高考試題分類解析-物理 專題25 電磁波和相對論

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1、 （二十五）電磁波和相對論、傳感器 一．2012年高考題 1.（2012山東基本能力測試）圖13是一種應(yīng)用傳感器檢測軌道運行的實驗裝置。在軌道某處設(shè)置監(jiān)測點，當(dāng)車頭達到傳感器瞬間和車尾離開傳感器瞬間，信號發(fā)生器各發(fā)出一個脈沖信號，由記錄儀記錄。完成63-65題。 .在該實驗裝置中，最適合使用的傳感器是 A.光電傳感器 B.氣體傳感器 C.熱傳感器 D.壓力傳感器 答案：A解析：檢測軌道運行的實驗裝，最適合使用的傳感器是光電傳感器，選項A正確。 二．2011年高考題 2．（2011江蘇物理）美國科學(xué)家Willard S

2、.Boyle與George E.Snith 因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明獲得2009年度諾貝爾物理學(xué)獎。CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器。下列器件可作為傳感器的有 A．發(fā)光二極管 B。熱敏電阻 C?；魻栐? D。干電池 答案：.BC解析: 熱敏電阻可以把溫度轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，霍爾元件可以把磁感應(yīng)強度轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量，所以選項BC正確。 三．2010年高考題 3.（2010北京理綜）屬于狹義相對論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中， A.真空中光速不變 B.時間間隔具有相對性 C.物體的質(zhì)量不變 D.物體的能量與質(zhì)量成正比 【解析】狹義

3、相對性的基本假設(shè)是：一切物理規(guī)律在不同的慣性參考系中都是相同的，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，所以選項A正確。 【答案】A 【點評】時間間隔具有相對性是狹義相對論的推論，物體的能量與質(zhì)量成正比是相對論的質(zhì)能方程得出的結(jié)論，不屬于狹義相對論基本假設(shè)。 4.（2010上海物理）電磁波包含了g 射線、紅外線、紫外線、無線電波等，按波長由長到短的排列順序是 【解析】根據(jù)電磁波譜，按波長由長到短的排列順序是無線電波、紅外線、紫外線、g 射線，選項A正確。 【答案】A 【點評】此題考查對g 射線、紅外線、紫外線、無線電波等電磁波波長的比較，屬簡單題。 5．（2010天津理綜

4、）下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 A．均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場 B. 電磁波在真空和介質(zhì)中傳播的速度相同 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)中只能沿直線傳播 【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生恒定電場，選項A正確；電磁波在真空和介質(zhì)中傳播的速度不相同，選項B錯誤；只要有電場和磁場，不一定就能產(chǎn)生電磁波，選項C錯誤；若介質(zhì)密度不均勻，電磁波在同種介質(zhì)中也會發(fā)生偏折，選項D錯誤。 【答案】A 【點評】此題考查對電磁波理論的理解和掌握。 6. （2010北京理綜第23題）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣

5、泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。 如圖1，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直至于磁場B中，在薄片的兩個側(cè)面、間通以電流時，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力的作用相一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場ＥＨ，同時產(chǎn)生霍爾電勢差ＵＨ。當(dāng)電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時，ＥＨ和ＵＨ達到穩(wěn)定值，ＵＨ的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式，其中比例系數(shù)ＲＨ稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。 （1）設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（c、f間距）為，請寫出ＵＨ和ＥＨ的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請判斷圖１中c、f哪端的電勢高； （2）已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積

6、中導(dǎo)電的電子數(shù)為ｎ，電子的電荷量為ｅ，請導(dǎo)出霍爾系數(shù)ＲＨ的表達式。（通過橫截面積Ｓ的電流I=nevS，其中v是導(dǎo)電電子定向移動的平均速率）； （3）圖2是霍爾測速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著ｍ個永磁體，相鄰永磁體的極性相反?；魻栐糜诒粶y圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號圖像如圖３所示。 ａ.若在時間ｔ內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達式。 ｂ.利用霍爾測速儀可以測量汽車行駛的里程。除除此之外，請你展開“智慧的翅膀”，提出另一個實例或設(shè)想。 解析：（1）ＵＨ=ＥＨl，由左手定則可判斷出電子將偏向f端，所以

