物理滬科版選修3-2作業(yè)模塊綜合測試

模塊綜合測試一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分。在每小題給出的四個選項中,第1~6題只有一個選項符合題目要求,第7~10題有多個選項符合題目要求。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有錯選的得0分)1.如圖所示,在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中,金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動,MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1;若磁感應(yīng)強度增為2B,其他條件不變,MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變?yōu)镋2。則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1∶E2分別為()A.c→a,2∶1 B.a→c,2∶1C.a→c,1∶2 D.c→a,1∶2解析:用右手定則判斷出兩次金屬棒MN中的電流方向為N→M,所以電阻R中的電流方向為a→c。由電動勢公式E=Blv可知:E1E2=答案:C2.電熨斗能自動控制溫度,在熨燙不同的織物時,設(shè)定的溫度可以不同,如圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖,電熨斗內(nèi)部裝有雙金屬片,雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬,若把熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物,則如何調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕()織物材料尼龍合成纖維絲綢羊毛麻熨燙溫度低→高A.向下 B.向上C.保持原狀 D.不能確定解析:常溫下,上下觸點是接觸的,這樣插上電源時,電熨斗開始加溫,當溫度升高時,雙金屬片上層形變大,雙金屬片向下彎曲,觸點分離,停止加熱。現(xiàn)把棉麻衣物換成絲綢衣物,熨燙溫度變低,要使溫度低時就斷開,應(yīng)把調(diào)溫旋鈕向上旋轉(zhuǎn),這樣在金屬形變較小時就能斷開電路,選項B正確。答案:B3.如圖所示的電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,電感L的電阻不計,電阻R的阻值大于燈泡D的阻值。在t=0時刻閉合開關(guān)S,經(jīng)過一段時間后,在t=t1時刻斷開S。下列表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖像中,正確的是()解析:S閉合時,由于電感L有感抗,經(jīng)過一段時間電流穩(wěn)定時L電阻不計,可見電路的外阻是從大變小的過程。由U外=R外R外+rE可知U外也是從大變小的過程,所以選項A、C錯誤;t1時刻斷開S,由于自感在L、R、D構(gòu)成的回路中,電流從B向A,中間流過D,所以t1時刻UAB反向,選項B答案:B4.如圖所示,接在照明電路中的自耦變壓器的副線圈上通過輸電線接有三個燈泡L1、L2和L3,輸電線的等效電阻為R。當滑動觸頭P向上移動一段距離后,下列說法正確的是()A.等效電阻R上消耗的功率變大B.三個燈泡都變亮C.原線圈兩端的輸入電壓減小D.原線圈中電流表示數(shù)減小解析:自耦變壓器的原、副線圈是同一個線圈,只是匝數(shù)不同。由題意知原線圈是副線圈的一部分。U2U1=n2n1,當P上移時,U1、n2不變,n1變大時,U2變小,因負載電路結(jié)構(gòu)不變,因此負載上的總電流I2=U2R總應(yīng)變小,R上消耗的功率變小,由串、并聯(lián)電路特點知三個燈泡都變暗,選項A、B錯誤;由于原線圈的輸入電壓由外部電路決定,是不變的,選項C錯誤;由P入=P出,U1I1=U2I2=U22R總答案:D5.如圖所示,圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖,其矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,繞垂直于磁場方向的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R=10Ω連接,與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表,示數(shù)是10V。圖乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時間t變化的圖像。則()A.電阻R上的電功率為20WB.0.02s時R兩端的電壓瞬時值為零C.R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u=14.1cos100πtVD.通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i=1.41cos50πtA解析:電阻R上的電功率為P=U2R=10W,選項A錯誤;由圖乙知0.02s時磁通量變化率最大,R兩端的電壓瞬時值最大,選項B錯誤;R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u=14.1cos100πtV,通過R的電流i隨時間t的變化規(guī)律是i=uR=1.41cos100πtA,選項C正確,答案:C6.如圖所示,矩形閉合導(dǎo)體線框在勻強磁場上方,由不同高度靜止釋放,用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進入磁場的時刻。線框下落過程形狀不變,ab邊始終保持與磁場水平邊界線OO'平行,線框平面與磁場方向垂直。