十四、電磁波_相對(duì)論專(zhuān)題復(fù)習(xí).docx

高考綜合復(fù)習(xí)電磁波 相對(duì)論專(zhuān)題復(fù)習(xí)高考綜合復(fù)習(xí)電磁波 相對(duì)論專(zhuān)題復(fù)習(xí)總體感知知識(shí)網(wǎng)絡(luò)考綱要求 考點(diǎn)要求變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，電磁波及其傳播電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收 電磁波譜狹義相對(duì)論的基本假設(shè)狹義相對(duì)論的幾個(gè)重要結(jié)論相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系式 命題規(guī)律12008年高考對(duì)本專(zhuān)題的考查不同于往年。往年高考中，純粹的電磁場(chǎng)和電磁波的題目極少，但以概念的考查和以電磁波為背景來(lái)考查波的傳播和輻射能量的問(wèn)題較多，相對(duì)論問(wèn)題很少考查。而今年高考中在江蘇單科和海南單科中都對(duì)相對(duì)論問(wèn)題作了考查。對(duì)電磁波問(wèn)題，在新課標(biāo)地區(qū)的高考中沒(méi)有出現(xiàn)。2高考對(duì)本專(zhuān)題的考點(diǎn)多以選擇、填空題形式出現(xiàn)。電磁波問(wèn)題多聯(lián)系前面波的知識(shí)綜合考查，相對(duì)論問(wèn)題則多注重基礎(chǔ)知識(shí)、基本公式的考查。從高考大綱對(duì)本專(zhuān)題的要求，以及本專(zhuān)題的知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)看，在2009年的高考中，預(yù)計(jì)純粹的電磁場(chǎng)和電磁波的題目會(huì)很少，但可能會(huì)出現(xiàn)以電磁波內(nèi)容為背景來(lái)考查波的傳播和輻射能量的問(wèn)題。相對(duì)論部分在新課標(biāo)地區(qū)為選考內(nèi)容，但作為選修3一4中的一章，出題的可能性比以前增大了。復(fù)習(xí)策略1理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論時(shí)要注意電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相產(chǎn)生的條件（1）變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)：均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生不變的電場(chǎng)；非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)；振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)。（2）變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)：均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)；非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)；振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)。（3）變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)不一定能夠產(chǎn)生電磁波，因?yàn)榫鶆蜃兓拇艌?chǎng)或電場(chǎng)只能產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)或磁場(chǎng)，而穩(wěn)定的磁場(chǎng)和電場(chǎng)是不能再產(chǎn)生電場(chǎng)或磁場(chǎng)的故只有非均勻變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)才可能形成電磁波。（4）在LC振蕩電路中，電壓與振蕩電流之間的關(guān)系不符合歐姆定律，因振蕩電路不是純電阻電路。2識(shí)記相對(duì)論速度變換公式、相對(duì)論質(zhì)量公式和質(zhì)能方程并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的理解和應(yīng)用 第一部分 電磁波知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)點(diǎn)一電磁振蕩知識(shí)梳理1振蕩電路能夠產(chǎn)生振蕩的電流的電路。常見(jiàn)的振蕩電路是由一個(gè)電感線圈和一個(gè)電容器組成，簡(jiǎn)稱(chēng)LC回路。2電磁振蕩在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中，電容器極板上的電荷，通過(guò)線圈的電流，以及與電荷和電流相聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象。3電磁振蕩的周期與頻率周期，頻率由公式可知，改變T和f的大小，可以通過(guò)改變電容C或電感L來(lái)實(shí)現(xiàn)。