鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第二册 单元复习题(四)word含答案

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单元素养评价(四)
(第4、5章)
(90分钟　100分)
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.下列说法错误的是 (　　)
A.发射出去的电磁波，可以传到无限远处
B.无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流
C.波长越短的电磁波，越接近直线传播
D.移动电话是利用无线电波进行通信的
【解析】选A。无线电波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，故B说法正确，A说法错误；波长越短，传播方式越接近光的直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，C、D说法正确。
2.如图所示是LC回路中电容器带的电荷量随时间变化的图像。在1×10-6 s到2×10-6 s内，关于电容器的充(或放)电过程及由此产生的电磁波的波长，正确的结论是 (　　)
A.充电过程，波长为1 200 m
B.充电过程，波长为1 500 m
C.放电过程，波长为1 200 m
D.放电过程，波长为1 500 m
【解析】选A。由题图知该过程电容器带的电荷量在增加，故为充电过程；同时，由题图还可得到T=4×10-6 s，而c=，故λ=cT=1 200 m，故A项正确。
3.我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是 (　　)
A.米波的频率比厘米波频率高
B.和机械波一样须靠介质传播
C.同光波一样会发生反射现象
D.不可能产生干涉和衍射现象
【解析】选C。由f=可知，电磁波的波长越大，频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A错误；无线电波的传播不需要介质，选项B错误；无线电波同光波一样会发生反射，选项C正确；干涉和衍射是波特有的现象，故无线电波也能产生干涉和衍射现象，选项D错误。
　　　【补偿训练】
　　关于雷达的特点，下列说法正确的是(　　)
A.雷达所用无线电波的波长比短波更长
B.雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标
C.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离
D.雷达在能见度低的黑夜将无法使用
【解析】选C。雷达是利用无线电波的反射来工作的，因此它利用的无线电波处于微波段，目的是增加反射，减小衍射。雷达大约每隔0.1 ms发射一个时间短于1 μs的脉冲信号，根据屏上显示的发射信号和接收到的反射信号可以直接读出障碍物的距离。
4.很多汽车的车窗有防夹手功能，车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开。实现该功能可能使用的传感器是 (　　)
A.生物传感器　　　　　 B.气体传感器
C.温度传感器　 D.压力传感器
【解析】选D。汽车的车窗有防夹手功能，在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开，这是因为使用了压力传感器。故D正确，A、B、C错误。
5.救治和转运新冠肺炎患者时，需要用到负压救护车，该车利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，所以空气在自由流动时只能由车外流向车内，并可将车内的空气进行无害化处理后排出，最大限度地减少感染的机率。为保证车内气压正常，车辆应该配备 (　　)
A.气压传感器　　 B.氧传感器
C.声传感器　 D.力传感器
【解析】选A。负压救护车为保证车内气压低于外界气压需要安装气压传感器，实时测量车内气压，故A正确，B、C、D错误。
6.在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能。对此，以下判断正确的是(　　)
①通电后，其电功率先增大，后减小
②通电后，其电功率先减小，后增大
③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变
④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变
A.①③　　　B.②③　　　C.②④　　　D.①④
【解析】选D。当电热灭蚊器温度由0 ℃升到t1的过程中，电阻器的电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的电热功率P随之增大，当t=t1时，P=P1达到最大；当温度由t1升高到t2的过程中，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大，因此在这之间的某一温度t3会有P=P3=P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当tP′，使温度自动升高到t3；当t>t3，P7.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图(a)所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图(b)所示，下列判断正确的是 (　　)
A.从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
B.从t2到t3时间内，小车做变加速直线运动
C.从t1到t2时间内，小车做变加速直线运动
D.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
【解析】选C。在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，故A错误，C正确；在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故B、D错误。
