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2019-2020年高中物理 模塊終結測評 新人教版選修3-2 一、選擇題(本題共9小題，每小題4分，共36分．在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項符合題意，有的有多個選項符合題意，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，選錯或不答的得0分) 1．(多選)下列應用中與渦流有關的是(　　) A．高頻感應冶煉爐 B．金屬探測器 C．電磁灶 D．閉合線圈在勻強磁場中轉動，切割磁感線產(chǎn)生電流 2．一只“220 V　100 W”的燈泡接在u＝311sin 314t(V)的交變電源上，則下列判斷錯誤的是(　　) A．在1 min內(nèi)，燈泡上產(chǎn)生的熱量是22 000 J B．與燈泡串聯(lián)的電流表的示數(shù)為0.45 A C．與燈泡并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為220 V D．通過燈泡的電流的表達式為i＝0.64sin 314t(A) 3．唱卡拉OK用的話筒內(nèi)有傳感器，其中有一種是用動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的閉合線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘?，下列說法正確的是(　　) A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的 B．該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的 C．膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變 D．膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應電動勢 4．長為4L的粗細均勻的金屬桿圍成一個正方形閉合框架，框架放在光滑的水平桌面上，另一根長為L的同種材料、同樣粗細的金屬桿ab擱在其上，如圖M11所示．勻強磁場垂直穿過框架平面，不計一切摩擦．當金屬桿ab獲得一個初速度沿框架從左向右運動的過程中(　　) 圖M11 A．任一時刻ab桿的加速度大小均是框架加速度大小的4倍 B．任一時刻ab桿的加速度方向均和框架的加速度方向相同 C．a(chǎn)b桿對地做勻減速運動，框架對地做勻加速運動 D．任一時刻ab桿的發(fā)熱功率均是框架發(fā)熱功率的 5．(多選)在如圖M12(a)所示的虛線框內(nèi)有勻強磁場，設圖示磁場方向為正，磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖(b)所示．邊長為l，電阻為R的正方形均勻線框abcd有一半處在磁場中，磁場方向垂直于線框平面，此時線框ab邊的發(fā)熱功率為P，則下列說法正確的是(　　) 圖M12 A．磁感應強度B0＝ B．線框中感應電流為I＝2 C．線框cd邊的發(fā)熱功率為P D．a(chǎn)端電勢高于b端電勢 6．(多選)半導體中參與導電的電流載體稱為載流子．N型半導體的載流子是帶負電的電子，P型半導體的載流子是帶正電的“空穴”．一塊厚度為d、底面邊長為l的長方體半導體樣品，置于方向如圖M13所示、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，當半導體樣品中通以圖示方向、大小為I的恒定電流時，樣品的上、下底面出現(xiàn)恒定電勢差U，且上表面帶正電、下表面帶負電．設半導體樣品中每個載流子帶電荷量為q，半導體樣品中載流子的密度(單位體積內(nèi)載流子的個數(shù))用n表示，則下列關于樣品材料類型的判斷和其中載流子密度n的大小，正確的是(　　) 圖M13 A．是N型半導體 　B．是P型半導體 C．n＝ 　D．n＝ 7．如圖M14所示，交流電流表A1、A2、A3分別與電阻R1、電容器C和電感線圈L串聯(lián)后接在正弦式交流電源上，交流電流表A4與電阻R2串聯(lián)后接在理想變壓器副線圈的兩端．如果保持供電電壓的最大值不變，而增大供電電壓的頻率，電流表示數(shù)不變的是(　　) 圖M14 A．電流表A1和A2 　B．電流表A1和A4 C．電流表A3 和A2 　D．電流表A3和A4 8．(多選)利用如圖M 15所示的電流互感器可以測量被測電路中的大電流，若互感器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶100，交流電流表A的示數(shù)是50 mA，則(　　) 圖M15 A．被測電路的電流的有效值為5 A B．被測電路的電流的平均值為0.5 A C．