专题19 电磁振荡电磁波 传感器-2021年高考真题物理分项汇编（新高考）

专题19 电磁振荡电磁波，传感器 1. (2021新高考福建)以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段.2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录.此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示.下列说法正确的是 A.“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波 B.“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波 C.“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现 D.“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程. 【参考答案】B D 【解题思路】根据题述，“奋斗者”号与“探索一号”通信是以声波作为信息载体的水声通信，而声波属于纵波，选项A错误；“奋斗者”号与“沧海”号通信以无线蓝绿光作为信息载体的电磁通信，而电磁波属于横波，选项B正确；由于“探索一号”与太空中的通信卫星相距很远，声波不能在真空中传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁波实现，选项C错误；“探索一号”与“探索二号”利用水面无线通信，其通信过程也是能量传播的过程.选项D正确。 2. （2021年6月浙江选考物理）大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到 时会引起神经混乱，达到 时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率 。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为（　　） A. B. C. D. 【参考答案】B 【名师解析】 设微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为 解得 。则引起神经混乱时有 ，引起心肺功能衰竭时有 ，所以B正确；ACD错误。 【名师点评】本题以微波武器切入，考查微波武器的功率及其相关知识点。 3．（18分）（2021新高考天津卷）霍尔元件是一种重要的磁传感器，可用在多种自动控制系统中．长方体半导体材料厚为a、宽为b、长为c，以长方体三边为坐标轴建立坐标系 ，如图所示．半导体中有电荷量均为e的自由电子与空穴两种载流子，空穴可看作带正电荷的自由移动粒子，单位体积内自由电子和空穴的数目分别为n和p．当半导体材料通有沿 方向的恒定电流后，某时刻在半导体所在空间加一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，沿 方向，于是在z方向上很快建立稳定电场，称其为霍尔电场，已知电场强度大小为E，沿 方向． （1）判断刚加磁场瞬间自由电子受到的洛伦兹力方向； （2）若自由电子定向移动在沿 方向上形成的电流为 ，求单个自由电子由于定向移动在z方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力大小 ； （3）霍尔电场建立后，自由电子与空穴在z方向定向移动的速率分别为 、 ，求 时间内运动到半导体z方向的上表面的自由电子数与空穴数，并说明两种载流子在z方向上形成的电流应满足的条件． 【解题思路】 （1）由左手定则可判断出自由电子受到的洛伦兹力沿 方向 （2）设t时间内流过半导体垂直于x轴某一横截面自由电子的电荷量为q，由电流定义式，有 ① 设自由电子在x方向上定向移动速率为 ，可导出自由电子的电流微观表达式为 ② 单个自由电子所受洛伦兹力大小为 ③ 霍尔电场力大小为 ④ 自由电子在z方向上受到的洛伦兹力和霍尔电场力方向相同，联立②③④式， 其合力大小为 ⑤ （3）设 时间内在z方向上运动到半导体上表面的自由电子数为 、空穴数为 ，则 ⑥ ⑦ 霍尔电场建立后，半导体z方向的上表面的电荷量就不再发生变化，则应 ，即在任何相等时间内运动到上表面的自由电子数与空穴数相等，这样两种载流子在z方向形成的电流应大小相等、方向相反． 4．（8分）（2021高考新课程I卷山东卷）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有： 待测热敏电阻（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）； 电源E（电动势，内阻r约为）； 电阻箱R（阻值范围）； 滑动变阻器（最大阻值）； 滑动变阻器（最大阻值）； 微安表（量程，内阻等于）； 开关两个，温控装置一套，导线若干。 同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下： ①按图示连接电路； ②闭合、，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏； ③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开，调节电阻箱，使微安表指针半偏； ④记录此时的温度和电阻箱的阻值。 回答下列问题： （1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用________（填“”或“”）。 （2）请用笔画线代替导线，在答题卡上将实物图（不含温