8.某种角速度计，其结构如图所示。当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀 ，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则 (　　)
A.电路中电流随角速度的增大而增大
B.电路中电流随角速度的增大而减小
C.弹簧的伸长量为x=
D.输出电压U与ω的函数式为U=
【解析】选D。系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中的电流保持不变，故A、B错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得kx=mω2(l+x)，又输出电压U=E=E，联立两式得x=，U=，故C错误，D正确。
二、多项选择题：本题共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，有选错的得0分。
9.演示位移传感器如图甲所示，其工作原理如图乙所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想电压表，则下列说法正确的是 (　　)
A.物体M运动时，电路中的电流不会发生变化
B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C.物体M不动时，电路中没有电流
D.物体M不动时，电压表没有示数
【解析】选A、B。电压表不分流，故滑杆移动不会改变电路的总电阻，也就不会改变电路中的总电流，故A正确，电压表测量滑杆P与左侧电阻之间的电压，故电压表示数随物体M的移动而变化，故B正确，C、D错误。
10.电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件(如图所示)，它的结构很简单，只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。关于干簧管，下列说法正确的是 (　　)
A.干簧管接入电路中的作用相当于电阻
B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C.两个软磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引
D.干簧管接入电路中的作用相当于开关
【解析】选C、D。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故选项B错误，选项C正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中的作用相当于开关，选项A错误，选项D正确。
11.下列关于电磁场和电磁波的叙述中，正确的是 (　　)
A.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
B.电磁波跟机械波都存在反射、折射、干涉、衍射现象
C.变化的电场一定能产生磁场
D.周期性变化的电场一定能形成电磁场
【解析】选B、C、D。麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；电磁波跟机械波都存在反射、折射、干涉、衍射现象，故B正确；由电磁波理论可知，变化的电场一定能产生磁场，故C正确；只有变化的电场才能产生磁场，从而形成电磁场，故D正确。
12.关于调制器的作用，下列说法正确的是 (　　)
A.调制器的作用是把低频信号加载到高频信号上去
B.调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去
C.调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去
D.调制器的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去
【解析】选A、B、C。调制器的作用是把低频信号加载到高频振荡信号上去，如果高频信号的振幅随低频信号的变化而变化，则是调幅；如果高频信号的频率随低频信号的变化而变化，则是调频。由于低频信号不利于直接从天线发射，所以需要将低频信号加载到高频信号上去，A、B、C三项正确，D项错误。
　　　【补偿训练】
　　(多选)下列对电磁波的发射技术中调制的理解正确的是 (　　)
A.使发射的信号振幅随高频振荡信号而改变叫调幅
B.使高频振荡信号振幅随发射的信号而改变叫调幅
C.使发射的信号频率随高频振荡信号而改变叫调频
D.使高频振荡信号的频率随发射的信号而改变叫调频
【解析】选B、D。在无线电波的发射中，需要把低频信号搭载到高频载波上，调制有两种方式：一种是使高频载波的振幅随信号而改变，这种调制方式称为调幅；一种是使高频载波的频率随信号而改变，这种调制方式称为调频，故B、D正确。
三、实验题：本题共2小题，共14分。
13.(6分)(2018·全国卷Ⅰ)
某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25 ～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2-t数据见下表。
t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0
回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图甲中R1的滑片应移动到_________ (填“a”或“b”)端。?
(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t曲线。
(3)由图乙可得到RT在25 ～80 ℃范围内的温度特性。当t=44.0 ℃时，可得RT=_________Ω。?
(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示，该读数为_________Ω，则手心温度为_________℃。?
