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【学练考】2015-2016学年高二人教版物理选修3-2练习册:模块终结测评(一)


模块终结测评(一) 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共 100 分,考试时间 90 分钟. 第Ⅰ卷(选择题 共 36 分) 一、选择题(本题共 9 小题,每小题 4 分,共 36 分.在每小题给出的四个选项中,有的 只有一个选项符合题意,有的有多个选项符合题意,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,选错或不答的得 0 分) 1.(多选)下列应用中与涡流

有关的是( ) A.高频感应冶炼炉 B.金属探测器 C.电磁灶 D.闭合线圈在匀强磁场中转动,切割磁感线产生电流 2. 一只“220 V 100 W”的灯泡接在 u=311sin 314t(V)的交变电源上, 则下列判断错误的 是( ) A.在 1 min 内,灯泡上产生的热量是 22 000 J B.与灯泡串联的电流表的示数为 0.45 A C.与灯泡并联的电压表的示数为 220 V D.通过灯泡的电流的表达式为 i=0.64sin 314t(A) 3.唱卡拉 OK 用的话筒内有传感器,其中有一种是用动圈式的,它的工作原理是在弹 性膜片后面粘接一个轻小的闭合线圈, 线圈处于永磁体的磁场中, 当声波使膜片前后振动时, 就将声音信号转变为电信号,下列说法正确的是( ) A.该传感器是根据电流的磁效应工作的 B.该传感器是根据电磁感应原理工作的 C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变 D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势 4.长为 4L 的粗细均匀的金属杆围成一个正方形闭合框架,框架放在光滑的水平桌面 上,另一根长为 L 的同种材料、同样粗细的金属杆 ab 搁在其上,如图 M11 所示.匀强磁 场垂直穿过框架平面,不计一切摩擦.当金属杆 ab 获得一个初速度沿框架从左向右运动的 过程中( )

图 M11 A.任一时刻 ab 杆的加速度大小均是框架加速度大小的 4 倍 B.任一时刻 ab 杆的加速度方向均和框架的加速度方向相同 C.ab 杆对地做匀减速运动,框架对地做匀加速运动 1 D.任一时刻 ab 杆的发热功率均是框架发热功率的 4 5.(多选)在如图 M12(a)所示的虚线框内有匀强磁场,设图示磁场方向为正,磁感应 强度随时间变化规律如图(b)所示.边长为 l,电阻为 R 的正方形均匀线框 abcd 有一半处在 磁场中,磁场方向垂直于线框平面,此时线框 ab 边的发热功率为 P,则下列说法正确的是 ( )

图 M12 T A.磁感应强度 B0= 2 PR B.线框中感应电流为 I=2 2l P R

C.线框 cd 边的发热功率为 P D.a 端电势高于 b 端电势 6.(多选)半导体中参与导电的电流载体称为载流子.N 型半导体的载流子是带负电的 电子,P 型半导体的载流子是带正电的“空穴”.一块厚度为 d、底面边长为 l 的长方体半导 体样品,置于方向如图 M13 所示、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中,当半导体样品中 通以图示方向、大小为 I 的恒定电流时,样品的上、下底面出现恒定电势差 U,且上表面带 正电、下表面带负电.设半导体样品中每个载流子带电荷量为 q,半导体样品中载流子的密 度(单位体积内载流子的个数)用 n 表示,则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度 n 的大小,正确的是( )

A.是 N 型半导体 BI C.n= qdU

图 M13 B.是 P 型半导体

BI D.n= qlU

7.如图 M14 所示,交流电流表 A1、A2、A3 分别与电阻 R1、电容器 C 和电感线圈 L 串联后接在正弦式交流电源上, 交流电流表 A4 与电阻 R2 串联后接在理想变压器副线圈的两 端.如果保持供电电压的最大值不变,而增大供电电压的频率,电流表示数不变的是( )

图 M14 A.电流表 A1 和 A2 B.电流表 A1 和 A4 C.电流表 A3 和 A2 D.电流表 A3 和 A4 8.(多选)利用如图 M 15 所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流,若互感器 原、副线圈的匝数比 n1∶n2=1∶100,交流电流表 A 的示数是 50 mA,则( )

