高二物理（人教版）试题 选择性必修二 阶段质量检测（四）　电磁振荡与电磁波　传感器

1/7阶段质量检测(四)电磁振荡与电磁波传感器(本试卷满分：100分)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．下列关于电磁波的说法正确的是()A．电磁波无法在真空中传播B．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦的电磁场理论C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波D．电磁波可以携带信息，但是不具有能量2．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波、X射线等，下列按频率由高到低排列顺序正确的是()A．无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线B．γ射线、X射线、紫外线、红外线、无线电波C．γ射线、X射线、红外线、紫外线、无线电波D．X射线、γ射线、紫外线、无线电波、红外线3．下列关于几种传感器的说法正确的是()A．电子秤所使用的测力器件是力传感器B．光敏电阻在光照射下其电阻会显著变大C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号D．当半导体热敏电阻所在位置温度升高时，热敏电阻阻值明显增大4．蓝牙是一种使用2.4GHz频段的无线电波支持设备短距离通信的技术，能在手机、无线耳机、智能手环、打印机等众多设备之间进行信息交换，则()A．这个频段的电磁波比γ射线能量更高B．这个频段的电磁波比紫外线的波长要短C．蓝牙信号“穿墙”时，在墙壁中的传播速率大于3×108m/sD．智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能5．我国北斗导航系统的电磁波频率约1561MHz，家用WiFi的电磁波频率约5725MHz。则()A．这两种电磁波不会产生偏振现象B．北斗导航系统的电磁波更容易产生明显的衍射现象C．家用WiFi的电磁波穿墙壁进入另一个房间时频率会减小D．家用WiFi与北斗导航系统的电磁波叠加时将会产生干涉现象6.如图所示的电路中，线圈L的电阻不计。开关S先闭合，等电路稳定后再断开开关S，从此时开始计时，t＝0.02s时，电容器下极板带正电，且电荷量第一次达到最大值。下列说法正确的是()A．t＝0.07s时，回路中电流最大B．t＝0.04s时，线圈L的磁场能最大C．t＝0.08s时，线圈L的感应电动势最大D．t＝0.03s时，电容器的上极板带正电7.在图(a)的LC振荡演示电路中，开关先拨到位置“1”，电容器充满电后，在t＝0时刻开关拨到位置“2”。若电流从传感器的“＋”极流入，电流显示为正，图(b)为振荡电流随时间变化的图线，则下面有关说法正确的是()A．若电阻R减小，电流变化如图(c)中实线B．若电阻R减小，电流变化如图(c)中虚线C．在图(b)中A点时刻电容器上极板带正电D．电容器内有感应磁场8．某同学自制了一台电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在滑动变阻器的最上端，此时调整电压表示数等于0。设滑动变阻器总电阻为R、长度为L，电源电动势为E、内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其他阻力。则电压表示数U与所称物体质量m的关系式正确的是()A．U＝eq\f(mgER,R0kL＋mgR＋r) B．U＝eq\f(mgER0,R0kL＋mgR＋r)C．U＝eq\f(mgER,R0＋rkL＋mgR) D．U＝eq\f(mgER0,R＋rkL＋mgR0)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．在运行的火车车厢里，你若打开收音机是不能听清声音的，你若打移动电话是丝毫不受影响的。收音机、手机都是靠无线电传递信号的，所不同的是，收音机利用的无线电信号频率低，手机利用的无线电信号频率高，下列说法正确的是()A．低频无线电信号传播的速度小，追不上火车B．低频无线电信号传播的速度大，已经超过了火车C．高频无线电信号衍射能力差，穿透能力强，可以进入火车车厢D．低频无线电信号衍射能力强，穿透能力弱，不能进入火车车厢10．