2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步练习--第4章 电磁波 第5章 传感器及其应用
文档属性
| 名称 | 2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步练习--第4章 电磁波 第5章 传感器及其应用 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-11-10 09:21:55 | ||
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文档简介
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2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步
第4章 电磁波
第5章 传感器及其应用
注意
事项 1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列关于电磁场与电磁波的说法错误的是 ( )
A.麦克斯韦提出光是电磁波的一种形态
B.赫兹通过实验证明了电磁波的存在
C.电磁波是纵波,不能发生偏振现象
D.变化的电场周围可能产生稳定的磁场
2.关于电磁波的特性和应用,下列说法正确的是 ( )
A.发射无线电波时需要对电磁波进行调制和解调
B.电视机的遥控器发射紫外线
C.电磁波中频率最大的为γ射线,用它最容易观察到衍射现象
D.雷达使用微波是因为微波波长较短,能沿直线传播
3.关于以下四张图片,说法正确的是 ( )
甲
乙
丙
丁
A.甲图为发射电磁波时,调幅后波的示意图
B.乙图为用γ射线拍摄的人体组织图片
C.丙图为干簧管,它的工作原理是利用电磁感应规律
D.向丁图容器中充入电介质时,回路中振荡电流频率将增大
4.随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的生活。小到手表、手机,大到电脑、电动汽车的充电,都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。如图是某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于无线充电,下列说法正确的是 ( )
A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电流的磁效应
B.只有将充电底座接到稳恒直流电源上才能对手机进行充电
C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
D.只要有无线充电底座,所有手机都可以进行无线充电
5.
如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,R和L之间用挡板(未画出)隔开,LED为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且R与LED间距不变,下列说法中正确的是 ( )
A.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率增大
B.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率减小
C.当滑动触头P向右移动时,L消耗的功率可能不变
D.无论怎样移动滑动触头P,L消耗的功率都不变
6.如图所示是温度自动报警器的工作原理图,图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计(水银导电)。则下列说法正确的是 ( )
A.温度高于警戒温度时,电铃不报警、指示灯亮
B.温度低于警戒温度时,电铃报警、指示灯熄灭
C.温度高于警戒温度时,电铃报警、指示灯亮
D.温度低于警戒温度时,电铃不报警、指示灯亮
7. 某时刻,LC振荡电路中电流的方向与线圈中磁感线的方向如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.若电容器的上极板带正电,则电容器正在充电
B.若磁场正在减弱,则电容器的上极板带负电
C.减小电容器两极板间距离,振荡周期将变小
D.若在线圈中加一铁芯,则充放电过程会变快
8.过强的电磁辐射对人体有害,影响人的身心健康。根据有关规定,工作人员所在处的电磁辐射强度(在数值上等于单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.5 W/m2。如果一个人处于距离无线电发射器10 m的位置,为了保证此人的安全,则要求该无线电发射器的电磁辐射的功率不得超过(计算时,可以将该无线电发射器视为发出球面电磁波的波源,π取3.14) ( )
A.157 W B.314 kW C.628 W D.1 256 W
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.为了发现人群中的发热病人,通常利用红外测温仪测量人体的温度。关于电磁波的应用,下列说法正确的是 ( )
A.红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最短
