高考試題分類解析-物理 專題25 電磁波和相對(duì)論

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1、 （二十五）電磁波和相對(duì)論、傳感器 一．2012年高考題 1.（2012山東基本能力測(cè)試）圖13是一種應(yīng)用傳感器檢測(cè)軌道運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)裝置。在軌道某處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，當(dāng)車頭達(dá)到傳感器瞬間和車尾離開傳感器瞬間，信號(hào)發(fā)生器各發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，由記錄儀記錄。完成63-65題。 .在該實(shí)驗(yàn)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(cè)軌道運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)裝，最適合使用的傳感器是光電傳感器，選項(xiàng)A正確。 二．2011年高考題 2．（2011江蘇物理）美國(guó)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(jiǎng)。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(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量，所以選項(xiàng)BC正確。 三．2010年高考題 3.（2010北京理綜）屬于狹義相對(duì)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(shí)間間隔具有相對(duì)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(duì)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(xiàng)A正確。 【答案】A 【點(diǎn)評(píng)】時(shí)間間隔具有相對(duì)性是狹義相對(duì)論的推論，物體的能量與質(zhì)量成正比是相對(duì)論的質(zhì)能方程得出的結(jié)論，不屬于狹義相對(duì)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(wú)線電波等，按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的排列順序是 【解析】根據(jù)電磁波譜，按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的排列順序是無(wú)線電波、紅外線、紫外線、g 射線，選項(xiàng)A正確。 【答案】A 【點(diǎn)評(píng)】此題考查對(duì)g 射線、紅外線、紫外線、無(wú)線電波等電磁波波長(zhǎng)的比較，屬簡(jiǎn)單題。 5．（2010天津理綜

4、）下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是 A．均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng) 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(chǎng)和磁場(chǎng)，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(chǎng)理論，均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生恒定電場(chǎng)，選項(xiàng)A正確；電磁波在真空和介質(zhì)中傳播的速度不相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，不一定就能產(chǎn)生電磁波，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若介質(zhì)密度不均勻，電磁波在同種介質(zhì)中也會(huì)發(fā)生偏折，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【答案】A 【點(diǎn)評(píng)】此題考查對(duì)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(cè)量和自動(dòng)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(chǎng)B中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面、間通以電流時(shí)，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動(dòng)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(chǎng)ＥＨ，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差ＵＨ。當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí)，ＥＨ和ＵＨ達(dá)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(qǐng)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(qǐng)判斷圖１中c、f哪端的電勢(shì)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(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)ＲＨ的表達(dá)式。（通過(guò)橫截面積Ｓ的電流I=nevS，其中v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率）； （3）圖2是霍爾測(cè)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(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反。霍爾元件置于被測(cè)圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號(hào)圖像如圖３所示。 ａ.若在時(shí)間ｔ內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請(qǐng)導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式。 ｂ.利用霍爾測(cè)速儀可以測(cè)量汽車行駛的里程。除除此之外，請(qǐng)你展開“智慧的翅膀”，提出另一個(gè)實(shí)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(shì)高。 （2）由 ① 解得 RH=UHd/IB= EHld/IB ② 當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力相等時(shí) ③ 四．2009年高考題 7.（2009年江蘇高考卷）如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)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(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測(cè)到該光束的傳播速度為 。（填寫選項(xiàng)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(duì)論的相對(duì)速度變換公式可得壯壯觀測(cè)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(duì)運(yùn)動(dòng)，光相對(duì)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(shuō)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(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象 D.電磁波無(wú)法攜帶信息傳播 【解析】電磁波在真空中也能傳播，選項(xiàng)A錯(cuò)；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(xiàng)B正確；電磁波是橫波，橫波能發(fā)生偏振現(xiàn)象，電磁波會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)；所有波都能傳遞信息，電磁波無(wú)法攜帶信息傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)。

