自主梳理2跟蹤自測鞏固跟蹤自測鞏固3重點題型突破重點題型突破4課課 時時 作作 業(yè)業(yè)5考考 綱綱 解解 讀讀 1掌握麥克斯韋電磁場理論，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?；A(chǔ)自主梳理基礎(chǔ)自主梳理 1變化的磁場產(chǎn)生電場。 2變化的電場產(chǎn)生磁場。 3電磁場：變化的電場和磁場總是互相聯(lián)系的，形成一個不可分離的統(tǒng)一的場，這就是_。麥克斯韋電磁場理論麥克斯韋電磁場理論電磁場電磁場電磁波電磁波 1產(chǎn)生：變化的電場和_磁場總是交替產(chǎn)生，由發(fā)生區(qū)域向周圍空間傳播開去，就形成_。 2特點 (1)電磁波的傳播不需要_，但可以在介質(zhì)中傳播。 (2)如下圖所示，在電磁波中每處的電場強度和磁感應(yīng)強度的方向總是垂直的，并且都跟電磁波的傳播方向垂直，所以電磁波是_。變化的變化的電磁波電磁波介質(zhì)介質(zhì)橫波橫波 (3)電磁波的波速等于光速，實際上，光就是特定頻率范圍內(nèi)的電磁波。無線電波的發(fā)射和接收無線電波的發(fā)射和接收 1基本概念：無線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無線電波。無線電波的波長從_。根據(jù)波長(或頻率)，通常將無線電波分成幾個波段，每個波段的無線電波分別有不同的用途。幾毫米到幾十千米幾毫米到幾十千米 2無線電波的發(fā)射 無線電波的發(fā)射必須采用開放電路，如圖甲所示，開放電路由振蕩器、_、天線、_等幾部分組成。 在發(fā)射用于通信等無線電波時，必須讓電磁波隨各種信號而改變，這一過程叫調(diào)制。使高頻振蕩的振幅隨信號而改變叫做調(diào)幅，使高頻振蕩的頻率隨信號而改變叫做調(diào)頻。 互感線圈互感線圈地線地線 3無線電波的接收 無線電波的接收必須采用調(diào)諧電路，如圖乙所示，調(diào)諧電路由可變電容器、_、天線、地線等幾部分組成。 當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強，這種現(xiàn)象叫電諧振。使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧。另外，要還原為原始的信號，還必須有檢波等解調(diào)過程。電感線圈電感線圈 1電磁波按波長由大到小的順序為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線。 2不同電磁波產(chǎn)生機理不同：無線電波由振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生；可見光由原子的外層電子受激后產(chǎn)生；X射線由原子的內(nèi)層電子受激后產(chǎn)生；射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。 3不同電磁波的特性不同：無線電波易發(fā)生干涉和衍射。紅外線有顯著熱作用；可見光可引起視覺反應(yīng)；紫外線有顯著的化學(xué)作用；X射線的穿透能力很強；射線的穿透能力更強。 電磁波譜電磁波譜 4各種電磁波的產(chǎn)生機理及性質(zhì)電磁波電磁波產(chǎn)生機理產(chǎn)生機理特性特性應(yīng)用應(yīng)用無線電波無線電波LC電路中的電路中的周期性振蕩周期性振蕩波動性強波動性強無線電技術(shù)無線電技術(shù)紅外線紅外線原子的最外層原子的最外層電子受激發(fā)后電子受激發(fā)后產(chǎn)生的產(chǎn)生的熱作用顯著，熱作用顯著，衍射性強衍射性強加熱，高空攝加熱，高空攝影，紅外遙感影，紅外遙感可見光可見光引起視覺產(chǎn)生引起視覺產(chǎn)生色彩效應(yīng)色彩效應(yīng)照明，攝影，光照明，攝影，光合作用合作用紫外線紫外線化學(xué)、生理作化學(xué)、生理作用顯著，能產(chǎn)用顯著，能產(chǎn)生熒光效應(yīng)生熒光效應(yīng)日光燈，醫(yī)療上日光燈，醫(yī)療上殺菌消毒，治療殺菌消毒，治療皮膚病，軟骨病皮膚病，軟骨病等等電磁波電磁波產(chǎn)生機理產(chǎn)生機理特性特性應(yīng)用應(yīng)用倫琴射線倫琴射線原子的內(nèi)層電原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)子受激發(fā)后產(chǎn)生的生的穿透本領(lǐng)很穿透本領(lǐng)很大大醫(yī)療透視，工作醫(yī)療透視，工作探傷探傷射線射線原子核受激發(fā)原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的后產(chǎn)生的穿透本領(lǐng)最穿透本領(lǐng)最強強探傷，對生物組探傷，對生物組織的物理、化學(xué)織的物理、化學(xué)作用，醫(yī)療上殺作用，醫(yī)療上殺菌消毒菌消毒 1時間的相對性 (1)同時的相對性：在一個慣性參考系中“同時”發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性參考系中可能是不同時的，即同時是相對的。 (2)時間間隔的相對性：當(dāng)從地面觀察以速度v前進的火車時，車上的時間進程變慢了，不僅時間變慢了，物理、化學(xué)過程和生命的過程都變慢了，這稱為時間膨脹。 關(guān)系式為：_ 相對論相對論 2空間的相對性 長度的相對性：相對地面以速度v運動的物體，從地面上看，沿著運動方向上的長度變短了，速度越大，變短的越多。 關(guān)系式為：_ 跟蹤自測鞏固跟蹤自測鞏固 (5)使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫作調(diào)制。() (6)接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)幅。 () (7)解調(diào)是調(diào)制的逆過程。() 答案：(1) (2) (3)電磁波可以脫離“波源”而獨立存在。 (4) (5) (6)接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧。 (7) 答案：D 解析：根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，只有變化的電場才能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場。分析可知，D正確。 答案：B 解析：要產(chǎn)生電磁波，必須要有變化的磁場與變化的電場，即電磁場，電磁場在介質(zhì)中傳播產(chǎn)生電磁波，A錯誤。通過電磁波可以實現(xiàn)各種通信，B正確。“B超”是利用了超聲波的反射原理，C錯誤。車站、機場安全檢查時“透視”行李箱的安檢裝置是利用X射線實現(xiàn)成像的，D錯誤。 答案：BCD 解析：要有效發(fā)射電磁波必須采取高頻開放電路，故A錯B正確；根據(jù)電諧振原理，C正確；接收電磁波中攜帶的信號，必須要檢波，D對。重點題型突破重點題型突破 1電磁波與機械波的區(qū)別電磁波電磁波機械波機械波電磁波電磁波對象對象研究力學(xué)現(xiàn)象研究力學(xué)現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象周期性周期性變化的變化的物理量物理量位移隨時間和空間位移隨時間和空間周期性變化周期性變化電場強度電場強度E和磁感應(yīng)強度和磁感應(yīng)強度B隨隨時間和空間周期性變化時間和空間周期性變化傳播傳播傳播需要介質(zhì)，波傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)，分橫波頻率無關(guān)，分橫波和縱波兩種和縱波兩種傳播無需介質(zhì)，在真空中波傳播無需介質(zhì)，在真空中波速總是速總是c，在媒質(zhì)中傳播時，在媒質(zhì)中傳播時，波速與媒質(zhì)及頻率都有關(guān)波速與媒質(zhì)及頻率都有關(guān)系，是橫波系，是橫波產(chǎn)生產(chǎn)生由質(zhì)點由質(zhì)點(波源波源)的振動的振動產(chǎn)生產(chǎn)生由周期性變化的電流由周期性變化的電流(電磁振電磁振蕩蕩)激發(fā)激發(fā) (2)目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)。請回答下列關(guān)于雷達和電磁波的有關(guān)問題。 雷達發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？ 能否根據(jù)雷達發(fā)出的電磁波確定雷達和目標(biāo)間的距離？ 解析：(1)如果電場(或磁場)是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場(或電場)是恒定的，不能產(chǎn)生新的電場(磁場)，因而不能產(chǎn)生電磁波，A正確，C錯誤；電磁波的傳播速度跟介質(zhì)有關(guān)，頻率由波源決定，同一頻率的電磁波在不同介質(zhì)中波長不等，由vf知不同介質(zhì)中波的傳播速度不同，B錯誤；電磁波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，D錯誤。 名師歸納：電(磁)場的產(chǎn)生 變化的電場周圍可以產(chǎn)生磁場，但此磁場可能穩(wěn)定也可能變化，如果電場是均勻變化的，所產(chǎn)生的磁場將穩(wěn)定不變(此磁場不會再產(chǎn)生電場)，所以我們可以說“變化的電場產(chǎn)生磁場”，但不能說“變化的電場產(chǎn)生變化的磁場”。 答案：C 解析：電磁波在真空和介質(zhì)中都可以傳播，A錯；均勻變化的電場不會產(chǎn)生電磁波，B錯；做變速運動的電荷，形成變化的磁場，如果電荷的運動滿足一定的條件，則變化的磁場可以產(chǎn)生變化的電場，從而產(chǎn)生電磁波，C正確；麥克斯韋只是預(yù)言了電磁波的存在，赫茲第一次用實驗證明了電磁波的存在，D錯。 