B.红外线可以用来加热理疗,紫外线可以消毒
C.无线电波主要用于通信、广播及其他信号的传播
D.X射线可以用于诊断病情,γ射线可以摧毁病变的细胞
10.为了测量储液罐中不导电液体的液面高度,设计装置如图所示。将与储液罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储液罐中,电容C可通过开关S与线圈L或电源构成闭合回路。当开关从a拨到b时,由线圈L与电容C构成的回路中产生振荡电流,振荡电流的频率f=,通过测量振荡频率可知储液罐内的液面高度。则下列说法正确的是 ( )
A.当储液罐内的液面升高时,电容变大
B.当储液罐内的液面升高时,LC回路中振荡电流的频率变小
C.开关拨到b之后,振荡电流的振幅和频率始终保持不变
D.当开关从a拨到b瞬间,电容器两极板的电荷量最大,流过线圈L中的电流最大
11.智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有损伤,因此手机都有调节亮度的功能,该功能既可以自动调节,也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能,设计了如图所示的电路。已知光敏电阻在光照增强时,电阻会减小。闭合开关,下列说法正确的是 ( )
A.仅增强光照,小灯泡变暗
B.仅减弱光照,小灯泡变暗
C.仅将滑片向a端滑动,小灯泡变亮
D.仅将滑片向b端滑动,小灯泡变亮
12.某一电熨斗的温控电路原理如图。1是温控螺丝,2是有弹性的金属片,4是绝缘块,5是加热电阻,6是电熨斗底板。图中3是一种传感器,当温度升高到某一数值时,温控螺丝1与金属片2断开,不再接触,从而切断电源。则下列说法正确的是 ( )
A.3可能是光敏电阻
B.3可能是双金属片
C.将1向下调,可提高熨斗的最高温度
D.将1向下调,可降低熨斗的最高温度
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(8分)如图(a)是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验。采用DIS方法对模型进行测量,其结果如图(b)中电脑屏幕所示。
(a)
(b)
(1)图(a)中的传感器为 传感器(选填“力电”“光电”或“热电”);
(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面。对于凸形桥甲,其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的 (选填“a”“b”或“c”);
(3)如增大小球在斜槽上的初始高度,则在图(b)中大致画出小球通过凸形桥甲时的压力图线。
14.(9分)某同学了解到,给大货车“称重”时利用了压阻应变片元件,当改变对压阻应变片的压力时,其阻值发生变化,这种现象称为“压阻效应”。现用如图(a)所示的电路研究某压阻应变片Rx的压阻效应,已知Rx的阻值变化范围为几欧姆到几十欧姆,所用电源的电动势E=4.5 V,内阻忽略不计。除图(a)中的器材外,实验室还提供了如下器材可供选择:
A.电压表V(量程为0~15 V,内阻约为20 kΩ)
B.电流表A1(量程为0~0.6 A,内阻r1=6.0 Ω)
(1)为尽量减少测量误差,图(a)中的未知电表M选择电流表A1而不选择电压表V的理由是: 。
(2)图(a)中的未知电表M选择电流表A1,给电阻Rx加上一定的压力后,闭合开关S,调节滑动变阻器R0,记下电流表A1和电流表A2的读数分别为I1和I2,可得Rx= (用题目中给定的字母表示)。
图(a)
图(b)
(3)该同学用提供的器材设计了如图(b)所示电路,想把电流表A1改成简单压力表,即直接在电流表盘上对应电流位置处标上压力大小,若Rx与压力F的函数关系为Rx=23.5-2.5F(单位均取国际单位),回答下列问题:
①该同学通过调节图(b)中的滑动变阻器R0,当电流表A1的读数为0.15 A时,在此刻度处标上F=0,则此时滑动变阻器R0的阻值为 Ω(计算结果保留两位有效数字),之后保持R0阻值不变,在电流表A1表盘上对应电流位置处标上压力F的刻度,则该压力表盘的刻度线 (选填“均匀”或“不均匀”);
②根据上述压力表的标定方法,此压力表能测得的压力最大值为F m= N(计算结果保留两位有效数字)。
15.(10分)图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤,其中实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是:挂钩上挂上重物,传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变,拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化,再经过相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成将物体重量变换为电信号的过程。
(1)拉力敏感电阻丝的阻值随拉力变化的主要原因是 。
A.长度变化 B.横截面积变化 C.电阻率变化
