新教材高中物理選擇性模塊綜合測評

模塊綜合測評(時(shí)間：90分鐘分值：100分)一、選擇題(本大題共10個(gè)小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。)1．用遙控器調(diào)換電視頻道的過程，實(shí)際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)化成電信號的過程，下列屬于這類傳感器的是()A．紅外報(bào)警裝置B．走廊照明燈的聲控裝置C．自動洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器A[紅外報(bào)警裝置是傳感器把光信號(紅外線)轉(zhuǎn)化成電信號；走廊照明燈的聲控裝置是傳感器把聲音信號轉(zhuǎn)化成電信號；自動洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置是把位移信號轉(zhuǎn)化成電信號；電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器是把溫度信號轉(zhuǎn)化成電信號。]2．如圖(a)所示，有一個(gè)面積為100cm2的金屬圓環(huán)，電阻為0.1Ω，圓環(huán)中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖(b)所示，且磁場方向與圓環(huán)所在平面相垂直，在A→B過程中，圓環(huán)中感應(yīng)電流I方向和流過它的電荷量q為()A．逆時(shí)針，q＝0.01C B．逆時(shí)針，q＝0.02CC．順時(shí)針，q＝0.02C D．逆時(shí)針，q＝0.03CA[由楞次定律可知，感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向；再由題圖(b)可知ΔB＝(0.2－0.1)T＝0.1T，所以q＝IΔt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(SΔB,R)＝0.01C。]3．三角形導(dǎo)線框abc固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示。規(guī)定線框中感應(yīng)電流i沿順時(shí)針方向?yàn)檎较?，下列i-t圖像中正確的是()B[磁通量均勻變化，所以產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，因?yàn)榈?s內(nèi)向里的磁通量增加，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，即規(guī)定的負(fù)方向，1～3s時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，即規(guī)定的正方向，選項(xiàng)B正確。]4.如圖所示，L為電阻很小的線圈，G1和G2為內(nèi)阻可不計(jì)、零點(diǎn)在表盤中央的電流計(jì)。當(dāng)開關(guān)K處于閉合狀態(tài)時(shí)，兩表的指針皆偏向右方。那么，當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)，將出現(xiàn)()A．G1和G2的指針都立即回到零點(diǎn)B．G1的指針立即回到零點(diǎn)，而G2的指針緩慢地回到零點(diǎn)C．G1的指針緩慢地回到零點(diǎn)，而G2的指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點(diǎn)D．G1的指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點(diǎn)，而G2的指針緩慢地回到零點(diǎn)D[K斷開后，自感電流的方向與G1原電流方向相反，與G2原電流方向相同。故選D。]5．為了能安全對某一高電壓U、大電流I的線路進(jìn)行測定，圖中接法可行的是(繞組匝數(shù)n1>n2)()B[電流互感器是將大電流變成便于測量的小電流，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)知I2＝eq\f(n1,n2)I1，副線圈的匝數(shù)應(yīng)大于原線圈的匝數(shù)且測量時(shí)應(yīng)串聯(lián)在被測電路中，A、C錯(cuò)誤；電壓互感器是將高電壓變成低電壓，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知U2＝eq\f(n2,n1)U1，n1應(yīng)大于n2，且測量時(shí)應(yīng)并聯(lián)在待測電路中，B正確，D錯(cuò)誤。]6．圖甲為理想變壓器，其原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，原線圈接圖乙所示的正弦交流電。圖甲中Rt為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，R1為定值電阻，電壓表和電流表均為理想電表。則下列說法正確的是()A．圖乙所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝51sin50πt(V)B．變壓器原、副線圈中的電流之比為1∶4C．變壓器輸入、輸出功率之比為1∶4D．Rt處溫度升高時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)均變大B[題圖乙所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝51sin100πt(V)，A錯(cuò)誤；根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)可知，原、副線圈中的電流之比與匝數(shù)成反比，理想變壓器的輸入、輸出功率相等，B正確，C錯(cuò)誤；Rt處溫度升高時(shí)，Rt的阻值減小，電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)變大，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。]7．