設(shè)OO'下方磁場區(qū)域足夠大,不計空氣影響,則下列哪一個圖像不可能反映線框下落過程中速度v隨時間t變化的規(guī)律()解析:設(shè)線框質(zhì)量為m,電阻為R,線框ab邊長為l,磁感應(yīng)強度為B,線框自由下落剛進入磁場時速度為v,當v<mgRB2l2時,線框做加速度減小的加速運動,選項C可能;當v=mgRB2l2時,線框做勻速運動,選項D可能;當v>mgRB2l2時答案:A7.如圖所示,理想變壓器原線圈接有交流電源,當副線圈上的滑片P處于圖示位置時,燈泡L能發(fā)光。要使燈泡變亮,可以采取的方法有()A.向下滑動PB.增大交流電源的電壓C.增大交流電源的頻率D.減小電容器C的電容解析:滑片P向下滑動,副線圈匝數(shù)減小,變壓器輸出電壓減小燈泡變暗,選項A錯誤;增大原線圈的輸入電壓,輸出電壓增大,小燈泡變亮,選項B正確;增大交變電流的頻率,電容器對交變電流的阻礙減小,因此燈泡變亮,選項C正確;減小電容器的電容,電容器對交變電流的阻礙會增大,因此選項D錯誤。答案:BC8.某同學(xué)設(shè)計的家庭電路保護裝置如圖所示,鐵心左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成。當右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時,電流經(jīng)放大器放大后,使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K,從而切斷家庭電路。僅考慮L1在鐵心中產(chǎn)生的磁場,下列說法正確的有()A.家庭電路正常工作時,L2中的磁通量為零B.家庭電路中使用的電路增多時,L2中的磁通量不變C.家庭電路發(fā)生短路時,開關(guān)K將被電磁鐵吸起D.地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時,開關(guān)K將被電磁鐵吸起解析:當家庭電路正常工作時,火線和零線中的電流大小始終相等,方向始終相反,由于采用雙線繞成,當電路正常工作時,火線和零線在鐵心內(nèi)部產(chǎn)生的磁場大小相等,方向相反,所以內(nèi)部的磁通量為零,選項A正確;當電路中的電器增多時,火線和零線中的電流都增大了,但大小始終相等,方向始終相反,鐵心內(nèi)部的磁通量還是零,即L2中的磁通量不變,選項B正確;當電路發(fā)生短路時,電流不經(jīng)用電器,火線和零線中電流很大,但大小始終相等,方向始終相反,鐵心內(nèi)部的磁通量還是零,L2不產(chǎn)生感應(yīng)電流,開關(guān)K不會被電磁鐵吸起,選項C錯誤;當?shù)孛嫔系娜私佑|火線發(fā)生觸電時,電流經(jīng)人體流向地面,不經(jīng)過零線,所以火線和零線中的電流大小不等,在鐵心內(nèi)產(chǎn)生的磁通量不為零,L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流,開關(guān)K被電磁鐵吸起,選項D正確。答案:ABD9.某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示,發(fā)電機的輸出電壓變化規(guī)律如圖乙。輸電線總電阻為r,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2。降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)。要使額定電壓為220V的用電器正常工作,則()甲乙A.乙圖中電壓的瞬時值表達式為u=2202sin100πtVB.乙圖中電壓的有效值和用電器的額定電壓都是220V,所以nC.通過升壓變壓器的電流頻率比通過降壓變壓器的電流頻率大D.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率解析:由于輸電線上電阻會損失電壓、電功率,使得U2>U3,故P2>P3,選項D正確;因為n1n2=U1U2,n4n3=U4U3,由于U1=U4=答案:AD10.如圖所示,相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ,上端接有定值電阻R,勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強度為B。將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放,當速度達到v時開始勻速運動,此時對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力,并保持拉力的功率恒為P,導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運動。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻,重力加速度為g。下列選項正確的是()A.P=2mgvsinθB.P=3mgvsinθC.當導(dǎo)體棒速度達到v2時加速度大小為g2D.在速度達到2v以后勻速運動的過程中,R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功解析:導(dǎo)體棒由靜止釋放,速度達到v時,回路中的電流為I,則根據(jù)平衡條件,有mgsinθ=BIL。對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力,以2v的速度勻速運動時,則回路中的電流為2I,有F+mgsinθ=2BIL,所以拉力F=mgsinθ,拉力的功率P=F2v=2mgvsinθ,選項A正確、選項B錯誤;當導(dǎo)體棒的速度達到v2時,回路中的電流為I2,根據(jù)牛頓第二定律,得mgsinθBI2L=ma,解得a=g2sinθ,選項C正確;當導(dǎo)體棒以2v的速度勻速運動時,根據(jù)能量守恒定律,重力和拉力所做的功之和等于R上產(chǎn)生的焦耳熱答案:AC二、填空題(本題共2小題,每空4分,共16分)11.如圖所示,一理想變壓器的原線圈接在電壓為220V的正弦式交流電源上,兩副線圈匝數(shù)分別為n2=16匝、n3=144匝,通過理想二極管、單刀雙擲開關(guān)與一只“36V,18W”的燈泡相連(燈泡電阻不變),當開關(guān)接1時,燈泡正常發(fā)光原線圈的匝數(shù)n1=,當開關(guān)接2時,燈泡兩端電壓的有效值為。