图 M15 A.被测电路的电流的有效值为 5 A B.被测电路的电流的平均值为 0.5 A C.被测电路的电流的最大值为 5 2 A D.原、副线圈中的电流同时达到最大值 9.随着社会经济的发展,人们对能源的需求日益扩大,节能变得越来越重要.某发电 厂采用升压变压器向某一特定用户供电,用户通过降压变压器用电.若发电厂输出电压为 U1,输电导线总电阻为 R,在某一时段用户需求的电功率为 P0,用户的用电器正常工作的 电压为 U2.在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是( ) P2 0R A.输电线上损耗的功率为 2 U2 P2 0R B.输电线上损耗的功率为 2 U1 C.若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电 D.采用更高的电压输电会降低输电的效率 第Ⅱ卷(非选择题 共 64 分) 二、实验题(本题共 2 小题,10 题 6 分,11 题 9 分,共 15 分) 10.在研究光敏电阻的阻值与光照强弱的关系的实验时: (1)应将多用电表的选择开关置于________挡; (2)将红表笔插入________(选填“+”或“-”)接线孔; (3)将光敏电阻接在多用电表的两表笔上,用光照射光敏电阻时表针的偏角为 θ,现用手 掌挡住部分光线,表针的偏角变为 θ′,则可判断 θ________(选填“>”“<”或“=”)θ′; (4)测试后应将选择开关置于________________挡. 11.图 M16 是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图.门打开时,红外光敏 电阻 R3 受到红外线照射,电阻减小;门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出).经实 际试验,灯的亮、灭能反映门的开、关状态.

图 M16 (1)门打开时 R2 两端的电压 U2 与门关闭时相比________(选填“增大”或“减小”); (2)门打开时________(选填“红”或“绿”)灯亮. 三、计算题(本题共 4 小题,12 题 11 分,13 题 11 分,14 题 13 分,15 题 14 分,共 49 分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分) 12 .交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 OO′ 匀速转 动.一台小型发电机的线圈共 220 匝,线圈面积 S=0.05 m2,线圈转动的频率为 50 Hz,线 圈内阻不计,磁场的磁感应强度 B= 2 T.为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有 π

“220 V 11 kW”字样的电动机正常工作,需在发电机的输出端 a、b 与电动机之间接一个理 想变压器,电路如图 M17 所示.求: (1)发电机的输出电压; (2)变压器原、副线圈的匝数比;

(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数.

图 M17

13.均匀导线制成的单匝正方形闭合线框 abcd 的边长为 L,总电阻为 R,总质量为 m. 将其置于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场的上方 h 处,如图 M18 所示.线框由静止自由 下落,线框平面保持在竖直平面内,且 cd 边始终与磁场边界平行.当 cd 边刚进入磁场时, 求: (1)线框中产生的感应电动势大小; (2)c、d 两点间的电势差; (3)若此时线框的加速度恰好为零,求线框下落的高度 h.

图 M18

14.为了提高自行车夜间行驶的安全性,小明同学设计了一种“闪烁”装置,如图 M19 -2 所示,自行车的后轮由半径 r1=5.0× 10 m 的金属内圈、半径 r2=0.40 m 的金属外圈和绝缘 辐条构成.后轮的内、外圈之间等间隔地接有 4 根金属条,每根金属条的中间均串联一个阻 值为 R 的小灯泡.在支架上装有磁铁,形成了磁感应强度 B=0.10 T、方向垂直于纸面向外 π 的“扇形”匀强磁场区域,其内半径为 r1、外半径为 r2、张角 θ= .后轮以 ω=2π rad/s 的角速 6 度相对于转轴转动.若不计其他电阻,忽略磁场的边缘效应. (1)当金属条 ab 进入“扇形” 磁场区域时,求感应电动势 E,并指出 ab 上的电流方向. (2)从金属条 ab 进入“扇形” 磁场区域开始, 经计算画出后轮转一圈的过程中, 内圈与外

圈的之间电势差 Uab 随时间 t 变化的图像. (3)若选择的是“1.5 V 0.3 A”的小灯泡,该“闪烁”装置能否正常工作?有同学提出,通 过改变磁感应强度 B、 后轮外圈半径 r2、 角速度 ω 和张角 θ 等物理量的大小可以优化小明同 学的设计方案,请给出你的评价.

