专题11电磁场电磁波和相对论

台江教务：0591-88306836教案纸科目名称物理审批意见：课题专题十一电磁场、电磁波和相对论学生姓名任课教师温健平学生年级授课日期2012年月日时至时授课形式□AA□AB讲授内容专题十一电磁场、电磁波和相对论教案一．专题要点1．理解麦克斯韦的电磁场理论（1）恒定的磁场不能产生电场，恒定的电场也不能产生磁场。（2）均匀变化的磁场（B是t的一次函数）只能产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场。（3）非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场。（4）振荡（按正弦规律变化）的磁场产生同频率振荡的电场，反之也然。2．电磁波的特性电磁波在空间传播时，在任一位置（或时刻），E、B和V三者两两垂直，且E和B这两个物理量随时间和空间做周期性的变化；电磁波在空间传播不需要介质，可以在真空中传播；在真空中，电磁波传播的速度为光速C=3.0×108m/s3.电磁波谱的比较4.狭义相对论的两个基本假设（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律总是相同的（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5．时间和空间的相对性（1）“同时”的相对性：两个事件是否同时发生，与参考系的选择有关（2）长度的相对性（尺缩效应）（3）时间间隔的相对性（钟慢效应）（4）相对论的时空观：相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关．6．质能方程：2mcE二．考纲要求考点要求考点解读麦克斯韦电磁场理论、电磁波及其传播Ⅰ本专题考查题型以选择题为主电磁波的产生、发射和接收Ⅰ电磁波谱Ⅰ狭义相对论的基本假设Ⅰ狭义相对论的几个重要结论Ⅰ三．教法指引此专题复习时，可以先让学生完成相应的习题，在精心批阅之后以题目带动知识点，进行适当提炼讲解。要求学生强加记忆。这一专题的知识点高考要求不是很高，但是比较杂乱，学生易于掌握每个知识点，但是不易掌握全面，二轮复习时还是要稳扎稳打，从基本知识出发。四．知识网络专题十一电磁场、电磁波和相对论学案一．典例精析题型1.（麦克斯韦的电磁场理论）根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法中错误的是（）A．变化的电场可产生磁场B．均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场C．振荡电场能够产生振荡磁场D．振荡磁场能够产生振荡电场解析：（1）恒定的磁场不能产生电场，恒定的电场也不能产生磁场。（2）均匀变化的磁场（B是t的一次函数）只能产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场。（3）非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场。（4）振荡（按正弦规律变化）的磁场产生同频率振荡的电场，反之也然。所以此题B选项正确。题型2.（电磁波的波长、频率、速度的关系）关于电磁波在真空中传播速度，下列说法中不正确的是（）A．频率越高，传播速度越大B．电磁波的能量越强，传播速度越大C．波长越长，传播速度越大D．频率、波长、强弱都不影响电磁波的传播速度解析：频率由波源决定，能量由频率决定，传播速度由介质决定，波长由频率和波源共同决定此题选项为ABC题型3.（变化的磁场产生电场）如图所示的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宽的带正电的小球放入槽内，让小球获一初速度v0在槽内开始运动，与此同时，有一变化的磁场竖直向下穿过小槽外径所包围的面积，磁感应强度的大小随时间成正比增大，设小球运动过程中带电量不变，那么（）A．小球受到的向心力大小不变B．小球受到的向心力大小增加C．磁场力对小球做功D．小球受到的磁场力不断增加解析：变化的磁场产生的电场对带正电的小球加速，速度增加，向心力增加，小球的洛仑兹力增加，所以此题选BD。题型4.（电磁波的产生）某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一种？（）解析：周期性变化的电磁场会产生周期性变化的磁电场，进而在介质中形成电磁场。这样电磁场传播出去形成电磁波。所以此题选D。题型5.（LC回路中如何产生磁场）将下图所示的带电的平行板电容器C的两个极板用绝缘工具缓缓拉大板间距离的过程中，在电容器周围空间（）A．会产生变化的磁场B．会产生稳定的磁场C．不产生磁场D．会产生振荡的磁场解析：变化的电场产生磁场，此题选A。题型6.（LC回路的周期）电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30s，造成这一现象的原因可能是（）A．电池用久了B．振荡电路中电容器的电容大了C．振荡电路中线圈的电感大了D．振荡电路中电容器的电容小了解析：LC回路的周期LCT2，由此公式可知电子钟的周期由电感和电容共同决定，与其它因素无关此题选BC。题型7.（电磁波谱的应用）在下列说法中符合实际的是（）A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒C．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力解析：对照各种电磁波的特性、用途，此题选BD。题型8.（LC回路中电容器、线圈、电流等变化规律）如图所示，为理想LC振荡回路，此时刻电容器极板间的场强方向和线圈中的磁场方向如图。下列哪些说法正确（）A、如图所示的时刻电容器正在放电B、电路中的磁场能在增加C、电容器两端的电压在增加D、把电容器的两极板间距离拉大，振荡电流的频率增大解析：由电场方向可知电容器上极板带正电，由线圈中的电流方向可知电路中电流方向为逆时针，结合以上两点可知电容器在充电，电容器电压在增加。C对。由LC回路的周期公式可得D选项对。所以此题选CD。题型9.（物理学史）建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是（）A．法拉第B．奥斯特C．赫兹D．麦克斯韦解：此题选D题型10.（电磁波谱的波长比较）根据电磁波谱从下列选项中选出电磁波的范围相互交错重叠、且频率顺序由高到低排列的情况（）A．伦琴射线、紫外线、可见光B．伦琴射线、紫外线、红外线C．紫外线、红外线、可见光D．无线电波、红外线、紫外线解析：认真看书可得正确选项为A。题型11.（电视问题）下列说法中正确的是（）A．摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置B．电磁波中电场能量最大时，磁场能量为零；磁场能量最大时，电场能量为零CLC．摄像机在1s内要传送25幅画面D．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置解析：看书。