由知，要改變C的大小，可改變電容器兩極板的正對(duì)面積S、介電常數(shù)或兩極板的距離d來(lái)實(shí)現(xiàn)；改變L的大小，可改變線圈的匝數(shù)、長(zhǎng)度、線圈的直徑或插、拔鐵芯來(lái)實(shí)現(xiàn)。4阻尼振蕩和無(wú)阻尼振蕩（1）阻尼振蕩：振幅逐漸減小的振蕩。圖像如圖（1）所示。（2）無(wú)阻尼振蕩，振幅不變的振蕩。圖像如圖（2）所示。疑難導(dǎo)析1LC回路中各量的周期性變化電容器放電時(shí)，電容器所帶電荷量、極板間的場(chǎng)強(qiáng)和電場(chǎng)能均減小，直到零；電路中的電流、線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)能均增大，直到最大值。充電時(shí)，情況相反。電容器正反向充放電一次，便完成一次振蕩的全過(guò)程。圖表示振蕩過(guò)程中電路中的電流和極板上的電荷量的周期性變化。2從能量的轉(zhuǎn)化角度分析電磁振蕩過(guò)程理解電磁振蕩過(guò)程中各物理量的變化規(guī)律，最好從電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)化的角度深化認(rèn)識(shí)。電磁振蕩的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，在這一過(guò)程中電容器帶電荷量的多少，兩板間電壓的高低，場(chǎng)強(qiáng)的大小均與電場(chǎng)能的大小相對(duì)應(yīng)；電路中電流的大小、線圈中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與磁場(chǎng)能的大小相對(duì)應(yīng)。明確了這一關(guān)系，我們就可以根據(jù)電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能的變化來(lái)判斷上述各物理量的變化情況。例如：在電容器放電過(guò)程中，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，電場(chǎng)能減小磁場(chǎng)能增大，與電場(chǎng)能相關(guān)的電容器的帶電荷量、兩板間的電壓、場(chǎng)強(qiáng)都減??；在與磁場(chǎng)能相關(guān)的電路中電流逐漸增大，線圈中的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)。放電完畢時(shí)，電場(chǎng)能為零，磁場(chǎng)能最大，電容器的帶電荷量、兩板間電壓和場(chǎng)強(qiáng)都為零，電路中電流最大，線圈中磁場(chǎng)最強(qiáng)。：一個(gè)LC接收電路，若要從接收較高頻率的電磁波變到接收較低頻率的電磁波，下列調(diào)節(jié)正確的是（ ）A增加諧振線圈的匝數(shù) B在線圈中插入磁芯C降低電源電壓 D把可變電容器的動(dòng)片適當(dāng)旋進(jìn)些答案：ABD解析：LC接收回路的頻率，與加在其上的電壓無(wú)關(guān)，C錯(cuò)，線圈的匝數(shù)越多，插入鐵芯或磁芯，L就越大，諧振頻率越低，選項(xiàng)A、B正確，當(dāng)可變電容器的動(dòng)片旋進(jìn)時(shí)，正對(duì)面積增大，電容增大，也使諧振頻率降低，選項(xiàng)D正確。知識(shí)點(diǎn)二電磁場(chǎng)和電磁波知識(shí)梳理1、電磁場(chǎng)和電磁波的產(chǎn)生（1）麥克斯韋電磁場(chǎng)理論變化的磁場(chǎng)（電場(chǎng)）能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)（磁場(chǎng)）；均勻變化的磁場(chǎng)（電場(chǎng)）能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)（磁場(chǎng)）；振蕩的磁場(chǎng)（電場(chǎng)）能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)（磁場(chǎng)）。（2）電磁場(chǎng)和電磁波變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即為電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)的傳播就形成了電磁波。電磁波的特點(diǎn)：電磁波是橫波。在傳播方向的任一點(diǎn)E和B隨時(shí)間作正弦規(guī)律變化，E與B彼此垂直且與傳播方向垂直。電磁波的傳播速度，在真空中的傳播速度等于光速。麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在。赫茲證實(shí)了電磁波，測(cè)出了波長(zhǎng)和頻率，證實(shí)傳播速度等于光速；驗(yàn)證電磁波能產(chǎn)生反射、折射、衍射和干涉。2、電磁波的發(fā)射（1）有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路應(yīng)具備的特點(diǎn)：要有足夠高的振蕩頻率。理論的研究證明，振蕩電路向外界輻射能量的本領(lǐng)與頻率的四次方成正比；振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，才能有效地把電磁場(chǎng)的能量傳播出來(lái)。