如圖所示，閉合金屬線框從一定高度自由下落進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，磁場足夠大，從ab邊開始進(jìn)入磁場到cd邊剛進(jìn)入磁場的這段時(shí)間內(nèi)，線框運(yùn)動的v-t圖像可能是()ACD[當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，若線框所受安培力等于重力，則線框在從ab邊開始進(jìn)入磁場到cd邊剛進(jìn)入磁場前做勻速運(yùn)動，故A是可能的；當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，若線框所受安培力小于重力，則線框做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，最后可能做勻速運(yùn)動，故C情況也可能；當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，若線框所受安培力大于重力，則線框做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動，最后可能做勻速運(yùn)動，故D可能；線框在磁場中不可能做勻變速運(yùn)動，故B項(xiàng)是不可能的。]8．通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，ab邊與MN平行。關(guān)于MN的磁場對線框的作用，下列敘述正確的是()A．線框有兩條邊所受的安培力方向相同B．線框有兩條邊所受的安培力大小相同C．線框所受安培力的合力方向向左D．線框?qū)⒗@MN轉(zhuǎn)動BC[通電矩形導(dǎo)線框abcd在無限長通電直導(dǎo)線形成的磁場中，受到磁場力的作用，對于ad邊和bc邊，所在的磁場相同，但電流方向相反，所以ad邊、bc邊受磁場力(安培力)大小相同，方向相反，即ad邊和bc邊受合力為零。而對于ab和cd兩條邊，由于在磁場中，離長直導(dǎo)線的位置不同，ab邊近而且由左手定則判斷受力向左，cd邊遠(yuǎn)而且由左手定則判斷受力向右，所以ab邊、cd邊受合力方向向左，故B、C選項(xiàng)正確。]9.如圖混合正離子束先后通過正交電場磁場區(qū)域Ⅰ和勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅱ，如果這束正離子束在區(qū)域Ⅰ中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑又相同，則說明這些正離子具有相同的()A．速度 B．質(zhì)量C．電荷 D．比荷AD[在正交的電磁場區(qū)域中，正離子不偏轉(zhuǎn)，說明離子受力平衡，在區(qū)域Ⅰ中，離子受電場力和洛倫茲力，由qvB＝qE，得v＝eq\f(E,B)，可知這些正離子具有相同的速度；進(jìn)入只有勻強(qiáng)磁場的區(qū)域Ⅱ時(shí)，偏轉(zhuǎn)半徑相同，由R＝eq\f(mv,qB2)和v＝eq\f(E,B)，可知，R＝eq\f(mE,qB2)；這些正離子具有相同的比荷。故選AD。]10．在如圖甲所示的電路中，電阻R的阻值為50Ω，在ab間加上如圖乙所示的正弦交流電，則下面說法中正確的是()甲乙A．交流電壓的有效值為100VB．電流表示數(shù)為2eq\r(2)AC．產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度為3.14rad/sD．在1min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為1.2×104JAD[從題圖乙中可以看出，交流電壓的峰值為100eq\r(2)V，所以有效值U＝100V，A項(xiàng)正確；通過電阻的電流I＝eq\f(U,R)＝2A，B錯(cuò)誤；交流電的周期為T＝0.02s，ω＝eq\f(2π,T)＝314rad/s，C錯(cuò)誤，1min內(nèi)Q＝I2Rt＝1.2×104J，D正確。]二、非選擇題(本題共6小題，共60分。計(jì)算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位。)11．(6分)如圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中所用器材的示意圖。試回答下列問題。(1)在該實(shí)驗(yàn)中電流計(jì)G的作用是檢測感應(yīng)電流的________和________。(2)請按實(shí)驗(yàn)要求在實(shí)物上連線。(3)在實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，A、B線圈哪個(gè)相當(dāng)于電源？________(選填“A”或“B”)。[解析](1)電流計(jì)G的零刻度在表盤中央，電流流過時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)，既顯示了電流的大小，也顯示了電流的方向。(2)電源、開關(guān)、滑動變阻器和小線圈構(gòu)成一閉合回路；大線圈和電流計(jì)構(gòu)成閉合電路。電路如圖所示。(3)B線圈與電流計(jì)相連，顯示回路感應(yīng)電流，即B線圈相當(dāng)于電源。[答案](1)大小方向(2)見解析(3)B12．(8分)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件，現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻的阻值為4～5Ω。熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫出)、電源(3V，內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ)、滑動變阻器(0～20Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。甲(1)在圖甲的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求測量誤差盡可能?。?2)根據(jù)電路圖，在圖乙的實(shí)物上連線；(3)簡要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟。[解析](1)因?yàn)橐鬁y熱敏電阻在不同溫度下的電阻值，且要求特性曲線盡可能完整，即變化范圍盡可能大，所以變阻器必須用分壓接法；又因?yàn)榇郎y熱敏電阻阻值為4～5Ω，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻5kΩ，故電流表必須外接，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示。(2)實(shí)物接線如圖2所示。(3)主要實(shí)驗(yàn)步驟：①往保溫杯中加入一些熱水，待溫度穩(wěn)定時(shí)讀出溫度計(jì)的值；②調(diào)節(jié)滑動變阻器，快速測出幾組電流表和電壓表的值；③重復(fù)①②，測量不同溫度下的數(shù)據(jù)；④繪出各測量溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。