十年高考试题分类解析-物理专题25电磁波和相对论

（二十五）电磁波和相对论、传感器一．2012年高考题1.（2012山东基本能力测试）图13是一种应用传感器检测轨道运行的实验装置。在轨道某处设置监测点，当车头达到传感器瞬间和车尾离开传感器瞬间，信号发生器各发出一个脉冲信号，由记录仪记录。完成63-65题。.在该实验装置中，最适合使用的传感器是A.光电传感器B.气体传感器C.热传感器D.压力传感器答案：A解析：检测轨道运行的实验装，最适合使用的传感器是光电传感器，选项A正确。二．2011年高考题2．（2011江苏物理）美国科学家WillardS.Boyle与GeorgeE.Snith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明获得2009年度诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有A．发光二极管B。热敏电阻C。霍尔元件D。干电池答案：.BC解析:热敏电阻可以把温度转化为电学量，霍尔元件可以把磁感应强度转化为电压这个电学量，所以选项BC正确。三．2010年高考题3.（2010北京理综）属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中，A.真空中光速不变B.时间间隔具有相对性C.物体的质量不变D.物体的能量与质量成正比【解析】狭义相对性的基本假设是：一切物理规律在不同的惯性参考系中都是相同的，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以选项A正确。【答案】A【点评】时间间隔具有相对性是狭义相对论的推论，物体的能量与质量成正比是相对论的质能方程得出的结论，不属于狭义相对论基本假设。4.（2010上海物理）电磁波包含了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【解析】根据电磁波谱，按波长由长到短的排列顺序是无线电波、红外线、紫外线、射线，选项A正确。【答案】A【点评】此题考查对射线、红外线、紫外线、无线电波等电磁波波长的比较，属简单题。5．（2010天津理综）下列关于电磁波的说法正确的是A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场B.电磁波在真空和介质中传播的速度相同C.只要有电场和磁场，就能产生电磁波D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播【解析】根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场能够在空间产生恒定电场，选项A正确；电磁波在真空和介质中传播的速度不相同，选项B错误；只要有电场和磁场，不一定就能产生电磁波，选项C错误；若介质密度不均匀，电磁波在同种介质中也会发生偏折，选项D错误。【答案】A【点评】此题考查对电磁波理论的理解和掌握。6.（2010北京理综第23题）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1，将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用相一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场ＥＨ，同时产生霍尔电势差ＵＨ。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，ＥＨ和ＵＨ达到稳定值，ＵＨ的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式HHIBURd，其中比例系数ＲＨ称为霍尔系数，仅与材料性质有关。（1）设半导体薄片的宽度（c、f间距）为l，请写出ＵＨ和ＥＨ的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图１中c、f哪端的电势高；（2）已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为ｎ，电子的电荷量为ｅ，请导出霍尔系数ＲＨ的表达式。（通过横截面积Ｓ的电流I=nevS，其中v是导电电子定向移动的平均速率）；（3）图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着ｍ个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图３所示。ａ.若在时间ｔ内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式。ｂ.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个实例或设想。解析：（1）ＵＨ=ＥＨl，由左手定则可判断出电子将偏向f端，所以c端电势高。（2）由HHIBURd①解得RH=UHd/IB=EHld/IB②当电场力与洛伦兹力相等时eHEevB③四．2009年高考题7.（2009年江苏高考卷）如图所示，强强乘电梯速度为0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为。（填写选项前的字母）A．0.4cB．0.5cC．0.9cD．1.0c【解析】题中v=0.5c，u’=c，由相对论的相对速度变换公式可得壮壮观测到该光束的传播速度为u=21uvuvc''=c。由此可知不论光源与观察者做怎样的相对运动，光相对于观察者的速度都是一样的。8（2009天津理综卷物理第2题）下列关于电磁波的说法正确的是A.电磁波必须依赖介质传播B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波不会发生偏振现象D.电磁波无法携带信息传播【解析】电磁波在真空中也能传播，选项A错；衍射是一切波所特有的现象，电磁波可以发生衍射现象，选项B正确；电磁波是横波，横波能发生偏振现象，电磁波会发生偏振现象，选项C错；所有波都能传递信息，电磁波无法携带信息传播，选项D错。【答案】B【点评】此题考查电磁波的特性。9（2009北京理综卷第15题）类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确．．．的是DA．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波【答案】D【点评】此题考查机械波与电磁波的相同点和不同点。