模塊綜合測評—人教版高二物理選修3-2

1、模塊綜合測評(滿分:100分;時間:90分鐘)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第15小題只有一個選項符合題目要求,第68小題有多個選項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有錯選或不答的得0分)1.如圖所示,螺線管CD的導(dǎo)線繞向不明,當(dāng)磁鐵AB插入螺線管時,電路中有圖示方向的電流產(chǎn)生,下列關(guān)于螺線管極性的判斷正確的是()A.C端一定是N極B.C端一定是S極C.C端的極性一定與磁鐵B端的極性相同D.以上說法均不正確2.物理學(xué)家霍爾于1879年在實驗中發(fā)現(xiàn),當(dāng)電流垂直于磁場通過導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料左右兩個端面時,在材料的上下兩個端面之間產(chǎn)生電勢差

2、。這一現(xiàn)象被稱做霍爾效應(yīng),產(chǎn)生這種效應(yīng)的元件叫霍爾元件,在現(xiàn)代技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。如圖為霍爾元件的原理示意圖,其霍爾電壓U與電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系可用公式UH=kHIBd表示,其中kH叫該元件的霍爾系數(shù)。根據(jù)你所學(xué)過的物理知識,判斷下列說法正確的是()A.霍爾元件上表面電勢一定高于下表面電勢B.公式中的d指元件上下表面間的距離C.霍爾系數(shù)kH是一個沒有單位的常數(shù)D.霍爾系數(shù)kH的單位是m3·s-1·A-13.如圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖,兩極M、N間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場,A為理想交流電流表,V為理想交流電壓表。內(nèi)阻不計的矩形線圈繞垂直于磁場方向的水平軸OO&#

3、39;沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器,滑動觸頭P上下移動時可以改變變壓器副線圈的輸出電壓,副線圈接有可調(diào)電阻R。從圖示位置開始計時,發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖象如圖乙所示,以下判斷錯誤的是()A.電壓表的示數(shù)為10 VB.0.01 s時發(fā)電機(jī)線圈平面與磁場方向平行C.若P向上移動,R的大小不變,電流表讀數(shù)將減小D.若P的位置不變,R的大小也不變,而把發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍,則變壓器的輸入功率將增大到原來的4倍4.一矩形線圈abcd位于一隨時間變化的勻強(qiáng)磁場內(nèi),磁場方向垂直線圈所在的平面向里(如圖甲所示),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。以I表示

4、線圈中的感應(yīng)電流(圖甲中線圈上箭頭方向為電流的正方向),則選項圖中能正確表示線圈中電流I隨時間t變化規(guī)律的是()5.用等效思想分析變壓器電路。如圖甲中的變壓器為理想變壓器,原、副線圈的匝數(shù)之比為n1n2,副線圈與阻值為R1的電阻接成閉合電路,虛線框內(nèi)部分可等效成一個電阻R2,如圖乙所示。這里的等效指當(dāng)變壓器原線圈、電阻R2兩端都接到電壓為U的交流電源上時,R1與R2消耗的電功率相等,則R2與R1的比值為()A.n2n1B.n1n2C.n12n22D.n1n26.如圖甲所示,一個圓形線圈的匝數(shù)n=100(只畫出1匝),線圈面積S=200 cm2,線圈的電阻r=1 ,線圈外接一個阻值R=4 的電阻

5、,把線圈放入一方向垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說法中正確的是()A.電阻R兩端的電壓保持不變B.初始時刻穿過線圈的磁通量為0.4 WbC.線圈電阻r消耗的功率為4×10-4 WD.前4 s內(nèi)通過R的電荷量為4×10-4 C7.如圖所示的電路中,電源電壓u=311 sin 100t V,A、B間接有“220 V,440 W”的電暖寶、“220 V,220 W”的抽油煙機(jī)、交流電壓表及保險絲。下列說法正確的是()A.交流電壓表的示數(shù)為311 VB.電路要正常工作,保險絲的額定電流不能小于3 AC.電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2

6、倍D.1 min抽油煙機(jī)消耗的電能為1.32×104 J8.(2020浙江杭州長征中學(xué)高三上期中,改編)如圖所示,在光滑絕緣的水平面上方有兩個方向相反的沿水平方向的勻強(qiáng)磁場,PQ為兩磁場的邊界,磁場范圍足夠大,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B1=B和B2=2B。一個豎直放置的邊長為l、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形金屬線框以初速度v沿垂直于磁場方向從圖中實線位置開始向右運(yùn)動,當(dāng)線框運(yùn)動到在每個磁場中各有一半的面積時,線框的速度為v2,則下列判斷正確的是()A.此過程中通過線框截面的電荷量為3Bl22RB.此過程中線框克服安培力做的功為38mv2C.此時線框的加速度大小為9B2l2v2mRD.此時

