学年高二物理人教版选修32模块综合测评一.docx

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学年高二物理人教版选修32模块综合测评一

模块综合测评

（一）　学业水平测试卷

（时间：

90分钟　满分：

100分）

命题报告

知识点

简单

中等

较难

电磁感应现象及应用

2、3、5、10

交变电流、变压器

1、6、7、8

11、14

15

传感器及应用

4、9

12、13

综合应用

16

一、选择题（本大题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分．选不全的得3分，有选错或不答的不得分）

1．（多选）如图所示的线圈中产生了交变电流的是（　　）

【解析】　线圈绕垂直于磁场的轴转动，磁通量发生变化，才能产生交变电流，选项B、C、D均符合要求，选项A中线圈绕平行于磁场方向的轴转动，磁通量恒为零不发生变化．故不产生交变电流．

【答案】　BCD

2．电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备．下列用电器中，哪个没有利用电磁感应原理（　　）

A．电磁炉　　　　　　　　B．白炽灯泡

C．磁带录音机D．日光灯镇流器

【解析】　电磁炉是利用交变电流产生磁场，交变磁场在锅体内产生涡流，从而对食物加热；磁带录音机录音时，声音引起振动，产生感应电流，放音时，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流；日光灯是由于自感产生自感电动势．只有B选项中白炽灯泡没有利用电磁感应原理．

【答案】　B

3．如图1所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路．导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按下图中哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力（　　）

图1

【解析】　圆环受到向上的磁场力，根据楞次定律，可知螺线管产生的磁场在减弱，则穿过圆环的磁通量在减少，故螺线管内的感应磁场在减弱，说明其中的感应电流在减小，由此可知穿过导线所围区域内的磁场的磁感应强度B随时间的变化越来越慢，反映在图象上就是图线的斜率越来越小，故正确的选项是A.

【答案】　A

4．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值，如图2所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是（　　）

图2

A．甲图的传感器可以用来测量角度

B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度

C．丙图的传感器可以用来测量压力

D．丁图的传感器可以用来测量速度

【解析】　甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图高度变化能导致极板正对面积变化；丙图压力变化能导致极板间距变化；丁图物体位置变化导致电介质变化，所以，甲、乙、丙、丁分别是测角度、高度、压力、位移的传感器．

【答案】　D

图3

5．如图3所示，把一条长约10m的电线的两端连接在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合回路，让两个同学迅速摇动电线．当他们摇动的电线沿哪个方向时，灵敏电流表的读数最大（　　）

A．东西方向

B．东偏北45°

C．南北方向

D．南偏东45°

【解析】　地磁场的方向是由南指向北，当电线垂直磁场方向运动，即当电线沿东西方向放置时，感应电流最大，灵敏电流表的读数最大，本题答案为A.

【答案】　A

6．（多选）如图4所示为一理想变压器，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的方法是（　　）

图4

A．只增加原线圈的匝数

B．只增加副线圈的匝数

C．只减小用电器R1的电阻

D．断开开关S

【解析】　理想变压器的输入功率与输出功率相等．增加副线圈的匝数可提高副线圈两端的电压，在电阻不变时，副线圈中的电流也增大，输出功率增加．只减小用电器的电阻电压不变也能增大副线圈中的电流，增大输出功率．

【答案】　BC

7．（2014·运城高二检测）如图5所示是一交变电流的it图象，则该交变电流的有效值为（　　）

图5

A．4A　　　　　　　B．2A

C.AD.A

【解析】　此交变电流的前为正弦交变电流，有效值I1＝A，后T为恒定电流，有效值I2＝4A，根据交变电流的有效值定义可得Q＝I2RT＝IR＋IRT，代入数据I2RT＝RT＋×42RT，解得I＝A，故D正确．

【答案】　D

8．（多选）日常生活中，我们常用微波炉来加热食品，它是利用微波来工作的．接通电源后，220V的交流经过变压器后，在次级产生2000V高压交流，加到磁控管两极之间，使磁控管产生微波．下列说法中正确的是（　　）

A．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为11∶100

B．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为100∶11

C．微波炉的输出功率是由输入功率决定的

D．微波炉的输入功率是由输出功率决定的

【解析】　根据理想变压器的电压和匝数成正比，所以原副线圈的匝数比为11∶100，对于变压器，输入功率是由输出功率决定的．

【答案】　AD

9．用图6甲所示电路测量电流表的内阻．闭合开关S，当变阻器的滑片滑至c处时，电流表和电压表的读数分别为40mA、9V，已知图6甲中热敏电阻的IU关系图线如图6乙所示，则电流表的内阻为多少？

（　　）

图6

A．0.14ΩB．85Ω

C．140ΩD．225Ω

【解析】　当电流表读数为40mA时，说明热敏电阻的电流为40mA，由图知热敏电阻两端电压UR＝5.6V，则电流表两端电压U＝9V－5.6V＝3.4V，由欧姆定律得RmA＝＝＝85Ω.

