高中物理 第三章 传感器 模块综合检测（二）粤教版选修3-2

模块综合检测(二)(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1如图所示，该图是一正弦式交流电的电压随时间变化的图象，下列说法中不正确的是()A它的频率是50 HzB电压的有效值为311 VC电压的周期是0.02 sD电压的瞬时表达式是u311sin 314t (V)解析：从图象中可以知道电压最大值为311 V，周期是0.02 s，所以有效值为220 V，频率为50 Hz，所以A、C、D对，答案为B.答案：B2一个电动机上标“220 V，1.5 kW”，它正常工作时，使用的正弦交流电应是()A电压最大值为220 V，电流最大值约为9.6 AB电压最大值为311 V，电流最大值约为6.8 AC电压有效值为220 V，电流有效值约为6.8 AD电压有效值为311 V，电流有效值约为9.6 A解析：电动机上的标称值均为有效值，所以电压的最大值为220 V311 V，由PUI可知电流有效值约为6.8 A，故选C.答案：C3穿过一个单匝数线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加2 Wb，则()A线圈中的感应电动势每秒钟增大2 VB线圈中的感应电动势每秒钟减小2 VC线圈中的感应电动势始终为2 VD线圈中不产生感应电动势解析：根据法拉第电磁感应定律，有E2 V，选项C正确答案：C4.如图所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中()A线圈中将产生abcd方向的感应电流B线圈中将产生adcb方向的感应电流C线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcbD线圈中无感应电流产生解析：四段弧长分别向外做切割磁感线运动，故根据右手定则可得：产生的感应电流为abcda，故选A.答案：A5如图是一种焊接方法的原理示意图将圆形待焊接金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以某种电流，待焊接工件中会产生感应电流，感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化，待焊工件就焊接在一起我国生产的自行车轮圈就是用这种办法焊接的下列说法中正确的是()A线圈中的电流是很强的恒定电流B线圈中的电流是交变电流，且频率很高C待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻小D焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反解析：恒定电流不能在工件中产生感应电流，A错误；线圈中的电流是交变电流，且频率很高，磁通量变化快，产生的感应电动势较大，B正确；待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻大，产生的热量多，C错误；若磁通量减少时，焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向相同，D错误答案：B6在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为3B，其他条件不变，所产生的感应电动势大小变为E2，则E1与E2之比及通过电阻R的感应电流方向为()A13，abB31，baC31，ab D13，ba解析：PQ中产生的感应电动势为EBLv，若磁感应强度增为2B，其他条件不变时，E与B成正比，则有E1E213；由右手定则知通过电阻R的感应电流方向为ab.答案：A7.电阻R、电容器C与一个线圈连成闭合回路，条形磁铁静止在线圈的正上方，N极朝下，如图所示现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()A从a到b，上极板带正电B从a到b，下极板带正电C从b到a，上极板带正电D从b到a，下极板带正电解析：当磁铁下落时，穿过线圈的磁通量向下增加，在线圈中产生的感应电流的磁场阻碍其增加，则方向向上，由右手定则可知产生的感应电流为从b到a；电容器下极板电势高，故带正电，选项D正确答案：D8如图所示，理想变压器的原线圈接入u11 000sin 100t (V)的交变电压，副线圈通过电阻r6 的导线对“220 V，880 W”的电器RL供电，该电器正常工作由此可知()A原、副线圈的匝数比为501B交变电压的频率为100 HzC副线圈中电流的有效值为4 AD变压器的输入功率为880 W解析：由PUI可得I4 A，选项C正确；根据Ir24 V得副线圈电压U2ULUr244 V，再由可得n1n22 75061451，选项A错误；由u11 000sin 100 t (V)及f可得f50 Hz，选项B错误；因导线电阻消耗电能，故变压器输入功率为PPLI2r976 W，选项D错误答案：C9如图所示，一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框，在外力作用下，以速度v匀速穿过宽均为a的两个匀强磁场区这两个磁场的磁感应强度大小相等，方向相反线框的运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直，取逆时针方向的电流为正若从图示位置开始计时，关于线框中产生的感应电流i与运动时间t之间的函数图象，正确的是()解析：线框向前移动的过程中，由法拉第电磁感应定律有：EBlv，而lvttan 60vt，可得EBv2t，可见Et，i，由楞次定律可得电流为逆时针方向，即感应电流正向增大，当向右移动到处时最大，后l减小，E减小，i减小，当向右移动到a处时最小，方向不变，即感应电流先正向增大，后正向减小；向右移动距离由a到2a的过程中电流仍是先增大后减小，因两区域磁场方向相反，磁通量的变化率是前一过程的2倍，则最大值是前一过程的2倍，由楞次定律可得电流为顺时针方向，即感应电流先反向增大，后反向减小；向右移动距离由2a到3a的过程中电流变化与方向与第一阶段相同，即感应电流先正向增大，后正向减小故选A.