被測電路的電流的最大值為5 A D．原、副線圈中的電流同時達到最大值 9．隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對能源的需求日益擴大，節(jié)能變得越來越重要．某發(fā)電廠采用升壓變壓器向某一特定用戶供電，用戶通過降壓變壓器用電．若發(fā)電廠輸出電壓為U1，輸電導線總電阻為R，在某一時段用戶需求的電功率為P0，用戶的用電器正常工作的電壓為U2.在滿足用戶正常用電的情況下，下列說法正確的是(　　) A．輸電線上損耗的功率為 B．輸電線上損耗的功率為 C．若要減少輸電線上損耗的功率可以采用更高的電壓輸電 D．采用更高的電壓輸電會降低輸電的效率 第Ⅱ卷(非選擇題　共64分) 二、實驗題(本題共2小題，10題6分，11題9分，共15分) 10．在研究光敏電阻的阻值與光照強弱的關系的實驗時： (1)應將多用電表的選擇開關置于________擋； (2)將紅表筆插入________(選填“＋”或“－”)接線孔； (3)將光敏電阻接在多用電表的兩表筆上，用光照射光敏電阻時表針的偏角為θ，現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角變?yōu)棣取?，則可判斷θ________(選填“＞”“＜”或“＝”)θ′； (4)測試后應將選擇開關置于________________擋． 11．圖M16是一位同學設計的防盜門報警器的簡化電路示意圖．門打開時，紅外光敏電阻R3受到紅外線照射，電阻減小；門關閉時會遮蔽紅外線源(紅外線源沒有畫出)．經(jīng)實際試驗，燈的亮、滅能反映門的開、關狀態(tài)． 圖M16 (1)門打開時R2兩端的電壓U2與門關閉時相比________(選填“增大”或“減小”)； (2)門打開時________(選填“紅”或“綠”)燈亮． 三、計算題(本題共4小題，12題11分，13題11分，14題13分，15題14分，共49分．解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分) 12．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′勻速轉動．一臺小型發(fā)電機的線圈共220匝，線圈面積S＝0.05 m2，線圈轉動的頻率為50 Hz，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應強度B＝ T．為了用此發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流帶動兩個標有“220 V　11 kW”字樣的電動機正常工作，需在發(fā)電機的輸出端a、b與電動機之間接一個理想變壓器，電路如圖M17所示．求： (1)發(fā)電機的輸出電壓； (2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比； (3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)． 圖M17 13．均勻導線制成的單匝正方形閉合線框abcd的邊長為L，總電阻為R，總質量為m.將其置于磁感應強度為B的水平勻強磁場的上方h處，如圖M18所示．線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與磁場邊界平行．當cd邊剛進入磁場時，求： (1)線框中產(chǎn)生的感應電動勢大小； (2)c、d兩點間的電勢差； (3)若此時線框的加速度恰好為零，求線框下落的高度h. 圖M18 14．為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學設計了一種“閃爍”裝置，如圖M19所示，自行車的后輪由半徑r1＝5.010－2 m的金屬內(nèi)圈、半徑r2＝0.40 m的金屬外圈和絕緣輻條構成．后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)一個阻值為R的小燈泡．在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應強度B＝0.10 T、方向垂直于紙面向外的“扇形”勻強磁場區(qū)域，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ＝.后輪以ω＝2π rad/s的角速度相對于轉軸轉動．若不計其他電阻，忽略磁場的邊緣效應． (1)當金屬條ab進入“扇形” 磁場區(qū)域時，求感應電動勢E，并指出ab上的電流方向． (2)從金屬條ab進入“扇形” 磁場區(qū)域開始，經(jīng)計算畫出后輪轉一圈的過程中，內(nèi)圈與外圈的之間電勢差Uab隨時間t變化的圖像． (3)若選擇的是“1.5 V　0.3 A”的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作？