1、单元素养评价(四)(第四、五章)(75分钟 100分)一、单项选择题:本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 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军用卫星上装有某种遥感照相机,可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车,即使车队离开,也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于()A可见光波段 B红外波段C紫外波段 DX 射线波段【解析】选 B。任何物体都在向外辐射红外线,温度越高辐射越强,导弹发射、汽车行驶时发动机温度很高,会辐射出强烈的红外线。车队离开后,空气中的热还没有马上散发掉,遥感照相机还能探测到车队刚刚走过的轨迹,故选 B。2(2021汕尾
2、高二检测)如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为 v 的超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收,测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为 M0 的测重台置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为 t0,输出电压为 U0,某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为 t,输出电压为 U。该同学的身高和质量分别为()A.v(t0t),M0U0 UB12 v(t0t),M0U0 UCv(t0t),M0U0(UU0)D12 v(t0t),M0U0(UU0)【解析】选 D。当测重台没有站人时,2xvt0;站人时,2(xh)vt;
3、解得 h12 v(t0t);无人站立时:U0kM0g;有人时,Uk(M0gmg),解得:mM0U0(UU0);故选 D。3在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示,R1 为电阻箱,R2 为半导体热敏电阻,C 为电容器。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,则有()A.若 R1 固定,当环境温度降低时电压表的示数减小B若 R1 固定,当环境温度降低时 R1 消耗的功率增大C若环境温度不变,当电阻箱 R1 的阻值增大时,电容器 C 的电荷量减少D若 R1 固定,环境温度不变,当电容器 C 两极板间的距离增大时极板之间的电场强度增大【解析】选 C。当环境温度降
4、低时 R2,R 总,根据闭合电路欧姆定律知 I,路端电压 U(EIr),电压表的读数,故 A 错误;R1 消耗的功率 PI2R1,故 B 错误;若环境温度不变,当电阻箱 R1 的阻值增大时,R 总,则 I,电容器的电压 U2IR2,电容器 C 的带电量 QU2C,故 C 正确;若 R1 固定,环境温度不变,电容器 C 两板间的电压不变,当电容器 C 两极板间的距离增大时,EU2d,故 D 错误。4如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图,当杯中的水位到达金属块 B 时,出现的情况是()AL1 灯亮BL2 灯亮CL1、L2 两灯同时亮DL1、L2 两灯都不亮【解析】选 B。由电路结构可以看出,当
5、杯中的水位到达 B 时,左侧电路被接通,这样螺线管就产生磁场,相当于一个磁铁,对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用,使之向下移动,这样 L2 电路被接通,L2 灯亮,故选项 B 正确。5(2021梅州高二检测)某电容式话筒的原理示意图如图所示,E 为电源,R 为电阻,薄片 P 和 Q 为两金属极板,对着话筒说话时,P 振动而 Q 可视为不动,在 P、Q 间距增大过程中()AP、Q 构成的电容器的电容增大BP 上电荷量保持不变CM 点的电势比 N 点的低DM 点的电势比 N 点的高【解析】选 D。薄片 P 和 Q 为两金属极板,构成平行板电容器,由 C rS4kd 可知,在 P、Q 间距增大过程中即