某人设计了如图所示的装置，用来检测车辆是否超载。车辆底座上装有电容器，电容器承受的压力随车辆重力的增大而增大，且电容器两极板之间的距离随压力的增大而减小。电容器接在如图甲所示的电路上，将开关从a拨到b时，构成LC振荡电路而向外辐射电磁波，再使用调谐电路来接收图甲振荡电路辐射的电磁波，这样就可通过测量乙中接收到的频率而获知甲中的发射频率，以确定电容器的电容C的值(L值已知)，从而测量车辆重力。下列分析判断正确的是()A．当装置中的电源使用很久，电动势减小时，频率的测量值偏小B．当装置中的电源使用很久，电动势减小时，频率的测量值不变C．车辆重力增大时，LC振荡电路中电流的振荡频率变小D．车辆重力增大时，LC振荡电路中电流的振荡频率变大11．某同学设计的散热排风控制电路如图所示，M为排风扇，R0是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，R是可变电阻。控制电路具有下列特性：当电压表示数小于某一数值U时，控制开关处于断路状态；当电压表示数大于U时，控制开关接通电路，M开始运转。电路两端的电压U0恒定，下列说法中正确的是()A．环境温度升高时，电压表示数变大B．可变电阻R阻值调大时，电压表示数变大C．可变电阻R阻值调大时，排风扇开始工作的临界温度降低D．若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作12．某软件中运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容器M极板固定，N极板可运动，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器的描述正确的是()A．静止时，电容器两极板带电B．保持向前匀减速运动时，电路中存在恒定电流C．由静止突然向后加速，电流由a向b流过电流表D．由向前加速突然停下，电流由b向a流过电流表三、非选择题(本题共5小题，共60分)13．(6分)在汛期，降水对水库、河流等水源的补给具有重要的影响，对水库、河流水位的实时监测至关重要。某物理兴趣小组计划利用压力传感器设计水库水位预警系统，已知水位越高，压力传感器受到的压力越大，压力与水位高度成正比，满足F＝kh，k＝2N/m，通过查阅资料得到压力传感器的电阻和受到的压力之间的关系图像如图甲所示。(1)根据图甲可知压力传感器的电阻随着水位的升高而________(填“增大”或“减小”)。(2)压力传感器的电阻用R0表示，现提供如下器材：①电源E(电源电动势为3V，不考虑内阻)；②定值电阻R1＝1kΩ；③定值电阻R2＝1.2kΩ；④定值电阻R3＝2kΩ；⑤开关S及导线若干。请在上述器材中选择合适的器材，设计一个简单电路，要求当水位达到150m时，a、b之间的电压降至1.8V时，控制开关开启高水位预警，在如图乙所示的框内完成电路原理图(标明器材的代号，不考虑控制开关对所设计电路的影响)。(3)若要求在设计的电路中，开启预警系统的水位降低，则定值电阻应选________(填“R1”“R2”或“R3”)。14．(8分)温控箱内部结构如图所示，它是由热敏电阻Rt、滑动变阻器R、电磁继电器、电源E、开关S串联组成的控制电路和另一电源与电热丝串联组成的工作电路两部分构成。热敏电阻Rt的阻值与温度t的关系如下表。当电磁继电器的电流达到或者超过10mA时，衔铁被吸合，电热丝停止加热，实现温度控制。实验室提供的器材有：电源E(电动势9V，内阻不计)；滑动变阻器R1(0～600Ω)；滑动变阻器R2(0～1000Ω)；热敏电阻Rt；电磁继电器(线圈电阻r＝50Ω)；电阻箱R0(0～999.9Ω)；开关S、导线若干。t/℃30.040.050.060.070.080.0Rt/Ω220.0165.0130.0100.080.070.0(1)若要电磁继电器吸合衔铁、控制温度，则控制电路中的总电阻应满足r＋R＋Rt≤________Ω。为使该装置实现对30～80℃之间任一温度的控制，滑动变阻器R应选择________(选填“R1”或“R2”)。(2)如果要实现40℃的温度控制，其步骤是：①先用电阻箱R0替代热敏电阻，把电阻箱R0调至________Ω；②闭合开关，调节滑动变阻器，直至电磁继电器的衔铁被吸合；③保持滑动变阻器滑片位置不变，断开开关，再用热敏电阻替换电阻箱；④闭合开关，即可实现40℃的温度控制。