[答案]見解析13.(10分)如圖所示，水平桌面上有兩個(gè)質(zhì)量為m＝5.0×10－3kg、邊長均為L＝0.2m的正方形線框A和B，電阻均為R＝0.5Ω，用絕緣細(xì)線相連靜止于寬為d＝0.8m的勻強(qiáng)磁場的兩邊，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T，垂直桌面向下，現(xiàn)用水平恒力F＝0.8N拉線框B，不計(jì)摩擦，線框A(1)線框勻速運(yùn)動的速度；(2)線框產(chǎn)生的焦耳熱。[解析](1)線框A的右邊離開磁場時(shí)E＝BLv，I＝eq\f(E,R)平衡條件為F＝BIL，所以v＝eq\f(FR,B2L2)＝10m/s。(2)由能量守恒定律Q＝F(d＋L)－eq\f(1,2)·2mv2，代入數(shù)據(jù)解得線框進(jìn)出磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝0.3J。[答案](1)10m/s(2)0.3J14.(10分)質(zhì)譜儀原理如圖所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d；c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正粒子(不計(jì)重力)，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器。粒子進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動，求：(1)粒子的速度v為多少？(2)速度選擇器的電壓U2為多少？(3)粒子在B2磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑R為多大？[解析](1)在a中，e被加速電場U1加速，由動能定理有eU1＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(\f(2eU1,m))。(2)在b中，e受的電場力和洛倫茲力大小相等，即eeq\f(U2,d)＝evB1，代入v值得U2＝B1deq\r(\f(2eU1,m))。(3)在c中，e受洛倫茲力作用而做勻速圓周運(yùn)動，做勻速圓周運(yùn)動的半徑R＝eq\f(mv,eB2)，代入v值得R＝eq\f(1,B2)eq\r(\f(2mU1,e))。[答案](1)eq\r(\f(2eU1,m))(2)B1deq\r(\f(2eU1,m))(3)eq\f(1,B2)eq\r(\f(2mU1,e))15.(12分)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)與水平面成θ＝37°角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個(gè)可自由移動的金屬桿ab，已知接在滑軌中的電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻不計(jì)，ab桿長L＝0.5m，質(zhì)量m＝0.2kg，桿與滑軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，滑軌與ab桿的電阻忽略不計(jì)，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：接在滑軌上的滑動變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)變化時(shí)，可使ab桿在滑軌上保持靜止？(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)[解析]對金屬桿受力分析，回路中的電流為：I＝eq\f(E,R)金屬桿受到的安培力為：F＝BIL當(dāng)摩擦力沿斜面向上，電流強(qiáng)度最小，電阻最大，由共點(diǎn)力平衡得：mgsin37°－f－Fcos37°＝0mgcos37°＋Fsin37°－FN＝0f＝μFN聯(lián)立解得：Rmax＝5Ω當(dāng)摩擦力沿斜面向下，電流強(qiáng)度最大，電阻最小，由共點(diǎn)力平衡得：mgsin37°＋f－Fcos37°＝0mgcos37°＋Fsin37°－FN＝0f＝μFN聯(lián)立解得：Rmin＝3Ω故可變電阻在3～5Ω范圍內(nèi)。[答案]3～5Ω16．(14分)交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有N匝線圈，每匝線圈所圍面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，勻速轉(zhuǎn)動的角速度為ω，線圈電阻為r，外電路電阻為R，當(dāng)線圈處于中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動180°過程中，求：(1)寫出R兩端的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式；(2)R上產(chǎn)生的電熱Q；(3)通過R的電荷量q。[解析]按照電流的定義I＝eq\f(q,t)，計(jì)算電荷量q應(yīng)該用電流的平均值，不能用有效值、最大值或瞬時(shí)值。電熱應(yīng)該用有效值，先求總電熱Q，再按照內(nèi)外電阻之比求R上產(chǎn)生的電熱QR。這里的電流必須要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬時(shí)值。根據(jù)能量守恒，外力做功的過程是機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化的過程，電流通過電阻，又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即放出電熱。因此，一定要學(xué)會用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來分析功和能。(1)線圈由中性面開始轉(zhuǎn)動，感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝nBSωsinωt由閉合電路歐姆定律可知i＝eq\f(e,R＋r)電阻R兩端的電壓為：u＝iR解以上三式得：u＝eq\f(R,R＋r)nBSωsinωt。(2)感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝nBSω感應(yīng)電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))由閉合電路歐姆定律可知I＝eq\f(E,R＋r)由焦耳定律可知，Q＝I2Rt，其中t＝eq\f(π,ω)解以上四式