答案：A10如图所示，相距为d的两条水平虚线之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线圈abcd边长为L(Ld)，质量为m、电阻为R，将线圈在磁场上方h高处由静止释放，cd边刚进入磁场时速度为v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，则线圈穿过磁场的过程中(从cd边刚进入磁场起一直到ab边离开磁场为止)()A感应电流所做的功为mgdB感应电流所做的功为mg(dL)C线圈的最小速度一定是2D线圈的最小速度可能为v解析：从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程中速度均为v0，则动能变化量为0，重力势能转化为线框进入磁场的过程中产生的热量Qmgd.而从cd边刚穿出磁场到ab边离开磁场的过程，线框产生的热量与从cd边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程产生的热量相等，所以线圈从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程，产生的热量Q2mgd，感应电流做的功为2mgd，故A、B错误；因为进磁场时要减速，线圈全部进入磁场后做匀加速运动，则知线圈刚全部进入磁场的瞬间速度最小设线圈的最小速度为vmin.线圈从开始下落到线圈刚完全进入磁场的过程，根据能量守恒定律得：mg(hL)Qmv.由上可知，Qmgd，则解得线圈的最小速度为：vmin，故C错误；线框可能先做减速运动，在完全进入磁场前已做匀速运动，刚完全进入磁场时的速度最小，此时满足mgBIL，即mg，则最小速度v，故D正确答案：D二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)11一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生交变电流的电动势为e220sin 100t (V)，对于这个交变电流的说法正确的是()A此交变电流的频率为100 Hz，周期为0.01 sB此交变电流电动势的有效值为220 VC耐压为220 V的电容器能够在该交变电路中使用Dt0时，线圈平面与中性面垂直，此时磁通量最大解析：由交变电流的瞬时值的表达式知eEmsin t (V)，故频率f Hz，周期T0.02 s，A选项错误；交变电流电动势的有效值E220 V，B选项正确；电容器的耐压值为交变电流的最大值，即220 V，故C选项错误；t0时，感应电动势的瞬时值e0，磁通量的变化率为零，此时磁通量为最大，D选项正确答案：BD12某发电站用11 kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R.现若用变压器将电压升高到220 kV送电，下列选项正确的是()A因I，所以输电线上的电流增为原来的20倍B因I，所以输电线上的电流减为原来的C因P，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的倍解析：变压器原副线圈中电功率相同，PUI，电压升高，电流I减小为原来的，A选项错误，B选项正确；电压升高后，电流减小，在输电线上损失的功率不变PI2RI2RI2R0输电线电阻增大为原来的400倍，R，即直径减为原来的，D选项正确答案：BD13如图甲所示为理想调压变压器，原线圈A、B端的输入电压如图乙所示，则当此变压器工作时，以下说法正确的是()图甲图乙A若滑动触头P处于某一确定位置，当变阻器R的滑动触头下滑时，电流表示数将变大B若滑动触头P处于某一确定位置，当变阻器R的滑动触头上滑时，电压表示数增大C若滑动触头P和变阻器R的滑动触头同时上移，则电流表示数一定变大D若变阻器最大阻值为100 ，且变阻器R的滑动触头置于最上端，则在滑动触头P滑动的过程中，电流表的电流变化范围为022 A解析：若滑动触头P处于某一确定位置时，变压器的次级电压是一定的，即电压表的读数是一定的，当变阻器R的滑动触头下滑时，R阻值减小，则电流表示数将变大，选项A正确，B错误；若滑动触头P和变阻器R的滑动触头同时上移，次级电压变大，电阻R阻值也变大，则电流表示数不一定变大，选项C错误；若变阻器R的滑动触头置于最上端时，R100 ，此时若P在最上端，则此时次级电压有效值U220 V，电流表的读数最大值：Im A2.2 A；则在滑动触头P滑动的过程中，电流表的电流变化范围为022 A，选项D正确答案：AD14如图所示，是某同学站在压力传感器上，做下蹲、起立的动作时记录的压力随时间变化的图线由图线可知，该同学的体重约为650 N，在28 