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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(二)


模块终结测评(二) 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.在一些星级宾馆的洗手间中

经常装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传感 器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干.手靠近干手机能使传感器工作, 是因为( ) A.改变湿度 B.改变温度 C.改变磁场 D.改变电容 2.(多选)无线电力传输目前取得了重大突破,已有一种非接触式电源供应系统.这种 系统基于电磁感应原理可无线传输电力. 两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位 置,原理示意图如图 M21 所示.下列说法正确的是( )

图 M21 A.只要 A 线圈中输入电流,B 线圈中就会产生感应电动势 B.只有 A 线圈中输入变化的电流,B 线圈中才会产生感应电动势 C.A 线圈中电流越大,B 线圈中感应电动势越大 D.A 线圈中电流变化越快,B 线圈中感应电动势越大 3.矩形金属线圈共 10 匝,绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产 生的交变电动势 e 随时间 t 变化的情况如图 M22 所示.下列说法中正确的是( )

图 M22 A. 此交变电动势的频率为 0.2 Hz B. 此交变电动势的有效值为 1 V C. t=0.1 s 时,线圈平面与磁场方向平行 D. t=0.1 s 时,通过线圈的磁通量最大 4.如图 M23 所示,矩形线圈 abcd 的面积为 S,匝数为 N,线圈电阻为 R,在匀强磁 场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴 P1 和 P2 以相同的角速度 ω 匀速转动(P1 与 ab 边重合, P2 过 ad 边的中点),从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过 90° 的过程中,绕 P1 及 P2 轴转动产生的交变电流的大小、通过线圈的电荷量及线圈中产生的热量分别为 I1、q1、 Q1 及 I2、q2、Q2,则下列判断正确的是( )

图 M23 A.线圈绕 P1 和 P2 轴转动时电流的方向相同,都是 a→b→c→d B.q1>q2 C.I1=I2 D.Q1<Q2 5.(多选)我国“西电东送”采用高压输电,继三峡至常州的 500 kV 直流输电工程后,又 实现了三峡至广东的 500 kV 直流输电工程.采用高压直流输电有利于不同发电机为同一电 网供电和不同电网的互联.关于高压直流输电,下列说法正确的是( ) A.高压输电可以减小输电电流,从而减少输电线上的能量损失 B.恒定的直流输电可以有效地消除交流高压输电中感抗和容抗的影响 C.可以加快输电的速度 D.为实现高压直流输电,可以用变压器直接改变恒定电流的电压 6.(多选)如图 M24 所示,光滑水平面上存在垂直于水平面的有界匀强磁场,直径与 磁场宽度相同的圆形金属线框以一定的初速度斜向上匀速通过磁场. 在必要的时间段内施加 必要的水平拉力保证其匀速运动,则( )

图 M24 A.线框内的感应电流先沿逆时针方向再沿顺时针方向 B.线框内的感应电流经历两次先增大后减小 C.水平拉力的方向与速度同向 D.水平拉力的方向与速度方向无关 7.如图 M25 所示,用长度相同、粗细相同的铜导线绕成两个匝数不同、边长不同的 正方形闭合线圈 A、B,其中 A、B 的边长分别为 a、b,且 a=2b,现在拉力作用下将两个 线圈从同一匀强磁场中以相同的速度匀速拉出,则( )

图 M25 A.通过 A、B 两个线圈的电荷量之比为 1∶2 B.A、B 两个线圈受到的拉力之比为 1∶1 C.A、B 两个线圈所受的拉力的功率之比为 1∶2 D.A、B 两个线圈所受的拉力做功之比为 1∶1 8.某同学学了电学以后,为了了解调光灯的调光原理,将调光灯拆卸开,发现并没有 电阻的串、并联现象.实际调光灯是用可控硅电子元件来实现的.一般调光灯有四个挡,每 个挡截去电流的四分之一周期.在第三挡时,即在正弦交流电的每一个二分之一周期中,前 面四分之一周期被截去,从而改变电灯的功率.如果调光灯最亮时功率为 Pm,那么在第三 挡时电灯的功率为( ) A.Pm B. 2Pm 2 Pm C. 2 Pm D. 4

9.(多选)如图 M26 所示,电动机牵引一根原来静止的长为 1 m、质量为 0.1 kg 的导体 棒 MN 上升,导体棒的电阻为 1 Ω,架在竖直放置的金属框架上,它们处于磁感应强度为 1 T 的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直.当导体棒上升 3.8 m 时,获得稳定的速度,导 体棒上产生的热量为 2 J,电动机牵引导体棒时,电压表、电流表的读数分别为 7 V、1 A, 电动机的内阻为 1 Ω,不计框架电阻及一切摩擦,g 取 10 m/s2,则以下判断正确的是( )

