(共31张PPT)
考点速查 考向解读
1.变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播Ⅰ
2.电磁波的产生、发射和接收Ⅰ
3.电磁波谱Ⅰ 1.本章知识点较多，但在高考中要求较低，全部是Ⅰ级要求，主要包括麦克斯韦的电磁理论、电磁场和电磁波的概念、无线电波的发射和接收以及电磁波谱、相对论的初步了解等.
考点速查 考向解读
4.狭义相对论的基本假设Ⅰ
5.质速关系，质能关系Ⅰ
6.相对论质能关系式Ⅰ
2.根据新课标对本章的要求及本章在高考中的地位，单独对本章知识出大题的机率不大，一般是以选择题或大题中的一问的形式出现．所以复习本章时要侧重对基本概念、基本规律的理解.
一、电磁场与电磁波
2．电磁场：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场．
3．对电磁波的理解
(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)．
电磁波不同于机械波，机械波传播必须有介质，而电磁波传播不需介质，机械波的波速仅取决于介质，而电磁波的波速与介质及波的频率均有关系．
二、无线电波的发射与接收
1．无线电波的发射
(1)要向外发射无线电波，振荡电路必须具有如下特点：第一，要有足够高的频率；第二，采用开放电路，使电场和磁场分散到尽可能大的空间．
(2)利用无线电波传递信号，要求发射的无线电波随信号而改变．使无线电波随各种信号而改变叫做调制．常用的调制方法有调幅和调频两种．使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅，经过调幅以后发射出去的无线电波叫做调幅波．使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频，经过调频以后发射出去的无线电波叫做调频波．在无线电波的发送中必须有振荡器、调制器、天线和地线，还要用到放大器．
2．无线电波的接收
(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相同时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象．
(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．能够调谐的接收电路叫做调谐电路．
(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫做解调．
(4)简单收音机通常包括调谐、高频放大、检波、低频放大四个主要部分．
三、电磁波谱的分析应用
电磁
波谱
特性
应用 真空中波长/m 频率/Hz 递变规律
无线
电波 波动性强，易发生衍射
无线电技术
＞10－3 ＜3×1011
红外线
热效应 红外线遥感 10－3～10－7 1011～1015
衍
射
能
力
减
弱
直线传播能力增强
电磁
波谱
特性 应用 真空中波长/m
频率/Hz
递变规律
可见光 引起视觉 照明、摄影 10－7 1015
紫外线 化学效应、荧光效应、能杀菌 医用消毒、防伪 10－7～10－9 1015～1017
衍
射
能
力
减
弱
直线传播能力增强
电磁
波谱
特性 应用 真空中波长/m
频率/Hz
递变规律
X射线 贯穿性强 检查、 医用 透视 10－8～10－11 1016～101
γ射线 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 ＜10－11 ＞1019
衍
射
能
力
减
弱
直线传播能力增强
(1)频率和波长不同的电磁波，表现出不同的特性．其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强．
(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同．
四、相对论简介
1．经典相对性原理
(1)牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫惯性系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系．
(2)伽利略相对性原理
力学规律在任何惯性系中都是相同的．
2．狭义相对论的两个基本假设
(1)狭义相对性原理
在不同的惯性系中，一切物理定律都是相同的．
(2)光速不变原理
真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．
回旋加速器中被加速的粒子，在速度增大后质量增大，因此做圆周运动的周期变大，它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步，回旋加速器粒子的能量受到了限制．
4．相对论质能关系
用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦的质能方程为：E＝mc2.
典型考例一 麦克斯韦电磁理论
(10分)(1)麦克斯韦理论的内容是：________________________________________________________________________.
(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是________的，并和该处电磁波的传播方向________，这就说明电磁波是________波．
(3)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．
①雷达发射电磁波的波长范围是多少？
②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？
【思维通道】 熟记麦克斯韦理论及电磁波的特点，记准电磁波v＝λ·f这一关系，理解雷达简单原理．
【解析】 (1)麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．(3分)
(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波．(3分)
②电磁波测距的原理就是通过发射和接
收的时间间隔来确定距离，所以可根据
x＝ vt确定和目标间的距离． (2分)
【答案】 见解析
典型考例二 相对论的理解和应用
(10分)如下图所示，考虑几个问题：
(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？
(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？
(3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？
【思维通道】 速度合成法则不适用于光速，由光速不变原理知：光速与光源、观察者的相对运动没有关系．
【解析】 根据狭义相对论的光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系． (5分)
因此三种情况下，人观察到的光速都是c
(5分)
【答案】 (1)c (2)c (3)c
基础达标训练
点击进入链接1．(2009年高考天津理综)下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波必须依赖介质传播 B．电磁波可以发生衍射现象
C．电磁波不会发生偏振现象 D．电磁波无法携带信息传播
【解析】 电磁波在真空中也能传播，A错；衍射是一切波所特有的现象，B对；电磁波是横波，横波能发生偏振现象，C错；所有波都能传递信息，D错．
【答案】 B
2．(2009年高考江苏单科)如下图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c.强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( )
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．1.0c
【解析】 根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变．D项正确．
【答案】 D
3．(2009年高考四川理综)关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．雷达是用X光来测定物体位置的设备
B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D．变化的电场可以产生磁场
【解析】 雷达是根据超声波测定物体位置的，A错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，B错；用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应，C错；根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场可以产生磁场、变化的磁场产生电场，D对．
【答案】 D
4．电磁波的频率范围很广，不同频率的电磁波具有不同的特性，请从电磁波谱中任选两种，分别写出它们的名称和一种用途．
(1)名称________，用途____________________________________________________．
(2)名称________，用途____________________________________________________．
【解析】 如无线电波可用于通信
红外线可用于红外遥感(可见光可用于照明等)
【答案】 见解析
5．(2009年高考北京理综)类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是( )
A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波．
【解析】 波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波当然成立，故A选项正确；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故B项正确；机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，故C项正确；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的，D项错误．
【答案】 D
6．(2008年高考海南卷)设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．
【解析】 宇宙射线粒子在静止时的能量为：
E0 ＝m0c2，运动时的能量为：E＝mc2
所以k＝＝
m＝km0
而相对论中的质量m＝
解得＝.
【答案】 k
7．雷达测距防撞控制系统(Distronic，简称DTR)是用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备，某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10-4 s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t=170 s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机的飞行速度约为多少？
【解析】 由图示信息知，比较远时，脉冲波显示的距离为
x＝＝ m＝6×104 m
当到达正上方后，距离为
x′＝＝ m＝3×104 m
由于开始时飞机在斜上方，后来飞机到达正上方，所以有飞机的速度为
v＝ m/s＝306 m/s.
【答案】 306 m/s
8．(2008年高考山东卷)麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波．
一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如上图所示，求该光波的频率．
【解析】 设光在介质中的传播速度为v，波长为λ，频率为f，则
f＝，v＝，联立得f＝
从波形图上读出波长λ＝4×10－7 m，代入数据解得
f＝5×1014 Hz.
【答案】 5×1014 Hz