(2)小明找到一根拉力敏感电阻丝RL,其重力忽略不计,阻值随拉力变化的图像如图乙所示,再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E约为15 V,内阻约为2 Ω;电流表量程为0~10 mA,内阻约为5 Ω;R是电阻箱,最大阻值是9 999 Ω;RL接在A、B两接线柱上,通过光滑绝缘小滑环可将重物吊起,接通电路,完成下列操作:
a.滑环下不吊重物时,调节电阻箱,当电流表为某一合适示数I时,读出电阻箱的阻值R1;
b.滑环下挂待测重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ;
c.调节电阻箱,使 ,读出此时电阻箱的阻值R2。
若某次实验,测得θ=60°,R1、R2分别为1 150 Ω和1 130 Ω,结合乙图信息,可得待测重物的重力G= N。
(3)针对小明的设计方案,为了提高测量重量的精度,你认为下列措施可行的是 ( )
A.将毫安表换成内阻更小的电流表
B.将毫安表换成量程更大的电流表
C.将电阻箱换成精度更高的电阻箱
D.适当增大A、B接线柱之间的距离
16.(10分)飞机失事后,为了分析事故的原因,必须寻找黑匣子,而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号,人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少 若接收电路是由LC电路组成的,其中该接收装置里的电感线圈L=4.0 mH,此时产生电谐振的电容多大
17.(10分)某雷达工作时,发射电磁波的波长为λ=20 cm,每秒钟发射的脉冲数为n=5 000,每个脉冲持续时间t=0.02 μs,求电磁波的振荡频率为多少 最大侦察距离是多少
18.(13分)可以用电学方法来测水流的速度。如图所示,将小铅球P系在细金属丝下,悬挂在O点,开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态,当将小铅球P放入水平流动的水中时,球向左摆起一定的角度θ(水流速度越大,θ越大)。为了测定水流的速度v,在水平方向固定一根电阻丝BC,使C端位于O点的正下方,它与金属丝接触良好,不计摩擦,还有一个电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表,重力加速度为g。
(1)请你设计一个电路,使水流速度增大时,电压表的示数也增大,在题图上画出原理图。
(2)已知水流对小球的作用力F与水流速度v的关系为F=kDv(k为比例系数,D为小铅球的直径),OC=h,BC长为L,小铅球质量为m,当小铅球平衡时电压表示数为U,请推导出v与U的关系式。(水对小铅球的浮力忽略不计)
第4章 电磁波
第5章 传感器及其应用
1.C 2.D 3.A 4.C 5.A 6.D
7.B 8.C 9.BCD 10.AB 11.BC 12.BC
1.C 麦克斯韦提出电磁场理论,并提出光是电磁波的一种形态,A说法正确;赫兹通过实验证明了电磁波的存在,B说法正确;电磁波为横波,可以发生偏振现象,C说法错误;如果是均匀变化的电场,其周围可产生稳定的磁场,D说法正确。
2.D 发射无线电波时,需要对电磁波进行调制,故A错误;电视机的遥控器发射红外线,故B错误;γ射线波长最小,所以不容易观察到衍射现象,故C错误;雷达使用微波是因为微波波长较短,能沿直线传播,D正确。
3.A 图甲为电磁波调制时,将电磁波的振幅随传送的信号改变,图甲中电磁波的频率始终保持不变,即调幅,A正确;乙图是利用X射线拍摄的人体组织图片,B错误;丙图为干簧管,是将磁信号转化为电路通断的传感器,原理是磁力,当永久磁铁靠近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时,簧片的触点部分就会被磁力吸引,当吸引力大于簧片的弹力时,常开接点就会吸合;当磁力减小到一定程度时,接点被簧片的弹力打开,C错误;向丁图容器中充入电介质时,电容器电容增大,由T=2π可知回路中的振荡周期变大,振荡电流的频率减小,D错误。故选A。
4.C 无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应现象,不是电流的磁效应,选项A错误;当充电设备通以稳恒直流电时,无线充电设备不会产生变化的磁场,不能正常使用,选项B错误;发生互感时,接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同,选项C正确;可进行无线充电的手机内部应该有一类似金属线圈的部件,与手机内部充电电路相连,当有交变磁场时,则线圈中产生感应电动势,为手机充电,故普通手机不能利用无线充电设备进行充电,选项D错误。
5.A 滑动触头P左移,滑动变阻器接入电路的电阻减小,流过发光二极管的电流增大,发光增强,使光敏电阻R的阻值减小,流过灯泡的电流增加,L消耗的功率增大,故A正确。
6.D 温度高于警戒温度时,控制电路中的电磁铁线圈中有电流通过,电磁铁有磁性,此时电铃通过常闭触点与工作电路接通,电铃报警,此时通路状态指示灯的电路中没有电流,灯不亮,故A、C错误;温度低于警戒温度时,控制电路处于开路状态,电磁铁线圈中没有电流通过,电磁铁没有磁性,此时指示灯与工作电路接通,指示灯亮,电铃不报警。故B错误,D正确。
