高二物理上册模块终结测评试题2

模块终结测评(一)本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共36分)一、选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分)1．(多选)下列应用中与涡流有关的是()A．高频感应冶炼炉B．金属探测器C．电磁灶D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生电流2．一只“220 V100 W”的灯泡接在u＝311sin 314t(V)的交变电源上，则下列判断错误的是()A．在1 min内，灯泡上产生的热量是22 000 JB．与灯泡串联的电流表的示数为0.45 AC．与灯泡并联的电压表的示数为220 VD．通过灯泡的电流的表达式为i＝0.64sin 314t(A)3．唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是用动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的闭合线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是( )A ．该传感器是根据电流的磁效应工作的B ．该传感器是根据电磁感应原理工作的C ．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D ．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势4．长为4L 的粗细均匀的金属杆围成一个正方形闭合框架，框架放在光滑的水平桌面上，另一根长为L 的同种材料、同样粗细的金属杆ab 搁在其上，如图M -1-1所示．匀强磁场垂直穿过框架平面，不计一切摩擦．当金属杆ab 获得一个初速度沿框架从左向右运动的过程中( )图M -1-1A ．任一时刻ab 杆的加速度大小均是框架加速度大小的4倍B ．任一时刻ab 杆的加速度方向均和框架的加速度方向相同C ．ab 杆对地做匀减速运动，框架对地做匀加速运动D ．任一时刻ab 杆的发热功率均是框架发热功率的145．(多选)在如图M -1-2(a )所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图(b )所示．边长为l ，电阻为R 的正方形均匀线框abcd 有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab 边的发热功率为P ，则下列说法正确的是( )图M -1-2 A ．磁感应强度B 0＝T 2l 2PR B ．线框中感应电流为I ＝2P RC ．线框cd 边的发热功率为PD ．a 端电势高于b 端电势 6．(多选)半导体中参与导电的电流载体称为载流子．N 型半导体的载流子是带负电的电子，P 型半导体的载流子是带正电的“空穴”．一块厚度为d 、底面边长为l 的长方体半导体样品，置于方向如图M -1-3所示、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，当半导体样品中通以图示方向、大小为I 的恒定电流时，样品的上、下底面出现恒定电势差U ，且上表面带正电、下表面带负电．设半导体样品中每个载流子带电荷量为q ，半导体样品中载流子的密度(单位体积内载流子的个数)用n 表示，则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度n 的大小，正确的是( )图M -1-3A ．是N 型半导体B ．是P 型半导体C ．n ＝BI qdUD ．n ＝BI qlU7．如图M -1-4所示，交流电流表A 1、A 2、A 3分别与电阻R 1、电容器C和电感线圈L串联后接在正弦式交流电源上，交流电流表A4与电阻R2串联后接在理想变压器副线圈的两端．如果保持供电电压的最大值不变，而增大供电电压的频率，电流表示数不变的是()图M-1-4A．电流表A1和A2B．电流表A1和A4C．电流表A3和A2D．电流表A3和A48．(多选)利用如图M-1-5所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流，若互感器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶100，交流电流表A的示数是50 mA，则()图M-1-5A．被测电路的电流的有效值为5 AB．被测电路的电流的平均值为0.5 AC．被测电路的电流的最大值为5 2 AD．原、副线圈中的电流同时达到最大值9．随着社会经济的发展，人们对能源的需求日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电．若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P 0，用户的用电器正常工作的电压为U 2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是( )A ．输电线上损耗的功率为P 20R U 22B ．输电线上损耗的功率为P 20R U 21C ．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D ．采用更高的电压输电会降低输电的效率第Ⅱ卷(非选择题 共64分)二、实验题(本题共2小题，10题6分，11题9分，共15分)10．在研究光敏电阻的阻值与光照强弱的关系的实验时：(1)应将多用电表的选择开关置于________挡；(2)将红表笔插入________(选填“＋”或“－”)接线孔；(3)将光敏电阻接在多用电表的两表笔上，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断θ________(选填“＞”“＜”或“＝”)θ′；(4)测试后应将选择开关置于________________挡．