7、c端電勢高。 （2）由 ① 解得 RH=UHd/IB= EHld/IB ② 當(dāng)電場力與洛倫茲力相等時 ③ 四．2009年高考題 7.（2009年江蘇高考卷）如圖所示，強強乘電梯速度為0.9c（c為光速）的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5 c，強強向壯壯發(fā)出一束光進行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為 。（填寫選項前的字母） A．0.4c B．0.5c C．0.9c 　D．1.0c 【

8、解析】題中v=0.5c，u’=c，由相對論的相對速度變換公式可得壯壯觀測到該光束的傳播速度為u==c。由此可知不論光源與觀察者做怎樣的相對運動，光相對于觀察者的速度都是一樣的。 8（2009天津理綜卷物理第2題）下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 A.電磁波必須依賴介質(zhì)傳播 B.電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象 C.電磁波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象 D.電磁波無法攜帶信息傳播 【解析】電磁波在真空中也能傳播，選項A錯；衍射是一切波所特有的現(xiàn)象，電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項B正確；電磁波是橫波，橫波能發(fā)生偏振現(xiàn)象，電磁波會發(fā)生偏振現(xiàn)象，選項C錯；所有波都能傳遞信息，電磁波無法攜帶信息傳播，選項D錯。

9、 【答案】B 【點評】此題考查電磁波的特性。 9（2009北京理綜卷第15題）類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法，通過歸類和比較，有助于掌握新知識，提高學(xué)習(xí)效率。在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處。某同學(xué)對機械波和電磁波進行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是D A．機械波的頻率、波長和波速三者滿足的關(guān)系，對電磁波也適用 B．機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 C．機械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播 D．機械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波 【答案】D 【點評】此題考查機械波與電磁波的相同點和不同點。 10（2009四川理綜卷第14題）關(guān)于電磁波

10、，下列說法正確的是 A.雷達是用X光來測定物體位置的設(shè)備 B.使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做解調(diào) C.用紅外線照射時，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光 D.變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場 【解析】雷達是用無線電波來測定物體位置的設(shè)備，選項A錯誤；使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制，選項B錯誤；用紫外線照射時，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光，選項C錯誤；變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場，選項D正確。 【答案】D 【點評】此題考查電磁波的應(yīng)用和麥克斯韋電磁場理論。 五．2008年高考題 11.(08高考江蘇物理)慣性系S中有一邊長為l的正方

11、形(如圖A所示)，從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象是 ． 答案：C【解析】由相對論的沿運動方向的長度變短，垂直于運動方向的長度不變可得運動方向上（x軸方向）的邊長變短，垂直運動方向（y軸方向）的邊長不變，C圖像正確； 12．（2008年海南高考物理）設(shè)宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍．則粒子運動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的 倍，粒子運動速度是光速的 倍。 答案：k 【解析】根據(jù)相對論有運動粒子的能量E=mc2，靜止粒子的能量E0=m0c2，由粒子的能量是其靜止能量的k倍可知粒

12、子運動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的k倍；由m= m0/可得k=1/,解得粒子運動速度與光速的比值=。 13（2008·江蘇物理）2007年度諾貝爾物理學(xué)獎授予了法國和德國的兩位科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻效應(yīng)”．基于巨磁電阻效應(yīng)開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，被認(rèn)為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用．在下列有關(guān)其它電阻應(yīng)用的說法中，錯誤的是 A．熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測控裝置中 B．光敏電阻是一種光電傳感器 C．電阻絲可應(yīng)用于電熱設(shè)備中 D．電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙交流的作用． 答案：D解析：電阻在電路中主要起到阻礙電流通過和產(chǎn)生熱效應(yīng)的作用，選項D說法錯誤。 六．20