选ACD。题型11.（电视问题）关于雷达的特点，下列说法正确的是（）A.雷达所用无线电波的波长比短波更短B.雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标C.达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离D.雷达在能见度低的黑夜将无法使用解析：雷达是利用无线电波中的①波长短,②衍射现象不明显,③传播的直线性好④遇到障碍物要发生反射的微波来测定物体位置的无线电设备。选AC。题型12.（光速不变原理）设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是（）A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c解析：由爱因斯坦的狭义相对论可得在真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。所以此题选CD。题型13.（长度的相对性）甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子，则下列说法正确的是（）A．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大B．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小C．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度大D．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度小解析：长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。即（公式）20)(1cvll，式中各符号的意义：l0：相对静止的参考系中所测，l：相对运动的参考系中所测。此题选BD。题型14.（质能方程）用著名的公式E=mc2(c是光速)，可以计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量．下面的哪种说法是正确的？（）A．同样的公式E=mc2也可以用来计算一个手电筒发出一定能量光时所丢失的质量B．公式E＝mc2适用于核反应堆中的核能，不适用于电池中的化学能C．只适用于计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量D．公式E＝mc2适用于任何类型的能量解析：相对论质量：20)(1cvmm，式中m0为物体静止时的质量，m为物体以速度v运动时的质量，由公式可以看出随v的增加，物体的质量随之增加。此题选AD。二、专题突破针对典型精析的例题题型，训练以下习题。1.某时刻LC回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如右图所示。则这时电容器正在_____（充电还是放电），电流大小正在______（增大还是减小）点拨：此题考查LC回路的物理量变化规律。应该依次填写：充电、减小。2.下列关于电磁波的叙述中，正确的是（）A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108m/sC．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短D．电磁波不能产生干涉、衍射现象点拨：此题考查电磁波的特性。选AC。3.根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（）A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D．振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场点拨：此题考查麦克斯韦的电磁场理论。选D。4.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来,形成了范围非常广阔的电磁波谱,不同的电磁波产生的机理不同,表现山的特性也不同,因而其用途也不同；下列应用中不符合实际的是（）A．医院里常用红外线对病人进行透视B．医院里常用紫外线照射病房和手术室进行消毒CLC．用X射线处理医院排放的污水可杀死各种病原体,保护环境免受污染D．用γ射线照射马铃薯可防止其发芽.以便长期保存点拨:此题考查电磁波谱的应用。选AC。5.根据爱因斯坦质能关系方程，可以说明（）A．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B．太阳不断的向外辐射能量，因而太阳的总质量一定在不断减小C．虽然太阳不断的向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的D．若地球从太阳获得能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大点拨：此题考查质能方程。选ABD。三、学法导航复习指导：①回归课本夯实基础，仔细看书把书本中的知识点掌握到位②练习为主提升技能，做各种类型的习题，在做题中强化知识③整理归纳举一反三，对易错知识点、易错题反复巩固1.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：此题依次填写：k21kk2.惯性系S中有一边长为l的正方形（如图A所示），从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是。解：此题选C3.“世界物理年”决议的作出是与爱因斯坦的相对论时空观有关．一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示．由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速）时，时钟的周期大约为．在日常生活中，我们无法察觉时钟周期的变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度若在高速运行的飞船上有一只表，从地而上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变（填“快”或“慢”）了．解：此题依次填写：2.5s;太小；慢4.右边两图中电容器的电容都是C=4×10-6F，电感都是L=9×10－4H，左图中电键K先接a，充电结束后将K扳到b；右图中电键K先闭合，稳定后断开。两图中LC回路开始电磁振荡t=3.14×10－4s时刻，C1的上极板正在____电（充电还是放电）,带_____电（正电还是负电）；L2中的电流方向向____(左还是右)，磁场能正在_____（增大还是减小）。解：先由周期公式求出LCT2=1.2π×10－4s，t=3.14×10－4s时刻是开始振荡后的T。再看与