11．图M -1-6是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R 3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，灯的亮、灭能反映门的开、关状态．图M-1-6(1)门打开时R2两端的电压U2与门关闭时相比________(选填“增大”或“减小”)；(2)门打开时________(选填“红”或“绿”)灯亮．三、计算题(本题共4小题，12题11分，13题11分，14题13分，15题14分，共49分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分)12．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一台小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S ＝0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝2πT．为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有“220 V11 kW”字样的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图M-1-7所示．求：(1)发电机的输出电压；(2)变压器原、副线圈的匝数比；(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数．图M-1-713．均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd的边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场的上方h处，如图M-1-8所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与磁场边界平行．当cd边刚进入磁场时，求：(1)线框中产生的感应电动势大小；(2)c、d两点间的电势差；(3)若此时线框的加速度恰好为零，求线框下落的高度h.图M-1-814．为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置，如图M -1-9所示，自行车的后轮由半径r 1＝5.0×10－2 m 的金属内圈、半径r 2＝0.40 m 的金属外圈和绝缘辐条构成．后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联一个阻值为R 的小灯泡．在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B ＝0.10 T 、方向垂直于纸面向外的“扇形”匀强磁场区域，其内半径为r 1、外半径为r 2、张角θ＝π6.后轮以ω＝2π rad /s 的角速度相对于转轴转动．若不计其他电阻，忽略磁场的边缘效应．(1)当金属条ab 进入“扇形” 磁场区域时，求感应电动势E ，并指出ab 上的电流方向．(2)从金属条ab 进入“扇形” 磁场区域开始，经计算画出后轮转一圈的过程中，内圈与外圈的之间电势差U ab 随时间t 变化的图像．(3)若选择的是“1.5 V 0.3 A ”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B 、后轮外圈半径r 2、角速度ω和张角θ等物理量的大小可以优化小明同学的设计方案，请给出你的评价．图M-1-915．光滑的平行金属导轨长为L＝2 m，两导轨间距d＝0.5 m，轨道平面与水平面的夹角为θ＝30°，导轨上端接一个阻值为R＝0.6 Ω的电阻，导轨所在空间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B＝1 T，如图M-1-10所示，一根质量m＝0.5 kg、电阻r＝0.4 Ω的金属棒ab垂直于导轨放在导轨最上端，且与导轨接触良好，其余部分电阻不计．已知棒ab从导轨最上端由静止开始下滑到最底端脱离导轨的过程中，电阻R上产生的热量Q1＝0.6 J，棒与导轨始终垂直，g取10 m/s2，试求：(1)当棒的速度v＝2 m/s时，电阻R两端的电压；(2)棒下滑到导轨最底端时速度的大小；(3)棒下滑到导轨最底端时加速度a的大小．图M-1-10模块终结测评(一)1．ABC [解析] 真空冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，炉内的金属中产生涡流；金属探测器和电磁灶是利用涡流工作的；闭合线圈在匀强磁场中转动产生感应电流，不同于涡流．故选项A 、B 、C 正确，选项D 错误．2．A [解析] 在1 min 内，灯泡上产生的热量是W ＝Pt ＝100×60 J ＝6000 J ，选项A 错误；从电压瞬时值的表达式知，电压的有效值为220 V ，通过灯泡的电流I ＝100 W 220 V ＝0.45 A ，也是与灯泡串联的电流表的示数，故选项B 正确；电压表与灯泡并联，测得的是灯泡电压的有效值，故示数为220 V ，所以选项C 正确；通过灯泡的电流的有效值为0.45 A ，故其最大值I m ＝2×0.45 A ＝0.64 A ，故选项D 正确．3．B [解析] 当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生改变，产生感应电流，从而将声音信号转变为电信号，可见这是利用电磁感应原理，故选项B 正确．4．A [解析] 任一时刻ab 杆和框架所受的安培力大小相等、方向相反，由于ab 杆的质量只有框架质量的14，故ab 杆的加速度大小是框架加速度大小的4倍，选项A 正确，选项B 错误．