7.B 图示电流沿顺时针方向,若电容器的上极板带正电,则电容器上极板的带电荷量减少,电容器正在放电,故A错误;若磁场正在减弱,则电流在减小,磁场能减小,电场能增大,则电容器正在充电,电流沿顺时针方向,负电荷向上极板移动,则电容器的上极板带负电,故B正确;LC振荡电路的周期为T=2π,根据电容的决定式C=知,减小电容器两极板间距离d,则电容C增大,振荡周期将变大,故C错误;若在线圈中加一铁芯,线圈的自感系数L增大,振荡周期增大,则充放电过程会变慢,D错误。故选B。
8.C 人距离无线电发射器10 m远,要使电磁辐射强度不超过0.5 W/m2,则有≤0.5 W/m2,解得P≤0.5 W/m2×4πR2=628 W,因此该无线电发射器的电磁辐射的功率不得超过628 W。故选C。
9.BCD 红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长,故A错误;利用红外线的热效应可以用来加热理疗,利用紫外线的荧光效应可以消毒、杀菌,故B正确;无线电波主要用于通信、广播及其他信号传输,故C正确;X射线穿透能力较强,可以诊断病情,电磁波中频率最大的为γ射线,有极强的穿透能力和很高的能量,可以摧毁病变的细胞,故D正确。
10.AB 当储液罐内的液面升高时,根据电容的决定式C=得,电容变大,根据振荡电流的频率f=可知,LC回路中振荡电流的频率变小,A、B正确;开关拨到b之后,振荡电流的振幅会越来越小,储液罐内的液面高度发生变化时,频率也会发生变化,C错误;当开关从a拨到b瞬间,电容器两极板的电荷量最大,流过线圈L中的电流最小,D错误。故选A、B。
11.BC 仅增强光照,光敏电阻的阻值变小,则总电阻变小,由闭合电路欧姆定律可知总电流增大,则灯泡的功率变大,灯泡变亮,故A错误;仅减弱光照,光敏电阻的阻值变大,则总电阻变大,由闭合电路欧姆定律可知总电流减小,则灯泡的功率变小,灯泡变暗,故B正确;仅将滑片向a端滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,则总电阻变小,电流增大,灯泡的功率变大,灯泡变亮,故C正确;仅将滑片向b端滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,则总电阻变大,电流减小,灯泡的功率变小,灯泡变暗,故D错误。
12.BC 电熨斗的温控是通过金属受热弯曲的原理来实现的,双金属片由长和宽相同的铜片和铁片组成,受热时铜片膨胀比铁片大,双金属片向铁片一侧弯曲,温度越高,弯曲越明显,A错误,B正确;将1向下调,则熨斗温度需更高才能使温控螺丝1与金属片2断开,C正确,D错误。故选B、C。
13.答案 (1)力电(2分) (2)c(2分)
(3)图线与c相比较,最低点更低一点(图略)(4分)
解析 (1)该传感器把力信号转化为电信号,属于力电传感器;
(2)小球经过凸形桥甲的最高点时,压力小于重力,其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c;
(3)增大小球在斜槽上的初始高度,小球经凸形桥甲的最高点时压力更小,其图线与c相比较,最低点更低一点。
14.答案 (1)见解析(2分)
(2)(2分)
(3)①0.50(2分) 不均匀(1分) ②9.0(2分)
解析 (1)由于电压表V量程过大,读数精确度低,所以将电流表A1作电压表使用(A1内阻已知,可以由两电流表示数之差表示出Rx上的电流),如图所示。
(2)根据欧姆定律得Rx==。
(3)①当电流表A1的读数为0.15 A时,在此刻度处标上F=0,由Rx=23.5-2.5F
可知Rx=23.5 Ω
由闭合电路欧姆定律得I=
解得R0=0.50 Ω
由闭合电路欧姆定律得I==,可知该压力表盘的刻度线不均匀。
②由I=得F=12-
当I最大时,F最大,电流表A1的量程为0~0.6 A,则
当I=0.6 A时,代入上式可得Fm=9.0 N。
15.答案 (1)AB(2分)
(2)电流表示数仍为I(2分) 400(4分)
(3)CD(2分)
解析 (1)拉力敏感电阻丝受拉力时,长度增加,体积不变,故横截面积减小,但电阻率不会发生变化,故选A、B。
(2)根据等效替代法测电阻原理知,调节电阻箱,应使电流表的示数仍为I;由拉力敏感电阻丝阻值随拉力变化的图像可得
k== Ω/N=0.05 Ω/N
由平衡条件得2ΔF cos θ=G
由等效替代法测电阻原理得ΔR=R1-R2
联立得G=
解得待测重物的重力G= N=400 N。
(3)为了提高测量重量的精度,可以将电阻箱换成精度更高的电阻箱,适当增大A、B接线柱之间的距离。根据闭合电路欧姆定律得电流I=,电路中的电流只有几毫安,所以不能将毫安表换成量程更大的电流表,且电阻丝阻值ΔR=R1-R2与毫安表的内阻无关。故选C、D。
16.答案 8 000 m 4.5×10-9 F
解析 由公式v=λf得λ== m=8 000 m(5分)
再由公式f=得C== F≈4.5×10-9 F(5分)
17.答案 1.5×109 Hz 30 km
解析 由c=λf可得电磁波的振荡频率
f== Hz=1.5×109 Hz (3分)
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播的距离
s=cΔt=c=3×108× m≈6×104 m (4分)
所以雷达的最大侦察距离
sm==3×104 m=30 km。 (3分)
18.答案 (1)见解析图 (2)v=U