7、線框中的電功率為9B2l2v22mR二、非選擇題(本題共5小題,共52分。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)字和單位)9.(6分)傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù),在自動控制中發(fā)揮著重要作用,傳感器能夠?qū)⒏兄降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(通常是電學(xué)量),例如熱傳感器,主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻,熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示,圖乙是用熱敏電阻Rt作為傳感器制作的簡單自動報警器原理圖。則(1)為了使溫度過高時報警器鈴響,開關(guān)應(yīng)接在(選填“a”或“b”)處。 (2)要使啟動報警器的溫度提高些,應(yīng)將滑動變

8、阻器的滑片P向(選填“左”或“右”)移動。 10.(9分)有一種測量壓力的電子秤,其原理圖如圖所示。E是內(nèi)阻不計、電動勢為6 V的電源。R0是一個阻值為300 的限流電阻。G是由理想電流表改裝成的指針式測力顯示器。R是一個壓敏電阻,其阻值可隨壓力大小變化而改變,其關(guān)系如表所示。C是一個用來保護(hù)顯示器的電容器。秤臺的重力忽略不計。試分析:壓力F/N050100150200250300電阻R/ 300280260240220200180(1)利用表中的數(shù)據(jù)可知電阻R隨壓力F變化的函數(shù)表達(dá)式為 ()。 (2)若電容器的耐壓值為5 V,則該電子秤的最大稱量值為N。 (3)

9、如果把電流表中電流的刻度變換成壓力刻度,則該測力顯示器的刻度是的。(選填“均勻”或“不均勻”) 11.(2020江蘇揚(yáng)州高郵高二上學(xué)情調(diào)研)(12分)如圖甲所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.30 m。導(dǎo)軌電阻忽略不計,其間連接有定值電阻R=0.40 ,導(dǎo)軌上靜置一質(zhì)量m=0.10 kg、電阻r=0.20 的金屬桿ab,整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向豎直向下。用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使它由靜止開始運(yùn)動(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好并保持與導(dǎo)軌垂直),電流傳感器(不計傳感器的電阻)可隨時測出通過R的電流并輸入計算機(jī)

10、,獲得電流I隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。求金屬桿運(yùn)動2.0 s時:(1)金屬桿ab受到的安培力的大小和方向;(2)金屬桿的速率;(3)外力F的功率。12.(11分)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),一長為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面,BA的延長線通過圓導(dǎo)軌圓心O,裝置的俯視圖如圖所示。整個裝置位于一勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向豎直向下。在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)。直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌

11、的電阻均可忽略。重力加速度大小為g。求(1)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小;(2)外力的功率。13.(14分)圖甲為一理想變壓器,ab為原線圈,ce為副線圈,d為副線圈引出的一個接頭,原線圈輸入正弦式交變電壓的uab-t圖象如圖乙所示。若只在ce間接一只Rce=400 的電阻,或只在de間接一只Rde=225 的電阻,兩種情況下電阻消耗的功率均為80 W。(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達(dá)式;(2)求只在ce間接400 電阻時,原線圈中的電流I1;(3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比ncende。甲乙答案全解全析1.C磁鐵AB的插入使螺線管磁通量增大而產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律知,感應(yīng)

12、電流的磁場阻礙磁鐵AB插入,因此,C端極性一定和B端極性相同。2.D由左手定則知洛倫茲力向上,但載流子的電性是不確定的,故無法判斷上表面的電性,無法比較上下表面的電勢高低,選項A錯誤;對于載流子,靜電力和洛倫茲力平衡,故:qvB=qUHH,電流微觀表達(dá)式為I=nqSv,故UH=BHv=HIBnSq,與UH=kHIBd對比可知d=SH,則公式中的d指元件前后側(cè)面間的距離,選項B錯誤; 依據(jù)公式UH=kHIBd中,UH、I、B、d的單位可知,系數(shù)kH的單位是m3·s-1·A-1,選項C錯誤,D正確。3.C由圖乙知交流電壓峰值為102 V,電壓表的示數(shù)為有效值10 V,故A正確;

13、0.01 s時線圈中的感應(yīng)電動勢最大,則穿過線圈的磁通量變化最快,磁通量為0,故線圈平面與磁場方向平行,故B正確;若P向上移動,變壓器原、副線圈的匝數(shù)比減小,副線圈電壓增大,R的大小不變時,副線圈電流增大,則原線圈電流增大,即電流表讀數(shù)將增大,故C錯誤;若P的位置不變,R的大小也不變,而把發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍,則電壓增大到原來的2倍,變壓器的輸入功率將增大到原來的4倍,故D正確。故選C。4.C01 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律可判定,感應(yīng)電流沿逆時針方向(為負(fù)值),大小為定值,A、B錯誤;45 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度恒定,穿過線圈abcd的磁通量不變,無感應(yīng)電流,C正確

