内容正文:
专题04 电磁波与传感器
一、知识点分布
电磁波的产生
一、单选题
1.(23-24高二下·四川内江第六中学·期中)如图甲所示的LC振荡电路中,时的电流方向如图中标出,电容器上的电荷量随时间的变化规律如图乙所示,则( )
A.0.5s至1.0s时间内,P点比Q点电势高
B.0至0.5s时间内,电容器上板带正电
C.1.0s至1.5s时间内,磁场能正在转变成电场能
D.1.5s至2.0s时间内,磁场能正在转变成电场能
【答案】C
【来源】四川省内江市第六中学2023-2024学年高二下学期半期考试物理试卷
【详解】A.0.5s至1.0s时间内,电容器带电量减小,说明电容器放电,电流从Q点流向P点,则Q点比P点电势高,故A错误;
B.由题图可知0至0.5s时间内,电容器带电量增加,则说明电容器在充电,电流流向正极板,故下极板带正电,故B错误;
C.1.0s至1.5s时间内,电容器上的电荷量增加,但电性相反,则说明电容器反向充电,磁场能正在转变成电场能,故C正确;
D.1.5s至2.0s时间内,电容器反向放电,则电场能正在转变成磁场能,故D错误。
故选C。
2.(23-24高二下·四川成都树德中学·期中)一同学利用DIS数字模拟传感器研究LC振荡电路,分别测量了回路中的电流i、电容器的电荷量q、自感线圈中的磁感应强度B随时间t变化的图像,如图所示,下列说法正确的是( )
A.图像1一定是B-t图像
B.图像2可能是i-t图像
C.在该电路发生的阻尼振荡中,最终能量全部以电磁波的形式损耗了
D.时,电路中一定是电场能转化为磁场能
【答案】D
【来源】四川省成都市树德中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷
【详解】ABD.根据电磁振荡规律,LC振荡电路在放电时电场能转化成磁场能,电容器的电荷量q逐渐减小,回路中的电流i、自感线圈中的磁感应强度B逐渐增大。充电时,磁场能转化成电场能,电容器的电荷量q逐渐增大,回路中的电流i、自感线圈中的磁感应强度B逐渐减小。故图像2一定是图像,图像1、3对应图像和图像。故AB错误,D正确;
C.回路中有电阻,在该电路发生的阻尼振荡中,最终能量存在以热量的形式损耗。故C错误。
故选D。
3.(23-24高二下·四川宜宾第四中学校·期中)下列说法中正确的是( )
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法运用了假设法
B.在实验探究加速度与力、质量的关系时,运用了控制变量法
C.麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波,并首先用实验证实了电磁波的存在
D.电磁波能发生干涉、衍射现象和多普勒效应,但不能发生偏振现象
【答案】B
【来源】四川省宜宾市第四中学校2023-2024学年高二下学期半期考试物理试卷(4.28)
【详解】A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法运用了理想模型法,故A错误;
B.“探究加速度与力,质量的关系”实验时保持一个量不变,探究其它两个物理量间的关系,用到了控制变量法,故B正确;
C.麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波,赫兹首先用实验证实了电磁波的存在,故C错误;
D.电磁波能发生干涉、衍射现象和多普勒效应,电磁波是横波也能发生偏振现象,故D错误。
故选B。
4.(23-24高二下·四川内江第二中学·期中)关于电磁振荡、电磁波和传感器,以下说法中正确的是( )
A.普朗克证实了麦克斯韦的电磁理论
B.传感器一般是把电学量转化为非电学量来工作的
C.红外线的显著作用是热效应,温度较低的物体不能辐射红外线
D.振荡电路中电磁振荡的频率越大,向外发射电磁波的本领就越大
【答案】D
【来源】四川省内江市第二中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
【详解】A.赫兹证实了麦克斯韦的电磁理论,故A错误;
B.传感器一般是把非电学量转化为电学量来工作的,故B错误;
C.红外线的显著作用是热作用,任何物体都会产生红外辐射,故C错误;
D.振荡电路中电磁振荡的频率越大,周期越小,向外发射电磁波的本领就越大,故D正确。
故选D。
5.(23-24高二下·四川成都成都外国语学校·期中)在LC振荡电路中,若某个时刻电容器极板上的电荷量正在增加,则( )
A.电路中的电流正在增大 B.电路中的电场能正在增加
C.电路中的电容器两端的电压不变 D.电路中的电场能正在向磁场能转化
【答案】B
【来源】四川省成都市成都外国语学校2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题
【详解】ABD.在LC振荡电路中,若某个时刻电容器极板上的电荷量正在增加,说明电容器正在充电,此时由磁场能转化为电场能,磁场能减少,电场能增加,电路中电流正在减小,AD错误,B正确;
C.根据可知电路中的电容器两端的电压变大,故C错误。
故选B。