【答案】　B

图7

10．如图7所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l，t＝0时刻，bc边与磁场区域左边界重合．现令线圈以向右的恒定速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线是（　　）

【解析】　0～段，穿过梯形线圈的磁通量增大，由楞次定律可得线圈中电流方向为a→d→c→b→a，～段，穿过梯形线圈的磁通量减少，由楞次定律可得，线圈中电流方向为a→b→c→d→a，0～段，切割磁感线的有效长度逐渐增大，感应电流增大，～段，切割磁感线的有效长度逐渐增大，感应电流增大，所以B项正确．

【答案】　B

二、填空题（本题共3小题，共20分，把答案填在题中的横线上）

图8

11．（6分）如图8所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________．线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________．

【解析】　电动势的最大值Em＝BSω，电动势的有效值E＝，电流的有效值I＝＝；q＝IΔt＝Δt＝Δt＝＝.

【答案】　　

12．（6分）

（1）按图9所示连接好电路，合上S和S′，发现小灯泡不亮，用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡发光了，原因是_________________．

图9

（2）若将热敏电阻换成光敏电阻，合上S和S′，发现小灯泡发光，用黑纸包住光敏电阻后，小灯泡熄灭，其原因是

_____________________________________________________________.

【解析】　

（1）热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱，吸不住衔铁，小灯泡不亮，电吹风对热敏电阻加热，使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁磁性增强吸住衔铁，使上、下触点接触，小灯泡发光；

（2）用黑纸包住后，光敏电阻的阻值增大，左侧电路电流减小，继电器触点断开，造成小灯泡熄灭．

【答案】　见解析

13．（8分）根据图10中所提供的器材，请正确将A、B、C、D四个接线柱的接线接好，使其成为一个以热敏电阻为传感器的简易报警器（当温度过高时，电铃会响铃报警）．

图10

【答案】　如图所示．

三、计算题（本题共3小题，共30分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）

14．（8分）如图11所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N＝100，线圈电阻r＝3Ω，ab＝cd＝0.5m，bc＝ad＝0.4m，磁感应强度B＝0.5T，电阻R＝311Ω，当线圈以n＝300r/min的转速匀速转动时，求：

图11

（1）感应电动势的最大值；

（2）t＝0时线圈在图示位置，写出此交变电流电动势瞬时值表达式；

（3）此电压表的示数是多少？

【解析】　

（1）电动势的最大值为

Em＝NBωS＝NB·（2πn）·（ab·bc）＝314V.

（2）电动势瞬时值的表达式：

e＝Emsinωt＝314sin10πtV.

（3）UV＝×＝220V.

【答案】　

（1）314V　

（2）e＝314sin10πtV

（3）220V

15．（10分）如图12所示，交流发电机电动势的有效值E＝20V，内阻不计，它通过一个R＝6Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V　0.25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：

图12

（1）降压变压器原、副线圈匝数比；

（2）发电机的输出功率．

【解析】　

（1）彩色小灯泡额定电流IL＝＝A＝A，副线圈总电流I2＝24IL＝1A．变压器输入功率等于Pλ＝I1U1＝I2U2＝6W，变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E＝U1＋I1R＝＋I1R，代入数值解得I1＝A．（I1＝3A应舍去，据题意是降压变压器，应I1＜I2＝1A），所以＝＝.

（2）发电机输出功率P＝I1E≈6.67W.

【答案】　

（1）3∶1　

（2）6.67W

图13

16．（12分）（2014·兰州一中高二检测）如图13所示，一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r，其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面．开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v0.在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流I保持恒定．导体棒一直在磁场中运动．若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率．

【解析】　导体棒所受的安培力为F＝IlB①

该力大小不变，棒做匀减速运动，因此在棒的速度从v0减小到v1的过程中，平均速度为

v＝（v0＋v1）②

当棒的速度为v时，感应电动势的大小为E＝Blv③

棒中的平均感应电动势为E＝Blv④

由②④式得E＝l（v0＋v1）B⑤

导体棒中消耗的热功率为P1＝I2r⑥

负载电阻上消耗的平均功率为P2＝EI－P1⑦

由⑤⑥⑦式得P2＝l（v0＋v1）BI－I2r.

【答案】　l（v0＋v1）B　l（v0＋v1）BI－I2r

附加题（本题供学生拓展学习，不计入试卷总分）

17．如图14甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．

图14

（1）由b向a方向看到的装置如图14乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；

（2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求ab杆中的电流及其加速度的大小；

（3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值．

【解析】　

（1）如图所示，重力mg，竖直向下；支持力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上．

（2）当ab杆速度为v时，感应电动势E＝BLv，此时电路中电流I＝＝.

ab杆受到安培力F＝BIL＝，

根据牛顿运动定律，有

ma＝mgsinθ－F＝mgsinθ－，a＝gsinθ－.

（3）当＝mgsinθ时，ab杆达到最大速度

vm＝.

【答案】　

（1）见解析　

（2）　gsinθ－

（3）vm＝