解析 (1)原理图如图所示 (3分)
(2)设CE=x,小铅球P平衡时,由平衡条件可得
tan θ== (2分)
根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得
I== (2分)
根据电阻定律可得
RL=ρ (2分)
Rx=ρ (2分)
又F=kDv
联立解得v=U (2分)
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第4章 电磁波
第5章 传感器及其应用
注意
事项 1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列关于电磁场与电磁波的说法错误的是 ( )
A.麦克斯韦提出光是电磁波的一种形态
B.赫兹通过实验证明了电磁波的存在
C.电磁波是纵波,不能发生偏振现象
D.变化的电场周围可能产生稳定的磁场
2.关于电磁波的特性和应用,下列说法正确的是 ( )
A.发射无线电波时需要对电磁波进行调制和解调
B.电视机的遥控器发射紫外线
C.电磁波中频率最大的为γ射线,用它最容易观察到衍射现象
D.雷达使用微波是因为微波波长较短,能沿直线传播
3.关于以下四张图片,说法正确的是 ( )
甲
乙
丙
丁
A.甲图为发射电磁波时,调幅后波的示意图
B.乙图为用γ射线拍摄的人体组织图片
C.丙图为干簧管,它的工作原理是利用电磁感应规律
D.向丁图容器中充入电介质时,回路中振荡电流频率将增大
4.随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的生活。小到手表、手机,大到电脑、电动汽车的充电,都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。如图是某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于无线充电,下列说法正确的是 ( )
A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电流的磁效应
B.只有将充电底座接到稳恒直流电源上才能对手机进行充电
C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
D.只要有无线充电底座,所有手机都可以进行无线充电
5.
如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,R和L之间用挡板(未画出)隔开,LED为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且R与LED间距不变,下列说法中正确的是 ( )
A.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率增大
B.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率减小
C.当滑动触头P向右移动时,L消耗的功率可能不变
D.无论怎样移动滑动触头P,L消耗的功率都不变
6.如图所示是温度自动报警器的工作原理图,图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计(水银导电)。则下列说法正确的是 ( )
A.温度高于警戒温度时,电铃不报警、指示灯亮
B.温度低于警戒温度时,电铃报警、指示灯熄灭
C.温度高于警戒温度时,电铃报警、指示灯亮
D.温度低于警戒温度时,电铃不报警、指示灯亮
7. 某时刻,LC振荡电路中电流的方向与线圈中磁感线的方向如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.若电容器的上极板带正电,则电容器正在充电
B.若磁场正在减弱,则电容器的上极板带负电
C.减小电容器两极板间距离,振荡周期将变小
D.若在线圈中加一铁芯,则充放电过程会变快
8.过强的电磁辐射对人体有害,影响人的身心健康。根据有关规定,工作人员所在处的电磁辐射强度(在数值上等于单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.5 W/m2。如果一个人处于距离无线电发射器10 m的位置,为了保证此人的安全,则要求该无线电发射器的电磁辐射的功率不得超过(计算时,可以将该无线电发射器视为发出球面电磁波的波源,π取3.14) ( )
A.157 W B.314 kW C.628 W D.1 256 W
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.为了发现人群中的发热病人,通常利用红外测温仪测量人体的温度。关于电磁波的应用,下列说法正确的是 ( )
A.红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最短
B.红外线可以用来加热理疗,紫外线可以消毒
C.无线电波主要用于通信、广播及其他信号的传播
D.X射线可以用于诊断病情,γ射线可以摧毁病变的细胞
10.为了测量储液罐中不导电液体的液面高度,设计装置如图所示。将与储液罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储液罐中,电容C可通过开关S与线圈L或电源构成闭合回路。当开关从a拨到b时,由线圈L与电容C构成的回路中产生振荡电流,振荡电流的频率f=,通过测量振荡频率可知储液罐内的液面高度。则下列说法正确的是 ( )
