人教版选修3-4第十四、十五章 电磁波和相对论简介（复习学案）含答案

电磁波和相对论简介（复习学案）
【学习目标】
1、理解麦克斯韦的电磁场理论，知道电磁波是怎么产生的
2、知道电磁波的特性
3、掌握电磁波谱及不同波段电磁波的应用
【自主复习】
一、电磁场与电磁波
1、麦克斯韦的电磁场理论：
（1）内容：
①变化的电场产生 磁场 ；
②变化的磁场产生 电场 。
③变化的电场和磁场总是相互联系的，形成 电磁场 。
（2）理解：
①恒定的磁(电)场 不能 产生电(磁)场；
②均匀变化的磁(电)场产生 恒定 的电(磁)场；
③周期性变化的磁(电)场产生 同频的周期性变化 的电(磁)场。
说明：周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互联系，形成一个不可分离的统一的场，就是电磁场，由静电场和静磁场混合的空间是复合场，但不是电磁场。
2、电磁波的形成和传播
（1）电磁场由近及远地传播，形成 电磁波 。
（2）麦克斯韦从理论上预言了 电磁波 的存在， 赫兹 通过实验证实了电磁波的存在。赫兹还通过实验确认了电磁波是 横 波，证实了电磁波的传播速度与光速相同，并具有相类似的性质，从而说明光是一种电磁波。
3、电磁波的特点
（1）电磁波在空间传播 不需要 介质。
（2）电磁波中的磁感应强度方向和电场强度的方向与传播方向 垂直 ，电磁波是 横波 。
（3）电磁波传播的是电磁场的 能量 。
（4）电磁波能发生反射、折射、 干涉 、 衍射 、多普勒效应等现象。
（5）电磁波在真空中的传播速度为3.0×108m/s 。
二、电磁波的发射和接收
1、振荡电路
（1）作用：产生大小和方向都做 周期性 变化的电流，从而产生 周期性 变化的 电场和磁场 。
（2）能有效发射电磁波的振荡电路的特点：①振荡频率 足够高 ；②采用 开放电路 。
2、无线电波的调制：使电磁波随各种信号而改变的技术，有 调幅 和 调频 两种方式。
3、无线电波的接收
（1）电谐振：接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的 振荡电流 最强。
（2）调谐：使接收电路产生 电谐振 的过程。
（3）解调：由调谐电路接收到的是高频电流，需要将声音或图像信号从高频电流中还原出来，这个过程叫解调，是 调制 的逆过程。
三、电磁波谱
1、电磁波谱：按波长由大到小分别为， 无线电波 、 红外线 、 可见光（红橙黄绿青蓝紫） 、紫外线、X射线、射线。
2、电磁波的特性和应用
电磁波谱 频率/HZ 真空中的波长/m 特性 应用
无线电波 <3×1011 >10-3 波动性强，易发生衍射 无线电技术
红外线 1011～1015 10-3～10-7 热效应 红外遥感、红外加热
可见光 1015 10-7 引起视觉 照明、摄影
紫外线 1015～1017 10-7～10-9 化学效应、荧光效应、能杀菌 医用消毒、防伪
X射线 1016～1019 10-8～10-11 贯穿性强 检查、医用透视
射线 >1019 <10-11 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗
3、电磁波谱的产生机理
（1）无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的。
（2）红外线、可见光、紫外线都是原子的外层电子受到激发后跃迁产生的。
（3）X射线是原子的内层电子受到激发后跃迁产生的。
（4）γ射线是原子核受到激发后跃迁产生的。
四、相对论简介
1、狭义相对论的基本假设
(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是 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。
2、狭义相对论的几个基本结论:
（1）“同时”的相对性：由光速不变原理得到不同的时间间隔即对于运动的火车上同时发生的两个事件，对于地面就不是同时的；地面上同时发生的两个事件，对于运动的火车也不是同时的。
（2）钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走得越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。
（3）尺缩效应：在尺子长度方向上，运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。
3、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，则爱因斯坦质能方程为:E=mC2。
【自我测试】
1、下列关于电磁波的说法,正确的是　(　　)
A.电磁波只能在真空中传播
B.电场随时间变化时一定产生电磁波
C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
【答案】C
2、下列关于电磁场的说法中正确的是　(　　)
A.只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波
B.任何变化的电场周围一定有磁场
C.振荡电场和振荡磁场交替产生,相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场
D.电磁波的理论在先，实践证明在后
【答案】BCD
3、下面关于电磁波的说法中正确的是　(　　)
A.只要有电场和磁场，就能产生电磁波
B.电磁波会发生偏振现象，是纵波
C.电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象
D.紫外线的频率比红外线的频率小
【答案】C
4、我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，则对该无线电波的判断正确的是　(　　)
A.米波的频率比厘米波频率高
B.和机械波一样须靠介质传播
C.同光波一样会发生反射现象
D.不可能产生干涉和衍射现象
【答案】C
5、电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是　(　　)
A.电磁波不能产生衍射现象
B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
【答案】C
6、有关电磁波和声波，下列说法不正确的是　(　　)
A.电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B.由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大
C.电磁波是横波，声波也是横波
D.由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长
【答案】C
7、电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是　(　　)
A.无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B.红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C.γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D.紫外线、无线电波、γ射线、红外线
【答案】A
8、关于电磁波谱，下列说法中错误的是（ ）
A．红外线比红光波长长，它的热作用很强
B．X射线就是伦琴射线，可用于机场进行安检
C．无线电波是一种频率极高的电磁波
D．紫外线的波长比伦琴射线长，它的显著作用是荧光作用
【答案】C
9、下列说法中正确的是（ ）
A．托马斯?杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波
B．电磁波可以是横波，也可以是纵波
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽
D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由他又用实验证实电磁波的存在
【答案】C
10、下列说法不正确的是（ ）
A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象
B．光的衍射现象为光的波动说提供了有力证据
C．用红光做双缝干涉实验，若改为蓝光做实验，相邻明条纹的间距将增大
D．光能够发生偏振现象，说明光是横波
【答案】C
11、下列说法正确的是（ ）
A．常用的遥控器通过发射紫外线脉冲信号来遥控电视机
B．无线电波也能发生干涉和衍射现象
C．电磁波的传播需要介质
D．射线的穿透能强，可用来检测金属材料内部的裂痕、气泡等
【答案】BD
12、1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是(　　)
A.同时的绝对性与同时的相对性
B.运动的时钟变慢与运动的尺子缩短
C.时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性
D.相对性原理与光速不变原理
【答案】D
13、1905年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，给物理科学带来了巨大的进步。根据狭义相对论的理论，下列说法中正确的是(　　)
A.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
C.根据狭义相对论可知，同时是绝对的
D.根据狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的
【答案】ABD
14、物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，根据狭义相对论，下列说法正确的是(　　)
A.真空中的光速是不变的
B.运动的时钟变慢与运动的尺子缩短
C.物体的质量取决于物体所含物质的多少，,与物体的运动速度无关
D.质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状态而改变
【答案】ABD
15、如图所示是一个水平放置的玻璃环形小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同,，现将一直径略小于槽的宽度的带正电的小球放入槽内，小球以初速度v0开始逆时针运动，与此同时有一个变化的磁场竖直向下穿过小槽包围的空间，已知磁场均匀增大，小球在运动过程中带电量不变，则 (　　)
A.小球动能不变　　　　　
B.小球动能增加
C.磁场力对小球做功
D.小球受到的磁场力不变
【答案】B