（2）發(fā)射電磁波的目的：傳遞信息（信號(hào)）調(diào)制在無(wú)線電應(yīng)用技術(shù)中，首先將音、圖像等信息通過(guò)聲電轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等方式轉(zhuǎn)為電信號(hào)，這種電信號(hào)頻率很低，不能用來(lái)直接發(fā)射電磁波。把要傳遞的低頻率電信號(hào)“加”到高頻電磁波上，使電磁波隨各種信號(hào)而改變叫做調(diào)制。其中，使高頻振蕩的電磁波振幅隨信號(hào)而改變叫做調(diào)幅；使高頻振蕩的電磁波頻率隨信號(hào)而改變叫做調(diào)頻。無(wú)線電波的發(fā)射 由振蕩器（常用LC振蕩電路）產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào)制器將需傳送的電信號(hào)調(diào)制到振蕩電流上，再藕合到一個(gè)開(kāi)放電路中激發(fā)出無(wú)線電波，向四周發(fā)射出去。特別提醒：無(wú)線電技術(shù)中使用的電磁波叫無(wú)線電波，可分為：長(zhǎng)波、中波、中短波、短波和微波。3、電磁波的傳播電磁波以橫波形式傳播，其傳播不需要介質(zhì)，傳播方式有天波、地波和空間波（又稱(chēng)直線波）。傳播速度和頻率、波長(zhǎng)的關(guān)系為。4、電磁波的接收（1）在無(wú)線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收電路來(lái)接收電磁波。（2）通過(guò)電諧振實(shí)現(xiàn)選臺(tái)電諧振：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(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫做電諧振。調(diào)諧：使接收電路發(fā)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧。能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。（3）通過(guò)檢波獲取信號(hào)檢波：從高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號(hào)，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過(guò)程，因此檢波也叫解調(diào)。疑難導(dǎo)析1電磁波與機(jī)械波的區(qū)別（1）電磁波研究的是電磁現(xiàn)象；機(jī)械波研究的是力學(xué)現(xiàn)象。（2）電磁波是電場(chǎng)E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變化；機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間和空間做周期性變化。（3）電磁波傳播無(wú)需媒質(zhì)，在真空中波速總是c，在媒質(zhì)中傳播時(shí)，波速與媒質(zhì)及頻率都有關(guān)系，電磁波是橫波；機(jī)械波傳播需要介質(zhì)，波速與媒質(zhì)有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān)，有橫波、縱波。（4）電磁波是由周期性變化的電流（電磁振蕩）激發(fā)；機(jī)械波是由質(zhì)點(diǎn)（波源）的振動(dòng)產(chǎn)生。2關(guān)于變化的電磁場(chǎng)的分析思路（1）變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g激發(fā)的電場(chǎng)，其電場(chǎng)線呈渦旋狀，這種電場(chǎng)叫做渦旋電場(chǎng)。渦旋電場(chǎng)與靜電場(chǎng)一樣，對(duì)電荷有力的作用；但渦旋電場(chǎng)又與靜電場(chǎng)不同，它不是靜電荷產(chǎn)生的，它的電場(chǎng)線是閉合的。在渦旋電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力做的功與路徑有關(guān)，因此不能引用“電勢(shì)”、“電勢(shì)能”等概念。（2）用聯(lián)系的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)規(guī)律，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。：無(wú)線電廣播中波段范圍是187560m，為了避免鄰近電臺(tái)干擾，兩個(gè)電臺(tái)的頻率范圍至少應(yīng)差104 Hz，則此波段中最多能容納的電臺(tái)數(shù)為多少個(gè)？解析：根據(jù)得，由于兩個(gè)電臺(tái)間的頻率相差，所以最多可容納的電臺(tái)數(shù)約為個(gè)知識(shí)點(diǎn)三電磁波譜、電視和雷達(dá)知識(shí)梳理1電磁波譜無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、倫琴射線、射線合起來(lái)構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜，如圖所示特別提醒：波長(zhǎng)從大到小排列順序?yàn)椋簾o(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、射線。各種電磁波中，除可見(jiàn)光以外，相鄰兩個(gè)波段間都有重疊。