A.当储液罐内的液面升高时,电容变大
B.当储液罐内的液面升高时,LC回路中振荡电流的频率变小
C.开关拨到b之后,振荡电流的振幅和频率始终保持不变
D.当开关从a拨到b瞬间,电容器两极板的电荷量最大,流过线圈L中的电流最大
11.智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有损伤,因此手机都有调节亮度的功能,该功能既可以自动调节,也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能,设计了如图所示的电路。已知光敏电阻在光照增强时,电阻会减小。闭合开关,下列说法正确的是 ( )
A.仅增强光照,小灯泡变暗
B.仅减弱光照,小灯泡变暗
C.仅将滑片向a端滑动,小灯泡变亮
D.仅将滑片向b端滑动,小灯泡变亮
12.某一电熨斗的温控电路原理如图。1是温控螺丝,2是有弹性的金属片,4是绝缘块,5是加热电阻,6是电熨斗底板。图中3是一种传感器,当温度升高到某一数值时,温控螺丝1与金属片2断开,不再接触,从而切断电源。则下列说法正确的是 ( )
A.3可能是光敏电阻
B.3可能是双金属片
C.将1向下调,可提高熨斗的最高温度
D.将1向下调,可降低熨斗的最高温度
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(8分)如图(a)是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验。采用DIS方法对模型进行测量,其结果如图(b)中电脑屏幕所示。
(a)
(b)
(1)图(a)中的传感器为 传感器(选填“力电”“光电”或“热电”);
(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面。对于凸形桥甲,其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的 (选填“a”“b”或“c”);
(3)如增大小球在斜槽上的初始高度,则在图(b)中大致画出小球通过凸形桥甲时的压力图线。
14.(9分)某同学了解到,给大货车“称重”时利用了压阻应变片元件,当改变对压阻应变片的压力时,其阻值发生变化,这种现象称为“压阻效应”。现用如图(a)所示的电路研究某压阻应变片Rx的压阻效应,已知Rx的阻值变化范围为几欧姆到几十欧姆,所用电源的电动势E=4.5 V,内阻忽略不计。除图(a)中的器材外,实验室还提供了如下器材可供选择:
A.电压表V(量程为0~15 V,内阻约为20 kΩ)
B.电流表A1(量程为0~0.6 A,内阻r1=6.0 Ω)
(1)为尽量减少测量误差,图(a)中的未知电表M选择电流表A1而不选择电压表V的理由是: 。
(2)图(a)中的未知电表M选择电流表A1,给电阻Rx加上一定的压力后,闭合开关S,调节滑动变阻器R0,记下电流表A1和电流表A2的读数分别为I1和I2,可得Rx= (用题目中给定的字母表示)。
图(a)
图(b)
(3)该同学用提供的器材设计了如图(b)所示电路,想把电流表A1改成简单压力表,即直接在电流表盘上对应电流位置处标上压力大小,若Rx与压力F的函数关系为Rx=23.5-2.5F(单位均取国际单位),回答下列问题:
①该同学通过调节图(b)中的滑动变阻器R0,当电流表A1的读数为0.15 A时,在此刻度处标上F=0,则此时滑动变阻器R0的阻值为 Ω(计算结果保留两位有效数字),之后保持R0阻值不变,在电流表A1表盘上对应电流位置处标上压力F的刻度,则该压力表盘的刻度线 (选填“均匀”或“不均匀”);
②根据上述压力表的标定方法,此压力表能测得的压力最大值为F m= N(计算结果保留两位有效数字)。
15.(10分)图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤,其中实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是:挂钩上挂上重物,传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变,拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化,再经过相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成将物体重量变换为电信号的过程。
(1)拉力敏感电阻丝的阻值随拉力变化的主要原因是 。
A.长度变化 B.横截面积变化 C.电阻率变化
(2)小明找到一根拉力敏感电阻丝RL,其重力忽略不计,阻值随拉力变化的图像如图乙所示,再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E约为15 V,内阻约为2 Ω;电流表量程为0~10 mA,内阻约为5 Ω;R是电阻箱,最大阻值是9 999 Ω;RL接在A、B两接线柱上,通过光滑绝缘小滑环可将重物吊起,接通电路,完成下列操作:
a.滑环下不吊重物时,调节电阻箱,当电流表为某一合适示数I时,读出电阻箱的阻值R1;