1紅外線輻射的應(yīng)用 所謂熱輻射，主要就是指紅外線輻射。紅外線在生產(chǎn)和軍事上有著重要應(yīng)用。例如用紅外線烘干油漆，干得快、質(zhì)量好；由于坦克、艦艇、人體等一切物體都在不停地發(fā)射紅外線，并且不同的物體所輻射的紅外線，其波長和強度不同，故在夜間或濃霧天氣可通過紅外線探測器來接收信號，并用電子儀器對接收到的信號進行處理，或用對紅外線敏感的照相底片進行遠距離攝影和高空攝影，就可察知物體的形狀和特征。電磁波譜電磁波譜這種技術(shù)稱為紅外線遙感。利用遙感技術(shù)可在飛機或衛(wèi)星上勘測地形、地貌，監(jiān)測森林火情和環(huán)境污染，預(yù)報臺風(fēng)、寒潮，尋找水源或地?zé)岬?。此外，根?jù)物質(zhì)對紅外線的吸收情況，可以研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。2可見光在電磁波譜中，可見光只占很小的波段，即波長范圍在400760nm之間，這些電磁波能使人眼產(chǎn)生視覺。人眼所看見的不同顏色的光，實際上是不同波長的電磁波，白光則是各種顏色(紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫)的可見光的混合。波長最長的可見光是紅光(630760nm)，波長最短的光是紫光(400430nm)。 3紫外線 在醫(yī)療上有其應(yīng)用；許多昆蟲對紫外線特別敏感，可用紫外燈來誘捕害蟲；紫外線還會引起強烈的化學(xué)作用，使照相底片感光。另一方面，波長為290320nm的紫外線，對生命有害。臭氧對太陽輻射的紫外線的吸收能力極強，有95%以上可被它吸收。臭氧層在地球上方1050km之間，它是地球生物的保護傘。 (1)紫外線具有化學(xué)作用，可利用紫外線殺菌消毒。 (2)紫外線有顯著的生理作用，能促進人體對鈣的吸收，改善人的身體健康。 (3)紫外線具有熒光作用，可以用來設(shè)計防偽措施。 4倫琴射線 X射線又稱倫琴射線(欲稱X光)，是波長比紫外線更短的電磁波。它一般是由倫琴射線管產(chǎn)生的，也可由高速電子流轟擊金屬靶產(chǎn)生，它是由原子中的內(nèi)層電子發(fā)射的。X射線具有很強的穿透能力，能使照相底片感光、使熒光屏發(fā)光。這種性質(zhì)，在醫(yī)療上廣泛用于透視和病理檢查；工業(yè)上可作為工業(yè)探傷等無損檢測的必要手段。由于X射線的波長與晶體中原子間距的線度相當(dāng)，也常被用來分析晶體結(jié)構(gòu)。 5射線 射線是一種比X射線波長更短的電磁波。它的波長在0.3nm以下。它來自宇宙射線或是由某些放射性元素在衰變過程中放射出來的。射線的能量極高，穿透能力比X射線更強，也可用于金屬探傷等。通過對射線的研究，還可幫助了解原子核的結(jié)構(gòu)。此外，原子武器爆炸時，有大量射線放出。 (3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好。這里的“神燈”是利用_。 A光的全反射 B紫外線具有很強的熒光作用 C紫外線具有殺菌消毒作用 DX射線的很強的貫穿力 E紅外線具有顯著的熱效應(yīng) F紅外線波長較長，易發(fā)生衍射 解析：(1)X光機是用來透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較強穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的傷害，因此采用了穿透能力比較強又不會給人體造成太大的傷害的X射線，選擇D。 (2)紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，因此選擇C。 (3)“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快因此選擇E。 答案：(1)D(2)C(3)E 答案：B 解析：任何物體都在向外輻射紅外線，溫度越高輻射越強，導(dǎo)彈發(fā)射、汽車行駛時發(fā)動機溫度很高，會輻射出強烈的紅外線。車隊離開后，空氣中的熱還沒有馬上散發(fā)掉，遙感照相機還能探測到車隊剛剛走過的軌跡。 1對“同時”的相對性的理解 (1)經(jīng)典的時空觀：在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察也是同時的。 (2)相對論的時空觀：“同時”具有相對性，即在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察就不一定是同時發(fā)生的。對狹義相對論的理解對狹義相對論的理解 (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 答案：D 解析：根據(jù)光速不變原理可知：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，故D正確。課課 時時 作作 業(yè)業(yè)