6.(23-24高二下·四川达州通川区二校·期中)无线话筒是一个将声信号转化为电信号并将信号发射出去的装置,其内部电路中有一部分是LC振荡电路。若话筒使用时,某时刻话筒中LC振荡电路的磁场方向如图所示,且电流正在减小,下列说法正确的是( )
A.电容器正在放电
B.电容器下板带负电
C.俯视看,线圈中电流沿逆时针方向
D.电场能正在转化为磁场能
【答案】C
【来源】四川省达州市通川区二校2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题
【详解】ABD.振荡电路电流正在减小,则电容器正在充电,磁场能正在转化为电场能,电容器下板带正电,选项ABD均错误;
C.根据安培定则可知,从俯视的视角观察线圈,线圈中电流沿逆时针方向,故C正确;
故选C。
7.(18-19高二下·四川射洪县射洪中学·期中)如图所示,L为电阻不计的自感线圈,已知LC振荡电路的周期为T,开关S原来合上一段时间,现将S断开后开始计时,当t=T时,线圈内磁感应强度的方向和电容器两极板间电场方向分别为( )
A.向下,向上 B.向下,向下
C.向上,向上 D.向上,向下
【答案】D
【来源】四川省射洪县射洪中学2018-2019学年高二下学期期中考试物理试题
【详解】S接通时,由于线圈没电阻,所以电容器不带电。当S断开时,线圈由于自感的作用,对电容器先沿顺时针方向充电,经T充电完毕,上板带正电,下板带负电,从S断开时计时,经t=T时刻,电容器正沿逆时针方向放电,此时电容器内电场方向向下,线圈内磁场方向向上。
故选D。
8.(22-23高二下·四川自贡田家炳中学·期中)根据麦克斯韦电磁理论,如下说法正确的是( )
A.变化的电场一定产生变化的磁场
B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C.稳定的电流不产生磁场
D.振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场
【答案】D
【来源】四川省自贡市田家炳中学2022-2023学年高二下学期期中物理试题
【详解】AB.变化的电场一定产生磁场,但均匀变化的电场只能产生恒定的磁场,AB错误;
C.稳定的电流可以产生稳定的磁场,C错误;
D.周期性变化的电场一定产生同频率的交变磁场,这样才能产生电磁波,D正确。
故选D。
9..(22-23高二下·四川绵阳南山中学·期中)LC振荡电路中电容器极板上电量q随时间t变化的图线如图,由图可知( )
A.在时刻电路中的磁场能最大
B.内,电路中的电流不断变小
C.内,电容器不断充电
D.在时刻电容器的电场能最大
【答案】C
【来源】四川省绵阳市南山中学2022-2023学年高二下学期期中物理试题
【详解】A.在时刻电容器极板上的电量q最大,说明电容器还没有放电,电路中无电流,则磁场能最小,A错误;
B.内,电容器极板上的电量q不断变小,说明电容器在放电,由于线圈的作用,电路中的电流逐渐增加,B错误;
C.内,电容器极板上的电量q不断增加,即电容器不断充电,C正确;
D.在时刻电容器上的电量q是零,即电容器放电完毕,则电容器电场能最小,D错误。
故选C。
二、多选题
10.(23-24高二下·四川自贡第一中学校·期中)如图所示,LC电路中,已充电的平行板电容器两极板水平放置。从开关S闭合时开始计时,设LC振荡电路的振荡周期为T,则( )
A.S刚闭合瞬间,电感线圈中磁场能最大 B.S刚闭合瞬间,电感线圈中电流为0
C.经过时,电容器中磁场能最大 D.经过时,电容器上的电压为0
【答案】BD
【来源】四川省自贡市第一中学校2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
【详解】AB.S刚闭合瞬间,由于线圈对电流的阻碍作用,放电电流不会立刻达到最大值,而是由零开始逐渐增大,所以此时线圈中的电流为0,电感线圈中的磁场能为0,故A错误,B正确;
C.经过时,电容器充电结束,电路中电流为0,电容器两极板的电荷量达到最大,电容器中电场能达到最大,故C错误;
D.经过时,电路中电流达到反方向最大,电容器极板上的电荷量为0,所以电容器上的电压为0,故D正确。
故选BD。
11.(23-24高二下·四川安宁河联盟·期中)关于电磁振荡与电磁波,下列说法正确的是( )
A.LC振荡电路中,若线圈中的磁场在减弱,则电容器在充电
B.均匀变化的磁场能产生均匀变化的电场
C.物体的温度越高,辐射出的红外线越强
D.接收电磁波时,通过调制使接收电路中产生的振荡电流最强
【答案】AC
【来源】四川省安宁河联盟2023-2024学年高二下学期4月期中联考物理试卷
【详解】A.LC振荡电路中,若线圈中的磁场在减弱,电场能在增加,所以电荷量在增加,则电容器在充电,故A正确;
B.根据麦克斯韦理论,均匀变化的电场产生稳定的磁场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,故B错误;
C.物体的温度越高,辐射出的红外线越强,故C正确;
D.只有电路发生电谐振时,接收电路中振荡电流最强,故D错误。
故选AC。
电磁波谱
一、单选题
1.(23-24高二下·四川成都简阳实验学校(成都石室阳安学校)·期中)下列说法正确的是( )
A.安培研究感应电流的方向与磁通量变化的关系,提出了安培定则