6、d 增大,电容 C 减小,A 错误;电容器始终与电源连接,两极板电压不变,据电容的定义式 CQU 知电荷量减少,B 错误;Q 板上的正电荷流向 M 点经 N 点到电源正极,故 MN,C 错误,D 正确。6如图表示 LC 振荡电路某时刻的情况,以下说法错误的是()A.电容器正在充电B电感线圈中的电流正在增大C电感线圈中的磁场能正在增加D此时刻自感电动势正在阻碍电流增大【解析】选 A。图示时刻,由安培定则可知,产生磁场的电流沿逆时针方向,则此时电容器放电,电流正在增大,电感线圈中的磁场能正在增加,线圈中的感应电动势阻碍电流的增大,故选 A。7(2021揭阳高二检测)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而
7、减小,在升降机中将重物放在压敏电阻上,压敏电阻 R 接在如图甲所示的电路中,电流表示数变化如图乙所示,某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态,下列说法中正确的是()A0t1 时间内,升降机一定匀速运动B0t1 时间内,升降机可能匀减速上升Ct1t2 时间内,升降机可能匀速上升Dt1t2 时间内,升降机可能匀加速上升【解析】选 B。在 0t1 时间内,电流恒定,表明压敏电阻的阻值恒定,则重物对压敏电阻的压力恒定,则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动状态,故选项 A 错误,B 正确。t1t2 时间内,电流在增加,表明压敏电阻的阻值在减小,则重物对压敏电阻的压力在增大,故此时升
8、降机不可能做匀速运动或匀加速运动,选项 C、D 错误。二、多项选择题:本题共 3 小题,每小题 6 分,共 18 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 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0分。8把两个分别发红光、绿光的发光二极管并联起来,再接入如图(1)所示的电路中,电路中的电容 C 和电感线圈的自感系数 L 比较大,回路的振荡周期为 2 s。设法让电容器带上足够的电荷,再闭合开关 S,若通过线圈的电流变化如图(2)甲所示(设通过线圈的电流方向自上而下为正),则对闭合开关 S 后的过程,下列说法正确的是()A发绿光的发光二极管始终不发光B发红光、绿光的发光二
9、极管交替发光,且每次发光的时间为 1 sC发绿光的发光二极管所在支路的电流变化如图(2)中的乙所示D发绿光的发光二极管所在支路的电流变化如图(2)中的丙所示【解析】选 B、C。由题意可知,振荡回路的振荡周期为 2 s。由电路图(1)和甲图知,两发光二极管将交替发光,发光时间各为半个周期,即 1 s,电流为正时,发绿光的发光二极管亮,电流为负时,发红光的发光二极管亮,选项 B、C 正确,A、D 错误。9(2021清远高二检测)如图所示,电感线圈的自感系数为 L,其电阻不计,电容器的电容为 C,开关 S 闭合。现将 S 突然断开,并开始计时,以下说法中正确的是()A.当 t2LC 时,由 a 到
10、b 流经线圈的电流最大B当 t LC 时,由 a 到 b 流经线圈的电流最大C当 t2LC 时,电路中电场能最大D当 t32LC 时,电容器左极板带有正电荷最多【解析】选 C、D。根据 LC 振荡电路的周期公式 T2 LC,当 t2LC T4 时,电容器刚好充电完毕,则流经线圈的电流最小,电路中电场能最大,选项 A 错误,C正确;当 t LC T2 时,电容器刚好放电结束,流经线圈的电流最大,方向由 b到 a,选项 B 错误;当 t32LC 34 T 时,电容器刚好反向充电结束,电容器两极板间电压最大,极板上所带电荷量最多,且左极板带有正电荷,选项 D 正确。10(2021湛江高二检测)为锻炼
11、身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片 P 固定在一起(弹簧的电阻不计,P 与R1 间的摩擦不计),弹簧劲度系数为 100 N/cm。定值电阻 R05,ab 是一根长为 5 cm的均匀电阻丝,阻值 R125,电源输出电压恒为 U3 V,内阻不计,理想电流表的量程为 00.6 A。当拉环不受力时,滑片 P 处于 a 端。下列关于这个电路的说法正确的是()A.小明在电路中连入 R0 的目的是保护电路B当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为 0.1 AC当拉力为 400 N 时,电流表指针指在 0.3 A 处D当拉力为 400 N 时,电流表指针指
