【物理】2019届一轮复习人教版电磁波电磁振荡学案 9页

第十讲：电磁波电磁振荡 一：考纲解读 ‎ ‎ 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 电磁波的产生、发射和接收 Ⅰ 电磁波谱 Ⅰ 狭义相对论的基本假设 Ⅰ 质速关系、质能关系 Ⅰ 相对论质能关系式 Ⅰ 1. 本部分考点内容的要求全部为是Ⅰ级，即理解物理概念和物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用．题型为选择题，而且选择题只要求定性分析．‎ ‎2．高考电磁波命题的重点内容有：(1)麦克斯韦电磁场理论；(2)电磁波谱；（3）狭义相对论的基本内容；（4）电磁波的基本特点等。‎ ‎3．近近几年的考题中只出现过一次，但各地模拟题还涌现出了许多对电磁现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题．多以 技前沿、社会热点及与生产生活联系的问题为背景来考查电磁波学知识在实际中的应用．‎ 说明：(1)要求理解麦克斯韦电磁场理论；(2)要求理解电磁波谱；（3）要求熟记电磁波的基本特点.（4）了解狭义相对论的基本内容。‎ 二：五年考情及考察特点分析 分析 年份 高考(全国卷)五年命题情况对照分析 题　号 命题点 ‎2013年 Ⅰ卷34题 第(1)问选择题，质点的振动和波动的关系 第(2)问计算题，折射定律、全反射和光的直线传播 Ⅱ卷34题 第(1)问填空题，简谐运动的相关知识 第(2)问计算题，光经过三棱镜的折射问题 ‎2014年 Ⅰ卷34题 第(1)问选择题，波动和振动图象的结合、波速公式的应用 第(2)问计算题，光经过半圆柱形玻璃砖的全反射问题 Ⅱ卷34题 第(1)问选择题，波动和振动图象的结合、波速公式的应用 第(2)问计算题，光经过平板玻璃的折射现象以及折射率的求解 ‎2015年 Ⅰ卷34题 第(1)问填空题，光的双缝干涉实验 第(2)问计算题，波的传播的周期性问题 Ⅱ卷34题 第(1)问选择题，光的折射、全反射、双缝干涉的综合问题 第(2)问计算题，波的传播，波长、频率与波速的关系 ‎2016年 Ⅰ卷34题 第(1)问选择题，波速公式的应用和对波的性质的理解 第(2)问计算题，光的折射和全反射，应用几何关系求解光学相关物理量 Ⅱ卷34题 第(1)问选择题，电磁波的基本特点 第(2)问计算题，质点的振动和波动问题，波速公式的应用和振动位移函数式的书写 Ⅲ卷34题 第(1)问选择题，波的传播和质点的振动之间的关系 第(2)问计算题，光的折射现象和光路图问题 ‎2017年 Ⅰ卷34题 第(1)问填空题，机械振动图像和波动图像问题 第(2)问计算题，光的折射现象和光路图问题 Ⅱ卷34题 第(1)问选择题，光的双缝干涉问题 第(2)问计算题，光的折射现象、折射率和光路图问题 Ⅲ卷34题 第(1)问选择题，波动图像与波的周期、波长和波速问题 第(2)问计算题，光的折射现象和光路图问题 ‎1：考查方式 从近几年高考题来看，对于电磁波内容的考查比较少，全国卷只有2016年出现过一次，而且是以选择让的形式出现的，所以电磁波的题目学生不用花费太多的精力和时间，但也要了解电磁波的基本内容，避免出现冷门。‎ ‎2：热点预测 在新课标省区的高考中,对该部分内容的考查只在选考题部分出现，而且频次较低，考查的知识不会面面俱到，重点麦克斯韦电磁场理论、电磁波谱、电磁波的基本特点和狭义相对论等知识，分值为5分.‎ ‎3：趋势分析 预计在2018年高考中,对电磁波的内容考查的可能性不大，但学生要花少量时间对此部分内容加以关注，避免出现冷门题目。‎ 三：知识解读 四：题型突破 ‎　命题点一 电磁波与相对论 ‎【例题1】(2016·全国Ⅱ·34(1))关于电磁波，下列说法正确的是(　　)‎ A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 ‎【思维导航】（1）明确变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场 ‎ （2）理解电磁波的产生、发射和接收 ‎【解析】电磁波在真空中传播速度等于光速，与频率无关，A正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，C正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，E错误．‎ ‎【答案】ABC ‎【考点】‎ 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；电磁波的产生、发射和接收 ‎【易错点】对麦克斯韦的电磁场理论理解不透导致出错；‎ ‎【考查能力】理解能力 ‎【例题2】(2016·天津理综·1)如图所示，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1～10 m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 ‎【思维导航】（1）正确区分电磁波和机械波 ‎ （2）熟悉电磁波谱 ‎【解析】根据f＝可知，电磁波的波长越大，频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A错误；无线电波的传播不需要介质，选项B错误；无线电波同光波一样会发生反射现象，选项C正确；干涉和衍射是波特有的现象，故无线电波也能发生干涉和衍射现象，选项D错误．‎ ‎【答案】　C ‎【考点】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 ‎【易错点】不能正确区分电磁波和机械波，导致出错 ‎【考查能力】理解能力 命题点二 ‎ 对狭义相对论的理解 ‎【例题3】如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”、“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为________。‎ ‎【思维导航】熟知狭义相对论的基本假设。‎ ‎【解析】狭义相对论的两个基本假设之一就是光速不变原理，因此A测得信号的速度仍等于c(或光速)，以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而B相对A是静止，没有尺缩效应现象，则A测得两飞船距离应大于L。‎ ‎【答案】　大于　c(或光速)‎ ‎【考点】狭义相对论的基本假设 ‎【易错点】对狭义相对论理解不够透彻导致错误 ‎【考查能力】理解能力 ‎【例题4】在狭义相对论中，下列说法正确的有(　　)‎ A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速 B．时间、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关 C．