　　　　　　【解题指南】(1)根据实验原理图以及实验安全性要求可明确滑片对应的位置；
(2)根据描点法可得出对应的图像如图所示；
(3)根据作出的图像进行分析，由图可找出对应的电阻值；
(4)根据电阻箱的读数方法可明确对应的电阻值，再根据图像确定对应的温度。
本题考查电学中描绘图像和应用图像的能力，只需要明确图像的基本性质即可正确解答。
【解析】(1)为了保护测量电路，在闭合S1前，图甲中R1的滑片应移动到b端。
(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，做出R2-t曲线如图所示。
(3)由作出的R2-t曲线可知，当t=44.0 ℃时，可得RT=450 Ω。
(4)根据图丙所示读数为6×100 Ω+2×10 Ω+1×0 Ω+0.1×0 Ω=620.0 Ω，由作出的R2-t曲线可知，当RT=620.0 Ω时，可得t=33.0 ℃。
答案： (1)b　(2)图见解析　(3)450
(4)620.0　33.0
　　　【补偿训练】
　　如图甲为某磁敏电阻在室温下的特性曲线，其中RB表示有磁场时磁敏电阻的阻值，R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值。为测量某磁场的磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于该磁场中的阻值。
(1)某同学首先测量待测磁场中磁敏电阻的阻值，利用下面提供的器材，请将图乙中的导线补充完整。
提供的器材如下：
A.磁敏电阻(无磁场时阻值R0=140 Ω)
B.滑动变阻器R(全电阻约20 Ω)
C.电流表A(量程2.5 mA，内阻RA=100 Ω)
D.电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)
E.直流电源E(电动势3 V，内阻不计)
F.开关S，导线若干
(2)正确接线后，测量数据如表中所示，请利用表中数据在图丙中描点作图。
1 2 3 4 5 6
U/V 0.00 0.45 0.91 1.50 1.79 2.71
I/mA 0.00 0.30 0.60 1.00 1.20 1.80
(3)根据U-I图像尽可能准确地求出磁敏电阻的阻值RB=_________　 Ω，结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B=_________T。 ?
【解析】(1)由于滑动变阻器的最大阻值小于待测电阻的阻值，因此滑动变阻器应采用分压式接法，由于电流表的内阻已知，为了减小实验误差，电流表应采用内接法。如图1所示：
(2)将表格中的实验数据描绘在图像中，并用直线连接，使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧。
(3)U-I图像中，图像的斜率大小为磁敏电阻的阻值和电流表内阻之和，则RB= Ω-100 Ω=1.4×103 Ω，则=10，待测磁场的磁感应强度B=1.2 T。
答案：(1)见解析图1　(2)见解析图2　
(3)1.4×103　1.2
14.(8分)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图甲所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约为20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如表所示。
t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
Rt/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1
(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干。
为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用_________(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用_________(选填“R1”或“R2”)。?
(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至_________(选填“A”“B”“C”或“D”)。?
(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查，在图甲中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针_________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针_________(选填“偏转”或“不偏转”)。?
(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤正确顺序是_________。(填写各步骤前的序号)?
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω
【解析】(1)要想控制30 ℃时的情况，此时热敏电阻的阻值约为200 Ω，需要的最小电动势E=0.015×(200+20)V=3.3 V；因为还要考虑滑动变阻器的阻值，因此3 V的电源电动势太小，应选择6 V的电源E2；要想控制80 ℃时的情况，电路中最小电阻Rmin==400 Ω，滑动变阻器接入电阻R滑=400 Ω-49.1 Ω-20 Ω=330.9 Ω，故应选择滑动变阻器R2。(2)要想测量电压，应将旋钮旋至直流电压挡位上，因电动势为6 V，故应选择10 V量程，故旋至C点。(3)若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时电表与电源不连接，因此指针不偏转；而接入a、c时，电表与电源直接连接，故指针发生偏转。(4)要使50 ℃时衔铁被吸合，由表格数据可以知道，电阻为108.1 Ω；应先用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω；再合上开关，调节滑动变阻器的阻值，直到观察到继电器的衔铁被吸合；此时再断开开关将电阻箱取下，接入热敏电阻即可实现实验目的；故步骤为⑤④②③①。