2電視發(fā)射端，由攝像管攝取景物并將景物反射的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。由電子槍發(fā)出的電子束對(duì)屏上的圖像進(jìn)行逐行掃描完成。接收端，由顯像管把電信號(hào)還原成景物的像。攝像機(jī)在一秒鐘內(nèi)要傳送25張畫(huà)面，由于畫(huà)面更換迅速和視覺(jué)暫留，我們就可感覺(jué)到活動(dòng)的影像。在電視信號(hào)發(fā)送中同時(shí)傳有圖像信號(hào)和伴音信號(hào)，在調(diào)制中，圖像信號(hào)采取的是調(diào)幅，伴音信號(hào)采取的是調(diào)頻。3雷達(dá)雷達(dá)是根據(jù)電磁波遇到障礙物發(fā)生反射工作的，它利用的是無(wú)線電波中的微波，它的直線性好，反射性能強(qiáng)。雷達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)天線，向一定方向發(fā)射不連續(xù)的無(wú)線電波，每次發(fā)射時(shí)間約百萬(wàn)分之一秒，兩次發(fā)射的時(shí)間間隔大約萬(wàn)分之一秒。若發(fā)射接收的時(shí)間差是t，則障礙物距離為。疑難導(dǎo)析各種電磁波的產(chǎn)生、特性及應(yīng)用：電磁波產(chǎn)生機(jī)理特性應(yīng)用無(wú)線電波LC電路中的周期性振蕩波動(dòng)性強(qiáng)無(wú)線技術(shù)紅外線原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的熱作用顯著，衍射性強(qiáng)加熱、高空攝影、紅外遙感可見(jiàn)光引起視覺(jué)產(chǎn)生色彩效應(yīng)照明、攝影、光合作用紫外線化學(xué)、生理作用顯著、能產(chǎn)生熒光效應(yīng)日光燈、醫(yī)療上殺菌消毒、治療皮膚病、軟骨病等倫琴射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的穿透本領(lǐng)很大醫(yī)療透視、工業(yè)探傷射線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的穿透本領(lǐng)最大探傷；電離作用；對(duì)生物組織的物理、化學(xué)作用；醫(yī)療上殺菌消毒特別提醒：不同電磁波頻率和波長(zhǎng)不同，表現(xiàn)出不同的特性。其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無(wú)線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長(zhǎng)較短的紫外線，倫琴射線，射線等，穿透能力較強(qiáng)。：某地的雷達(dá)站正在跟蹤一架向雷達(dá)站勻速飛行的飛機(jī)。設(shè)某一時(shí)刻從雷達(dá)站發(fā)出電磁波后到再接收到反射波歷時(shí)200，經(jīng)4s后又發(fā)出一個(gè)電磁波，雷達(dá)站從發(fā)出電磁波到再接收到反射波歷時(shí)186，則該飛機(jī)的飛行速度多大？解析：由電磁波發(fā)射到接收到反射波歷時(shí)200，可算出此時(shí)飛機(jī)距雷達(dá)站的距離為：經(jīng)4s后，飛機(jī)距雷達(dá)站的距離為：在這4s時(shí)間內(nèi)飛機(jī)飛過(guò)的路程為：故飛機(jī)飛行的速度為：典型例題透析題型一電磁振蕩的變化規(guī)律在LC回路產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中，磁場(chǎng)能和電場(chǎng)能之間不斷的相互轉(zhuǎn)化著，電容器放電時(shí)，電容器電荷量減小，電流增大，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，放電完畢的瞬間，電荷量為零，電流最大，電場(chǎng)能為零，磁場(chǎng)能最大；接著電容器反向充電，這時(shí)電流減小，電荷量增大，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，充電完畢的瞬間，電流為零，電荷量達(dá)到最大，此時(shí)磁場(chǎng)能為零，電場(chǎng)能最大。1、LC振蕩電路中，某時(shí)刻磁場(chǎng)方向如圖所示，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）A若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器上極板帶正電B若電容器正在充電，則電容器下極板帶正電C若電容器上極板帶正電，則線圈中電流正在增大D若電容器正放電，則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大思路點(diǎn)撥：該題圖示只告訴了電流的磁場(chǎng)方向，由安培定則可判斷出振蕩電流在電路中的方向，但未標(biāo)明電容器極板的帶電情況，只能設(shè)出電容器帶電的兩種情況及相應(yīng)的電流變化情況綜合討論解析：進(jìn)行判定如下：若該時(shí)刻電容器上極板帶正電，則可知電容器正處于放電階段，電流正在增大，知C敘述正確，而A錯(cuò)誤。若該時(shí)刻電容器上極板帶負(fù)電，則可知電容器正在充電，電流正在減小，知B敘述正確，由楞次定律知D敘述正確。故錯(cuò)誤選項(xiàng)為A。