9、 【答案】B 【點(diǎn)評(píng)】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(guò)歸類和比較，有助于掌握新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。在類比過(guò)程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處。某同學(xué)對(duì)機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是D A．機(jī)械波的頻率、波長(zhǎng)和波速三者滿足的關(guān)系，對(duì)電磁波也適用 B．機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 C．機(jī)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(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波 【答案】D 【點(diǎn)評(píng)】此題考查機(jī)械波與電磁波的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。 10（2009四川理綜卷第14題）關(guān)于電磁波

10、，下列說(shuō)法正確的是 A.雷達(dá)是用X光來(lái)測(cè)定物體位置的設(shè)備 B.使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫做解調(diào) C.用紅外線照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見光 D.變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 【解析】雷達(dá)是用無(wú)線電波來(lái)測(cè)定物體位置的設(shè)備，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫做調(diào)制，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；用紫外線照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見光，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，選項(xiàng)D正確。 【答案】D 【點(diǎn)評(píng)】此題考查電磁波的應(yīng)用和麥克斯韋電磁場(chǎng)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(zhǎng)為l的正方

11、形(如圖A所示)，從相對(duì)S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測(cè)得該正方形的圖象是 ． 答案：C【解析】由相對(duì)論的沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度變短，垂直于運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度不變可得運(yùn)動(dòng)方向上（x軸方向）的邊長(zhǎng)變短，垂直運(yùn)動(dòng)方向（y軸方向）的邊長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的 倍，粒子運(yùn)動(dòng)速度是光速的 倍。 答案：k 【解析】根據(jù)相對(duì)論有運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)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(jiǎng)授予了法國(guó)和德國(guó)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(shuō)法中，錯(cuò)誤的是 A．熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測(cè)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(guò)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(guò)和產(chǎn)生熱效應(yīng)的作用，選項(xiàng)D說(shuō)法錯(cuò)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(jiǎng)授予了兩名美國(guó)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(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)，下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說(shuō)法中正確的是 A、微波是指波長(zhǎng)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(shí)際上是電磁輻射 Ｄ、普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō) 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(xiàng)B說(shuō)法錯(cuò)誤。 七．2006年高考題 15.（2006廣東物理 ）目前雷達(dá)

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(dá)和電磁波說(shuō)法正確的是 A.真空中上述雷達(dá)發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)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(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生的 C.測(cè)出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時(shí)間間隔可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離 D.波長(zhǎng)越短的電磁波，反射性能越強(qiáng) 可確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離，所以C項(xiàng)正確.波長(zhǎng)越短的電磁波，其頻率越大，粒子性越強(qiáng)即反射性越強(qiáng)，所以D項(xiàng)正確. 八．2005年高考題 16．（2005·廣東物理）關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)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(chǎng)和磁場(chǎng)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(xiàng)ACD正確B錯(cuò)誤。 17（2005·春招理綜）原始的電話機(jī)將聽筒和話筒串聯(lián)成一個(gè)電路，當(dāng)自己對(duì)著話筒講話時(shí)，會(huì)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(jìn)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(shí)， 從聽筒中就聽不到話筒傳出的聲音了，這時(shí)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(shí)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(zhǎng)的輕繩，下端栓一小物塊A，上端固定在C點(diǎn)且與一能測(cè)量繩的拉力的測(cè)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(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。在各種阻力都可忽略的條件下測(cè)力

17、傳感器測(cè)得繩的拉F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖2所示。已知子彈射入的時(shí)間極短，且圖2中t=0為A、B開始以相同速度運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻。根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中（包括圖）提供的信息，對(duì)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(yùn)動(dòng)過(guò)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(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期為T=2t0。① 用m、m0分別表示A、B的質(zhì)量，l表示繩長(zhǎng)，v1、v2分別表示它們?cè)趫A周最低、最高點(diǎn)的速度，F(xiàn)1、F2分別表示運(yùn)動(dòng)到最低、最高點(diǎn)時(shí)繩的拉力大小， 根據(jù)動(dòng)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(jī)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(jī)械能是E= (m+m0)v12，⑩由②⑧⑩聯(lián)立解得E=3m02v02g/Fm 。