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第三章電磁波相對論介紹第1頁第2頁第3頁第4頁第5頁第6頁2.電磁場：改變電場和改變磁場總是相互聯(lián)絡(luò)不可分離統(tǒng)一體，這就是電磁場.3.電磁波傳輸及波長、頻率、波速(1)電磁波傳輸不需要介質(zhì)，可在真空中傳輸，在真空中不一樣頻率電磁波傳輸速度是相同(都等于光速).(2)不一樣頻率電磁波，在同一介質(zhì)中傳輸，其速度是不一樣，頻率越高，波速越小.第7頁(3)v=λf,f是電磁波頻率，即為發(fā)射電磁波LC振蕩電路頻率,改變L或C即可改變f，從而改變電磁波波長λ.第8頁第9頁第10頁(1)電磁波傳輸不需要介質(zhì)，在真空中全部電磁波波速都相同，等于光速.(2)不一樣電磁波在同一介質(zhì)中傳輸時，傳輸速度不一樣，頻率高波速小.(3)對確定LC電路，其周期和頻率不發(fā)生改變.第11頁二、電磁振蕩規(guī)律1.產(chǎn)生原因：電容器充、放電作用和線圈自感作用.2.實質(zhì)：電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)化.3.詳細表現(xiàn)：兩組物理量此消彼長，周期性改變，循環(huán)往復.(1)電容器電荷量q，電勢差U，場強E，線圈自感電動勢E自.第12頁(2)電路中電流i，線圈內(nèi)磁感應(yīng)強度B.分別如圖甲、乙.放電過程：q減小、i增大充電過程：q增大、i減小.放電完成：q=0、i最大充電完成：q最大、i=0.第13頁(1)充電時，電流流入電容器正極.放電時，電流由電容器正極流出.(2)LC回路中電場能與電容器上電荷量對應(yīng)，磁場能與線圈中電流對應(yīng).第14頁第15頁第16頁(1)波長不一樣電磁波，表現(xiàn)出不一樣特征.其中波長較長無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長較短紫外線、X射線、γ射線等，穿透能力較強.(2)電磁波譜中，相鄰兩波段電磁波波長并沒有很顯著界限，如紫外線和X射線、X射線和γ射線都有重合，但它們產(chǎn)生機理不一樣.第17頁四、相對論簡單知識1.狹義相對論基本假設(shè)(1)狹義相對性原理：在不一樣慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同.(2)光速不變原理：真空中光速在不一樣慣性參考系中都是相同.第18頁2.時間和空間相對性(1)時間間隔相對性：(2)長度相對性：第19頁3.相對論三個結(jié)論(1)速度變換公式：(2)相對論質(zhì)量：(3)質(zhì)能方程：E=mc2.第20頁4.廣義相對論(1)基本原理①廣義相對性原理：在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同.②等效原理：一個均勻引力場與一個做勻加速運動參考系等價.(2)廣義相對論預言與證實:①時間變慢.②光線彎曲.③引力紅移.第21頁由相對論質(zhì)量知盤旋加速器中被加速粒子速度增大，粒子質(zhì)量增大，從而使它做圓周運動周期發(fā)生改變，不再與D形盒上交變電壓同時.這么不會使粒子速度無限增大.第22頁第23頁電磁振蕩、電磁波應(yīng)用【例證1】解答以下關(guān)于電磁波問題:(1)在如圖所表示振蕩電流圖象中,表示電容器充電過程有______;線圈中有最大電流點為________;電場能轉(zhuǎn)化為磁場能過程有________.1第24頁(2)列舉以下三種電磁波一個應(yīng)用:紅外線______________________________________紫外線______________________________________X射線_______________________________________第25頁(3)某居住地A位于某山脈一邊,山脈另一邊P處建有一無線電波發(fā)射站,如圖所表示.該發(fā)射站可發(fā)送頻率為400kHz中波和頻率為400MHz微波，已知無線電波在空氣中傳輸速度都為3×108m/s，求:第26頁①該中波和微波波長各是多少;②發(fā)射站發(fā)出電磁波是經(jīng)過干涉還是衍射后抵達居住地A處;③若兩種波接收效果不一樣,請說明哪一個波接收效果更加好?為何?第27頁【解題指導】解答此題需應(yīng)用以下三方面知識:第28頁【自主解答】(1)電流減小過程都是充電過程,故充電過程為ab、cd、ef.線圈中有最大電流點為a、c、e.電容器放電時,電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,此時應(yīng)是電流增大過程,即bc、de.(2)紅外線主要是熱作用,如紅外線烤箱.紫外線有熒光和殺菌作用,如驗鈔機,消毒.X射線主要是穿透作用,如X射線透視.第29頁(3)①由知,中波波長λ1=750m,微波波長λ2=0.75m②無線電波繞過山脈抵達A處,發(fā)生了衍射現(xiàn)象.③頻率為400kHz中波接收效果更加好,因為它波長長,衍射現(xiàn)象更顯著.答案：見自主解答第30頁狹義相對論簡單應(yīng)用【例證2】(1)一列火車以速度v勻速行駛，車頭、車尾各有一盞燈，某時刻路基上人看見兩燈同時亮了，那么車廂中人看見情況是什么呢？(2)一張宣傳畫是邊長為5m正方形，一高速列車以2×108m/s速度靠近此宣傳畫，在司機看來，這張宣傳畫是什么樣子？2第31頁(3)遠方一顆星以0.8c速度離開地球，在地球上測得它輻射出來閃光按5晝夜周期改變，求在此星球上測其閃光周期為多大？第32頁【解題指導】解答該題應(yīng)注意以下三點：第33頁【自主解答】(1)由同時相對性可知車頭燈先亮.(2)≈3.7m,在垂直運動方向沒有相對性，所以看到是一張3.7×5m2宣傳畫.