s时间内()A该同学做了一次下蹲再起立的动作B该同学做了两次下蹲再起立的动作C下蹲过程中人一直处于失重状态D下蹲过程中人先处于失重状态后处于超重状态解析：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，物体处于失重状态，此时有向下的加速度；当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，物体处于超重状态，此时有向上的加速度人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重，起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲起立的动作，故A正确，B错误；由图可知，下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，故C错误，D正确答案：AD三、非选择题(本题共4小题，共54分解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)15(12分)如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈A处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感强度随时间变化的规律是B(60.2t)(T)已知R14 ，R26 ，电容C30 F，线圈A的电阻不计求：(1)闭合S后，通过R2的电流强度大小和方向(2)闭合S一段时间后再断开S，S断开后通过R2的电荷量是多少？解析：(1)由题意B(60.2t) T得磁感应强度的变化率为：0.2 T/s.由法拉第电磁感应定律知：A线圈内产生的感应电动势：EN1000.20.2 V4 V，S闭合后，电路中电流由闭合电路欧姆定律I A0.4 A，方向由aR2b.(2)S闭合后R2的电压为U2IR22.4 V，电容上充电电荷量为QCU2CIR27.2105 C，所以断开S后，电容器开始放电，通过R2的电荷量Q7.2105 C.答案：(1)0.4 A，电流方向由aR2b(2)7.2105 C16(12分)交流发电机转子是匝数n100，边长L20 cm的正方形线圈，置于磁感应强度B T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以100 rad/s的角速度转动当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，已知线圈的电阻r1 ，外电路电阻R99 .试求：(1)电动势的最大值Em；(2)交变电流的有效值I；(3)外电阻R上消耗的功率PR.解析：(1)电动势的最大值：EmnBS1000.22100 V400 V.(2)电动势的有效值：E200 V，根据闭合电路欧姆定律有：I2 A.(3)外电阻R上消耗的功率：PRI2R解得：PR792 W.答案：(1)Em400 V(2)I2 A(3)PR792 W17(14分)发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 .若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)在输电线路中设置的升、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为多少？(2)用户得到的电功率是多少？解析：(1)输电线损耗功率P线1004% kW4 kW，P线IR线，输电线电流I3I220 A.原线圈中输入电流：I1 A400 A，所以.U2U125020 V5 000 V，U3U2U线5 000 V2010 V4 800 V，所以.(2)用户得到的电功率P出10096% kW96 kW.答案：(1)12024011(2)96 kW18(16分)如图所示，光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线，线的一端系一质量为3m的重物，另一端系一质量为m、电阻为r的金属杆在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PQ、EF，在QF之间连接有阻值为R的电阻，其余电阻不计，磁感应强度为B0的匀强磁场与导轨平面垂直，开始时金属杆置于导轨下端QF处，将重物由静止释放，当重物下降h时恰好达到稳定速度而匀速下降运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好(忽略所有摩擦，重力加速度为g)求：(1)电阻R中的感应电流方向；(2)重物匀速下降的速度大小v；(3)重物从释放到下降h的过程中，电阻R中产生的焦耳热QR；(4)若将重物下降h时的时刻记作t0，速度记为v0，从此时刻起，磁感应强度逐渐减小，若此后金属杆中恰好不产生感应电流，则磁感应强度B怎样随时间t变化(写出R与t的关系式)解析：(1)电阻R中的感应电流方向为QRF.(2)对系统由平衡关系得：3mgmgF0，又FB0IL，解得：v.(3)设电阻中产生的总焦耳热为Q，则由能量守恒关系得：减少的重力势能等于增加的动能和焦耳热Q即：3mghmgh(3m)v2mv2Q，所以电阻R中产生的焦耳热QR为：QRQ.(4)金属杆中恰好不产生感应电流，即磁通量不变：hLB0(hh)LB，式中hv0tat2，又ag.解得：B.答案：(1)QRF(2)(3)(4)B