图 M26 A.导体棒向上做匀减速运动 B.电动机的输出功率为 49 W C.导体棒达到的稳定速度为 2 m/s D.导体棒从静止至达到稳定速度所需要的时间为 1 s 二、实验题(本题共 6 分) 10.如图 M27 所示,图甲为热敏电阻的 Rt 图像,图乙为用此热敏电阻 R 和继电器组 成的一个简单恒温箱温控电路, 继电器线圈的电阻为 100 Ω.当线圈的电流大于或等于 20 mA 时,继电器的衔铁被吸合.为继电器线圈供电的电池的电动势 E=9.0 V,内阻可以不计.图 中的“电源”是恒温箱加热器的电源.则





图 M27 (1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B 端”或“C、D 端”). (2)如果要使恒温箱内的温度保持 50 ℃,可变电阻 R′的阻值应调节为________Ω. 三、计算题(本题共 5 小题,11 题 10 分,12 题 10 分,13 题 11 分,14 题 13 分,15 题 14 分,共 58 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) 11.有一种测量压力的电子秤,其原理如图 M28 甲所示.E 是内阻不计、电动势为 6 V 的电源. R0 是一个阻值为 400 Ω 的限流电阻. G 是由理想电流表改装成的指针式测力显示 器.R 是压敏电阻,其阻值可随压力大小的变化而改变,其关系如下表所示.C 是一个用来 保护显示器的电容器.秤台所受的重力忽略不计. 压力 F/N 电阻 R/Ω 0 300 50 280 100 260 150 240 200 220 250 200 300 180 … …

(1)在图乙所示的坐标系中画出电阻 R 随压力 F 变化的图线,并归纳出电值 R 随压力 F 变化的函数关系式.

图 M28 (2)写出压力与电流的关系式,说明该测力显示器的刻度是否均匀. (3)若电容器的耐压值为 5 V,该电子秤的量程是多少?

12.图 M29 甲为一理想变压器,ab 为原线圈,ce 为副线圈,d 为副线圈引出的一个 接头,原线圈输入正弦式交变电压的 ut 图像如图乙所示.若只在 c、e 间接一只 Rce=400 Ω 的电阻,或只在 d、e 间接一只 Rde=225 Ω 的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为 80 W. (1)请写出原线圈输入电压瞬时值 uab 的表达式. (2)求只在 c、e 间接 400 Ω 的电阻时,原线圈中的电流 I1. nce (3)求 c、e 和 d、e 间线圈的匝数比 . nde

甲 图 M29



13.如图 M210 所示,PN 与 QM 两平行金属导轨相距 1 m,电阻不计,两端分别接有 电阻 R1 和 R2,且 R1=6 Ω,导体棒 ab 的电阻为 2 Ω,在导轨上可无摩擦地滑动且与导轨接 触良好, 垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为 1 T. 现导体棒以恒定的速度 v=3 m/s 向右移动,这时导体棒上消耗的电功率与 R1、R2 消耗的电功率之和相等. (1)求 R2 的阻值. (2)R1 与 R2 消耗的电功率分别为多少?

图 M210

14.如图 M211 所示,P、Q 为水平面内平行放置的光滑长直金属导轨,间距为 L1, 处在竖直向下、磁感应强度大小为 B1 的匀强磁场中.一根导体杆 ef 垂直于导轨放置,在外 力作用下向左做匀速直线运动且与导轨始终保持良好接触.质量为 m、边长为 L2、每边电 阻均为 r 的正方形金属框 abcd 置于竖直平面内,两顶点 a、b 通过细导线与导轨相连,磁感 应强度大小为 B2 的匀强磁场垂直于金属框向里,金属框恰好处于静止状态.不计其余电阻 和细导线对 a、b 点的作用力. (1)通过 ab 边的电流 Iab 是多大? (2)导体杆 ef 运动的速度 v 是多大?

图 M211

15.风能将成为 21 世纪大规模开发的一种可再生清洁能源.风力发电机是将风能(气流 的动能)转化为电能的装置,如图 M212 所示,其主要部件包括风轮机、 齿轮箱、 发电机等. (1)利用总电阻 R=10 Ω 的线路向外输送风力发电机产生的电能. 输送功率 P0=300 kW, 输出电压 U=10 kV,求导线上损失的功率与输送功率的比值. (2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积.设空气密度为 ρ,气 流速度为 v,风轮机叶片长度为 r.求单位时间内流向风轮机的最大风能 Pm. (3)已知风力发电机的输出功率 P 与 Pm 成正比.某风力发电机在风速 v1=9 m/s 时能够 输出电功率 P1=540 kW.我国某地区风速不低于 v2=6 m/s 的时间每年约为 5000 小时,则这 台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时?