12、在 0.5 A 处【解析】选 A、B、C。若电路无电阻 R0,且金属滑片 P 在 b 端时,回路短路损坏电源,R0 的存在使电路不出现短路,因此 A 正确;当拉环不受力时,滑片 P 在 a 端,由欧姆定律得,IUR1R00.1 A,故 B 正确;拉力为 400 N 时,由 Fkx,则 x4 cm,对应的电阻为 RaP20,R1 接入电路的电阻 RPb5,由闭合电路欧姆定律得,IUR0RPb0.3 A,故 D 错,C 正确。【加固训练】(多选)如图所示,电路中 RT 为热敏电阻,当温度升高时,RT 阻值变小。R1 和 R2 为定值电阻。开关 S 闭合后,RT 的温度升高,则下列物理量中变大的是(
13、)A.通过 RT 的电流B通过 R1 的电流C通过 R2 的电流D电容器两极板间的电场强度【解析】选 A、B、D。开关 S 闭合后,RT 的温度升高,RT 阻值变小,电路中总电阻变小,总电流增大,通过 R1 的电流增大,U1IR1 增大,U2EI(rR1)减小,通过R2 的电流减小,通过 RT 的电流增大,电容器两极板间的电压增大,板间的电场强度增大,选项 C 错误。三、非选择题:共 54 分。11(7 分)光传感器是一种传感装置,在自动控制中发挥着重要作用,主要应用了半导体材料制成的光敏电阻,光敏电阻的阻值随光照增加而减小。某实验小组用光敏电阻做实验:(1)为了研究光敏电阻在室内正常光照射和
14、室外强光照射时电阻的大小关系,用图甲所示电路进行实验,得出两种 U-I 图线如图乙所示。根据 U-I 图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为_,强光源照射时电阻为_。(2)若图甲中所用电压表的内阻约为 7 k,毫安表的内阻约为 300,考虑到电表内阻对实验结果的影响,下列说法中正确的是_。A该电路图中毫安表采用的是内接法,测量值(R 测电压表读数电流表读数)将大于真实值B用正常光照射时测得的电阻误差较小C用强光照射时测得的电阻误差较小【解题指南】解答本题要注意两点(1)根据 RUI 可知,在 U-I 图像中斜率等于电阻阻值;(2)根据待测电阻与电压表和电流表内阻间的关系即可明确误差情况,光敏电阻较
15、大应采用内接法。【解析】(1)因为光敏电阻的阻值随光照增加而减小,故由乙图可知 b 图像是强光源照射,a 图像是正常光照射,故 Ra6 000,Rb400;(2)用图甲所示电路进行实验,毫安表采用的是内接法,强光照射时,光敏电阻与毫安表的内阻相差不大,这样两者电压相差不大,故造成误差大;而正常光照时,光敏电阻远大于毫安表的内阻,毫安表分得电压较小,误差较小,选项 A、B 正确。答案:(1)6 000 400(2)A、B12(9 分)如图所示,一热敏电阻 RT 放在控温容器 M 内;为毫安表,量程 6 mA,内阻为数十欧姆;E 为直流电源,电动势约为 3 V,内阻很小;R 为电阻箱,最大值为 9
16、99.9;S 为开关。已知 RT 在 95 时的阻值为 150,在 20 时的阻值约为550。现要求在降温过程中测量在 9520 之间的多个温度下 RT 的阻值。(1)在图中画出连线,完成实验原理电路图。(2)完成下列实验步骤中的填空:依照实验原理电路图连线。调节控温容器 M 内的温度,使得 RT 的温度为 95。将电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全。闭合开关,调节电阻箱,记录电流表的示数 I0,并记录_。将 RT 的温度降为 T1(20 T195);调节电阻箱,使得电流表的读数_,记录_。温度为 T1 时热敏电阻的电阻值 RT1_。逐步降低 T1 的数值,直到 20 为止;在每一温度下重复
17、步骤。【解析】(1)根据所给器材,要测量在不同温度下 RT 的阻值,只能将电阻箱、热敏电阻、毫安表与电源串联形成测量电路,如图所示。(2)依据实验原理电路图连线;调节控温容器 M 内的温度,使得 RT 温度为 95,此时 RT 阻值为 150,将电阻箱调到适当的阻值,以保证仪器安全;闭合开关,调节电阻箱,记录毫安表的示数 I0,并记录电阻箱的读数 R0,根据欧姆定律有 I0ER0150 ;将 RT 的温度降为 T1(20 T195);调节电阻箱,使得毫安表的读数仍为 I0,记录电阻箱的读数 R1,根据欧姆定律:I0ER1RT1,则ER0150 ER1RT1,解得 RT1R0R1150 答案:(