B.根据赫兹的电磁理论,变化的磁场能够在周围空间产生电场
C.X射线又叫伦琴射线,在医学上可用来透视人体,检查体内的病变和骨骼情况
D.法拉第发现了电流的磁效应,首次揭示了电与磁的联系
【答案】C
【来源】四川省成都市简阳实验学校(成都石室阳安学校)2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
【详解】A.楞次研究感应电流的方向与磁通量变化的关系,提出了楞次定律,故A错误;
B.根据麦克斯韦的电磁理论,变化的磁场能够在周围空间产生电场,故B错误;
C.X射线又叫伦琴射线,在医学上可用来透视人体,检查体内的病变和骨骼情况,故C正确;
D.奥斯特发现了电流的磁效应,首次揭示了电与磁的联系,故D错误。
故选C。
2.(23-24高二下·四川成都成都七中万达学校·期中)下列说法中错误的是( )
A.光的偏振现象说明光是一种纵波
B.变化的电场可以产生变化的磁场
C.水中气泡看起来比较明亮是因为光的全反射
D.红外线具有热效应,紫外线有消毒杀菌的作用
【答案】AB
【来源】四川省成都市成都七中万达学校2023-2024学年高二下学期5月期中物理试题
【详解】A.光的偏振现象说明光是横波,故A错误;
B.不均匀变化的电场可以产生变化的磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,故B错误;
C.水中的气泡看起来特别明亮,是因为光线从水中射向气泡时,一部分光在界面上发生了全反射,故C正确;
D.红外线具有热效应,紫外线化学效应强,所以能杀菌,故 D正确。
本题选错误的,故选AB。
3.(23-24高二下·北京丰台区第二中学·月考)下列关于电磁波的说法中正确的是( )
A.电磁波中最容易发生明显衍射现象的是无线电波
B.紫外线的频率比可见光低,长时间照射可以促进入体对钙的吸收
C.X射线和γ射线的波长比较长,穿透能力比较强
D.红外线的显著作用是热效应,温度较低的物体不能辐射红外线
【答案】A
【来源】北京市丰台区第二中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题
【详解】A.电磁波中无线电波的波长最长,可知,电磁波中最容易发生明显衍射现象的是无线电波,故A正确;
B.紫外线的频率比可见光高,短时间适当照射可以促进入体对钙的吸收,改善身体健康,故B错误;
C.X射线和γ射线的波长比较短,穿透能力比较强,故C错误;
D.红外线的显著作用是热效应,一切物体均在向外释放红外线,温度较低的物体也能辐射红外线,故D错误。
故选A。
4.(22-23高二下·四川绵阳南山中学·期中)下列说法正确的是( )
A.一根竹竿水平放置并沿放置方向高速运动时,在地面的观察者来看,竹竿的长度会缩短
B.手机通讯使用的电磁波的频率比红外线的频率大
C.变化的电场周围一定产生变化的磁场
D.X射线的穿透性强于γ射线
【答案】A
【来源】四川省绵阳市南山中学2022-2023学年高二下学期期中物理试题
【详解】A.由尺缩效应可知,一根竹竿水平放置并沿放置方向高速运动时,在地面的观察者来看,竹竿的长度会缩短,A正确;
B.无线电波频率小于红外线的频率,因此手机通讯使用的电磁波的频率比红外线的频率小,B错误;
C.变化的电场周围不一定产生变化的磁场,如均匀变化的电场会产生稳定的磁场,C错误;
D.γ射线的穿透本领最强,因此X射线的穿透性弱于γ射线,D错误。
故选A。
5.(21-22高二下·四川自贡富顺县城关中学·期中)电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C.电磁波不能产生衍射现象
D.变化的电场一定产生变化的磁场
【答案】A
【来源】四川省自贡市富顺县城关中学2021-2022学年高二下学期期中物理试题
【详解】A.由于波源与接受者的相对位移的改变,而导致接受频率的变化,称为开普勒效应,所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度。故A正确;
B.常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机。故B错误;
C.电磁波能产生衍射现象。故C错误;
D.由麦克斯韦电磁场理论可知均匀变化的电场产生恒定的磁场。故D错误。
故选A。
6.(20-21高二下·四川南充高级中学·期中)下列有关电磁波的说法,正确的是( )
A.夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的
B.通信中广泛应用的无线电波是电磁波谱中波长最短的
C.手机使用过程中发射的无线电波都是经过调制的
D.相同条件下,电磁波谱中最难发生衍射的是X射线
【答案】C
【来源】四川省南充高级中学2020-2021学年高二下学期期中物理试题
【详解】A.在各种电磁波中热效应最强的是红外线,A错误;
B.通信中的无线电波是电磁波谱中波长较长的波,B错误;
C.声音信号通常要通过调制加载在高频信号上后,才向外发射,故手机使用过程中发射的无线电波都是经过调制的,C正确;。
D.电磁波谱中比X射线波长短的γ射线,更难发生衍射,D错误。
故选C。
7.(20-21高二下·四川绵阳南山中学·期中)下列说法正确的是( )
