2024-2025學年高中物理模塊測評含解析新人教版選修3-2

PAGE10-模塊綜合測評(時間：90分鐘分值：100分)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題只有一項符合題目要求，第7～10題有多項符合題目要求，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1．如圖所示，水平放置的光滑桿上套有A、B、C三個金屬環(huán)，其中B接電源．在接通電源的瞬間，A、C兩環(huán)()A．都被B吸引 B．都被B排斥C．A被吸引，C被排斥 D．A被排斥，C被吸引B[在接通電源的瞬間，環(huán)B可等效為一短條形磁鐵，穿過A、C環(huán)的磁通量在增加．兩環(huán)A、C為了阻礙磁通量的增加，都應朝環(huán)B外部磁場較小的方向運動，即A向左而C向右，兩環(huán)都受到了環(huán)B的排斥作用．]2．如圖甲所示，一閉合線圈置于磁場中，若磁感應強度B隨時間改變的規(guī)律如圖乙所示，線圈中感應電動勢E隨時間t改變的圖象是()ABCDD[由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S可知，因磁感應強度B隨時間改變的改變率eq\f(ΔB,Δt)是分段恒定的，因此電動勢E隨時間改變的規(guī)律也是分段恒定的，故D正確．]3．如圖所示的圓形線圈共n匝，電阻為R，過線圈中心O垂直于線圈平面的直線上有A、B兩點，A、B間的距離為L，A、B關于O點對稱．一條形磁鐵起先放在A點，中心與A重合，軸線與A、B所在直線重合，此時線圈中的磁通量為Φ1，將條形磁鐵以速度v勻速向右移動，軸線始終與A、B所在直線重合，磁鐵中心到O點時線圈中的磁通量為Φ2，下列說法正確的是()A．磁鐵在A點時，通過一匝線圈的磁通量為eq\f(Φ1,n)B．磁鐵從A到O的過程中，線圈中產(chǎn)生的平均電動勢為E＝eq\f(2nvΦ2－Φ1,L)C．磁鐵從A到B的過程中，線圈中磁通量的改變量為2Φ1D．磁鐵從A到B的過程中，通過線圈某一橫截面的電荷量不為零B[磁通量形象化的含義是通過某平面的磁感線條數(shù)的多少，與線圈匝數(shù)無關，即通過整個線圈與通過每一匝線圈的磁通量都是Φ1，A錯誤；由法拉第電磁感應定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，ΔΦ＝Φ2－Φ1、Δt＝eq\f(\x\to(AO),v)＝eq\f(L,2v)，故E＝eq\f(2nvΦ2－Φ1,L)，可知B正確；在A、B兩位置，由對稱性知通過線圈的磁通量大小相同，且磁感線穿過線圈平面的方向都是向右的，故ΔΦ＝0，而q＝eq\x\to(I)Δt＝neq\f(ΔΦ,R)，故q＝0，C、D錯誤．]4．通過志向變壓器給用電器供電，電路如圖甲所示，變壓器初級線圈匝數(shù)n1＝1000匝，兩次級線圈的匝數(shù)分別為n2＝50匝、n3＝100匝．在初級線圈ab端接如圖乙所示的交變電流，下列說法正確的是()甲乙A．溝通電的頻率為100HzB．U2＝50V，U3＝100VC．I1∶I2＝1∶20D．閉合開關S，則I1增大D[溝通電的周期為0.02s，頻率為50Hz，選項A錯誤；依據(jù)變壓器的匝數(shù)與電壓比可知，U2＝eq\f(n2U1,n1)＝eq\f(50,1000)·eq\f(1000,\r(2))V＝25eq\r(2)V；U3＝eq\f(n3U1,n1)＝eq\f(100,1000)·eq\f(1000,\r(2))V＝50eq\r(2)V，選項B錯誤；因電流與匝數(shù)之間滿意：I1n1＝I2n2＋I3n3，故選項C錯誤；閉合開關S，則I3變大，依據(jù)I1n1＝I2n2＋I3n3可知I1增大，選項D正確．]5．如圖所示，接在家庭電路上的志向降壓變壓器給小燈泡L供電，假如將原、副線圈削減相同匝數(shù)，其他條件不變，則()A．小燈泡變亮B．小燈泡變暗C．原、副線圈兩端電壓的比值不變D．通過原、副線圈電流的比值不變B[由于家庭電路上志向變壓器為降壓變壓器，故n1>n2，當原、副線圈削減相同的匝數(shù)時，其變壓比eq\f(n′1,n′2)變大，依據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n′1,n′2)，U1肯定，U2變小，故小燈泡變暗，選項A錯誤，選項B正確；由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n′1,n′2)知，原、副線圈電壓的比值變大，選項C錯誤；依據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n′2,n′1)，則通過原、副線圈電流的比值變小，選項D錯誤．]