由于安培力的大小在变化，故ab 杆和框架的加速度是变化的，选项C 错误．ab 杆在框架上滑动时，框架的等效电阻不断变化，选项D 错误．5．BC [解析] 由题图(b )可知，线框中产生的感应电动势恒定，线框ab 边的发热功率为P ＝E 24R ，感应电动势E ＝ΔB Δt S ＝2B 0T ·l 22＝B 0l 2T ，所以B 0＝2T l 2PR ，A 错误；由P ＝14I 2R 可得线框中的感应电流I ＝2PR ，B 正确；cd 边电阻等于ab 边电阻，而两边流过的电流相等，因此发热功率相等，C 正确；由楞次定律可判断，线框中感应电流方向为adcba 方向，因此a 端电势比b 端低，D 错误．6．BD [解析] 若载流子为电子，则可判断电子受洛伦兹力而向上表面运动，故上表面带负电，因此，此材料为P 型半导体．根据I＝nqSv ＝nqdlv ，所受洛伦兹力与电场力平衡，q U d ＝q I nqdl B.解得n ＝BIqlU .综上所述，选项B 、D 正确．7．B [解析] 随着交变电流频率的增大，电阻原件的阻抗(电阻)不变，电感原件的感抗增大，电容器的容抗减小，根据欧姆定律可得：通过电阻的电流不变，通过电容器的电流变大，通过电感线圈的电流变小，选项B 正确．(由于供电电压的最大值不变，原、副线圈的匝数比不变，故电流表A 4的示数也不变)8．AC [解析] 交流电流表的示数为副线圈中电流的有效值，即I 2＝50 mA ＝0.05 A ，根据I 1I 2＝n 2n 1得，I 1＝5 A ，选项A 正确，选项B 错误．原线圈(被测电路)中电流的最大值I 1m ＝2I 1＝5 2 A ，选项C 正确．原、副线圈中的电流有相位差，故不能同时达到最大值，选项D 错误．9．C [解析] 在计算输电线上损耗的功率时，ΔP ＝I 2R ＝U 2R 中I指的是通过输电线的电流，U 指的是输电线上损耗的电压，选项A 、B 错误；采用更高的电压输电，可以减小输电线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，提高输电的效率，选项C 正确，选项D 错误．10．(1)欧姆 (2)＋ (3)> (4)OFF 或交流电压最高[解析] 用手掌挡住部分光线，电阻变大，偏角变小．11．(1)减小 (2)红[解析] 当门打开时，R 3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，总电流增大，R 2两端的电压减小，通过R 2的电流减小，故通过R 3的电流增大，线圈产生的磁场增强，吸引衔铁，红灯亮．12．(1)1100 V (2)5∶1 (3)20 A[解析] (1)感应电动势的最大值为E m ＝nBSω＝2πnBSf ＝2π×220×2π×0.05×50 V ＝1100 2 V发电机的输出电压U 1＝E m 2＝1100 V . (2)变压器原、副线圈的匝数比为n 1n 2＝U 1U 2＝1100 V 220 V ＝51. (3)由P ＝UI 得副线圈的总电流为I 2＝2P U 2＝2×11×103220 A ＝100 A ， 由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝15×100 A ＝20 A .13．(1)BL 2gh (2)34BL 2gh (3)m 2gR 22B 4L 4[解析] (1)cd 边刚进入磁场时，线框的速度v ＝2gh ，线框中产生的感应电动势E ＝BLv ＝BL 2gh.(2)此时线框中的电流I ＝E R ，由右手定则可知，通过cd 边的电流方向为d→c ，故c 点电势较高．c 、d 两点间的电势差U ＝I·⎝ ⎛⎭⎪⎫34R ＝34BL 2gh. (3)安培力F ＝BIL ＝B 2L 22gh R， 根据牛顿第二定律得mg －F ＝ma ，又a ＝0，联立解得下落高度h ＝m 2gR 22B 4L 4.14．(1)4.9×10－2 V 电流方向由b 到a (2)见解析 (3)见解析[解析] (1)金属条ab 在磁场中切割磁感线时，其所构成的回路的磁通量发生变化，有E ＝12Br 22ω－12Br 21ω，代入数据解得E ＝4.9×10－2 V ，根据右手定则可知电流方向由b 到a.(2)设电路中的总电阻为R 总，根据如图所示的电路可知R 总＝R ＋13R ＝43R ，a 、b 两点间的电势差U ab ＝14E ＝1.2×10－2 V ，设ab 离开磁场区域的时刻为t 1，下一根金属条进入磁场区域的时刻为t 2，则t 1＝θω＝112 s ，t 2＝π2ω＝14 s ，设后轮转一圈的时间为T ，则T ＝2πω＝1 s ，在T ＝1 s 内，金属条有四次进出，后三次与第一次相同． 可画出U ab -t 图像如图所示．(3)“闪烁”装置不能正常工作．(金属条产生的感应电势只有4.9×10－2 V ，远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工作)B 增大，E 增大，但有限度；r 2增大，E 增大，但有限度；ω增大，E 增大，但有限度；θ增大，E 不变．15．(1)0.6 V (2)4 m /s (3)3 m /s 2[解析] (1)当棒的速度v ＝2 m /s 时，棒中产生的感应电动势E ＝Bdv ＝1 V ，此时电路中的电流I ＝E R ＋r＝1 A ， 所以电阻R 两端的电压U ＝IR ＝0.6 V .(2)根据Q ＝I 2Rt ∝R 可知，在棒下滑的整个过程中金属棒中产生的热量Q 2＝r R Q 1＝0.4 J ，设棒到达导轨最底端时的速度为v 2，根据能量守恒定律，有mgL sin θ＝12mv 22＋Q 1＋Q 2，解得v 2＝4 m /s .(3)棒到达导轨最底端时回路中产生的感应电流I 2＝Bdv 2R ＋r＝2 A ， 根据牛顿第二定律有mg sin θ－BI 2d ＝ma ， 联立解得a ＝3 m /s 2.。