答案：(1)E2　R2　(2)C　(3)不偏转　偏转
(4)⑤④②③①
四、计算题：本题共4小题，共46分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位。
15.(8分)车载MP3可以把MP3中储存的音乐，以无线发射方式发射到车载调频立体声收音设备中，车主只需将汽车收音机的频率设定为车载MP3的频率，或让收音机搜索到该频率即可进行播放。若其设置频率为87.5 MHz，试求：
(1)所发射的无线电波的波速是多少？
(2)所发射的无线电波的波长是多少？
【解析】(1)电磁波在空气中的传播速度大约是
c=3.0×108 m/s (4分)
(2)f=87.5 MHz=8.75×107 Hz，λ= =3.43 m。 (4分)
答案：(1)3.0×108 m/s　(2)3.43 m
16.(8分)如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10-4 s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙。问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？
【解析】当天线朝东方时，显示屏上只有发射信号而无反射信号，天线朝西方时，显示屏上既有发射信号也有反射信号，因此目标在西方。 (2分)
由题图可知t=2×10-3 s(2分)
而2x=ct，x=ct=×3×108×2×10-3 m=300 km (4分)
答案：西方　300 km
17.(14分)如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为零，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V　2 W”，开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时，求：
(1)当t=×10-3 s时，电容器的右极板带何种电荷；
(2)当t′=π×10-3 s时，LC回路中的电流。
　　　　　　【解题指南】(1)根据T=2π，即可求解振荡周期；再结合电容器的充电、放电时间与周期关系，即可求解。
(2)根据电容器的充电、放电时间与周期关系，结合欧姆定律即可求出。
【解析】(1)根据T=2π，可求得周期为：
T=2π s=2π×10-3 s。 (4分)
由图可知，当电路中的电流稳定时，电容器两端的电压等于0，所以在电流稳定后断开S，由于电容器与电感线圈串联组成振荡回路，所以电容器开始充电。
由于：t=×10-3 s=，可知t时刻恰好充电完毕。
由于开始时流过线圈的电流的方向向右，所以S断开后电容器C的右端先充入正电荷，即在t=×10-3 s时，电容器的右极板带正电荷。 (4分)
(2)由于t′=π×10-3 s为，此时刻振荡回路中的电流与开始时的电流大小相等，方向相反。
开始时的电流：I== A=0.5 A(6分)
答案：(1)正电荷　(2)0.5 A
18.(16分)有一种测量压力的电子秤，其原理如图甲所示。E是内阻不计、电动势为6 V的电源。R0是一个阻值为400 Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 ……
电阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 ……
(1)在图乙所示坐标系中画出电阻R随压力F变化的图线，并归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式。
(2)写出压力与电流的关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀。
(3)若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的量程是多少牛顿？
【解析】(1)把压力大小作为横坐标，把电阻大小作为纵坐标，在坐标系中描点连线即可得压敏电阻R的阻值随压力F的大小变化的图像，如图：
(2分)
根据R的阻值随压力F的大小变化的图像可知压敏电阻R的阻值与压力F成一次函数关系，
设它们的关系式为R=KF+b，
把F=50，R=280和F=100，R=260代入得：
280=50K+b　 (1分)
260=100K+b　 (1分)
解得K=-0.4，b=300
所以它们的关系式为R=300-0.4F　 (2分)
(2)根据欧姆定律得　I=　 (2分)
把R=300-0.4F，U=6 V，R0=400 Ω代入上式
化简得：F=1750-　 (2分)
所以压力和电流不成一次函数关系，故该测力显示器的刻度是不均匀的。
(3)从上式可知，压力增大时，压敏电阻阻值减小，当限流电阻两端的电压为5 V时，压敏电阻两端的电压为：
U1=U-U0=6 V-5 V=1 V　 (2分)
根据串联电路特点可得== (2分)
得R=80 Ω
把R=80代入R=300-0.4F
即80=-0.4F+300
解得F=550 N。 (2分)
答案：(1)见解析图　R=300-0.4F
(2) F=1750-　该测力显示器的刻度不均匀
(3)550 N
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