答案：A總結(jié)升華：要正確理解電磁振蕩過(guò)程中線圈中電流和兩端電壓（即電容器兩極板間電壓）的變化關(guān)系一定要注意克服由歐姆定律所形成的電路中電流和其兩端電壓成正比的思維定勢(shì)。因?yàn)樵陔姶耪袷幹?，阻礙線圈中電流變化的是線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)而不是電阻。而自感電動(dòng)勢(shì)只是阻礙電流的變化，并不能阻止電流的變化。舉一反三【變式】在LC振蕩電路的電磁振蕩過(guò)程中，某一時(shí)刻電場(chǎng)與磁場(chǎng)的方向如圖所示，據(jù)圖可以判定該電路中電感線圈中的磁場(chǎng)能正在_，再經(jīng)過(guò)電路中電容器里的電場(chǎng)能將正在_，電場(chǎng)方向_。答案：增加 增加 向上解析：據(jù)圖中所示，從電容器中電場(chǎng)的方向可知電容器上板帶正電，從線圈中的磁場(chǎng)方向，據(jù)安培定則，可判定LC電路中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，可知電容器正處在放電過(guò)程，電路中電流增加，線圈中磁場(chǎng)能增加。LC振蕩電路的周期，再經(jīng)過(guò)，由于電磁振蕩的周期性，可知電容器正處在反向充電過(guò)程，電場(chǎng)能在增加，電路中的電流方向仍為逆時(shí)針?lè)较颍娙萜飨掳鍘д?，板間電場(chǎng)方向向上。題型二電磁場(chǎng)和電磁波1麥克斯韋電磁場(chǎng)理論包括兩個(gè)要點(diǎn)（1）變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)推廣：沒(méi)有導(dǎo)體環(huán)，變化的磁場(chǎng)在其周?chē)臻g同樣會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。導(dǎo)體環(huán)的作用僅是用來(lái)顯示電場(chǎng)的存在而已。均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生不變的電場(chǎng)；非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)；振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)。注意：變化的磁場(chǎng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)的方向可以利用楞次定律判斷。（2）變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)根據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相似性和變化磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)的觀點(diǎn)，認(rèn)為變化的電場(chǎng)也會(huì)在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)。 均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)；非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)；振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)。2電磁波的特點(diǎn)（1）電磁波是物質(zhì)波，傳播時(shí)不需要介質(zhì)，可在真空中傳播；（2）電磁波是橫波，電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向都與傳播方向垂直；（3）電磁波與物質(zhì)相互作用時(shí)，能發(fā)生反射、吸收、折射現(xiàn)象；（4）電磁波具有波的共性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象；（5）電磁波在介質(zhì)中波速減小，遵循波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系；（6）電磁波向外傳播的是電磁能。2、（1）麥克斯韋理論的內(nèi)容是_：。（2）電磁波在傳播過(guò)程中，每處的電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向總是_的，并和該處電磁波的傳播方向_，這就說(shuō)明電磁波是_波。（3）目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)。請(qǐng)回答下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的有關(guān)問(wèn)題。雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)范圍是多少？能否根據(jù)雷達(dá)發(fā)出的電磁波確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離？思路點(diǎn)撥：熟記麥克斯韋理論及電磁波的特點(diǎn)，記準(zhǔn)電磁波這一關(guān)系，理解雷達(dá)簡(jiǎn)單原理。解析：（1）麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。