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1、專題19 電磁波 相對論簡介
【高考命題熱點】主要考查有關(guān)電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射、接收和傳播的選擇題。
【知識清單】
一 電磁場和電磁波
1.電磁波的產(chǎn)生
(1)麥克斯韋電磁場理論
變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場.
(2)電磁場
變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個完整的整體,這就是電磁場.
(3)電磁波
電磁場(電磁能量)由近及遠地向周圍傳播形成電磁波.
①電磁波是橫波,在空間傳播不需要介質(zhì);
②真空中電磁波的速度為3×108 m/s;
③v=λf對電磁波同樣適用;
④電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象。
2.電磁波的發(fā)射和接收
(1)發(fā)射電
2、磁波的條件
①要有足夠高的振蕩頻率;
②電路必須開放,使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。
(2)調(diào)制有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式,解調(diào)是調(diào)制的逆過程
(3)電磁波譜
①定義:按電磁波的波長從長到短分布是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線,形成電磁波譜;
②電磁波譜的特性、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
>10-3
波動性強,
易發(fā)生衍射
無線電技術(shù)
紅外線
1011~
1015
10-3~
10-7
熱效應(yīng)
紅外線
遙感
可見光
101
3、5
10-7
引起視覺
照明、攝影
紫外線
1015~
1017
10-7~
10-9
化學效應(yīng)、
熒光效應(yīng)、
能殺菌
醫(yī)用消毒、
防偽
X射線
1016~
1019
10-8~
10-11
貫穿性強
檢查、醫(yī)用
透視
γ射線
>1019
<10-11
貫穿本領(lǐng)
最強
工業(yè)探傷、
醫(yī)用治療
對電磁波譜的四點說明:
(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、γ射線等,穿透能力較強。
(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
4、X射線、X射線和γ射線都有重疊。
(3)不同的電磁波,產(chǎn)生的機理不同,無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的;紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。
(4)電磁波的能量隨頻率的增大而增大。
3.電磁波的傳播及波長、頻率、波速
(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)三者關(guān)系v=λf,f是電磁波的頻率,即為發(fā)射電磁波的LC振蕩電路的頻率f=
5、,改變L或C即可改變f,從而改變電磁波的波長λ。
電磁波與機械波的比較:
名稱
項目
電磁波
機械波
研究對象
電磁現(xiàn)象
力學現(xiàn)象
產(chǎn)生
由周期性變化的電場、磁場產(chǎn)生
由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生
波的特點
橫波
縱波或橫波
波速
在真空中等于光速(很大)(c=3×108 m/s)
在空氣中不大(如聲波波速一般為340 m/s)
介質(zhì)需要
不需要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)
必須有介質(zhì)(真空中不能傳播)
能量傳播
電磁能
機械能
二 相對論
1.狹義相對論的兩個基本假設(shè)
(1)狹義相對性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的.
(
6、2)光速不變原理:真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的.
2.時間和空間的相對性
“同時”的相對性:同時是相對的,與參考系的運動有關(guān).
答案
P98
熱點突破提升練十九
1.結(jié)合電磁波傳播速度表達式v=λf,下述結(jié)論正確的是( )
A.波長越大,傳播速度就越大
B.頻率越高,傳播速度就越大
C.發(fā)射能量越大,傳播速度就越大
D.電磁波的傳播速度與傳播介質(zhì)有關(guān)
2.關(guān)于電磁波,下列說法正確的是( )
A.雷達是用X光來測定物體位置的設(shè)備
B.電磁波是橫波
C.電磁波必須在介質(zhì)中傳播
D.使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做解調(diào)
3.各種不同頻率
7、范圍的電磁波按頻率由大到小的排列順序是( )
A.γ射線、紫外線、可見光、紅外線 B.γ射線、紅外線、紫外線、可見光
C.紫外線、可見光、紅外線、γ射線 D.紅外線、可見光、紫外線、γ射線
4.下列說法正確的是( )
A.電磁波在真空中以光速c傳播 B.在空氣中傳播的聲波是橫波
C.聲波只能在空氣中傳播 D.光需要介質(zhì)才能傳播
5.(多選)關(guān)于電磁場和電磁波,正確的說法是( )
A.只有不均勻變化的磁場,才能在其周圍空間產(chǎn)生電場
B.電磁波的頻率等于激起電磁波的振蕩電流的頻率
C.電磁波能脫離電荷而獨立存在
D.電磁波的傳播速度一定是3×108
8、 m/s
6.下列關(guān)于電磁波的說法,正確的是( )
A.電磁波只能在真空中傳播
B.電場隨時間變化時一定產(chǎn)生電磁波
C.做變速運動的電荷在空間產(chǎn)生電磁波
D.麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在
7.關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論,下列說法正確的是( )
A.穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場
B.均勻變化的電場產(chǎn)生均勻變化的磁場,均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場
C.變化的電場產(chǎn)生的磁場一定是變化的
D.振蕩的電場在周圍空間產(chǎn)生的磁場也是振蕩的
8.關(guān)于生活中遇到的各種波,下列說法正確的是( )
A.電磁波可以傳遞信息,聲波不能傳遞信息
B.手機在通話時涉及的波既有電磁波又
9、有聲波
C.太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同
D.遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同
9.聲波和電磁波均可傳遞信息,且都具有波的特征.下列說法正確的是( )
A.在空氣中,電磁波的傳播速度大于聲波的傳播速度
B.聲波和電磁波都能引起鼓膜振動
C.電磁波都不能被人看見,聲波都能被人聽見
D.二胡、電子琴發(fā)出的都是電磁波
10.我國成功研發(fā)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星,它標志著我國雷達研究又創(chuàng)新的里程碑.米波雷達發(fā)射無線電波的波長在1~10 m范圍內(nèi),則對該無線電波的判斷正確的是( )
A.米波的頻率比厘米波頻率高
B.和機
10、械波一樣須靠介質(zhì)傳播
C.同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象
D.不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象
11.(多選)關(guān)于電磁波譜,下列說法正確的是( )
A.紅外線比紅光波長長,它的熱作用很強
B.X射線就是倫琴射線
C.陰極射線是一種頻率極高的電磁波
D.紫外線的波長比倫琴射線的長,它的顯著作用是熒光作用
12.(多選)關(guān)于電磁波,下列說法正確的是( )
A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)
B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波
C.電磁波在真空中自由傳播時,其傳播方向與電場強度、磁感應(yīng)強度均垂直
D.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信,但電磁波不能通過電纜、
11、光纜傳輸
E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失
13.(多選)下列說法正確的是( )
A.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波
B.麥克斯韋預(yù)言并用實驗驗證了電磁波的存在
C.在光的雙縫干涉實驗中,若僅將入射光由綠色光變?yōu)榧t光,則條紋間距變寬
D.波在介質(zhì)中傳播的頻率由波源決定,與介質(zhì)無關(guān)
E.機械波和電磁波都可以在真空中傳播
14.(多選)電磁波已廣泛運用于很多領(lǐng)域,下列關(guān)于電磁波的說法正確的是( )
A.電磁波也能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象
B.常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機
C.根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度
D.光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同
E.機械波、電磁波都滿足v=λf,式中三參量依次為波速、波長、頻率