有同學提出，通過改變磁感應強度B、后輪外圈半徑r2、角速度ω和張角θ等物理量的大小可以優(yōu)化小明同學的設計方案，請給出你的評價． 圖M19 15．光滑的平行金屬導軌長為L＝2 m，兩導軌間距d＝0.5 m，軌道平面與水平面的夾角為θ＝30，導軌上端接一個阻值為R＝0.6 Ω的電阻，導軌所在空間有垂直于導軌平面向上的勻強磁場，磁場的磁感應強度B＝1 T，如圖M110所示，一根質量m＝0.5 kg、電阻r＝0.4 Ω的金屬棒ab垂直于導軌放在導軌最上端，且與導軌接觸良好，其余部分電阻不計．已知棒ab從導軌最上端由靜止開始下滑到最底端脫離導軌的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1＝0.6 J，棒與導軌始終垂直，g取10 m/s2，試求： (1)當棒的速度v＝2 m/s時，電阻R兩端的電壓； (2)棒下滑到導軌最底端時速度的大小； (3)棒下滑到導軌最底端時加速度a的大?。? 圖M110 模塊終結測評(二) 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，共100分，考試時間90分鐘． 第Ⅰ卷(選擇題　共36分) 一、選擇題(本題共9小題，每小題4分，共36分．在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項符合題意，有的有多個選項符合題意，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，選錯或不答的得0分) 1．在一些星級賓館的洗手間中經(jīng)常裝有自動干手機，洗手后將濕手靠近，機內(nèi)的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干．手靠近干手機能使傳感器工作，是因為(　　) A．改變濕度 B．改變溫度 C．改變磁場 D．改變電容 2．(多選)無線電力傳輸目前取得了重大突破，已有一種非接觸式電源供應系統(tǒng)．這種系統(tǒng)基于電磁感應原理可無線傳輸電力．兩個感應線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置，原理示意圖如圖M21所示．下列說法正確的是(　　) 圖M21 A．只要A線圈中輸入電流，B線圈中就會產(chǎn)生感應電動勢 B．只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會產(chǎn)生感應電動勢 C．A線圈中電流越大，B線圈中感應電動勢越大 D．A線圈中電流變化越快，B線圈中感應電動勢越大 3．矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場方向的轉軸在勻強磁場中勻速轉動，線圈中產(chǎn)生的交變電動勢e隨時間t變化的情況如圖M22所示．下列說法中正確的是(　　) 圖M22 A. 此交變電動勢的頻率為0.2 Hz B. 此交變電動勢的有效值為1 V C. t＝0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行 D. t＝0.1 s時，通過線圈的磁通量最大 4．如圖M23所示，矩形線圈abcd的面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為R，在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度ω勻速轉動(P1與ab邊重合，P2過ad邊的中點)，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉過90的過程中，繞P1及P2軸轉動產(chǎn)生的交變電流的大小、通過線圈的電荷量及線圈中產(chǎn)生的熱量分別為I1、q1、Q1及I2、q2、Q2，則下列判斷正確的是(　　) 圖M23 A．線圈繞P1和P2軸轉動時電流的方向相同，都是a→b→c→d B．q1>q2 C．I1＝I2 D．Q1　(4)OFF或交流電壓最高 [解析] 用手掌擋住部分光線，電阻變大，偏角變?。? 11．(1)減小　(2)紅 [解析] 當門打開時，R3受紅外線照射，電阻減小，從而使并聯(lián)電路電阻減小，總電阻減小，總電流增大，R2兩端的電壓減小，通過R2的電流減小，故通過R3的電流增大，線圈產(chǎn)生的磁場增強，吸引銜鐵，紅燈亮． 12．(1)1100 V　(2)5∶1　(3)20 A [解析] (1)感應電動勢的最大值為Em＝nBSω＝2πnBSf＝2π2200.0550 V＝1100 V 發(fā)電機的輸出電壓U1＝＝1100 V. (2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為＝＝＝. (3)由P＝UI得副線圈的總電流為I2＝＝ A＝100 A， 由＝得I1＝I2＝100 A＝20 A. 13．