教科版高中物理选修32模块综合测评.docx

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教科版高中物理选修32模块综合测评

高中物理学习材料

金戈铁骑整理制作

模块综合测评

（时间：

60分钟　满分：

100分）

一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的4个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．）

图1

1．如图1所示，把一条长约10m的电线的两端连接在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合回路，让两个同学迅速摇动电线．当他们摇动的电线沿哪个方向时，灵敏电流表的示数最大（　　）

A．东西方向　　　　B．东偏北45°

C．南北方向D．南偏东45°

【解析】　地磁场的方向是由南指向北，当电线垂直磁场方向运动，即当电线沿东西方向放置时，感应电流最大，灵敏电流表的示数最大，本题应选A.

【答案】　A

2．如图2所示，在圆形空间区域内存在关于直径ab对称、方向相反的两个匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小相等，一金属导线制成的圆环刚好与磁场边界重合，下列说法中正确的是（　　）

【导学号：

46042191】

图2

A．若使圆环向右平动，感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向

B．若使圆环竖直向上平动，感应电流始终沿逆时针方向

C．若圆环以ab为轴转动，a点的电势高于b点的电势

D．若圆环以ab为轴转动，b点的电势高于a点的电势

【解析】　若圆环向右平动，由楞次定律知感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，A选项正确；若圆环竖直向上平动，由于穿过圆环的磁通量未发生变化，所以圆环中无感应电流产生，B选项错误；若圆环以ab为轴转动，在0～90°内，由右手定则知b点的电势高于a点的电势，在90°～180°内，由右手定则知a点的电势高于b点的电势，以后a、b两点电势按此规律周期性变化，C、D选项错误．

【答案】　A

3．用电流传感器可以清楚地演示一些电学元件对电路中电流的影响，如图3所示，在A、B间分别接入电容器、电感线圈、定值电阻．闭合开关时，计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图中a、b、c所示，则下列判断中正确的是（　　）

【导学号：

46042192】

图3

A．A、B间接入定值电阻显示图像a

B．A、B间接入电容器显示图像b

C．A、B间接入电感线圈显示图像c

D．A、B间接入电感线圈显示图像b

【解析】　a图像电流瞬间增大后恢复为零，这是接入了电容器，充电时有瞬间电流而后不再通电，故A错误；b图电流逐渐增大到某一数值，这是接入了电感线圈，闭合开关时对电流增大有阻碍作用但电流还是增大，只是时间上被延缓了，故B错误，D正确；c图电流瞬间增大后保持不变，这是接入了定值电阻，故C错误；所以正确答案为D.

【答案】　D

4．如图4所示为一正弦交变电压随时间变化的图像，由图可知（　　）

【导学号：

46042193】

图4

A．交流电的周期为2s

B．用电压表测量该交流电压时，读数为311V

C．交变电压的有效值为220V

D．将它加在电容器上时，电容器的耐压值必须等于311V

【解析】　交流电的周期为2×10－2s，即0.02s，选项A错误；电压表测量的是有效值，该正弦交流电的有效值为V＝220V，选项B错误，C正确；电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值，或者说电容器的耐压值必须大于或等于所加交流电压的最大值，选项D错误．

【答案】　C

5．在如图5所示的电路中，两个相同的电流表，零刻点在刻度盘的中央．当电流从“＋”接线柱流入时，指针向右摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向左摆．在电路接通且稳定时再断开开关的瞬间，下列说法正确的是（　　）

图5

A．G1指针向右摆，G2指针向左摆

B．G1指针向左摆，G2指针向右摆

C．两指针都向右摆

D．两指针都向左摆

【解析】　电路稳定后断开，通过电阻这一支路的电流立即消失，由于电感器对电流的变化有阻碍作用，会阻碍其减小，通过电感器的电流，会流过电阻．所以含有电感器的支路的电流从“＋”接线柱流入，G1指针向右摆．含有电阻的支路电流从“－”接线柱流入，G2指针向左摆．故A正确，B、C、D错误．

【答案】　A

6．如图6所示，abcd是由粗细均匀的电阻丝制成的长方形线框，导体棒MN有电阻，可在ad边与bc边上无摩擦滑动，且接触良好，线框处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当MN棒由靠ab边处向cd边匀速移动的过程中，下列说法中正确的是（　　）

【导学号：

46042194】

图6

A．MN棒中电流先减小后增大

B．MN棒两端电压先增大后减小

C．MN棒上拉力的功率先增大后减小

D．矩形线框中消耗的电功率先减小后增大

【解析】　设MN左、右两侧电阻丝的并联阻值为R并，导体棒MN的电阻为r，则MN棒中的电流I＝，MN棒两端电压UMN＝BLv－I·r，因当导体棒MN在线框中点时R并最大，故MN棒运动过程中，电流I先减小后增大，而UMN先增大后减小，A、B均正确；MN棒上拉力的功率PF＝BIL·v＝，在MN棒运动过程中，PF先减小后增大，C错误；因不知R并与r的大小关系，矩形线框中消耗的电功率大小变化情况无法确定，D错误．

【答案】　AB

7．某物理兴趣小组设计了如图7所示的火情报警系统，其中M是理想变压器，将a，b接在恒定电压的正弦交流电源上，RT为用半导体热敏材料制成的传感器（其电阻率随温度升高而减小），电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R2为定值电阻．若传感器RT所在处出现火警时，以下说法中正确的是（　　）

图7

A．电流表A1的示数不变，电流表A2的示数增大

B．电流表A1的示数增大，电流表A2的示数减小

C．电压表V1的示数增大，电压表V2的示数增大

D．电压表V1的示数不变，电压表V2的示数变小

【解析】　当传感器RT所在处出现火情时，RT的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，A1测量的是原线圈中的总的电流，