解析:由n1n3=U1U燈得n1=880匝。開關(guān)接2時,有n1n2+n3=U答案:880匝202V12.如圖所示,圖甲為熱敏電阻的Rt圖像,圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路,繼電器線圈的電阻為150Ω。當線圈中的電流大于或等于20mA時,繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動勢E=6V,內(nèi)阻可以不計。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在。(填“A、B端”還是“C、D端”);

(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100℃,可變電阻R'的值應(yīng)調(diào)節(jié)為。

解析:(1)根據(jù)題意分析可知,應(yīng)將加熱器接在A、B端。(2)由圖甲查出熱敏電阻在100℃時,電阻值為50Ω。根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E=IR繼+IR+IR',其中E=6V,I=20mA=2×10-2A,R=50Ω,R繼=150Ω,代入數(shù)據(jù)解之得R'=答案:(1)A、B端(2)100Ω三、計算題(本題共3小題,共34分。解答應(yīng)寫明必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出答案的不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須寫出數(shù)值和單位)13.(10分)輕質(zhì)細線吊著一質(zhì)量為m=0.32kg、邊長為L=0.8m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,總電阻為r=1Ω。邊長為L2的正方形磁場區(qū)域?qū)ΨQ分布在線圈下邊的兩側(cè),如圖甲所示。磁場方向垂直紙面向里,大小隨時間變化如圖乙所示。從t=0開始經(jīng)t0時間細線開始松弛,取g=10m/s2。求(1)在前t0時間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電動勢;(2)在前t0時間內(nèi)線圈的電功率;(3)t0的值。解析:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E=nΔΦΔt=n×12×L22ΔBΔt=(2)I=Er=0.4A,P=I2r=0.16W(3)分析線圈受力可知,當細線松弛時有:F安=nBt0IL2=mg由上式解得Bt0=2mgnIL由圖乙知:Bt0=1+0.5t0,解得:t0=2s。答案:(1)0.4V(2)0.16W(3)2s14.(10分)交流發(fā)電機的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動。一小型發(fā)電機的線圈共220匝,線圈面積S=0.05m2,線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50Hz,線圈內(nèi)阻不計,磁場的磁感應(yīng)強度B=2πT。為了用此發(fā)電機所發(fā)出的交變電流帶動兩個標有“220V,11kW”的電機正常工作,需在發(fā)電機的輸出端a、b與電機之間接一個理想變壓器,電路如圖所示,求(1)發(fā)電機的輸出電壓為多少?(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為多少?(3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多大?解析:(1)Em=NBSω=11002V輸出電壓的有效值為U1=Em2(2)根據(jù)U1U2(3)根據(jù)P入=P出=2.2×104W再根據(jù)P入=U1I1,解得I1=20A答案:(1)1100V(2)5115.(14分)如圖(a)所示,間距為l、電阻不計的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為θ的斜面上。在區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B;在區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強磁場,其磁感應(yīng)強度Bt的大小隨時間t變化的規(guī)律如圖(b)所示。t=0時刻在軌道上端的金屬棒ab從如圖所示位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,同時下端的另一金屬棒cd在位于區(qū)域Ⅰ內(nèi)的導(dǎo)軌上由靜止釋放。在ab棒運動到區(qū)域Ⅱ的下邊界EF處之前,cd棒始終靜止不動,兩棒均與導(dǎo)軌接觸良好。已知cd棒的質(zhì)量為m、電阻為R,ab棒的質(zhì)量、阻值均未知,區(qū)域Ⅱ沿斜面的長度為2l,在t=tx時刻(tx未知)ab棒恰進入?yún)^(qū)域Ⅱ,重力加速度為g。求:(1)通過cd棒電流的方向和區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場的方向;(2)當ab棒在區(qū)域Ⅱ內(nèi)運動時cd棒消耗的電功率;(3)ab棒開始下滑的位置離EF的距離;(4)ab棒從開始下滑至EF的過程中回路中產(chǎn)生的熱量。解析:(1)由楞次定律知通過cd棒的電流方向為d→c區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場方向為垂直于紙面向上。(2)對cd棒:F安=BIl=mgsinθ,所以通過cd棒的電流大小I=mg當ab棒在區(qū)域Ⅱ內(nèi)運動時cd棒消耗的電功率P=I2R=m2(