6．用圖甲所示電路測量電流表的內(nèi)阻．閉合開關S，當變阻器的滑片滑至c處時，電流表和電壓表的讀數(shù)分別為40mA、9V，已知圖甲中熱敏電阻的I-U關系圖線如圖乙所示，則電流表的內(nèi)阻為()A．0.14Ω B．85ΩC．140Ω D．225ΩB[當電流表讀數(shù)為40mA時，說明熱敏電阻的電流為40mA，由題圖乙知熱敏電阻兩端電壓UR＝5.6V，則電流表兩端電壓U＝9V－5.6V＝3.4V，由歐姆定律得RmA＝eq\f(U,I)＝eq\f(3.4V,40×10－3A)＝85Ω.]7．奧斯特發(fā)覺了電流的磁效應后，法拉第細致地分析了電流的磁效應．他認為，既然磁鐵可以使靠近它的鐵塊具有磁性，靜電荷可以使靠近它的導體帶電，那么電流也應當使靠近它的線圈感應出電流.1822年法拉第在日記中記載著“把磁轉(zhuǎn)變成電”的光輝思想，后來，法拉第對這一課題進行了系統(tǒng)的試驗探討.1831年8月法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上(如圖所示)，線圈A接直流電源，線圈B接電流表．他發(fā)覺，當線圈A的電路接通或斷開的瞬間，線圈B中產(chǎn)生瞬時電流．分析這個試驗，下列說法中正確的是()A．此試驗說明線圈B的感應電流是由線圈A的磁場改變引起的B．開關S閉合瞬間，?中的電流方向是a→bC．若將其中的鐵環(huán)拿走，再做這個試驗，S閉合瞬間，?中沒有電流D．若將其中的鐵環(huán)拿走，再做這個試驗，S閉合瞬間，?中仍有電流ABD[開關閉合瞬間，線圈A中電流產(chǎn)生磁場，使鐵環(huán)中磁通量增加．依據(jù)右手安培定則和楞次定律可知B線圈中產(chǎn)生由a→b的感應電流，鐵環(huán)撤掉后不影響感應電流產(chǎn)生．]8．如圖為志向變壓器，其原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，原線圈接有溝通電壓u＝220sin100πt(V)，圖中電壓表和電流表均為志向溝通電表，Rt為負溫度系數(shù)的熱敏電阻(即當溫度上升時，阻值減小)，R1為定值電阻，C為電容器．下列說法正確的是()A．電壓表示數(shù)是110VB．溝通電的頻率為50HzC．通過R1的電流始終為零D．當Rt處溫度上升時，電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)變大BD[原線圈所加交變電壓的有效值為U1＝eq\f(220,\r(2))V，由志向變壓器的變壓比公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×eq\f(220,\r(2))V＝55eq\r(2)V，選項A錯誤；由交變電壓的瞬時值表達式u＝220sin100πt(V)可知，該交變電流的頻率f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，選項B正確；由于交變電流能對電容器進行充、放電，所以會有充、放電電流通過電阻R1，選項C錯誤；因變壓器為志向變壓器，線圈電阻不計，因此，電壓表的示數(shù)不變，當Rt處的溫度上升時，其電阻阻值變小，所以電流表的示數(shù)變大，選項D正確．]9．如圖所示，為早期制作的發(fā)電機及電動機的示意圖，A盤和B盤分別是兩個可繞固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的銅盤，用導線將A盤的中心和B盤的邊緣連接起來，用另一根導線將B盤的中心和A盤的邊緣連接起來．當A盤在外力作用下轉(zhuǎn)動起來時，B盤也會轉(zhuǎn)動，則下列說法中正確的是()A．不斷轉(zhuǎn)動A盤就可以獲得持續(xù)的電流，其緣由是將整個銅盤看成沿徑向排列的多數(shù)根銅條，它們做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應電動勢B．當A盤轉(zhuǎn)動時，B盤也能轉(zhuǎn)動的緣由是電流在磁場中受到力的作用，此力對轉(zhuǎn)軸有力矩C．當A盤順時針轉(zhuǎn)動時，B盤逆時針轉(zhuǎn)動D．當A盤順時針轉(zhuǎn)動時，B盤也順時針轉(zhuǎn)動ABC[將圖中銅盤A所在的一組裝置作為發(fā)電機模型，銅盤B所在的一組裝置作為電動機模型，這樣就可以簡潔地把銅盤等效為由圓心到圓周的一系列“輻條”，處在磁場中的每一根“輻條”都在做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應電動勢，進而分析可得．]10．如圖所示，在同一水平面內(nèi)有兩根足夠長的光滑水平金屬導軌，間距為20eq\r(2)cm，電阻不計，其左端連接一阻值為10Ω的定值電阻．