b.滑环下挂待测重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ;
c.调节电阻箱,使 ,读出此时电阻箱的阻值R2。
若某次实验,测得θ=60°,R1、R2分别为1 150 Ω和1 130 Ω,结合乙图信息,可得待测重物的重力G= N。
(3)针对小明的设计方案,为了提高测量重量的精度,你认为下列措施可行的是 ( )
A.将毫安表换成内阻更小的电流表
B.将毫安表换成量程更大的电流表
C.将电阻箱换成精度更高的电阻箱
D.适当增大A、B接线柱之间的距离
16.(10分)飞机失事后,为了分析事故的原因,必须寻找黑匣子,而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号,人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少 若接收电路是由LC电路组成的,其中该接收装置里的电感线圈L=4.0 mH,此时产生电谐振的电容多大
17.(10分)某雷达工作时,发射电磁波的波长为λ=20 cm,每秒钟发射的脉冲数为n=5 000,每个脉冲持续时间t=0.02 μs,求电磁波的振荡频率为多少 最大侦察距离是多少
18.(13分)可以用电学方法来测水流的速度。如图所示,将小铅球P系在细金属丝下,悬挂在O点,开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态,当将小铅球P放入水平流动的水中时,球向左摆起一定的角度θ(水流速度越大,θ越大)。为了测定水流的速度v,在水平方向固定一根电阻丝BC,使C端位于O点的正下方,它与金属丝接触良好,不计摩擦,还有一个电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表,重力加速度为g。
(1)请你设计一个电路,使水流速度增大时,电压表的示数也增大,在题图上画出原理图。
(2)已知水流对小球的作用力F与水流速度v的关系为F=kDv(k为比例系数,D为小铅球的直径),OC=h,BC长为L,小铅球质量为m,当小铅球平衡时电压表示数为U,请推导出v与U的关系式。(水对小铅球的浮力忽略不计)
第4章 电磁波
第5章 传感器及其应用
1.C 2.D 3.A 4.C 5.A 6.D
7.B 8.C 9.BCD 10.AB 11.BC 12.BC
1.C 麦克斯韦提出电磁场理论,并提出光是电磁波的一种形态,A说法正确;赫兹通过实验证明了电磁波的存在,B说法正确;电磁波为横波,可以发生偏振现象,C说法错误;如果是均匀变化的电场,其周围可产生稳定的磁场,D说法正确。
2.D 发射无线电波时,需要对电磁波进行调制,故A错误;电视机的遥控器发射红外线,故B错误;γ射线波长最小,所以不容易观察到衍射现象,故C错误;雷达使用微波是因为微波波长较短,能沿直线传播,D正确。
3.A 图甲为电磁波调制时,将电磁波的振幅随传送的信号改变,图甲中电磁波的频率始终保持不变,即调幅,A正确;乙图是利用X射线拍摄的人体组织图片,B错误;丙图为干簧管,是将磁信号转化为电路通断的传感器,原理是磁力,当永久磁铁靠近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时,簧片的触点部分就会被磁力吸引,当吸引力大于簧片的弹力时,常开接点就会吸合;当磁力减小到一定程度时,接点被簧片的弹力打开,C错误;向丁图容器中充入电介质时,电容器电容增大,由T=2π可知回路中的振荡周期变大,振荡电流的频率减小,D错误。故选A。
4.C 无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应现象,不是电流的磁效应,选项A错误;当充电设备通以稳恒直流电时,无线充电设备不会产生变化的磁场,不能正常使用,选项B错误;发生互感时,接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同,选项C正确;可进行无线充电的手机内部应该有一类似金属线圈的部件,与手机内部充电电路相连,当有交变磁场时,则线圈中产生感应电动势,为手机充电,故普通手机不能利用无线充电设备进行充电,选项D错误。
5.A 滑动触头P左移,滑动变阻器接入电路的电阻减小,流过发光二极管的电流增大,发光增强,使光敏电阻R的阻值减小,流过灯泡的电流增加,L消耗的功率增大,故A正确。
6.D 温度高于警戒温度时,控制电路中的电磁铁线圈中有电流通过,电磁铁有磁性,此时电铃通过常闭触点与工作电路接通,电铃报警,此时通路状态指示灯的电路中没有电流,灯不亮,故A、C错误;温度低于警戒温度时,控制电路处于开路状态,电磁铁线圈中没有电流通过,电磁铁没有磁性,此时指示灯与工作电路接通,指示灯亮,电铃不报警。故B错误,D正确。
7.B 图示电流沿顺时针方向,若电容器的上极板带正电,则电容器上极板的带电荷量减少,电容器正在放电,故A错误;若磁场正在减弱,则电流在减小,磁场能减小,电场能增大,则电容器正在充电,电流沿顺时针方向,负电荷向上极板移动,则电容器的上极板带负电,故B正确;LC振荡电路的周期为T=2π,根据电容的决定式C=知,减小电容器两极板间距离d,则电容C增大,振荡周期将变大,故C错误;若在线圈中加一铁芯,线圈的自感系数L增大,振荡周期增大,则充放电过程会变慢,D错误。故选B。