（2）電磁波在傳播過(guò)程中，每處的電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向總是垂直的，并和該處電磁波的傳播方向垂直，這說(shuō)明電磁波是橫波。（3）由可得電磁波測(cè)距的原理就是通過(guò)發(fā)射和接收的時(shí)間間隔來(lái)確定距離，所以可根據(jù)確定和目標(biāo)間的距離?？偨Y(jié)升華：利用電磁波的反射，測(cè)距離時(shí)，應(yīng)特別注意，所測(cè)距離等于電磁波傳播距離的。舉一反三【變式】某衛(wèi)星地面站向地球同步通信衛(wèi)星發(fā)送無(wú)線電波，經(jīng)它立即轉(zhuǎn)發(fā)到另一衛(wèi)星地面站，測(cè)得從發(fā)送開(kāi)始到地面站接收到電磁波的時(shí)間為0. 24 s，取地球半徑6 400 km。據(jù)此條件估算地球的質(zhì)量為多少千克？（結(jié)果取1位有效數(shù)字，）解析：由可知同步衛(wèi)星距地面的高度由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知故地球質(zhì)量。題型三電磁波與機(jī)械波的區(qū)別（1）電磁波的波速不同電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度不同，頻率越高波速越小，頻率越低波速越大。在真空中傳播時(shí)，不同頻率的電磁波的速度相同，v=c。（2）電磁波與機(jī)械波不同，機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)有關(guān)，電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均有關(guān)。3、有關(guān)電磁波和聲波，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）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)入水中傳播時(shí)，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大C電磁波是橫波，聲波也是橫波D由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)變短，聲波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)思路點(diǎn)撥：電磁波本身就是一種物質(zhì)，它的傳播不需要介質(zhì)，而聲波的傳播需要介質(zhì)，選項(xiàng)A的說(shuō)法正確；電磁波由空氣進(jìn)入水中時(shí)，傳播速度變小，但聲波在水中的傳播速度比其在空氣中大，選項(xiàng)B的說(shuō)法正確；電磁波的傳播方向與E、B兩個(gè)振動(dòng)矢量的方向都垂直，是橫波，而聲波是縱波，選項(xiàng)C說(shuō)法錯(cuò)誤；電磁波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，波速變小，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，而聲波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，波速變大，波長(zhǎng)變大，選項(xiàng)D的說(shuō)法正確，故答案為C。答案：C 解析：電磁波不同于機(jī)械波，機(jī)械波傳播必須有介質(zhì)，而電磁波傳播不需介質(zhì)，機(jī)械波的波速僅取決于介質(zhì)，而電磁波的波速與介質(zhì)及波的頻率均有關(guān)系。舉一反三【變式】電磁波與機(jī)械波相比較有（ ）A電磁波傳播不需要介質(zhì)，機(jī)械波傳播需要介質(zhì)B電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速率都相同，機(jī)械波在同一介質(zhì)中的傳播速率都相同C電磁波與機(jī)械波都不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D電磁波與機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象答案：AD解析：電磁波傳播不需要介質(zhì)，且在不同介質(zhì)中，傳播速度不同；故A正確，B錯(cuò)誤。電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，故D正確。第二部分 相對(duì)論知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)點(diǎn)一相對(duì)論知識(shí)梳理1狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)（1）狹義相對(duì)論原理：在不同的慣性參考系中，一切物理定律都是相同的。（2）光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的。2廣義相對(duì)論（1）基本原理廣義相對(duì)性原理：在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的。等效原理：一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)。（2）廣義相對(duì)論的預(yù)言與證實(shí)時(shí)空彎曲；光線彎曲；引力紅移。