兩導軌之間存在著磁感應強度為1T的勻強磁場，磁場邊界虛線由多個正弦曲線的半周期連接而成，磁場方向如圖．一接入電阻阻值為10Ω的導體棒AB在外力作用下以10m/s的速度勻速向右運動，溝通電壓表和溝通電流表均為志向電表，則()A．電流表的示數(shù)是eq\f(\r(2),10)AB．電壓表的示數(shù)是1VC．導體棒運動到圖示虛線CD位置時，電流表示數(shù)為零D．導體棒上消耗的熱功率為0.1WBD[當導體棒切割磁感線時，產(chǎn)生的感應電動勢為E＝BLv，由于L按正弦規(guī)律改變，這個過程產(chǎn)生正弦式電流，磁場方向改變時，電流方向改變，所以回路中產(chǎn)生的是正弦式交變電流．產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Em＝BLv＝1×20eq\r(2)×10－2×10V＝2eq\r(2)V，則電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝2V，電流表的示數(shù)I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(2,20)A＝0.1A；電壓表測量R兩端的電壓，則U＝IR＝1V，故A錯誤，B正確；電流表示數(shù)為有效值，始終為0.1A，故C錯誤；導體棒上消耗的熱功率P＝eq\f(U′2,r)＝eq\f(2－12,10)W＝0.1W，故D正確．]二、非選擇題(本題共6小題，共50分)11．(5分)(1)按圖所示連接好電路，合上S和S′，發(fā)覺小燈泡不亮，用電吹風對熱敏電阻吹一會兒，會發(fā)覺小燈泡發(fā)光了，緣由是．(2)若將熱敏電阻換成光敏電阻，合上S和S′，發(fā)覺小燈泡發(fā)光，用黑紙包住光敏電阻后，小燈泡熄滅，其緣由是.[解析](1)熱敏電阻阻值較大，左側(cè)電路電流較小，電磁鐵磁性較弱，吸不住銜鐵，小燈泡不亮，電吹風對熱敏電阻加熱，使其阻值變小，電路中電流增大，電磁鐵磁性增加吸住銜鐵，使上、下觸點接觸，小燈泡發(fā)光．(2)用黑紙包住去敏電阻后，光敏電阻的阻值增大，左側(cè)電路電流減小，電磁鐵磁性變?nèi)酰股?、下觸點斷開，造成小燈泡熄滅．[答案]見解析12．(5分)如圖(a)是汽車過橋時對不同類型橋面壓力改變的試驗．采納DIS方法對模型進行測量，其結果如圖(b)中電腦屏幕所示．(1)圖(a)中的傳感器為傳感器．(2)圖(a)中甲、乙、丙分別為三種不同類型的橋面．對于凸形橋甲，其相對應的壓力圖線應是圖(b)電腦屏幕上的(選填“a”“b”或“c”)．(3)如增大小球在斜槽上的高度，在圖(b)中大致畫出小球能過凸形橋甲時的壓力圖線．[解析](1)該傳感器把力信號轉(zhuǎn)化為電信號，屬于力電傳感器．(2)小球經(jīng)過凸形橋甲的最高點時，壓力小于重力，其相對應的圖線應是電腦屏幕上的c.(3)增大小球在斜槽上的高度，小球經(jīng)凸形橋甲的最高點時壓力更小，其圖線與c相比較，最低點應更低一些．[答案](1)力電(2)c(3)圖略，圖線與c相比較，最低點更低一些13.(8分)某同學設計一個發(fā)電測速裝置，工作原理如圖所示．一個半徑為R＝0.1m的圓形金屬導軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA，A端與導軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上．轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為r＝eq\f(R,3)的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動．圓盤上繞有不行伸長的細線，下端掛著一個質(zhì)量為m＝0.5kg的鋁塊．在金屬導軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導軌平面對右的勻強磁場，磁感應強度B＝0.5T．a(chǎn)點與導軌相連，b點通過電刷與O端相連．測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度．鋁塊由靜止釋放，下落h＝0.3m時，測得U＝0.15V．(細線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導軌、導線及電刷的電阻均不計，重力加速度g＝10m/s2)(1)測U時，與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負極”？(2)求此時鋁塊的速度大?。?3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失．