高中物理 模块检测 粤教版选修3-2

模块测试一、单项选择题(本大题共5小题，每小题4分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得6分，选错或不答的得0分)1．(·嘉兴模拟)某兴趣小组对一火灾报警装置的部分电路进行探究，其电路图如图1-甲所示，其中R2是半导体热敏电阻，它的电阻随温度变化关系如图1-乙所示．当R2所在处出现火情时，通过电流表的电流I和a、b间端电压U与出现火情前相比 ()．图1A．I变大，U变小 B．I变小，U变小C．I变小，U变大 D．I变大，U变大解析出现火情时，温度升高，R2变小，A表示数变大，电路中总电流变大，由U＝E－Ir知，U变小，故A正确．答案A2．目前金属探测器已经广泛应用于各种安检、高考及一些重要场所，关于金属探测器的下列有关论述正确的是 ()．A．金属探测器可用于月饼生产中，用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中B．金属探测器能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物，是因为探测器的线圈中能产生涡流C．使用金属探测器的时候，应该让探测器静止不动，探测效果会更好D．能利用金属探测器检测考生是否携带手机等违禁物品，是因为探测器的线圈中通有直流电解析金属探测器是通过其通有交流电的探测线圈，会在隐蔽金属中激起涡流，反射回探测线圈，从而改变原交流电的大小和相位，从而起到探测作用．当探测器对于被测金属发生相对移动时，探测器中的线圈的交流电产生的磁场相对变化较快，在金属中产生的涡流会更强，检测效果更好．正确选项为A.答案A3．如图2所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面．一导线框abcdefa位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合．导线框与磁场区域的尺寸如图所示．从t＝0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域．以a→b→c→d→e→f为线框中的电动势E的正方向，以下四个E－t关系示意图中正确的是()．图2解析楞次定律或右手定则可判定线框刚开始进入磁场时，电流方向，即感应电动势的方向为顺时针方向，故D选项错误；1s～2s内，磁通量不变化，感应电动势为0，A选项错误；2s～3s内，产生感应电动势E＝2Blv＋Blv＝3Blv，感应电动势的方向为逆时针方向(正方向)，故C选项正确．答案C4．如图3所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1∶n2＝3∶1，则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为 ()．图3A．P、P B．9P、eq\f(4,9)PC.eq\f(4,9)P、9P D.eq\f(9,4)P、9P解析题图(a)中L2的功率为P，则L2上电压为U2＝eq\r(PR)，原线圈中电压U1＝3U2＝3eq\r(PR)，L1两端电压与U1相等，则L1所消耗功率PL1＝eq\f(U\o\al(2,1),R)＝eq\f(9PR,R)＝9P.题图(b)中L2、L3功率相同，变压器的输出功率为2P，原线圈电压U1′＝3U2＝3eq\r(PR)，原线圈中电流I1′＝eq\f(2P,U1)，灯L1上消耗功率为PL1′＝I1′2R＝eq\f(4P2,9PR)R＝eq\f(4,9)P.答案B5．(·江苏高考改编)如图4所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S，下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是 ()．图4解析开关闭合时，线圈的自感阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小．电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原来相反，并逐渐减小到0，所以本题选B.答案B二、双项选择题(本大题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有2个选项符合题目要求)6．下列说法正确的是 ()．A．用交流电压表测量电压时，指针来回摆动B．一周期内交流的方向改变两次C．如果交流的最大值是5A，则最小值为－5AD．用电器上所标电压值是交流的有效值答案BD7．(·江苏高考理综卷)美国科学家WillardS．Boyle与GeorgeE．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有()．A．发光二极管 B．热敏电阻C．霍尔元件 D．干电池解析热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，可以把温度转化为电学量，而霍尔元件可以把磁场的磁感应强度转化为电学量，热敏电阻和霍尔元件可作为传感器，B、C正确．答案BC8.阻值为10Ω的电阻接到电压波形如图5所示的交流电源上．以下说法中正确的是 ()．图5A．电压的有效值为10VB．通过电阻的电流有效值为eq\f(\r(2),2)AC．电阻消耗电功率为5WD．电阻每秒钟产生的热量为10J解析根据图象可知电压最大值为Um＝10V，有效值为U＝eq\f(10,\r(2))V，电流有效值为I＝eq\f(U,R)＝eq\f(\r(2),2)A，电阻消耗的电功率为P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)))2×10＝5W.答案BC9.传感器是一种采集信息的重要器件，如图6所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片发生形变，引起电容的变化．将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么()．图6A．当F向上压膜片电极时，电容将减小B．当F向上压膜片电极时，电容将增大C．若电流计有示数，则压力F发生变化D．若电流计有示数，则压力F不发生变化解析由平板电容器电容公式C＝eq\f(εS,4πkd)可知．当F向上压膜片电极时，相当于板间距离d减小，电容增大，故B选项正确；若电流计有示数，则表明电路中有充放电现象发生，即电容式传感器电容发生了变化，进一步推出压力发生变化，故C选项正确．答案BC10.振弦型频率传感器的结构如图7所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大．这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化．下列说法正确的是 ()．图7A．当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高B．当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高C．膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高D．膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高解析当铁块靠近磁铁时，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端电势比a端电势高，选项B正确；膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，所以选项C正确．