【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)

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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 JB .与灯泡串联的电流表的示数为0.45 AC .与灯泡并联的电压表的示数为220 VD .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M -1-1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M -1-1A .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D .任一时刻ab 杆的发热功率均是框架发热功率的145.(多选)在如图M -1-2(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M -1-2A .磁感应强度B 0=T 2l 2PR B .线框中感应电流为I =2P RC .线框cd 边的发热功率为PD .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M -1-3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( )图M -1-3A .是N 型半导体B .是P 型半导体C .n =BI qdUD .n =BI qlU7.如图M -1-4所示,交流电流表A 1、A 2、A 3分别与电阻R 1、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A 4与电阻R 2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M -1-4A .电流表A 1和A 2B .电流表A 1和A 4C .电流表A 3 和A 2D .电流表A 3和A 48.(多选)利用如图M -1-5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n 1∶n 2=1∶100,交流电流表A 的示数是50 mA ,则( )图M -1-5A .被测电路的电流的有效值为5 AB .被测电路的电流的平均值为0.5 AC .被测电路的电流的最大值为5 2 AD .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U 1,输电导线总电阻为R ,在某一时段用户需求的电功率为P 0,用户的用电器正常工作的电压为U 2.在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是( )A .输电线上损耗的功率为P 20R U 22B .输电线上损耗的功率为P 20R U 21C .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M -1-6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R 3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M -1-6(1)门打开时R 2两端的电压U 2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 m 2,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 =2πT .为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有“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M -1-7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M -1-713.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M -1-8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M -1-814.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M -1-9所示,自行车的后轮由半径r 1=5.0×10-2 m 的金属内圈、半径r 2=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的“扇形”匀强磁场区域,其内半径为r 1、外半径为r 2、张角θ=π6.后轮以ω=2π rad /s 的角速度相对于转轴转动.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U ab随时间t变化的图像.(3)若选择的是“1.5 V0.3 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M-1-915.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M-1-10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M-1-10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 220 V=0.45 A ,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I m =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 杆的质量只有框架质量的14,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 =E 24R ,感应电动势E =ΔB Δt S =2B 0T ·l 22=B 0l 2T ,所以B 0=2T l 2PR ,A 错误;由P =14I 2R 可得线框中的感应电流I =2P R,B 正确;cd 边电阻等于ab 边电阻,而两边流过的电流相等,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,q U d =q I nqdl B.解得n =BI qlU.综上所述,选项B 、D 正确. 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A 4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I 2=50 mA =0.05 A ,根据I 1I 2=n 2n 1得,I 1=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I 1m =2I 1=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 [解析] 在计算输电线上损耗的功率时,ΔP =I 2R =U 2R 中I 指的是通过输电线的电流,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,R 3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,R 2两端的电压减小,通过R 2的电流减小,故通过R 3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[解析] (1)感应电动势的最大值为E m =nBSω=2πnBSf =2π×220×2π×0.05×50 V =1100 2 V发电机的输出电压U 1=E m 2=1100 V . (2)变压器原、副线圈的匝数比为n 1n 2=U 1U 2=1100 V 220 V =51. (3)由P =UI 得副线圈的总电流为I 2=2P U 2=2×11×103220A =100 A , 由I 1I 2=n 2n 1得I 1=n 2n 1I 2=15×100 A =20 A . 13.(1)BL 2gh (2)34BL 2gh (3)m 2gR 22B 4L4 [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. (2)此时线框中的电流I =E 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.c 、d 两点间的电势差U =I·⎝⎛⎭⎫34R =34BL 2gh. (3)安培力F =BIL =B 2L 22gh R, 根据牛顿第二定律得mg -F =ma ,又a =0,联立解得下落高度h =m 2gR 22B 4L4. 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 =12Br 22ω-12Br 21ω, 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.(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 +13R =43R ,a 、b 两点间的电势差U ab =14E =1.2×10-2 V , 设ab 离开磁场区域的时刻为t 1,下一根金属条进入磁场区域的时刻为t 2,则t 1=θω=112 s ,t 2=π2ω=14s , 设后轮转一圈的时间为T ,则T =2πω=1 s , 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U ab -t 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;r 2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 /s 2[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 R +r=1 A , 所以电阻R 两端的电压U =IR =0.6 V .(2)根据Q =I 2Rt ∝R 可知,在棒下滑的整个过程中金属棒中产生的热量Q 2=r RQ 1=0.4 J , 设棒到达导轨最底端时的速度为v 2,根据能量守恒定律,有mgL sin θ=12mv 22+Q 1+Q 2, 解得v 2=4 m /s .(3)棒到达导轨最底端时回路中产生的感应电流I 2=Bdv 2R +r=2 A , 根据牛顿第二定律有mg sin θ-BI 2d =ma ,联立解得a =3 m /s 2.。