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2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊：模塊終結(jié)測評（一）含答案 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(yīng)用中與渦流有關(guān)的是(　　) A．高頻感應(yīng)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(zhuǎn)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(dāng)聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)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(yīng)工作的 B．該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)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(yīng)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(dāng)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(shè)圖示磁場方向為正，磁感應(yīng)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(yīng)強度B0＝ B．線框中感應(yīng)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(dǎo)體中參與導(dǎo)電的電流載體稱為載流子．N型半導(dǎo)體的載流子是帶負電的電子，P型半導(dǎo)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(dǎo)體樣品，置于方向如圖M13所示、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，當(dāng)半導(dǎo)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(shè)半導(dǎo)體樣品中每個載流子帶電荷量為q，半導(dǎo)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(guān)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(dǎo)體 　B．是P型半導(dǎo)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(dǎo)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(guān)系的實驗時： (1)應(yīng)將多用電表的選擇開關(guān)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(yīng)將選擇開關(guān)置于________________擋． 11．圖M16是一位同學(xué)設(shè)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??；門關(guān)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(guān)狀態(tài)． 圖M16 (1)門打開時R2兩端的電壓U2與門關(guān)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(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動的頻率為50 Hz，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應(yīng)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?qū)Ь€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(zhì)量為m.將其置于磁感應(yīng)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(dāng)cd邊剛進入磁場時，求： (1)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大?。? (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(xué)設(shè)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(gòu)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(yīng)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(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動．若不計其他電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)． (1)當(dāng)金屬條ab進入“扇形” 磁場區(qū)域時，求感應(yīng)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(zhuǎn)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(xué)提出，通過改變磁感應(yīng)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(xué)的設(shè)計方案，請給出你的評價． 圖M19 15．光滑的平行金屬導(dǎo)軌長為L＝2 m，兩導(dǎo)軌間距d＝0.5 m，軌道平面與水平面的夾角為θ＝30，導(dǎo)軌上端接一個阻值為R＝0.6 Ω的電阻，導(dǎo)軌所在空間有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度B＝1 T，如圖M110所示，一根質(zhì)量m＝0.5 kg、電阻r＝0.4 Ω的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌最上端，且與導(dǎo)軌接觸良好，其余部分電阻不計．已知棒ab從導(dǎo)軌最上端由靜止開始下滑到最底端脫離導(dǎo)軌的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1＝0.6 J，棒與導(dǎo)軌始終垂直，g取10 m/s2，試求： (1)當(dāng)棒的速度v＝2 m/s時，電阻R兩端的電壓； (2)棒下滑到導(dǎo)軌最底端時速度的大??； (3)棒下滑到導(dǎo)軌最底端時加速度a的大?。? 圖M110 模塊終結(jié)測評(一) 1．ABC　[解析] 真空冶煉爐，爐外線圈通入交變電流，爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生渦流；金屬探測器和電磁灶是利用渦流工作的；閉合線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電流，不同于渦流．故選項A、B、C正確，選項D錯誤． 2．A　[解析] 在1 min內(nèi)，燈泡上產(chǎn)生的熱量是W＝Pt＝10060 J＝6000 J，選項A錯誤；從電壓瞬時值的表達式知，電壓的有效值為220 V，通過燈泡的電流I＝＝0.45 A，也是與燈泡串聯(lián)的電流表的示數(shù)，故選項B正確；電壓表與燈泡并聯(lián)，測得的是燈泡電壓的有效值，故示數(shù)為220 V，所以選項C正確；通過燈泡的電流的有效值為0.45 A，故其最大值Im＝0.45 A＝0.64 A，故選項D正確． 3．B　[解析] 當(dāng)聲波使膜片前后振動時，膜片后的金屬線圈就跟著振動，從而使處于永磁體的磁場中的線圈切割磁感線，穿過線圈的磁通量發(fā)生改變，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺梢娺@是利用電磁感應(yīng)原理，故選項B正確． 4．A　[解析] 任一時刻ab桿和框架所受的安培力大小相等、方向相反，由于ab桿的質(zhì)量只有框架質(zhì)量的，故ab桿的加速度大小是框架加速度大小的4倍，選項A正確，選項B錯誤．由于安培力的大小在變化，故ab桿和框架的加速度是變化的，選項C錯誤．a(chǎn)b桿在框架上滑動時，框架的等效電阻不斷變化，選項D錯誤． 5．BC　[解析] 由題圖(b)可知，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，線框ab邊的發(fā)熱功率為P＝，感應(yīng)電動勢E＝S＝＝，所以B0＝，A錯誤；由P＝I2R可得線框中的感應(yīng)電流I＝2，B正確；cd邊電阻等于ab邊電阻，而兩邊流過的電流相等，因此發(fā)熱功率相等，C正確；由楞次定律可判斷，線框中感應(yīng)電流方向為adcba方向，因此a端電勢比b端低，D錯誤． 6．BD　[解析] 若載流子為電子，則可判斷電子受洛倫茲力而向上表面運動，故上表面帶負電，因此，此材料為P型半導(dǎo)體．根據(jù)I＝nqSv＝nqdlv，所受洛倫茲力與電場力平衡，q＝qB.解得n＝.綜上所述，選項B、D正確． 7．B　[解析] 隨著交變電流頻率的增大，電阻原件的阻抗(電阻)不變，電感原件的感抗增大，電容器的容抗減小，根據(jù)歐姆定律可得：通過電阻的電流不變，通過電容器的電流變大，通過電感線圈的電流變小，選項B正確．(由于供電電壓的最大值不變，原、副線圈的匝數(shù)比不變，故電流表A4的示數(shù)也不變) 8．AC　[解析] 交流電流表的示數(shù)為副線圈中電流的有效值，即I2＝50 mA＝0.05 A，根據(jù)＝得，I1＝5 A，選項A正確，選項B錯誤．原線圈(被測電路)中電流的最大值I1m＝I1＝5 A，選項C正確．原、副線圈中的電流有相位差，故不能同時達到最大值，選項D錯誤． 9．C　[解析] 在計算輸電線上損耗的功率時，ΔP＝I2R＝中I指的是通過輸電線的電流，U指的是輸電線上損耗的電壓，選項A、B錯誤；采用更高的電壓輸電，可以減小輸電線上的電流，故可以減少輸電線上損耗的功率，提高輸電的效率，選項C正確，選項D錯誤． 10．(1)歐姆　(2)＋　(3)>　(4)OFF或交流電壓最高 [解析] 用手掌擋住部分光線，電阻變大，偏角變小． 11．(1)減小　(2)紅 [解析] 當(dāng)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(yīng)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(yīng)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(gòu)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(shè)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(shè)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(shè)后輪轉(zhuǎn)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(yīng)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(dāng)棒的速度v＝2 m/s時，棒中產(chǎn)生的感應(yīng)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(shè)棒到達導(dǎo)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(dǎo)軌最底端時回路中產(chǎn)生的感應(yīng)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.