时间的测量结果与物体相对观察者的运动状态无关 D．在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中也是同时发生的 ‎【思维导航】正确理解狭义相对论的基本内容 ‎【解析】根据狭义相对论，光速是速度的极限值，所以A正确；根据狭义相对论，长度、时间间隔都与运动状态有关，且都给出了具体的速度公式，所以B正确，C错误；同时是相对的，D错误。正确选项为A、B。‎ ‎【答案】AB ‎【考点】狭义相对论的基本假设 ‎【易错点】不能正确理解狭义相对论的基本假设导致出错 ‎【考查能力】理解能力 五：解题方法点拨 麦克斯韦电磁场理论 六：高考通关秘籍 ‎1：电磁波与机械波的比较 ‎ 名称 项目 电磁波 机械波 不同点 产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生 本质 是物质，是电磁现象，是电磁振荡的传播 不是物质，是机械振动在介质中的传播 传播机理 电磁场交替感应 质点间相互作用 传播介质 不需要介质(在真空中仍可传播)‎ 必须有介质(真空中不能传播)‎ 波的种类 横波 既有横波也有纵波 速度特点 由介质和频率决定，在真空中等于光速(很大)(c＝3×108 m/s)‎ 仅由介质决定 能量 都携带能量并传播能量 相同点 速度公式 v＝λf 遵循规律 均可发生反射、折射、干涉、衍射等现象 ‎2：电磁波的传播及波长、频率、波速 ‎(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)。‎ ‎(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。‎ ‎(3)三者关系v＝λf，f是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f＝，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长λ。‎ ‎3：对电磁波谱的四点说明 ‎(1)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。‎ ‎(3)不同的电磁波，产生的机理不同，无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；X射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。‎ ‎(4)电磁波的能量随频率的增大而增大。‎ 七：能力过关 ‎【基础能力提升】‎ ‎1．关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是(　　)‎ A.稳定的电场产生稳定的磁场 B.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场 C.变化的电场产生的磁场一定是变化的 D.振荡的电场在周围空间产生的磁场也是振荡的 答案　D 解析　麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，选项D正确。‎ ‎2．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 解析　电磁波是电磁场这种物质在空间的传播，它既可在真空中传播，也可在介质中传播，A错误；当电场随时间均匀变化时产生稳定的磁场，稳定的磁场不能再产生电场，故也就不能形成电磁波，B错误；做变速运动的电荷产生变化的磁场，变化的磁场在其周围空间产生变化的电场……电场、磁场交替产生，向外传播的过程就形成了电磁波，C正确；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，D错误。‎ ‎3．电磁波与声波比较，下列说法中正确的是(　　)‎ A.电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质 B.由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大 C.由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大 D.电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关 答案　ABC 解析　A、B均与事实相符，所以A、B正确；根据λ＝，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以C正确；电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小，所以D错误。‎ ‎4．关于狭义相对论的说法，正确的是(　　)‎ A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B.狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关 C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系 D.狭义相对论在任何情况下都适用 答案　ABC 解析　狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项A正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c(光速不变原理)，与光源的运动无关，选项B正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故选项C正确，D错误。‎ ‎5．以下物理学知识的相关叙述中正确的是(　　)‎ A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 B.变化的电场周围不一定产生变化的磁场 C.测速仪通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理 D.狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关 答案　BD 解析　用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉，选项A错误；在均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，选项B正确；测速仪通过发射超声波测量车速是利用了波的反射原理，选项C错误；狭义相对论认为，在任何惯性参考系中，真空中的光速均不变，选项D正确。‎ ‎6．以下说法正确的是(　　)‎ A．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关 B．