①由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流A1示数也要增加；

②由于电源的电压不变，匝数比不变，原副线圈的电压也不变，所以V1的示数不变；

③由于副线圈中电流增大，R2两端的电压变大，所以V2的示数要减小；

④R1两端的电压也要减小，所以A2的示数要减小；

由①④可知A错误，B正确；由②③可知C错误，D正确．

【答案】　BD

8.如图8，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则（　　）

【导学号：

46042195】

图8

A．两导线框中均会产生正弦交流电

B．两导线框中感应电流的周期都等于T

C．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等

D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等

【解析】　两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t＝时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误．

【答案】　BC

二、非选择题（本题共4小题，共52分．按题目要求作答．）

9．（10分）

（1）按如图9所示连接好电路，合上S和S′，发现小灯泡不亮，用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡发光了，原因是________________________________________________________________．

图9

（2）若将热敏电阻换成光敏电阻，合上S和S′，发现小灯泡发光，用黑纸包住光敏电阻后，小灯泡熄灭，其原因是__________________________________

________________________________________________________________.

【解析】　

（1）热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱，吸不住衔铁，小灯泡不亮；电吹风对热敏电阻加热，使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁磁性增强吸住衔铁，使上、下触点接触，小灯泡发光．

（2）用黑纸包住后，光敏电阻的阻值增大，左侧电路电流减小，电磁继电器触点断开，造成小灯泡熄灭．

【答案】　见解析

10．（12分）如图10所示，交流发电机电动势的有效值E＝20V，内阻不计，它通过一个R＝6Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V　0.25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：

【导学号：

46042196】

图10

（1）降压变压器原、副线圈匝数比；

（2）发电机的输出功率．

【解析】　

（1）彩色小灯泡额定电流IL＝＝A＝A，副线圈总电流I2＝24IL＝1A．变压器输入功率等于P入＝I1U1＝I2U2＝6W，变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E＝U1＋I1R＝＋I1R，代入数值解得I1＝A．（I′1＝3A应舍去，据题意是降压变压器，应I1＜I2＝1A），所以＝＝.

（2）发电机输出功率P＝I1E≈6.67W.

【答案】　

（1）3∶1　

（2）6.67W

11．（15分）轻质细线吊着一质量为m＝0.64kg、边长为l＝0.8m、匝数n＝10的正方形线圈ABCD，线圈总电阻为R＝1Ω.边长为l/2的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图11甲所示．磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化如图乙所示，从t＝0开始经t0时间细线开始松驰，g取10m/s2.

求：

甲　　　　　　　　　　　　乙　　

图11

（1）在0～4s内，穿过线圈ABCD磁通量的变化ΔΦ及线圈中产生的感应电动势E；

（2）在前4s时间内线圈ABCD的电功率；

（3）求t0的值．

【解析】　

（1）在0～4s内，穿过线圈ABCD磁通量的变化量为ΔΦ＝ΔBS＝（B2－B1）·＝2××0.42Wb＝0.16Wb.

由法拉第电磁感应定律E＝n得，线圈中产生的感应电动势为E＝0.4V.

（2）由闭合电路欧姆定律得I＝，

线圈ABCD的电功率为P＝I2R，

代入数据得P＝0.16W.

（3）分析线圈受力可知，当细线松弛时由共点力平衡可得FA＝nBt0I＝mg，

Bt0＝＝4T，

由题图乙可得B＝1＋0.5t，当Bt0＝4T，解得t0＝6s.

【答案】　

（1）0.16Wb　0.4V　

（2）0.16W　（3）6s

12．（15分）电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度．电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：

如图12所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为θ，一质量为m的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同．磁铁端面是边长为d的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B，铝条的高度大于d，电阻率为ρ.为研究问题方便，铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁铁进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为g.

【导学号：

46042197】

图12

（1）求铝条中与磁铁正对部分的电流I；

（2）若两铝条的宽度均为b，推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v的表达式；

（3）在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度b′>b的铝条，磁铁仍以速度v进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化．

【解析】　

（1）磁铁在铝条间运动时，两根铝条受到的安培力大小相等均为F安，有

F安＝IdB①

磁铁受到沿斜面向上的作用力为F，其大小有

F＝2F安②

磁铁匀速运动时受力平衡，则有

F－mgsinθ＝0③

联立①②③式可得

I＝.④

（2）磁铁穿过铝条间时，在铝条中产生的感应电动势为E，有

E＝Bdv⑤

铝条与磁铁正对部分的电阻为R，由电阻定律有

R＝ρ⑥

由欧姆定律有

I＝⑦

联立④⑤⑥⑦式可得

v＝.⑧

（3）磁铁以速度v进入铝条间，恰好做匀速运动时，磁铁受到沿斜面向上的作用为F，联立①②⑤⑥⑦式可得

F＝⑨

当铝条的宽度b′>b，磁铁以速度v进入铝条间时，磁铁受到的作用力变为F′，有

F′＝⑩

可见，F′>F＝mgsinθ，磁铁所受到的合力方向沿斜面向上，获得与运动方向相反的加速度，磁铁将减速下滑，此时加速度最大．之后，随着运动速度减小，F′也随着减小，磁铁所受的合力也减小，由于磁铁加速度与所受到的合力成正比，磁铁的加速度逐渐减小．综上所述，磁铁做加速度逐渐减小的减速运动，直到F′＝mgsinθ时，磁铁重新达到平衡状态，将再次以较小的速度匀速下滑．

【答案】　

（1）　

（2）v＝　（3）磁铁做加速度逐渐减小的减速运动，直到F′＝mgsinθ时，磁铁重新达到平衡状态，将以较小的速度匀速下滑．