(1)BL　(2)BL　(3) [解析] (1)cd邊剛進入磁場時，線框的速度v＝， 線框中產(chǎn)生的感應電動勢E＝BLv＝BL. (2)此時線框中的電流I＝， 由右手定則可知，通過cd邊的電流方向為d→c，故c點電勢較高． c、d兩點間的電勢差U＝I＝BL. (3)安培力F＝BIL＝， 根據(jù)牛頓第二定律得mg－F＝ma，又a＝0， 聯(lián)立解得下落高度h＝. 14．(1)4.910－2 V　電流方向由b到a　(2)見解析　(3)見解析 [解析] (1)金屬條ab在磁場中切割磁感線時，其所構成的回路的磁通量發(fā)生變化，有E＝Brω－Brω， 代入數(shù)據(jù)解得E＝4.910－2 V， 根據(jù)右手定則可知電流方向由b到a. (2)設電路中的總電阻為R總，根據(jù)如圖所示的電路可知R總＝R＋R＝R， a、b兩點間的電勢差Uab＝E＝1.210－2 V， 設ab離開磁場區(qū)域的時刻為t1，下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時刻為t2，則 t1＝＝ s，t2＝＝ s， 設后輪轉一圈的時間為T，則T＝＝1 s， 在T＝1 s內(nèi)，金屬條有四次進出，后三次與第一次相同． 可畫出Uabt圖像如圖所示． (3)“閃爍”裝置不能正常工作．(金屬條產(chǎn)生的感應電勢只有4.910－2 V，遠小于小燈泡的額定電壓，因此無法正常工作) B增大，E增大，但有限度；r2增大，E增大，但有限度；ω增大，E增大，但有限度；θ增大，E不變． 15．(1)0.6 V　(2)4 m/s　(3)3 m/s2 [解析] (1)當棒的速度v＝2 m/s時，棒中產(chǎn)生的感應電動勢E＝Bdv＝1 V， 此時電路中的電流I＝＝1 A， 所以電阻R兩端的電壓U＝IR＝0.6 V. (2)根據(jù)Q＝I2Rt∝R可知，在棒下滑的整個過程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量 Q2＝Q1＝0.4 J， 設棒到達導軌最底端時的速度為v2，根據(jù)能量守恒定律，有 mgLsin θ＝mv＋Q1＋Q2， 解得v2＝4 m/s. (3)棒到達導軌最底端時回路中產(chǎn)生的感應電流I2＝＝2 A， 根據(jù)牛頓第二定律有mgsin θ－BI2d＝ma， 聯(lián)立解得a＝3 m/s2. 模塊終結測評(二) 1．D　[解析] 手靠近時電熱器工作，手撤離時電熱器停止工作，人是一種導體，可以與其他導體構成電容器．手靠近時相當于連接一個電容器，可以確定干手機內(nèi)設有電容式傳感器，由于手的靠近改變了電容．用濕度和溫度來驅動電熱器工作，理論上可行，但是假如干手機是由于濕度、溫度的變化而工作，那它就成了室內(nèi)烘干機．故選項D正確． 2．BD　[解析] 根據(jù)產(chǎn)生感應電動勢的條件可知，只有處于變化的磁場中，B線圈才能產(chǎn)生感應電動勢，選項A錯誤，選項B正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，感應電動勢的大小取決于磁通量的變化率，選項C錯誤，選項D正確． 3．D　[解析] 由et圖像可知，交變電動勢的周期為0.2 s，故頻率為5 Hz，該交變電動勢的最大值為1 V，有效值為 V，選項A、B錯誤．t＝0.1 s時，電動勢的瞬時值為零，方向改變，線圈處在中性面上，通過線圈的磁通量最大，故選項C錯誤，選項D正確． 4．C　[解析] 本題考查電磁感應中電荷量、熱量、電流的計算和感應電流方向的判斷．繞P1、P2軸轉動時電流的方向相同，但電流的方向為a→d→c→b→a，選項A錯誤；電荷量q＝，與繞哪個軸轉動沒有關系，選項B錯誤；線圈分別繞兩軸轉動時產(chǎn)生的電動勢相同，所以電流相同，產(chǎn)生的熱量也相同，選項C正確，選項D錯誤． 5．AB　[解析] 根據(jù)P＝IU可知，在功率一定時，采用高壓輸電，可以減小電流，從而減少輸電線上的能量損失，選項A正確；交變電流由于感抗和容抗的作用，對輸電有影響，而利用直流輸電可以有效地彌補這個缺陷，選項B正確；兩種輸電方式都不能改變輸電的速度，選項C錯誤；變壓器只能改變交變電流的電壓，選項D錯誤． 6．ABD　[解析] 圓形金屬線框的磁通量先增加后減少，由楞次定律可知，線框內(nèi)的感應電流先沿逆時針方向再沿順時針方向，選項A正確；切割磁感線的有效長度為直徑時最大，故線框產(chǎn)生的感應電動勢經(jīng)歷兩次先增大后減小，選項B正確；水平拉力的方向與安培力的方向相反，與速度方向無關，選項C錯誤，選項D正確． 7．