[解析](1)由右手定則可知A是電源正極，所以a點接的是電壓表的正極．(2)導體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E＝eq\f(BRvA,2)金屬圓盤和金屬棒的角速度相同，設為ω，鋁塊速度為v則v＝eq\f(ωR,3)，vA＝ωR代入數(shù)據(jù)可得v＝2m/s(其中E＝U)．(3)依據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒，下落過程中鋁塊機械能的損失ΔE＝mgh－eq\f(mv2,2)，代入數(shù)據(jù)得ΔE＝0.5J.[答案](1)正極(2)2m/s(3)0.5J14.(10分)如圖所示，矩形線框匝數(shù)N＝250匝，ab＝12cm，ad＝10cm，勻強磁場的磁感應強度B＝eq\f(2,π)T，線框繞垂直于磁場方向的軸以120r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動．線框通過滑環(huán)與外電路相連，外電路接有R＝12Ω的電阻和一個發(fā)光電壓與熄滅電壓都為12V的氖泡L.線框與其他電阻不計．求：(1)當開關S接e時，電流表的讀數(shù)為多少？電阻R的熱功率為多大？10min內(nèi)外力對線框做了多少功？(2)當開關S接f時，氖泡的閃光頻率為多大？通電10min，氖泡發(fā)光的總時間為多少？[解析](1)S接e時，電流表的讀數(shù)為I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(NBSω,\r(2)R)＝eq\f(250×\f(2,π)×0.12×0.1×2π×\f(120,60),\r(2)×12)A＝eq\r(2)AR的熱功率為P＝I2R＝(eq\r(2))2×12W＝24W外力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量，則有W＝Pt＝24×10×60J＝1.44×104J.(2)S接f時，從中性面起先計時，線框產(chǎn)生的感應電動勢為E＝NBSωsinωt＝24sin4πtV依據(jù)正弦曲線的改變規(guī)律，可知在交變電流的一個周期T內(nèi)，氖泡發(fā)光2次，又氖泡的發(fā)光電壓與熄滅電壓都為12V，可得每次發(fā)光時間為eq\f(T,3).因T＝eq\f(1,2)s，故氖泡的發(fā)光頻率為4Hz.通電10min，氖泡發(fā)光的總時間為t＝10×60×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×\f(1,3)×\f(1,2)))s＝400s.[答案](1)eq\r(2)A24W1.44×104J(2)4Hz400s15．(10分)如圖所示，平行長直光滑固定的金屬導軌MN、PQ平面與水平面的夾角θ＝30°，導軌間距為L＝0.5m，上端接有R＝3Ω的電阻，在導軌中間加一垂直軌道平面對下的勻強磁場，磁場區(qū)域為OO′O1′O1，磁感應強度大小為B＝2T，磁場區(qū)域?qū)挾葹閐＝0.4m，放在導軌上的一金屬桿ab質(zhì)量為m＝0.08kg、電阻為r＝2Ω，從距磁場上邊緣d0處由靜止釋放，金屬桿進入磁場上邊緣的速度v＝2m/s.導軌的電阻可忽視不計，桿在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸，重力加速度大小為g＝10m/s2，求：(1)金屬桿距磁場上邊緣的距離d0；(2)通過磁場區(qū)域的過程中通過金屬桿的電荷量q；(3)金屬桿通過磁場區(qū)域的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QR.[解析](1)由能量守恒定律得mgd0sin30°＝eq\f(1,2)mv2金屬桿距磁場上邊緣的距離d0＝0.4m.(2)由法拉第電磁感應定律eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)由閉合電路歐姆定律eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)q＝eq\x\to(I)·Δt則金屬桿通過磁場區(qū)域的過程中通過其的電荷量q＝eq\f(ΔФ,R＋r)＝eq\f(BLd,R＋r)＝0.08C.(3)由法拉第電磁感應定律，金屬桿剛進入磁場時E＝BLv＝2V由閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)＝0.4A金屬桿受到的安培力F＝BIL＝0.4N金屬桿重力沿軌道平面對下的分力F′＝mgsin30°＝0.4N所以金屬桿