高中物理5.1电磁场理论引发的怪异问题试题

高中物理5.1电磁场理论引发的怪异问题试题
2019.09
1,如图，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时（）
A.电压表的示数增大
B.R２中电流减小
C.小灯泡的功率增大
D.电路的路端电压增大
2,光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关。

如图所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄，日落灯亮的效果。

简要说明工作原理。

3,如图所示为一种加速度仪的示意图。

质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。

求：⑴系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。

⑵将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？⑶若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？
4,将一个动力传感器连接到计算机上，我们就可以测量快速变化的力，某一小球用一条不可伸长的轻绳连接，绳的另端固定在悬点上，当小球在竖直面内来回摆动时，用动力传感器测得绳子对悬点的拉力随时间变化的曲线如图所示，取重力加速度g=10m/s2，求绳子的最大偏角θ。

t
5,用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b在的示数均为 10 N （取g=10 m／s2）．（1）若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向．（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．
6,如图所示为一种悬球式加速仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，金属球的质量为m，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的均匀电阻丝，其阻值为R，金属丝与电阻
丝接触良好，摩擦不计。

电阻丝的中心C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V，图中虚线OC与AB垂直，且OC=h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB 沿前进的方向。

列车静止时金属丝处于竖直状态，当加速或减速时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表V的读数变化可以测出加速度的大小，则：
⑴当列车向右匀加速直线运动时，试导出加速度a与电压表读数U＇的关系式；
⑵用导出的关系式说明表盘上a的刻度是否均匀；
⑶C点设置在电阻丝AB中点的原因是什么？对电压表的选择有什么特殊要求吗？
7,一米长的标尺以相对论速度穿过一根几米长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。

则以下能最恰当地描述标尺穿过管子时的情形的是 ( )
A．标尺收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住标尺
B．标尺伸展变长，因此在某些位置上，标尺从管子的两端伸出来C．两者都收缩变短，且收缩量相等，因此在某个位置上，管子能恰好遮住标尺
D．所有情形都与观察者的运动状态有关
8,原长为15m的飞船以9km/s的速率相对地面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度为多少？假设飞船以0.9c的速率飞行，则从地面上测量，它的长度又为多少？从中你可以得到什么结论？
9,一固定长度为90m的飞船，沿船身方向相对地球以0.8c的速度从一观测站的上空飞过，该观测站测得的飞船的长度为多少？船身全部通过观测站所用的时间为多少？船中宇航员测得的时间又为多少？（观测站视
为质点）
10,一列火车以某一速度相对于地面运动，若地面上的人测量某光源发出的光同时到达车厢的前壁和后壁，则按照火车上的人测量，光先到达前壁还是后壁？火车上的人怎样解释这种现象？
11,有一个科幻故事：一个中年人乘坐接近光速的宇宙飞船，他在宇宙飞船飞行了很长时间后回到地球，当他到达地面时，发现他的儿子已经是白发苍苍的老头了，而他自己基本上没有发生什么变化，你觉得这个故事的科学道理在哪里？
12,要描述一个物体的运动，必须先确定___________。

20世纪初，著名物理学家______________建立了举世闻名的相对论，使人们对
___________和__________的认识产生了根本性的变革。

13,在经典力学中，__________________是力学规律的基础，若它在某个参考系中成立，则这样的参考系叫________________。

14,狭义相对论的两个基本假设：____________________和
____________________。

15,相对性原理是指在不同的_____________参考系中，一切物理定律都是_____________的；光速不变原理是指真空中的光速在不同的
_____________参考系中都是_____________的。

16,假设有一天你坐在神州七号的飞船舱内，且看不到舱外的景物。

当飞船静止或做匀速直线运动时，你_____________（填“能”或“不能”）感觉到飞船是静止的还是运动的。

17,狭义相对论指出，_____________和_____________的量度与参考系的选择有关。

18,有甲、乙两人，甲以2m/s的速度向东直线行走，乙以1.5m/s的速度向西直线行走，则甲相对于乙的速度大小为( )
A．2m/s B．1.5m/s C．3.5m/s D．0.5m/s
19,下列说法正确的是( )
A．物理的基本规律在所有惯性系中都是等价的
B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动都无关
C．在任何惯性系中，光在真空中沿任意方向的传播速度都相同
D．以上说法均不正确
20,一根沿自身长度方向运动的直杆，其长度比静止时
( )
A ．长
B ．短
C ．相等
D ．不能确定
试题答案
1, ABC
2, 电路连接如图所示。

当天亮时，光线照射光敏电阻A ，其阻值迅速减
小，控制回路电流增大，断电器B 工作，吸住衔铁使触点断开，路灯熄
灭。

当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻A 的阻值增大。

控制回路电流减
小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮。

3, （1）当振子向左偏离中间位置x 距离时，由牛顿第二定律得ma kx =2 ① 电压表的示数为E L x L U -=2 ②
由以上两式解得 )2(U E mE kL a -= ③
（2）均匀，因为加速度a 与电压表示数U 是一次函数（线性关系）。

（3）当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数E U m =，电压表指针
指在满刻度的3/4位置时，E U 43= 代入③式解得 m kL a 2= 方向向
4, 设小球的质量为m ，绳子长度为L ，绳子拉力的最小值和最大值各为F1和F2，小球摆至最高点时，绳子拉力最小F1=mgCos θ…（1） 小球
摆至最低点时，绳子拉力最大F2-mg=m L V 2
…（2） 摆动过程小球机械能守恒ϑcos 1(212-==mgl mgh mv ）
（3）
由以上各式得：cos θ=1
2123F F F +=0.5 ……（4） θ=600 …（5） 5, 传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，亦即该弹簧对滑块的弹力大小． 解：（1）如图依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力 F1=14N ，右侧弹簧对滑块的向左的推力F2=6.0 N ．滑块所受合力产生加速度a1， 根据牛顿第二定律有121ma F F =-得=1a 4 m/s2
a1与F1同方向，即向前（向右）．
（2）a 传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力01='F ，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为202='F N 。

滑块所受合力产生加速度，由牛顿第 二定律得22ma F ='，a2=10m/s2，方向向左． 6, (1)
Uh Lg U a '=
(2) 当悬绳偏离竖直方向到达 A 或 B 位置时，列车的加速度最大。

则h L 2tan =θ,有h Lg a 2= (3) 可见，列车有可能有向左、向右方向的加速度，则 C 点应该设置在滑动变阻器的中间，这样才能保证列车有双向加速度时都能测量；可见，电流有可能分别从两个不同的接线柱流入，则电压表的 0 刻度应该在中间位置，且左、右两端的量程都是U/2。

8, 14.99999998m，4.7m，当物体的运动速度接近光速时，其质量变化很大
9, 2.25×10-7s，3.75×10-7s
10, 先到达前壁，因为在光向前后壁传播的过程中，火车相对于地面向前运动了一段距离，所以光源发出的位置一定离前壁较近，光也一定先到达前壁
11, 中年人在速度比较接近光速的飞船惯性系中，时间会变慢，而时间延缓效应对生命、化学过程也是成立的，飞船的速度越大，这种效应越明显，人的新陈代谢也越缓慢，在地球上看来，飞船里的时间变慢了。

12, 参考系，爱因斯坦，时间，空间
13, 牛顿运动定律，惯性参考系
14, 相对性原理，光速不变原理
15, 惯性，等价，惯性，相同
16, 不能
17, 时间，空间
18, C
19, ABC
20, B。