图 M212

模块终结测评(二) 1.D [解析] 手靠近时电热器工作,手撤离时电热器停止工作,人是一种导体,可以 与其他导体构成电容器. 手靠近时相当于连接一个电容器, 可以确定干手机内设有电容式传 感器,由于手的靠近改变了电容.用湿度和温度来驱动电热器工作,理论上可行,但是假如 干手机是由于湿度、温度的变化而工作,那它就成了室内烘干机.故选项 D 正确. 2.BD [解析] 根据产生感应电动势的条件可知,只有处于变化的磁场中,B 线圈才能 产生感应电动势,选项 A 错误,选项 B 正确;根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势 的大小取决于磁通量的变化率,选项 C 错误,选项 D 正确. 3.D [解析] 由 et 图像可知,交变电动势的周期为 0.2 s,故频率为 5 Hz,该交变电 动势的最大值为 1 V,有效值为 2 V,选项 A、B 错误.t=0.1 s 时,电动势的瞬时值为零, 2

方向改变,线圈处在中性面上,通过线圈的磁通量最大,故选项 C 错误,选项 D 正确. 4. C [解析] 本题考查电磁感应中电荷量、 热量、 电流的计算和感应电流方向的判断. 绕 P1、P2 轴转动时电流的方向相同,但电流的方向为 a→d→c→b→a,选项 A 错误;电荷量 q N ΔΦ = ,与绕哪个轴转动没有关系,选项 B 错误;线圈分别绕两轴转动时产生的电动势相 R 同,所以电流相同,产生的热量也相同,选项 C 正确,选项 D 错误. 5.AB [解析] 根据 P=IU 可知,在功率一定时,采用高压输电,可以减小电流,从而 减少输电线上的能量损失,选项 A 正确;交变电流由于感抗和容抗的作用,对输电有影响,

而利用直流输电可以有效地弥补这个缺陷,选项 B 正确;两种输电方式都不能改变输电的 速度,选项 C 错误;变压器只能改变交变电流的电压,选项 D 错误. 6.ABD [解析] 圆形金属线框的磁通量先增加后减少,由楞次定律可知,线框内的感 应电流先沿逆时针方向再沿顺时针方向,选项 A 正确;切割磁感线的有效长度为直径时最 大,故线框产生的感应电动势经历两次先增大后减小,选项 B 正确;水平拉力的方向与安 培力的方向相反,与速度方向无关,选项 C 错误,选项 D 正确. 7.B [解析] 由题意知 nB=2nA,某一回路的总电阻为 R,在 Δt 时间内产生的感应电 ΔΦ E q ΔΦ nBl2 动势为 E=n , 平均感应电流为 I= , 根据 I= 得通过线圈的电荷量为 q=It=n = , Δt R t R R 且 a=2b,得 qA∶qB=2∶1,选项 A 错误;线框 A、B 被匀速拉出时,拉力与安培力大小相 E n2B2l2v 等, 所受的安培力的大小为 F 安=nBIl,而 I= ,E=nBlv,所以 F=F 安= , 得 FA∶FB R R =1∶1;拉力的功率 P=Fv,故 PA∶PB=1∶1;拉力所做的功 W=Fl,故 WA∶WB=2∶1, 选项 B 正确,选项 C、D 错误. 8.C [解析] 根据每个二分之一周期中,前四分之一周期被截去,则在一个周期中有

二分之一周期被截去,由有效值的定义可知,PmT= 选项 C 正确.

?Um? ? 2?