光的偏振现象说明光是一种纵波 C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距变宽 D．赫兹用实验证实了电磁波的存在 答案　ACD 解析　相对论认为时间和空间与物质的运动状态是相联系的，与物质的运动状态有关，故A正确；偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故B错误；由Δx＝λ知入射光由绿光变红光，则条纹间距将变宽，C正确；麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D正确；故选A、C、D.‎ ‎7.以下物理学知识的相关叙述，其中正确的是(　　)‎ A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在 C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理 D．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 答案　BD 解析　用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，A错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B正确；交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒效应，C错误；根据相对性原理，在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故D正确．‎ ‎8.现代生活中，人们已更多地与电磁波联系在一起，并且越来越依赖于电磁波，关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是(　　)‎ A．把带电体和永磁体放在一起，即可以在其周围空间中产生电磁波 B．手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的 C．医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理 D．车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的 答案　B 解析　要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场，即电磁场，电磁场在介质中传播产生电磁波，A错误；通过电磁波可以实现各种通信，B正确；“B超”是利用了超声波的反射原理，C错误；车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的，D错误。‎ ‎9.根据相对论原理，下列说法中正确的是(　　)‎ A．按照相对论来讲，一个真实的、静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c B．按照相对论及基本力学规律可推出质量和能量的关系为E＝mc2‎ C．某个静质量为m0的物体，相对它静止的观察者测其质量为m＝m0，能量为E＝E0＝m0c2，称为静能量，这表明任何静质量不为零的物体都储存着巨大的能量 D．按照相对论来讲，物理规律在一切惯性参考系中可以具有不同的形式 ‎ 答案　ABC 解析　按照相对论的结论，m＝，这表明高速运动的物体其质量的测量值会非常大并随着速度趋于光速而无限增大，一个真实的物体，其质量是确定值、有限大，所以按照相对论来讲，一个真实的、静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c，选项A的说法是对的；质能关系式能按照相对论及基本力学规律推出，所以选项B的说法也是对的；根据质能方程：E＝mc2的意义知C项正确；按照狭义相对论的基本假设，物理规律在一切惯性参考系中都是相同的，所以选项D错误，故本题的正确选项为A、B、C。‎ ‎【能力拔高训练】‎ ‎10.[2016·北京高考]下列说法正确的是(　　)‎ A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．声波只能在空气中传播 D．光需要介质才能传播 答案　A 解析　声波是机械波，是纵波，在气体、固体、液体中都能传播，故B、C两项均错误；电磁波的传播不需要介质，能在真空中以光速传播，A项正确，D项错误。‎ ‎11.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 解析　电磁波是横波，可以发生衍射现象，故A错误；遥控器是通过红外线来遥控电视的，B错误；根据爱因斯坦狭义相对论可知，光速不变，故D错误。选项C正确。‎ ‎12.[2017·江西师大附中质检]下列说法正确的是(　　)‎ A．绿光比红光更容易发生全反射 B．电磁波可以与机械波类比，它们的传播都需要介质 C．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关 D．变化的磁场一定会产生变化的电场 E．在同一双缝干涉装置中黄光的干涉条纹间距比蓝光干涉条纹间距宽 答案　ACE 解析　光的频率越大则全反射的临界角越小，绿光的频率大，故绿光更容易发生全反射，选项A正确；电磁波的传播不需要介质，选项B错误；相对论认为空间和时间不再是绝对的，与物质的运动状态有关，C正确；根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场会产生恒定的电场，选项D错误；双缝干涉实验中条纹间距Δx＝λ，黄光波长比蓝光长，故其双缝干涉条纹间距大于蓝光，选项E正确。‎ ‎13.下列说法正确的是(　　)‎ A．光由一种介质进入另一种介质时频率不变 B．机械波在介质中传播的速度与波的频率有关 C．电磁波和机械波都需要通过介质传播 D．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波 E．当声源和观察者背向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率 答案　ADE 解析　光的频率由光源本身决定，光由一种介质进入另一种介质时频率不变，选项A正确；机械波在介质中传播的速度只与介质有关，与波的频率无关，选项B错误；机械波的传播需要通过介质，电磁波的传播不需要介质，选项C错误；根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波是横波，选项D正确；根据多普勒效应，当声源和观察者背向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，选项E正确。‎