第34頁(3)因為，所以，Δt=5晝夜，v=0.8c，所以(晝夜)答案：(1)車頭燈先亮(2)3.7×5m2畫(3)3晝夜第35頁第36頁1.(·北京高考)屬于狹義相對論基本假設(shè)是：在不一樣慣性系中()A.真空中光速不變B.時間間隔含有相對性C.物體質(zhì)量不變D.物體能量與質(zhì)量成正比第37頁【解析】選A.狹義相對論基本假設(shè)為：一是在不一樣慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同；二是真空中光速在不一樣慣性參考系中都是相同，即光速不變原理，由此可知A屬于狹義相對論基本假設(shè)，故A正確，B、C、D錯誤.第38頁2.(·上海高考)電磁波包含了γ射線、紅外線、紫外線、無線電波等，按波長由長到短排列次序是()A.無線電波、紅外線、紫外線、γ射線B.紅外線、無線電波、γ射線、紫外線C.γ射線、紅外線、紫外線、無線電波D.紫外線、無線電波、γ射線、紅外線【解析】選A.在電磁波譜中，無線電波波長最長，γ射線波長最短.A正確，B、C、D錯誤.第39頁3.(·天津高考)以下關(guān)于電磁波說法正確是()A.均勻改變磁場能夠在空間產(chǎn)生電場B.電磁波在真空和介質(zhì)中傳輸速度相同C.只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波D.電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳輸?shù)?0頁【解析】選A.不論磁場怎樣改變，只要是改變磁場就能夠在空間產(chǎn)生電場，所以均勻改變磁場也能夠在空間產(chǎn)生電場，A正確；電磁波傳輸速度與介質(zhì)和頻率相關(guān)，相同頻率電磁波在不一樣介質(zhì)中傳輸速度不一樣，故B錯誤；恒定電場(磁場)周圍不會產(chǎn)生磁場(電場)，只有周期性改變電場(磁場)才能產(chǎn)生電磁波，故C錯誤；電磁波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳輸，若同一個介質(zhì)是不均勻，電磁波在其中折射率是不一樣，在這么介質(zhì)中是沿曲線傳輸，故D錯誤.第41頁4.關(guān)于電磁場和電磁波，以下說法正確是()A.電磁波是橫波B.電磁波傳輸需要介質(zhì)C.電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象D.電磁波中電場和磁場方向處處相互垂直第42頁【解析】選A、C、D.由書本上電磁場和電磁波相關(guān)知識可知：因為產(chǎn)生電磁場是相互垂直且與傳輸方向垂直，所以電磁波是橫波，A正確；電磁波傳輸與機械波不一樣，不需要介質(zhì)，B錯誤；因為干涉和衍射是波所特有現(xiàn)象，所以電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，C正確；依據(jù)電磁場產(chǎn)生理論能夠知道電磁波中電場和磁場方向是相互垂直，D選項正確.第43頁5.設(shè)宇宙射線粒子能量是其靜止能量k倍，則粒子運動時質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量______倍，粒子運動速度是光速_______倍.第44頁【解析】依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2,宇宙射線粒子能量是其靜止能量k倍，則其質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量k倍；再由相對論質(zhì)量公式答案：k第45頁6.(·泰安模擬)(1)依據(jù)麥克斯韋電磁場理論，假如在空間某區(qū)域有周期性改變電場，這個改變電場就會在周圍產(chǎn)生______.不一樣波段電磁波含有不一樣特征，如紅外線含有顯著______效應(yīng)，紫外線含有較強_______效應(yīng).第46頁(2)如圖是一個單擺共振曲線，此單擺固有周期T是________s，若將此單擺擺長增大，共振曲線最大值將________(填“向左”或“向右”)移動.第47頁【解析】(1)周期性改變電場會在周圍產(chǎn)生周期性改變磁場，不一樣波段電磁波含有不一樣特征，紅外線含有顯著熱效應(yīng)，紫外線含有較強熒光效應(yīng).(2)由共振曲線知當驅(qū)動力頻率f驅(qū)=0.4Hz時，單擺振幅最大，可知單擺頻率f=f驅(qū)=0.4Hz，T==2.5s若將單擺擺長增大，其周期變大，頻率變小，共振曲線最大值將向左移動.答案：(1)周期性改變磁場熱熒光(2)2.5向左第48頁7.(·南京模擬)(1)如圖所表示是LC振蕩電路一個周期內(nèi)電流隨時間改變圖象,試依據(jù)下面表格中給出時間過程填充表格.第49頁第50頁(2)從圖象可知,電容器充電過程是在時間_____內(nèi)進行,放電過程是在時間______內(nèi)進行,電容器極板上帶電量最多時刻是_______,線圈中電流強度最大時刻是______.第51頁【解析】(1)第52頁8.(·長沙模擬)在LC振蕩電路中,若已知電容C,并測得電路固有振蕩周期T,即可求得電感L.為了提升測量精度,需屢次改變C值并測得對應(yīng)T值.現(xiàn)將測得6組數(shù)據(jù)標示在以C為橫坐標、T2為縱坐標坐標紙上,即圖中“×”表示點.第53頁(1)T、L、C關(guān)系為________.(2)依據(jù)圖中給出數(shù)據(jù)點作出T2與C關(guān)系圖線.(3)求得L值是_____________.第54頁【解析】(1)(2)如圖所表示(圖線為一直線,數(shù)據(jù)點盡可能分布在直線兩側(cè).)第55頁(3)依據(jù)圖線求出斜率k則依據(jù)得出L值在0.0351