18、1)见解析图(2)电阻箱的读数 R0 仍为 I0 电阻箱的读数 R1 R0R1150 13(10 分)如图所示的 LC 振荡电路中,电感线圈自感系数 L0.5 H,电容器电容 C2 F,现使电容器上极板带正电,从接通开关 K 时开始计时。(1)当 t3.0102 s 时,电路中电流方向如何?(2)经过多长时间,线圈中的磁场能第一次达到最大?【解析】(1)LC 电路的振荡周期T2 LC 20.52106 s6.28103 s(2 分)当 t3.0102 s 时,由于 434 Tt5T(2 分)知此时电容器正处于充电阶段,且电流沿顺时针方向。(2 分)(2)当接通开关 K 时,电容器开始放电,当电
19、场能完全转化为磁场能时,磁场能第一次达到最大(2 分)此时 tT4 1.57103 s(2 分)答案:(1)顺时针(2)1.57103 s14(12 分)有一种角速度计可以测量航天器的转动角速度,其结构如图所示,角速度计固定在待测装置上,元件 A 可在光滑杆上滑动,静止时,电压输出刚好为零。当装置绕竖直轴 OO转动时,元件 A 在光滑杆上发生位移并输出电压信号,成为航天器制导系统的信息源。已知 A 的质量为 m,弹簧的劲度系数为 k,自然长度为 l0,电源的电动势为 E,内阻不计,滑动变阻器 B 总长度为 l,当系统以角速度 转动时,求 U 与 的函数关系。【解析】当系统以角速度 转动时,设弹
20、簧的伸长量为 x。对元件 A,弹簧弹力提供做圆周运动的向心力为kxm2(l0 x)(2 分)电压表的读数 UExl(2 分)解得 U 与 的函数关系为U m2l0Eklm2l(3 分)当 xl 时,UE,klm(l0l)(3 分)上式成立的条件是:klm(l0l)(2 分)答案:U m2l0Eklm2l(klm(l0l))15(16 分)如图所示,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,球向左摆动一定的角度,水流速度越大,越大。为了测定水流对小球作用力的大小,在水平方向固定一根电阻丝 BC,其长为 L,它与金属
21、丝接触良好,不计摩擦和金属丝的电阻,C端在 O 点正下方处,且 OCh。图中还有电动势为 E 的电源(内阻不计)和一只电压表。请你连接一个电路,使得当水速增大时,电压表示数增大,并写出电压表示数的表达式。【解析】电路图如图所示。设 CDx,P 球平衡时,由平衡条件可得tan Fmg xh(3 分)(3 分)根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得I ERL URx(2 分)根据电阻定律可得 RLLS(2 分)RxxS(2 分)由式可得 Utan EhL,(2 分)因为水流速度越大,越大,所以 U 越大。(2 分)答案:见解析【加固训练】某同学设计了一种测定风力的装置,其原理如图所示,迎风板与
22、一轻弹簧的一端 N相接,穿在光滑的金属杆上。弹簧是由绝缘材料制成的,其劲度系数 k1 300 N/m,自然长度 L00.5 m,均匀金属杆用电阻率较大的合金制成,迎风板面积 S0.5 m2,工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆 M 端相连,右端导线接在 N 点并可随迎风板在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好。限流电阻的阻值 R1,电源的电动势 E12 V,内阻 r0.5。合上开关,没有风时,弹簧长度为原长度,电压表的示数 U13.0 V;如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧,电压表示数为 U22.0 V,求:(1)金属杆单位长度的电阻;(2)此时作用在迎风板上的风力。【解析】设无风时金属杆接入电路的电阻为 R1,风吹时接入电路的电阻为 R2,由题意得(1)无风时 U1ERrR1 R1得 R1U1RrU1EU1310.53123 0.5 设金属杆单位长度的电阻为 R,则 RR1L0 0.50.5 1。(2)有风时 U2ER2Rr R2得 R2U2RU2rEU22120.5122 0.3 此时,弹簧长度 LR2R 0.31 m0.3 m压缩量 xL0L0.5 m0.3 m0.2 m则此时风力 Fkx1 3000.2 N260 N。答案:(1)1 (2)260 N