图 M19

15.光滑的平行金属导轨长为 L=2 m,两导轨间距 d=0.5 m,轨道平面与水平面的夹 角为 θ=30° ,导轨上端接一个阻值为 R=0.6 Ω 的电阻,导轨所在空间有垂直于导轨平面向 上的匀强磁场,磁场的磁感应强度 B=1 T,如图 M110 所示,一根质量 m=0.5 kg、电阻 r =0.4 Ω 的金属棒 ab 垂直于导轨放在导轨最上端, 且与导轨接触良好, 其余部分电阻不计. 已 知棒 ab 从导轨最上端由静止开始下滑到最底端脱离导轨的过程中,电阻 R 上产生的热量 Q1=0.6 J,棒与导轨始终垂直,g 取 10 m/s2,试求: (1)当棒的速度 v=2 m/s 时,电阻 R 两端的电压; (2)棒下滑到导轨最底端时速度的大小; (3)棒下滑到导轨最底端时加速度 a 的大小.

图 M110

模块终结测评(一) 1.ABC [解析] 真空冶炼炉,炉外线圈通入交变电流,炉内的金属中产生涡流;金属 探测器和电磁灶是利用涡流工作的;闭合线圈在匀强磁场中转动产生感应电流,不同于涡 流.故选项 A、B、C 正确,选项 D 错误. 2.A [解析] 在 1 min 内,灯泡上产生的热量是 W=Pt=100× 60 J=6000 J,选项 A 错 误;从电压瞬时值的表达式知,电压的有效值为 220 V,通过灯泡的电流 I= 100 W =0.45 A, 220 V

也是与灯泡串联的电流表的示数,故选项 B 正确;电压表与灯泡并联,测得的是灯泡电压 的有效值,故示数为 220 V,所以选项 C 正确;通过灯泡的电流的有效值为 0.45 A,故其最 大值 Im= 2× 0.45 A=0.64 A,故选项 D 正确. 3.B [解析] 当声波使膜片前后振动时,膜片后的金属线圈就跟着振动,从而使处于 永磁体的磁场中的线圈切割磁感线,穿过线圈的磁通量发生改变,产生感应电流,从而将声 音信号转变为电信号,可见这是利用电磁感应原理,故选项 B 正确. 4.A [解析] 任一时刻 ab 杆和框架所受的安培力大小相等、方向相反,由于 ab 杆的 1 质量只有框架质量的 ,故 ab 杆的加速度大小是框架加速度大小的 4 倍,选项 A 正确,选 4 项 B 错误.由于安培力的大小在变化,故 ab 杆和框架的加速度是变化的,选项 C 错误.ab 杆在框架上滑动时,框架的等效电阻不断变化,选项 D 错误. 5.BC [解析] 由题图(b)可知,线框中产生的感应电动势恒定,线框 ab 边的发热功率 为 P= E2 ΔB 2B0 l2 B0l2 2T 1 ,感应电动势 E= S= · = ,所以 B0= 2 PR,A 错误;由 P= I2R 可得 4R Δt T 2 T l 4 P ,B 正确;cd 边电阻等于 ab 边电阻,而两边流过的电流相等, R

线框中的感应电流 I=2

因此发热功率相等,C 正确;由楞次定律可判断,线框中感应电流方向为 adcba 方向,因此 a 端电势比 b 端低,D 错误. 6.BD [解析] 若载流子为电子,则可判断电子受洛伦兹力而向上表面运动,故上表面 带负电,因此,此材料为 P 型半导体.根据 I=nqSv=nqdlv,所受洛伦兹力与电场力平衡, U I BI q =q B.解得 n= .综上所述,选项 B、D 正确. d nqdl qlU 7.B [解析] 随着交变电流频率的增大,电阻原件的阻抗(电阻)不变,电感原件的感抗 增大,电容器的容抗减小,根据欧姆定律可得:通过电阻的电流不变,通过电容器的电流变 大,通过电感线圈的电流变小,选项 B 正确.(由于供电电压的最大值不变,原、副线圈的 匝数比不变,故电流表 A4 的示数也不变) 8.AC [解析] 交流电流表的示数为副线圈中电流的有效值,即 I2=50 mA=0.05 A, I1 n2 根据 = 得,I1=5 A,选项 A 正确,选项 B 错误.原线圈(被测电路)中电流的最大值 I1m I2 n1 = 2I1=5 2 A,选项 C 正确.原、副线圈中的电流有相位差,故不能同时达到最大值, 选项 D 错误. 9.C U2 [解析] 在计算输电线上损耗的功率时,ΔP=I2R= 中 I 指的是通过输电线的电 R