(3)在完成(2)的操作步骤后，与电磁继电器相连的电源E，因为长时间使用导致内阻变大(电动势几乎不变)，电磁继电器吸合衔铁时的实际温度________(选填“大于”“小于”或“等于”)40℃。15．(12分)实验室里有一水平放置的平行板电容器，其电容C＝10－6F。在两极板带有一定电荷量时，发现一带负电的粉尘恰好静止在两极板间。还有一个自感系数L＝10－4H的电感线圈，现连成如图所示的电路，试求：(重力加速度为g)(1)振荡电路周期和开关S闭合瞬间电流的方向；(只填写“顺时针”或“逆时针”)(2)从开关S闭合时开始计时，经过2π×10－5s时，电容器内粉尘的加速度大小是多少(假设此时粉尘未到达极板)；(3)当粉尘的加速度为多大时，线圈中电流最大(假设此时粉尘未到达极板)。16.(16分)如图所示，线圈的自感系数为0.1H，电容器的电容为160μF，电阻R的阻值为4Ω，电源电动势为3V、内阻为1Ω。规定线圈中的电流方向从a到b为正，当单刀双掷开关S由A端拨到B端时开始计时，除电阻R和电源内阻外，其他电阻均可忽略，忽略电磁辐射消耗的能量。(1)在第一个周期内，求线圈中的电流为正的最大值的时刻t1；(2)请画出一个周期内，电容器上极板的带电量Q随时间t变化的图像，并标明关键点的坐标值。17．(18分)图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变化如图乙所示。开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0V。电流表的量程为0.6A。电流表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计。求：(1)空载时，电流表的读数；(2)可以称量物体的压力的最大值；(3)试写出电流表示数I与压力F的变化关系式。阶段质量检测(四)1．选B电磁波传播不需要介质，所以可以在真空中传播，故A错误；赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦的电磁场理论，故B正确；周期性变化的电场和磁场才能产生电磁波，故C错误；电磁波可以携带信息，同时具有能量，故D错误。2．选B由电磁波谱可知，按频率由高到低排列顺序为：γ射线、X射线、紫外线、红外线、无线电波，故选B。3．选A电子秤所使用的测力装置是力传感器，A正确；光敏电阻在光照射下其电阻会显著变小，B错误；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，C错误；半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越小，D错误。4．选D这个频段的电磁波的频率小于γ射线的频率，则这个频段的电磁波比γ射线能量更低，故A错误；这个频段的电磁波比紫外线的波长要长，故B错误；蓝牙信号“穿墙”时，在墙壁中的传播速率小于3×108m/s，故C错误；智能手机中集成的蓝牙模块有发射和接收电磁波的功能，故D正确。5．选B电磁波是横波，可以产生偏振现象，这两种电磁波都会产生偏振现象，故A错误；北斗导航系统的电磁波频率约为1561MHz，家用WiFi所使用的电磁波频率约5725MHz，根据c＝λf可知，北斗导航系统的波长更长，故北斗导航系统的电磁波更容易产生明显的衍射现象，故B正确；电磁波频率由波源决定，从一个房间穿越墙壁进入另一个房间时其频率不变，故C错误；家用WiFi所使用的电磁波与北斗导航系统所使用的电磁波频率不同，不会产生干涉现象，故D错误。6．选BLC回路中，在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，线圈L及导线电阻均不计，先闭合开关S稳定后，线圈L两端没有电压，电容器不带电，线圈L具有磁场能。在t＝0时刻，断开开关S，线圈产生自感电动势，对电容器充电，使下极板带正电；t＝0.02s时，电容器下极板带正电，且电荷量第一次达到最大值，则LC回路的振荡周期为T＝0.08s。t＝0.07s＝eq\f(7,8)T时，电容器正在放电，且未放电结束，回路中电流没有达到最大，故A错误；t＝0.04s＝eq\f(T,2)时，电容器放电结束，线圈L的磁场能最大，故B正确；t＝0.08s＝T时，电容器放电结束，线圈L的感应电动势最小，故C错误；t＝0.03s＝eq\f(3,8)T时，电容器正在放电，电容器的上极板带负电，故D错误。7．