答案BC三、填空题(本题共3小题，共20分)11．(4分)如图8所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过eq\f(π,2)的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________.图8解析电动势最大值Em＝BSω.有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)BSω.由闭合电路欧姆定律可得I＝eq\f(E,R)＝eq\f(\r(2)BSω,2R)，电量q＝eq\x\to(I)·Δt＝eq\f(\x\to(E),R)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BS,R).答案eq\f(\r(2)BSω,2R)eq\f(BS,R)12．(10分)如图9所示为“研究电磁感应现象”的实验装置．图9(1)将图中所缺的导线补接完整；(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：A．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________．B．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针________．解析(1)见下图(2)依照楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则A.向右偏转一下；B.向左偏转一下答案(1)见解析图(2)向右偏转一下向左偏转一下13．(6分)有一个称为“千人震”的趣味物理小实验，实验是用一节电动势为1.5V的新干电池，几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做这个实验的同学手拉手成一串，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线将它们首、尾两位同学两个空着的手相连，如图10所示，在通或断时就会使连成一串的同学都有触电感觉，该实验原理是__________；人有触电感觉时开关是通，还是断的瞬间________，因为________________________________________________．图10答案镇流器的自感现象断开瞬间只有在电路刚断开时才能产生很高的自感电动势使人产生触电的感觉四、解答题(本题共3小题，共30分．解答应写出必要的文字说明、只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)(·安徽理综，23)图11是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图12是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)图11图12图13(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图13所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．(其它电阻均不计)解析(1)矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd的转动速度为v，则v＝ω·eq\f(L2,2)①在t时刻，导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1＝BL1vy②由图可知vy＝vsinωt③则整个线圈的感应电动势为e1＝2E1＝BL1L2ωsinωt(2)当线圈由题图13位置开始运动时，在t时刻整个线圈的感应电动势为e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)(3)由闭合电路欧姆定律可知I＝eq\f(E,R＋r)⑥E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(BL1L2ω,\r(2))⑦则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为QR＝I2RT⑧其中T＝eq\f(2π,ω)⑨于是QR＝πRωeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(BL1L2,R＋r)))2⑩答案(1)e1＝BL1L2ωsinω(2)e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0(3)πRωeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(BL1L2,R＋r)))215．(10分)如图14所示，质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.3Ω，长度l＝0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上．框架质量m2＝0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数u＝0.2，相距0.4m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R2＝0.1Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T．垂直于ab施加F＝2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM′、NN′保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动．设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取图14(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q＝0.1J，求该过程ab位移x的大小．解析(1)ab对框架的压力F1＝m1框架受水平面的支持力FN＝m2g＋F依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力F2＝μFNab中的感应电动势E＝BlvMN中电流I＝eq\f(E,R1＋R2)MN受到的安培力F安＝BIl框架开始运动时F安＝F2由上述各式代入数据解得v＝6m/s(2)闭合回路中产生的总热量Q总＝eq\f(R1＋R2,R2)Q由能量守恒定律，得Fx＝eq\f(1,2)m1v2＋Q总代入数据解得x＝1.1m.答案(1)6m/s(2)1.1m16．(10分)如图15所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3V,0.9W”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10Ω，1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V.图15(1)根据传感器上的标注，计算该传感器的电阻和额定电流；(2)若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少？(3)根据技术资料可知，如果传感器的