8.C 人距离无线电发射器10 m远,要使电磁辐射强度不超过0.5 W/m2,则有≤0.5 W/m2,解得P≤0.5 W/m2×4πR2=628 W,因此该无线电发射器的电磁辐射的功率不得超过628 W。故选C。
9.BCD 红外线、X射线、γ射线中红外线的波长最长,故A错误;利用红外线的热效应可以用来加热理疗,利用紫外线的荧光效应可以消毒、杀菌,故B正确;无线电波主要用于通信、广播及其他信号传输,故C正确;X射线穿透能力较强,可以诊断病情,电磁波中频率最大的为γ射线,有极强的穿透能力和很高的能量,可以摧毁病变的细胞,故D正确。
10.AB 当储液罐内的液面升高时,根据电容的决定式C=得,电容变大,根据振荡电流的频率f=可知,LC回路中振荡电流的频率变小,A、B正确;开关拨到b之后,振荡电流的振幅会越来越小,储液罐内的液面高度发生变化时,频率也会发生变化,C错误;当开关从a拨到b瞬间,电容器两极板的电荷量最大,流过线圈L中的电流最小,D错误。故选A、B。
11.BC 仅增强光照,光敏电阻的阻值变小,则总电阻变小,由闭合电路欧姆定律可知总电流增大,则灯泡的功率变大,灯泡变亮,故A错误;仅减弱光照,光敏电阻的阻值变大,则总电阻变大,由闭合电路欧姆定律可知总电流减小,则灯泡的功率变小,灯泡变暗,故B正确;仅将滑片向a端滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,则总电阻变小,电流增大,灯泡的功率变大,灯泡变亮,故C正确;仅将滑片向b端滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,则总电阻变大,电流减小,灯泡的功率变小,灯泡变暗,故D错误。
12.BC 电熨斗的温控是通过金属受热弯曲的原理来实现的,双金属片由长和宽相同的铜片和铁片组成,受热时铜片膨胀比铁片大,双金属片向铁片一侧弯曲,温度越高,弯曲越明显,A错误,B正确;将1向下调,则熨斗温度需更高才能使温控螺丝1与金属片2断开,C正确,D错误。故选B、C。
13.答案 (1)力电(2分) (2)c(2分)
(3)图线与c相比较,最低点更低一点(图略)(4分)
解析 (1)该传感器把力信号转化为电信号,属于力电传感器;
(2)小球经过凸形桥甲的最高点时,压力小于重力,其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c;
(3)增大小球在斜槽上的初始高度,小球经凸形桥甲的最高点时压力更小,其图线与c相比较,最低点更低一点。
14.答案 (1)见解析(2分)
(2)(2分)
(3)①0.50(2分) 不均匀(1分) ②9.0(2分)
解析 (1)由于电压表V量程过大,读数精确度低,所以将电流表A1作电压表使用(A1内阻已知,可以由两电流表示数之差表示出Rx上的电流),如图所示。
(2)根据欧姆定律得Rx==。
(3)①当电流表A1的读数为0.15 A时,在此刻度处标上F=0,由Rx=23.5-2.5F
可知Rx=23.5 Ω
由闭合电路欧姆定律得I=
解得R0=0.50 Ω
由闭合电路欧姆定律得I==,可知该压力表盘的刻度线不均匀。
②由I=得F=12-
当I最大时,F最大,电流表A1的量程为0~0.6 A,则
当I=0.6 A时,代入上式可得Fm=9.0 N。
15.答案 (1)AB(2分)
(2)电流表示数仍为I(2分) 400(4分)
(3)CD(2分)
解析 (1)拉力敏感电阻丝受拉力时,长度增加,体积不变,故横截面积减小,但电阻率不会发生变化,故选A、B。
(2)根据等效替代法测电阻原理知,调节电阻箱,应使电流表的示数仍为I;由拉力敏感电阻丝阻值随拉力变化的图像可得
k== Ω/N=0.05 Ω/N
由平衡条件得2ΔF cos θ=G
由等效替代法测电阻原理得ΔR=R1-R2
联立得G=
解得待测重物的重力G= N=400 N。
(3)为了提高测量重量的精度,可以将电阻箱换成精度更高的电阻箱,适当增大A、B接线柱之间的距离。根据闭合电路欧姆定律得电流I=,电路中的电流只有几毫安,所以不能将毫安表换成量程更大的电流表,且电阻丝阻值ΔR=R1-R2与毫安表的内阻无关。故选C、D。
16.答案 8 000 m 4.5×10-9 F
解析 由公式v=λf得λ== m=8 000 m(5分)
再由公式f=得C== F≈4.5×10-9 F(5分)
17.答案 1.5×109 Hz 30 km
解析 由c=λf可得电磁波的振荡频率
f== Hz=1.5×109 Hz (3分)
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播的距离
s=cΔt=c=3×108× m≈6×104 m (4分)
所以雷达的最大侦察距离
sm==3×104 m=30 km。 (3分)
18.答案 (1)见解析图 (2)v=U
解析 (1)原理图如图所示 (3分)
(2)设CE=x,小铅球P平衡时,由平衡条件可得
tan θ== (2分)
根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得
I== (2分)
根据电阻定律可得
RL=ρ (2分)
Rx=ρ (2分)
又F=kDv
联立解得v=U (2分)
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