2

U′2 Pm T= · 2T=P· 2T,即 P= ,故 R R 2 B2L2v =ma 可知, R

9.CD [解析] 由于电动机的输出功率恒定,由 P 出=Fv 及 F-mg-

导体棒的加速度逐渐减小,故选项 A 错误;电动机的输出功率为 P 出=IU-I2r=6 W,选项 B 错误;电动机的输出功率就是电动机牵引棒的拉力的功率,P 出=Fv,当棒达稳定速度时, E BLv F=mg+BI′L,感应电流 I′= = ,解得棒达到的稳定速度为 v=2 m/s,选项 C 正确;由 R R 1 能量守恒定律得 P 出 t=mgh+ mv2+Q,解得 t=1 s,选项 D 正确. 2 10.(1)A、B 端 (2)260 [解析] (1)恒温箱内的加热器应接在 A、B 端.当线圈中的电流较小时,继电器的衔铁在 上方,恒温箱的加热器处于工作状态,恒温箱内温度升高. (2)随着恒温箱内温度升高,热敏电阻 R 的阻值变小,则线圈中的电流变大,当线圈中 的电流大于或等于 20 mA 时,继电器的衔铁被吸到下方来,则恒温箱加热器与电源断开, 加热器停止工作,恒温箱内温度降低.随着恒温箱内温度降低,热敏电阻 R 的阻值变大, 则线圈中的电流变小,当线圈中的电流小于 20 mA 时,继电器的衔铁又被释放到上方,则 恒温箱加热器又开始工作, 这样就可以使恒温箱内保持在某一温度. 要使恒温箱内的温度保 持 50 ℃,即 50 ℃时线圈内的电流为 20 mA.由闭合电路的欧姆定律得 I= E ,r 为继 r+R+R′

E 电器的电阻.由图甲可知,50 ℃时热敏电阻的阻值为 90 Ω,所以 R′= -R-r=260 Ω. I 11.(1)如图所示

R=300-0.4F. E R0+b (2)F= - 不均匀 kI k (3)550 N [解析] (1)要求用描点法画成直线,如图所示. 由图可知 R 与 F 成线性关系,即 R=kF+b,代入数值得 R=300-0.4F. (2)由 I= E E R0+b 和 R=kF+b 可得 F= - , F 与 I 不成线性关系, 所以刻度不均匀. kI k R0+R 4 (3) 3

(3)Fm=550 N. 12.(1)uab=400sin 200πt(V) (2)I1≈0.28 A

2π [解析] (1)由题图知 ω= =200π rad/s,电压瞬时值 uab=400sin 200πt(V). T (2)电压的有效值 U1=200 解得 I1≈0.28 A?或 2 V,理想变压器 P1=P2,原线圈中的电流 I1= P1 U1

?

2 ? A . 5 ?

U1 Uce U1 Ude (3)设原线圈的匝数为 n1, = ,同理, = , n1 nce n1 nde 由题意知 解得
2 U2 Ude ce = , Rce Rde

nce = nde

Rce 4 = . Rde 3

13.(1)3 Ω (2)0.375 W 0.75 W 6R2 [解析] (1)内、外电路消耗的功率相等,则内、外电阻相等,有 =2, 6+R2 解得 R2=3 Ω. (2)导体棒产生的感应电动势 E=Blv=1× 1× 3 V=3 V, E 3 总电流 I= = A=0.75 A, R总 4 路端电压 U=IR 外=0.75× 2 V=1.5 V, U2 1.52 U2 1.52 故 P 1= = W=0.375 W,P2= = W=0.75 W. R1 6 R2 3 3mg 14.(1) 4B2L2 3mgr (2) 4B1B2L1L2

[解析] (1)设通过正方形金属框的总电流为 I,ab 边的电流为 Iab,dc 边的电流为 Idc,

3 1 则 Iab= I,Idc= I, 4 4 金属框受重力和安培力,处于静止状态,有 mg=B2IabL2+B2IdcL2, 联立解得 Iab= 3mg . 4B2L2

4 mg (2)I= Iab= . 3 B2L2 设导体杆切割磁感线产生的电动势为 E,有 E=B1L1v, 3 设 ad、dc、bc 三边电阻串联后与 ab 边电阻并联的总电阻为 R,则 R= r, 4 E 根据闭合电路的欧姆定律,有 I= , R 3mgr 联立解得 v= . 4B1B2L1L2 1 15.(1)3∶100 (2) πρr2v3 2 [解析] (3)8× 105 kW· h

P0?2 (1)导线上损失的功率为 P=I2R=? ? U ? R=9 kW,

P 9× 103 损失的功率与输送功率的比值 = =3∶100. P0 300× 103 (2)风垂直流向风轮机时,提供的风能功率最大. 单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为 ρvS,其中 S=πr2,风能的最大功率可 1 1 表示为 Pm= (ρvS)v2= πρr2v3. 2 2 v2?3 6?3 ? (3)风力发电机的输出功率为 P2=? P = ?v ? 1 ?9? ×540 kW=160 kW,
1

最小年发电量为 W=P2t=160× 5000 kW· h=8× 105 kW· h.


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