疑難導(dǎo)析1理解經(jīng)典相對(duì)性原理應(yīng)注意的幾點(diǎn)（1）慣性系：如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立，這個(gè)參考系叫做慣性系。相對(duì)一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系。（2）這里的力學(xué)規(guī)律是指“經(jīng)典力學(xué)規(guī)律”。（3）經(jīng)典相對(duì)性原理可以有不同表示，比如：在一個(gè)慣性參考系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能判斷這個(gè)慣性系是否相對(duì)于另一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)；或者說(shuō)，任何慣性參考系都是平權(quán)的。2對(duì)光速不變?cè)淼睦斫馕覀兘?jīng)常講速度是相對(duì)的，參考系選取不同，速度的值也不同，這是經(jīng)典力學(xué)中速度的概念但是，1887年麥克斯韋莫雷實(shí)驗(yàn)中證明的結(jié)論是：不論取怎么樣的參考系，光速都是一樣的也就是說(shuō)光速的大小與選取的參考系無(wú)關(guān)光的速度是從麥克斯韋方程組中推導(dǎo)出來(lái)的，它沒(méi)有任何前提條件，所以這個(gè)速度不是指相對(duì)某個(gè)參考系的速度。：下列哪些是“相對(duì)論”的內(nèi)容（ ）A伽利略的相對(duì)性原理 B“尺縮效應(yīng)”C時(shí)鐘變慢 D質(zhì)量不變因?yàn)樗俏矬w的固有屬性與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)答案：BC解析：“尺縮”、“鐘緩”為狹義相對(duì)論的必然結(jié)果。知識(shí)點(diǎn)二狹義相對(duì)論的重要結(jié)論知識(shí)梳理1相對(duì)論速度變換公式設(shè)高速火車(chē)的速度為v，車(chē)上的人以速度沿著火車(chē)前進(jìn)的方向相對(duì)火車(chē)運(yùn)動(dòng)，此人相對(duì)地面的速度為u，這幾個(gè)量之間的關(guān)系為。2相對(duì)論質(zhì)量物體質(zhì)量隨速度的增加而增大：當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無(wú)窮大如果物體的運(yùn)動(dòng)速度比光速小很多時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量和物體靜止時(shí)的質(zhì)量相等按照牛頓力學(xué)，物體的質(zhì)量是不變的，因此一定的力作用在物體上，產(chǎn)生的加速度也是一定的，這樣，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間以后物體就可以達(dá)到任意大的速度但是相對(duì)論的速度疊加公式告訴我們，物體的運(yùn)動(dòng)速度不能無(wú)限增加這個(gè)矛盾啟發(fā)我們思考：物體的質(zhì)量是否隨物體速度的增加而增大？嚴(yán)格的論證證實(shí)了這一點(diǎn)。實(shí)際上，物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m和它靜止時(shí)的質(zhì)量之間有如下的關(guān)系，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)速度很高，它的質(zhì)量明顯地大于靜止時(shí)的質(zhì)量，這個(gè)現(xiàn)象必須考慮。3質(zhì)能方程物體是具有能量的，并且物體的能量與其本身的質(zhì)量有關(guān)，且關(guān)系為，其中m是物體的質(zhì)量，E是物體具有的能量。疑難導(dǎo)析在狹義相對(duì)論中如何正確理解質(zhì)量質(zhì)量的兩種不同表述：首先，讓我們思考一下質(zhì)量在日常生活中代表什么?！八闹亓俊?？事實(shí)上，我們認(rèn)為質(zhì)量是某種可稱(chēng)量的東西，正如我們是這樣度量它的：我們把需要測(cè)出其質(zhì)量的物體放在一架天平上。我們這樣做是利用了質(zhì)量的什么性質(zhì)呢？地球和被測(cè)物體相互吸引的事實(shí)。這種質(zhì)量被稱(chēng)作“引力質(zhì)量”。我們稱(chēng)它為“引力質(zhì)量”是因?yàn)樗鼪Q定了宇宙中所有星星和恒星都做近乎圓形的環(huán)繞運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)在，試著在一個(gè)平面上推你的汽車(chē)。你不能否認(rèn)你的汽車(chē)強(qiáng)烈地反抗著你要給它的加速度。這是因?yàn)槟愕钠?chē)有一個(gè)非常大的質(zhì)量，移動(dòng)輕的物體要比移動(dòng)重的物體輕松。質(zhì)量也可以用另一種方式定義：“它反抗加速度”，這種質(zhì)量被稱(chēng)作“慣性質(zhì)量”。因此我們得出這個(gè)結(jié)論：我們可以用兩種方法度量質(zhì)量。要么我們稱(chēng)它的重量（非常簡(jiǎn)單），要么我們測(cè)量它對(duì)加速度的抵抗（運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律）。