10（2009四川理综卷第14题）关于电磁波，下列说法正确的是A.雷达是用X光来测定物体位置的设备B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调C.用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D.变化的电场可以产生变化的磁场【解析】雷达是用无线电波来测定物体位置的设备，选项A错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，选项B错误；用紫外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，选项C错误；变化的电场可以产生变化的磁场，选项D正确。【答案】D【点评】此题考查电磁波的应用和麦克斯韦电磁场理论。五．2008年高考题11.(08高考江苏物理)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．答案：C【解析】由相对论的沿运动方向的长度变短，垂直于运动方向的长度不变可得运动方向上（x轴方向）的边长变短，垂直运动方向（y轴方向）的边长不变，C图像正确；12．（2008年海南高考物理）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。答案：k21kk【解析】根据相对论有运动粒子的能量E=mc2，静止粒子的能量E0=m0c2，由粒子的能量是其静止能量的k倍可知粒子运动时的质量等于其静止质量的k倍；由m=m0/21cv可得k=1/21cv,解得粒子运动速度与光速的比值cv=21kk。13（2008·江苏物理）2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其它电阻应用的说法中，错误的是A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用．答案：D解析：电阻在电路中主要起到阻碍电流通过和产生热效应的作用，选项D说法错误。六．2007年高考题14、（2007·江苏物理）2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点，下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是A、微波是指波长在10-3m到10m之间的电磁波Ｂ、微波和声波一样都只能在介质中传播Ｃ、黑体的热辐射实际上是电磁辐射Ｄ、普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说答案：ACD解析：微波可以在真空中传播，声波只能在介质中传播，选项B说法错误。七．2006年高考题15.（2006广东物理）目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内，下列关于雷达和电磁波说法正确的是A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C.测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D.波长越短的电磁波，反射性能越强可确定雷达和目标的距离，所以C项正确.波长越短的电磁波，其频率越大，粒子性越强即反射性越强，所以D项正确.八．2005年高考题16．（2005·广东物理）关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是Ａ．电磁波是横波Ｂ．电磁波的传播需要介质Ｃ．电磁波能产生干涉和衍射现象Ｄ．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直答案：ACD解析：电磁波的传播不需要介质，选项ACD正确B错误。17（2005·春招理综）原始的电话机将听筒和话筒串联成一个电路，当自己对着话筒讲话时，会从话筒中听到自己的声音，导致听觉疲劳而影响通话。现代的电话将听筒电路与话筒电路分开，改进的电路原理示意图如图2所示，图2中线圈Ⅰ与线圈Ⅱ匝数相等，R0=1.2kΩ，R=3.6kΩ，Rx为可变电阻。当Rx调到某一值时，从听筒中就听不到话筒传出的声音了，这时Rx=kΩ。答案：1.8解析：当Rx与R的并联等效电阻等于R=3.6kΩ，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ中电流大小相等方向相反，从听筒中就听不到话筒传出的声音了，这时Rx=1.8kΩ。九．2004年高考题十．2003年高考题18.（2003分广东河南物理）图1所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳，下端栓一小物块A，上端固定在C点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连。已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内（未穿透），接着两者一起绕C点在竖直面内做圆周运动。在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉F随时间t的变化关系如图2所示。已知子弹射入的时间极短，且图2中t=0为A、B开始以相同速度运动的时刻。根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例如A的质量）及A、B一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果？解析：由图2可直接看出，A、B一起做周期性运动，运动周期为T=2t0。①用m、m0分别表示A、B的质量，l表示绳长，v1、v2分别表示它们在圆周最低、最高点的速度，F1、F2分别表示运动到最低、最高点时绳的拉力大小，根据动量守恒有mv0=(m+m0)v1，②根据牛顿定律有：F1-(m+m0)g=(m+m0)21vl,③F2+(m+m0)g=(m+m0)22vl，④由机械能守恒又有：2l(m+m0)g=12(m+m0)v12-12(m+m0)v22，⑤由图2知，F2=0，⑥系统总机械能是E=12(m+m0)v12，⑩由②⑧⑩联立解得E=3m02v02g/Fm。ABv0图1CFFmOtt03t05t0图2112