B　[解析] 由題意知nB＝2nA，某一回路的總電阻為R，在Δt時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢為E＝n，平均感應電流為I＝，根據(jù)I＝得通過線圈的電荷量為q＝It＝n＝，且a＝2b，得qA∶qB＝2∶1，選項A錯誤；線框A、B被勻速拉出時，拉力與安培力大小相等，所受的安培力的大小為F安＝nBIl，而I＝，E＝nBlv，所以F＝F安＝，得FA∶FB＝1∶1；拉力的功率P＝Fv，故PA∶PB＝1∶1；拉力所做的功W＝Fl，故WA∶WB＝2∶1，選項B正確，選項C、D錯誤. 8．C　[解析] 根據(jù)每個二分之一周期中，前四分之一周期被截去，則在一個周期中有二分之一周期被截去，由有效值的定義可知，PmT＝T＝2T＝P2T，即P＝，故選項C正確． 9．CD　[解析] 由于電動機的輸出功率恒定，由P出＝Fv及F－mg－＝ma可知，導體棒的加速度逐漸減小，故選項A錯誤；電動機的輸出功率為P出＝IU－I2r＝6 W，選項B錯誤；電動機的輸出功率就是電動機牽引棒的拉力的功率，P出＝Fv，當棒達穩(wěn)定速度時，F(xiàn)＝mg＋BI′L，感應電流I′＝＝，解得棒達到的穩(wěn)定速度為v＝2 m/s，選項C正確；由能量守恒定律得P出t＝mgh＋mv2＋Q，解得t＝1 s，選項D正確． 10．(1)A、B端　(2)260 [解析] (1)恒溫箱內(nèi)的加熱器應接在A、B端．當線圈中的電流較小時，繼電器的銜鐵在上方，恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內(nèi)溫度升高． (2)隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線圈中的電流變大，當線圈中的電流大于或等于20 mA時，繼電器的銜鐵被吸到下方來，則恒溫箱加熱器與電源斷開，加熱器停止工作，恒溫箱內(nèi)溫度降低．隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線圈中的電流變小，當線圈中的電流小于20 mA時，繼電器的銜鐵又被釋放到上方，則恒溫箱加熱器又開始工作，這樣就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度．要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50 ℃，即50 ℃時線圈內(nèi)的電流為20 mA.由閉合電路的歐姆定律得I＝，r為繼電器的電阻．由圖甲可知，50 ℃時熱敏電阻的阻值為90 Ω，所以R′＝－R－r＝260 Ω. 11．(1)如圖所示 R＝300－0.4F. (2)F＝－　不均勻 (3)550 N [解析] (1)要求用描點法畫成直線，如圖所示． 由圖可知R與F成線性關系，即R＝kF＋b，代入數(shù)值得R＝300－0.4F. (2)由I＝和R＝kF＋b可得F＝－，F(xiàn)與I不成線性關系，所以刻度不均勻． (3)Fm＝550 N. 12．(1)uab＝400sin 200πt(V)　(2)I1≈0.28 A　(3) [解析] (1)由題圖知ω＝＝200π rad/s，電壓瞬時值uab＝400sin 200πt(V)． (2)電壓的有效值U1＝200 V，理想變壓器P1＝P2，原線圈中的電流I1＝ 解得I1≈0.28 A. (3)設原線圈的匝數(shù)為n1，＝，同理，＝， 由題意知 ＝， 解得 ＝＝. 13．(1)3 Ω　(2)0.375 W　0.75 W [解析] (1)內(nèi)、外電路消耗的功率相等，則內(nèi)、外電阻相等，有＝2， 解得R2＝3 Ω. (2)導體棒產(chǎn)生的感應電動勢E＝Blv＝113 V＝3 V， 總電流I＝＝ A＝0.75 A， 路端電壓U＝IR外＝0.752 V＝1.5 V， 故P1＝＝ W＝0.375 W，P2＝＝ W＝0.75 W. 14．(1)　(2) [解析] (1)設通過正方形金屬框的總電流為I，ab邊的電流為Iab，dc邊的電流為Idc，則Iab＝I，Idc＝I， 金屬框受重力和安培力，處于靜止狀態(tài)，有mg＝B2IabL2＋B2IdcL2， 聯(lián)立解得Iab＝. (2)I＝Iab＝. 設導體桿切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E，有E＝B1L1v， 設ad、dc、bc三邊電阻串聯(lián)后與ab邊電阻并聯(lián)的總電阻為R，則R＝r， 根據(jù)閉合電路的歐姆定律，有I＝， 聯(lián)立解得v＝. 15．(1)3∶100　(2)πρr2v3　(3)8105 kWh [解析] 　(1)導線上損失的功率為P＝I2R＝R＝9 kW， 損失的功率與輸送功率的比值＝＝3∶100. (2)風垂直流向風輪機時，提供的風能功率最大． 單位時間內(nèi)垂直流向葉片旋轉面積的氣體質量為ρvS，其中S＝πr2，風能的最大功率可表示為Pm＝(ρvS)v2＝πρr2v3. (3)風力發(fā)電機的輸出功率為P2＝P1＝540 kW＝160 kW， 最小年發(fā)電量為W＝P2t＝1605000 kWh＝8105 kWh.