人們做了許多實(shí)驗(yàn)以測(cè)量同一物體的慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量。所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出同一結(jié)論：慣性質(zhì)量等于引力質(zhì)量。狹義相對(duì)論認(rèn)為，如果物體以速度v運(yùn)動(dòng)，它的質(zhì)量m和它靜止時(shí)的質(zhì)量之間有如下的關(guān)系，也就是說(shuō)物體的質(zhì)量與物體的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，并不是穩(wěn)定不變的。：在地面上測(cè)量?jī)蓚€(gè)飛船A、B分別以0.6c的速率沿相反方向飛行，如圖所示。求飛船B相對(duì)于飛船A的速度為多少?解析：以地面為慣性系S,將慣性系固定在飛船A上。A相對(duì)地面的速度為v=0.6c，B相對(duì)地面的速度為u=0.6c。根據(jù)相對(duì)論速度變換公式B相對(duì)于A的速度為（即相對(duì)慣性系的速度) 知識(shí)點(diǎn)三狹義相對(duì)論的時(shí)空觀知識(shí)梳理1“同時(shí)”的相對(duì)性在慣性系S中沿著x軸同時(shí)異地發(fā)生的兩事件，在沿著x軸相對(duì)慣性系S運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀察必定不同時(shí)發(fā)生。真空中的光速不變與事件的因果關(guān)系（子彈出槍膛與擊中目標(biāo)、人的出生和死亡）不變是相對(duì)論中的絕對(duì)性。結(jié)論：“慣性系S中認(rèn)為同時(shí)的兩個(gè)事件，對(duì)于沿著兩個(gè)事件發(fā)生地的連線運(yùn)動(dòng)慣性系中的觀察者來(lái)說(shuō)，更靠前面的那個(gè)事件發(fā)生在先”，這個(gè)結(jié)論很有用。2長(zhǎng)度的相對(duì)性（1）一條沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比桿靜止時(shí)的長(zhǎng)度小。與桿相對(duì)靜止的人認(rèn)為桿長(zhǎng)是,與桿相對(duì)運(yùn)動(dòng)的人認(rèn)為桿長(zhǎng)是，二者之間的關(guān)系為（2）在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上，桿的長(zhǎng)度沒(méi)有變化（3）長(zhǎng)度的變短是相對(duì)的。如果兩條平行的桿在沿自己的長(zhǎng)度方向做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，與它們一起運(yùn)動(dòng)的兩位觀察者都會(huì)認(rèn)為對(duì)方的桿縮短了。時(shí)間間隔的相對(duì)性在慣性系S中認(rèn)為兩個(gè)事件的時(shí)間間隔是，在相對(duì)慣性系S運(yùn)動(dòng)的慣性系中認(rèn)為兩個(gè)事件的時(shí)間間隔是，二者之間的關(guān)系為疑難導(dǎo)析經(jīng)典理論是對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)，而相對(duì)論是對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)典理論認(rèn)為時(shí)間空間絕對(duì)，而相對(duì)論認(rèn)為時(shí)空會(huì)隨物體運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化，具有相對(duì)性，而產(chǎn)生這些變化是由于觀測(cè)者在不同的慣性系中觀測(cè)到的效果不一樣。例如在運(yùn)動(dòng)的參考系中看，直尺長(zhǎng)度變短了，但實(shí)際上直尺長(zhǎng)度仍然不變，只是一種觀測(cè)效應(yīng)。時(shí)間延緩、長(zhǎng)度收縮、質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能方程，都是狹義相對(duì)論。而空間扭曲，即光會(huì)由于引力作用發(fā)生彎曲，這是廣義相對(duì)論。：一以接近光速相對(duì)地球飛行的宇宙飛船，在地球上觀察到飛船長(zhǎng)度縮短，在飛船中將觀察到地球上的長(zhǎng)度（ ）A縮短 B伸長(zhǎng) C不變 D無(wú)法確定答案：B解析：長(zhǎng)度的變短是相對(duì)的。如果兩條平行的桿在沿自己的長(zhǎng)度方向做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，與它們一起運(yùn)動(dòng)的兩位觀察者都會(huì)認(rèn)為對(duì)方的桿縮短了。由此可知，選項(xiàng)B正確。典型例題透析題型一狹義相對(duì)論的時(shí)空觀（1）“同時(shí)”的相對(duì)性慣性系S中認(rèn)為同時(shí)的兩個(gè)事件，對(duì)于沿著兩個(gè)事件發(fā)生地的連線運(yùn)動(dòng)慣性系中的觀察者來(lái)說(shuō)，更靠前面的那個(gè)事件發(fā)生在先。（2）長(zhǎng)度的相對(duì)性一條沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比桿靜止時(shí)的長(zhǎng)度小，。1、在60