选D若电阻R减小，电流值应该比对应时刻原来的电流值大，故A错误；若电阻R减小，振荡周期不变，故B错误；在题图(b)中A点时刻，磁场能正在向电场能转化，且方向为正，则电容器上极板带负电，故C错误；电容器内电场不断变化，有感应磁场，故D正确。8．选C由闭合电路的欧姆定律可得I＝eq\f(E,r＋Rx＋R0)，由电阻定律R＝ρeq\f(L,S)，可知当弹簧形变量增加x时，滑动变阻器接入电路的阻值为Rx＝ρeq\f(x,S)＝eq\f(x,L)R，由受力分析知kx＝mg，又有U＝IRx，联立解得U＝eq\f(mgER,R0＋rkL＋mgR)，故选C。9．选CD无线电信号在空气中的传播速度约等于光速，它的频率越低，则波长越长，穿透能力越弱，衍射能力越强，C、D正确。10．选BC根据LC振荡电路的振荡频率公式f＝eq\f(1,2π\r(LC))，L和C与电动势无关，可知电动势减小时，对频率的测量值没有影响，故A错误，B正确；车辆重力增大时，电容器两极板之间的距离减小，根据电容的决定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，此时电容增大，故LC振荡电路中电流的振荡频率变小，故C正确，D错误。11．选ABC当环境温度升高时，半导体热敏电阻R0阻值减小，则电路中的电流增大，则可变电阻R两端的电压增大，电压表示数变大，故A正确；可变电阻R阻值调大时，可变电阻R的分压变大，则电压表示数变大，当电压表示数大于U时，控制开关接通电路，M开始运转，故排风扇会提前工作，即排风扇开始工作的临界温度降低，故B、C正确；若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，当温度升高时，其阻值增大，导致电压表示数变小，则开关会处于断开状态，起不到散热排风的作用，故D错误。12．选AC静止时，N板不动，电容器与电源保持相连，两极板带电，故A正确；保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，则N板相对M板在某位置不动，电容器电容C不变，电容器保持与电源相连，电压U不变，由Q＝CU知电容器所带的电荷量Q不变，则电路中无电流，故B错误；由静止突然向后加速，N板相对M板向前移动，则板间距离d减小，根据平行板电容器电容的决定式C＝eq\f(εrS,4πkd)知电容C增大，电压U不变，由Q＝CU知，电容器所带的电荷量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，故C正确；由向前加速突然停下，N板相对M板向前移动，则板间距离d减小，根据C＝eq\f(εrS,4πkd)知电容C增大，电压U不变，由Q＝CU知电容器所带的电荷量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，故D错误。13．解析：(1)根据F＝kh可知，水位越高压力越大，根据题图甲可知，压力越大，压力传感器的电阻越小，故压力传感器的电阻随着水位的升高而减小。(2)当水位达到150m时，压力传感器受到的压力大小为300N，由题图甲可知，压力大小为300N时，压力传感器的电阻为1.8kΩ，电源电动势为3V，应串联一个分压电阻，分压电阻两端的电压为1.2V，根据串联电路的特点，可得eq\f(1.8kΩ,R)＝eq\f(1.8V,1.2V)，解得R＝1.2kΩ，故定值电阻选择R2，电路原理图如图所示。(3)开启预警系统的水位降低，则压力传感器受到的压力减小，压力传感器的电阻增大，根据串联电路特点，电压比值不变，则电阻比值不变，故定值电阻的阻值要增大，满足条件的为电阻R3。答案：(1)减小(2)见解析图(3)R314．解析：(1)根据闭合电路的欧姆定律，有r＋R＋Rt≤eq\f(E,I0)＝900Ω当温度处于30～80℃，临界电阻依然为900Ω，由题意70Ω≤Rt≤220Ω，r＝50Ω故滑动变阻器阻值630Ω≤R≤780Ω故选R2。(2)该过程应用等效替代法，电阻箱R0的阻值应与40℃时热敏电阻Rt的阻值相等，由表格可知R0＝165.0Ω。(3)根据闭合电路欧姆定律，有E＝I0(r＋R＋Rt＋r0)电动势E不变，电源内阻r0增大，电磁继电器临界电流不变，故热敏电阻的临界阻值减小，即电磁继电器吸合衔铁的实际温度大于40℃。答案：(1)900R2(2)165.0(3)大于15．解析：(1)振荡电路周期T＝2πeq\r(LC)＝2π×eq\r(10－4×10－6)s＝2π×10－5s因开始时带负电的粉尘恰好静止在两极板间，可知上板带正电，则开关S