14、,D錯誤。5.C設(shè)副線圈的電壓為U1,由題意知U12R1=U2R2,R2R1=U2U12;原、副線圈的匝數(shù)之比等于電壓之比,則R2R1=U2U12=n12n22,選項C正確。6.AC由圖乙知磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,可知磁通量的變化率恒定,所以電動勢恒定,則電阻兩端的電壓恒定,故A正確;初始時刻穿過線圈的磁通量=BS=0.2×200×10-4 Wb=0.004 Wb,故B錯誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律有E=nt=nB·St=100×0.4-0.24×0.02 V=0.1 V,由閉合電路歐姆定律,可知電路中的電流為I=Er+R=0.11+4 A=0.02

15、A,所以線圈電阻r消耗的功率P=I2r=0.022×1 W=4×10-4 W,故C正確;前4 s內(nèi)通過R的電荷量Q=It=0.02×4 C=0.08 C,故D錯誤。7.BD交流電壓表的示數(shù)為220 V,選項A錯誤。正常工作時,電暖寶中電流為2 A,抽油煙機(jī)中電流為1 A,故電路要正常工作,保險絲的額定電流不能小于3 A,選項B正確。電暖寶發(fā)熱功率遠(yuǎn)大于抽油煙機(jī)發(fā)熱功率,選項C錯誤;1 min抽油煙機(jī)消耗的電能為W=Pt=220×60 J=1.32×104 J,D正確。8.ABC1=-Bl2,2=12Bl2,即=32Bl2,由q=R解得q=3Bl

16、22R,故A正確;由能量守恒定律得,此過程中回路產(chǎn)生的電能為E=12mv2-12mv22=38mv2,即克服安培力做的功為38mv2,故B正確;此時感應(yīng)電動勢E=Bl×v2+2Bl×v2=32Blv,線框中電流為I=ER=3Blv2R,由牛頓第二定律得BIl+2BIl=ma,解得a=9B2l2v2mR,故C正確;此時線框的電功率為P=I2R=9B2l2v24R,故D錯誤。9.答案(1)a(2)左解析(1)溫度升高時,熱敏電阻阻值減小,題圖乙中通電螺線管的磁性增強(qiáng),將與彈簧相連的金屬導(dǎo)體向左吸引,要使報警器所在電路接通并報警,開關(guān)應(yīng)接在a處。(2)要實現(xiàn)溫度更高時報警器才響鈴

17、,即熱敏電阻阻值更小時才將報警器電路接通,應(yīng)該將滑動變阻器連入電路的阻值調(diào)大,即滑片P向左移動。10.答案(1)R=300-0.4F(2)600(3)不均勻解析(1)由表中數(shù)據(jù)可知k=RF=-2050N=-0.4 /N。所以電阻R隨壓力F變化的函數(shù)表達(dá)式為R=300-0.4F()。(2)R上受到的壓力越大,R的阻值越小,電容器兩端電壓越大,但不能超過5 V,所以5V6V=R0R0+R,解得R=60 又因為R=300-0.4F()得出F=600 N。(3)電流表中的電流I=ER0+R=E600-0.4F,電流I與壓力F不成線性關(guān)系,則該測力顯示器的刻度不均勻。11.答案(1)3.0×1

18、0-2 N方向水平向左(2)0.80 m/s(3)5.6×10-2 W解析(1)由圖乙可知2.0 s時通過金屬桿ab的電流為0.2 A,此時金屬桿受到的安培力F安=BIL解得F安=3.0×10-2 N,方向水平向左;(2)設(shè)金屬桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E,根據(jù)閉合電路歐姆定律I=ER+r解得E=0.12 V設(shè)金屬桿在2.0 s時的速率為v1,則E=BLv1解得v1=0.80 m/s(3)金屬桿的加速度a=vt=0.40 m/s2根據(jù)牛頓第二定律得F-F安=ma解得在2.0 s時拉力F=7.0×10-2 N設(shè)2.0 s時外力F做功的功率為P,則P=Fv1解得P=5.6×10-2 W12.答案(1)方向由C端到D端3Br22R(2)32mgr+92B2r44R解析(1)根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流的方向是從B端流向A端。因此,通過電阻R的感應(yīng)電流的方向是從C端流向D端。E=Brv=Brr+·2r2=32Br2I=ER=3Br22R(2)由能量守恒得P=PR+Pf在豎直方向2N=