高中物理人教版2第六章传感器 模块综合测评(一)

模块综合测评(一)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．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】B2．在北半球，朝南的钢窗原来关着，今将它突然朝外推开，转过一个小于90°的角度，考虑到地球磁场的影响，则钢窗活动的一条边(西边)中()A．有自下而上的微弱电流B．有自上而下的微弱电流C．有微弱电流，方向是先自上而下，后自下而上D．有微弱电流，方向是先自下而上，后自上而下【解析】钢窗打开时，向北穿过钢窗的磁通量减小，根据楞次定律，钢窗的活动边产生自下而上的微弱电流，故A正确．【答案】A3．(2023·石家庄高二检测)如图1所示，用两根材料、粗细、长度完全相同的导线，绕成匝数分别为n1＝50和n2＝100的圆形闭合线圈A和B，两线圈平面与匀强磁场垂直．当磁感应强度随时间均匀变化时，两线圈中的感应电流之比IA∶IB为()图1A．2∶1 B．1∶2C．4∶1 D．1∶4【解析】由法拉第电磁感应定律得：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)πR2，可知，感应电动势与半径的平方成正比．而根据电阻定律：线圈的电阻为r＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(n·2πR,S)，线圈中感应电流I＝eq\f(E,r)，由上综合得到，感应电流与线圈半径成正比，即IA∶IB＝RA∶RB；因相同导线绕成匝数分别为n1和n2的圆形线圈，因此半径与匝数成反比，故IA∶IB＝n2∶n1＝2∶1，故A正确，B、C、D错误．【答案】A4．如图2所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈abcd，ab边与磁场垂直，MN边始终与金属滑环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连．金属滑环L、电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联．使矩形线圈以恒定角速度绕过bc、ad中点的轴旋转．下列说法中不正确的是()图2A．线圈转动的角速度越大，电流表A的示数越大B．线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流最大C．线圈平面与磁场垂直时，流经定值电阻R的电流最小D．电流表A的示数随时间按余弦规律变化【解析】令矩形单匝线圈abcd的电阻为r，根据法拉第电磁感应定律和交变电流的有效值定义得，交变电流的最大值为Im＝eq\f(BSω,R＋r)，电流表显示的是有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(BSω,\r(2)R＋r)，所以，线圈转动的角速度越大，电流表A的示数越大，A对，D错；线圈平面与磁场平行时，此时产生的感应电动势最大，故流经定值电阻R的电流最大，线圈平面与磁场垂直时，产生的感应电动势最小，故电流最小，B、C对．【答案】D5．(2023·大同高二检测)如图3所示是一交变电流的i­t图象，则该交变电流的有效值为()【导学号：94530100】图3A．4A B．2eq\r(2)A\f(8,3)A D．eq\f(2\r(30),3)A【解析】此交变电流的前eq\f(T,3)为正弦交变电流，有效值I1＝eq\f(4,\r(2))A，后eq\f(2,3)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＝Ieq\o\al(2,1)Req\f(T,3)＋Ieq\o\al(2,2)Req\f(2,3)T，代入数据I2RT＝eq\f(1,3)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,\r(2))))2RT＋eq\f(2,3)×42RT，解得I＝eq\f(2\r(30),3)A，故D正确．【答案】D6．用图4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，已知图甲中热敏电阻的I­U关系图线如图4乙所示，则电流表的内阻为()图4A．Ω B．85ΩC．140Ω D．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＝V，则电流表两端电压U＝9V－V＝V，由欧姆定律得RmA＝eq\f(U,I)＝eq\fV,40×10－3A)＝85Ω.【答案】B7．(2023·大连高二检测)在如图5甲所示的电路中，电阻R的阻值为50Ω，在ab间加上如图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是()甲乙图5A．交流电压的有效值为100VB．电流表示数为2eq\r(2)AC．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为rad/sD．在1min内电阻R上产生的热量为×104J【解析】从题图乙中可以看出，交流电压的峰值为100eq\r(2)V，所以有效值U＝100V，A项正确；通过电阻的电流I＝eq\f(U,R)＝2A，B错误；交流电的周期为T＝s，ω＝eq\f(2π,T)＝314rad/s，C错误，1min内Q＝I2Rt＝×104J，D正确．【答案】AD8．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∶100B．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为100∶11C．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】AD9．如图6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()【导学号：94530101】图6A．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】BC10．(2023·金华高二检测)如图7为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接有交流电压u＝220sin100πt(V)，图中电压表和电流表均为理想交流电表，Rt为负温度系数的热敏电阻(即当温度升高时，阻值减小)，R1为定值电阻，C为电容器．下列说法正确的是()图7A．电压表示数是110VB．交流电的频率为50HzC．通过R1的电流始终为零D．当Rt处温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大【解析】原线圈所加交变电压的有效值为U1＝eq\f(220,\r(2))V，由理想变压器的变压比公式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，选项A错误；由交变电压的瞬时值表达式u＝220sin100πt(V)可知，该交变电流的频率f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，选项B正确；由于交变电流能对电容器进行充、放电，所以会有充、放电电流通过电阻R1，选项C错误；因变压器为理想变压器，线圈电阻不计，因此，电压表的示数不变，当Rt处的温度升高时，其电阻阻值变小，所以电流表的示数变大，选项D正确．【答案】BD二、非选择题(本题3小题，共40分)11．(10分)如图8(a)是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验．采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图8(b)中电脑屏幕所示．图8(1)图(a)中的传感器为________传感器；(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面．对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的________(填“a”“b”或“c”)；(3)如增大小球在斜槽上的高度，在图(b)中大致画出小球能过凸形桥甲时的压力图线．【解析】(1)该传感器把力信号转化为电信号，属于力电传感器；(2)小球经过凸形桥甲的最高点时，压力小于重力，其相对应的图线应是电脑屏幕上的c；(3)增大小球在斜槽上的高度，小球经凸形桥甲的最高点时压力更小，其图线与c相比较，最低点应更低一些．【答案】(1)力电(2)c(3)图略，图线与c相比较，最低点更低一些12．(15分)如图9甲所示，AB间为交流电源，电压u＝311sin100πtV，经过某“过滤”装置P后将图乙所示正弦交流电滤去一半，得到如图丙所示的交流电，求：【导学号：94530102】图9(1)CD间所获得的电压的周期为多大？(2)CD间接有“220V,40W”灯泡时其发光功率为多大？(3)CD间能否连接“220V,20μF”的电容器？【解析】(1)过滤前交流电的周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,100π)＝s，过滤后电压变化周期还是s．(2)设题图丙所示交流电的有效值为U，有eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Um,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)·T，U＝eq\f(1,2)Um＝eq\f(311,2)V．由P＝eq\f(U2,R)知eq\f(P,40)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(311,2)))2,2202)，得此时小灯泡的功率P＝20W．(3)过滤后，电压的最大值不变，大小为311V，电容器的电压“220V”是击穿电压，所以不能直接连接在CD间．【答案】(1)s(2)20W(3)不能13．(15分)(2023·全国卷Ⅱ)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图10所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g.求：图10(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率．【解析】根据右手定则、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及能量守恒定律解题．(1)根据右手定则，得导体棒AB上的电流方向为B→A，故电阻R上的电流方向为C→D.设导体棒AB中点的速度为v，则v＝eq\f(vA＋vB,2)而vA＝ωr，vB＝2ωr根据法