13、07年高考題 14、（2007·江蘇物理）2006年度諾貝爾物理學(xué)獎授予了兩名美國科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化。他們的出色工作被譽為是宇宙學(xué)研究進入精密科學(xué)時代的起點，下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說法中正確的是 A、微波是指波長在10-3m到10m之間的電磁波 Ｂ、微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播 Ｃ、黑體的熱輻射實際上是電磁輻射 Ｄ、普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說 答案：ACD解析：微波可以在真空中傳播，聲波只能在介質(zhì)中傳播，選項B說法錯誤。 七．2006年高考題 15.（2006廣東物理 ）目前雷達

14、發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)，下列關(guān)于雷達和電磁波說法正確的是 A.真空中上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3 m至1.5 m之間 B.電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的 C.測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標(biāo)的距離 D.波長越短的電磁波，反射性能越強 可確定雷達和目標(biāo)的距離，所以C項正確.波長越短的電磁波，其頻率越大，粒子性越強即反射性越強，所以D項正確. 八．2005年高考題 16．（2005·廣東物理）關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的是 Ａ．電磁波是橫波

15、Ｂ．電磁波的傳播需要介質(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的方向處處相互垂直 答案：ACD解析：電磁波的傳播不需要介質(zhì)，選項ACD正確B錯誤。 17（2005·春招理綜）原始的電話機將聽筒和話筒串聯(lián)成一個電路，當(dāng)自己對著話筒講話時，會從話筒中聽到自己的聲音，導(dǎo)致聽覺疲勞而影響通話?，F(xiàn)代的電話將聽筒電路與話筒電路分開，改進的電路原理示意圖如圖2所示，圖2中線圈Ⅰ與線圈Ⅱ匝數(shù)相等，R0=1.2kΩ，R=3.6kΩ，Rx為可變電阻。當(dāng)Rx調(diào)到某一值時， 從聽筒中就聽不到話筒傳出的聲音了，這時Rx= kΩ。 答案：1.8 解析：當(dāng)Rx

16、與R的并聯(lián)等效電阻等于R=3.6kΩ，線圈Ⅰ與線圈Ⅱ中電流大小相等方向相反，從聽筒中就聽不到話筒傳出的聲音了，這時Rx= 1.8 kΩ。 九．2004年高考題 十．2003年高考題 A B v0 圖1 C F Fm O t t0 3t0 5t0 圖2 18.（2003分廣東河南物理）圖1所示為一根豎直懸掛的不可伸長的輕繩，下端栓一小物塊A，上端固定在C點且與一能測量繩的拉力的測力傳感器相連。已知有一質(zhì)量為m0的子彈B沿水平方向以速度v0射入A內(nèi)（未穿透），接著兩者一起繞C點在豎直面內(nèi)做圓周運動。在各種阻力都可忽略的條件下測力

17、傳感器測得繩的拉F隨時間t的變化關(guān)系如圖2所示。已知子彈射入的時間極短，且圖2中t=0為A、B開始以相同速度運動的時刻。根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中（包括圖）提供的信息，對反映懸掛系統(tǒng)本身性質(zhì)的物理量（例如A的質(zhì)量）及A、B一起運動過程中的守恒量，你能求得哪些定量的結(jié)果？ 解析：由圖2可直接看出，A、B一起做周期性運動，運動周期為T=2t0。① 用m、m0分別表示A、B的質(zhì)量，l表示繩長，v1、v2分別表示它們在圓周最低、最高點的速度，F(xiàn)1、F2分別表示運動到最低、最高點時繩的拉力大小， 根據(jù)動量守恒有mv0=(m+m0)v1，② 1 根據(jù)牛頓定律有：F1-(m+m0)g=(m+m0) , ③ F2+(m+m0)g=(m+m0) ，④ 由機械能守恒又有： 1 2 2l(m+m0)g= (m+m0)v12- (m+m0)v22，⑤ 由圖2知，F(xiàn)2=0，⑥ 系統(tǒng)總機械能是E= (m+m0)v12，⑩由②⑧⑩聯(lián)立解得E=3m02v02g/Fm 。