流,U 指的是输电线上损耗的电压,选项 A、B 错误;采用更高的电压输电,可以减小输电 线上的电流,故可以减少输电线上损耗的功率,提高输电的效率,选项 C 正确,选项 D 错 误. 10.(1)欧姆 (2)+ (3)> (4)OFF 或交流电压最高

[解析] 用手掌挡住部分光线,电阻变大,偏角变小. 11.(1)减小 (2)红 [解析] 当门打开时,R3 受红外线照射,电阻减小,从而使并联电路电阻减小,总电阻 减小,总电流增大,R2 两端的电压减小,通过 R2 的电流减小,故通过 R3 的电流增大,线圈 产生的磁场增强,吸引衔铁,红灯亮. 12.(1)1100 V (2)5∶1 (3)20 A 2 [解析] (1)感应电动势的最大值为 Em=nBSω=2πnBSf=2π× 220× × 0.05× 50 V=1100 π 2 V 发电机的输出电压 U1= Em =1100 V. 2

n1 U1 1100 V 5 (2)变压器原、副线圈的匝数比为 = = = . n2 U2 220 V 1 (3)由 P=UI 得副线圈的总电流为 I2= I1 n2 n2 1 由 = 得 I1= I2= × 100 A=20 A. I2 n1 n1 5 3 13.(1)BL 2gh (2) BL 2gh 4 m2gR2 (3) 4 4 2B L 2P 2× 11× 103 = A=100 A, U2 220

[解析] (1)cd 边刚进入磁场时,线框的速度 v= 2gh, 线框中产生的感应电动势 E=BLv=BL 2gh. E (2)此时线框中的电流 I= , R 由右手定则可知,通过 cd 边的电流方向为 d→c,故 c 点电势较高.

?3R?=3BL 2gh. c、d 两点间的电势差 U=I· ?4 ? 4
(3)安培力 F=BIL= B2L2 2gh , R

根据牛顿第二定律得 mg-F=ma,又 a=0, m2gR2 联立解得下落高度 h= 4 4 . 2B L 14.(1)4.9× 10 2 V 电流方向由 b 到 a (2)见解析 (3)见解析 [解析] (1)金属条 ab 在磁场中切割磁感线时,其所构成的回路的磁通量发生变化,有 E


1 1 2 = Br2 2ω- Br1ω, 2 2 代入数据解得 E=4.9× 10 2 V, 根据右手定则可知电流方向由 b 到 a.


1 4 (2)设电路中的总电阻为 R 总,根据如图所示的电路可知 R 总=R+ R= R, 3 3

1 - a、b 两点间的电势差 Uab= E=1.2× 10 2 V, 4 设 ab 离开磁场区域的时刻为 t1,下一根金属条进入磁场区域的时刻为 t2,则 π 2 1 θ 1 t1= = s,t2= = s, ω 12 ω 4 2π 设后轮转一圈的时间为 T,则 T= =1 s, ω 在 T=1 s 内,金属条有四次进出,后三次与第一次相同. 可画出 Uabt 图像如图所示.

(3)“闪烁”装置不能正常工作.(金属条产生的感应电势只有 4.9× 10 2 V,远小于小灯泡 的额定电压,因此无法正常工作) B 增大,E 增大,但有限度;r2 增大,E 增大,但有限度;ω 增大,E 增大,但有限度; θ 增大,E 不变. 15.(1)0.6 V (2)4 m/s (3)3 m/s2 [解析] (1)当棒的速度 v=2 m/s 时,棒中产生的感应电动势 E=Bdv=1 V,


此时电路中的电流 I=

E =1 A, R+r

所以电阻 R 两端的电压 U=IR=0.6 V. (2)根据 Q=I2Rt∝R 可知,在棒下滑的整个过程中金属棒中产生的热量 r Q2= Q1=0.4 J, R 设棒到达导轨最底端时的速度为 v2,根据能量守恒定律,有 1 mgLsin θ= mv2 +Q1+Q2, 2 2 解得 v2=4 m/s. Bdv2 (3)棒到达导轨最底端时回路中产生的感应电流 I2= =2 A, R +r 根据牛顿第二定律有 mgsin θ-BI2d=ma, 联立解得 a=3 m/s2.


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