A.电场随时间变化时一定产生电磁波
B.X射线和射线的波长比较短,穿透力比较弱
C.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光衍射的结果
D.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物,可使景物清晰
【答案】D
【来源】四川省绵阳市南山中学2020-2021学年高二下学期期中物理试题
【详解】A.均匀变化的电场产生稳定的磁场,不能再产生电场,从而不能产生电磁波,选项A错误;
B.X射线和射线的波长因其穿透能力强,常用于人体拍片和检查金属零件缺陷,选项B错误;
C.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光的色散的结果,选项C错误;
D.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物,由于偏振片的作用,过滤反射光,可使景像清晰,选项D正确。
故选D。
二、多选题
8.(23-24高二下·四川成都第七中学·期中)关于电磁波的有关说法正确的是( )
A.电磁波从空气传入水中,波速变小,波长变短
B.红外线有很强的热效应,它的波长比微波还要长
C.在电磁波发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫调制
D.X射线比紫外线更容易发生衍射
【答案】AC
【来源】四川省成都市第七中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题
【详解】A.电磁波从空气传入水中,频率不变,波速变小,根据
可知波长变短,故A正确;
B.红外线有很强的热效应,它的波长比微波短,故B错误;
C.在电磁波发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫调制,故C正确;
D.紫外线的波长大于X射线的波长,紫外线比X射线更容易发生衍射,故D错误。
故选AC。
传感器
一、单选题
1.(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期中)在“新冠疫情”期间,为了减少人与人之间的接触,人们采用了无接触式测温仪——“额温枪”来测量人体温度,该测温仪利用的是( )
A.红外线传感器 B.压力传感器 C.气体传感器 D.声音传感器
【答案】A
【来源】四川省成都市蓉城名校2023-2024学年高二下学期期中联考物理试题
【详解】“额温枪”是利用人体能发出红外线来测量人体温度的,故该测温仪利用的是红外线传感器。
故选A。
2.(22-23高二下·四川绵阳三台中学·期中)某楼梯口的电灯开关装有传感器,天黑时,出现声音才能发光,而白天即使有声音,电灯也不能发光,该开关中有两种传感器,它们是( )
A.热敏电阻和光敏电阻 B.金属热电阻和光敏电阻
C.热敏电阻和干簧管 D.光敏电阻和动圈式话筒
【答案】D
【来源】四川省绵阳市三台中学2022-2023学年高二下学期期中物理试题
【详解】天黑时,出现声音它就开启;而白天,即使有声音它也没有反应,故电路中有光传感器,即使天黑,没声音灯也不亮,故用到了声音传感器。即控制电路中接入了光传感器、声音传感器,它们是光敏电阻和动圈式话筒。
故选D。
3.(23-24高二下·四川自贡第一中学校·期中)目前,传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域,关于传感器的应用,下列说法中错误的是( )
A.自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器
B.走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器
C.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
D.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
【答案】B
【来源】四川省自贡市第一中学校2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
【详解】A.自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器,故A正确,不符合题意;
B.在天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中既有声音传感器,又有光传感器;但红外报警装置是应用了红外线传感器.故B错误,符合题意;
C.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量,且随着光照强度的变化,其电阻会发生变化,故C正确,不符合题意。
D.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,且随着温度的升高,其电阻会发生变化,故D正确,不符合题意。
故选B。
4.(23-24高二下·四川达州通川区二校·期中)动车上装有烟雾报警装置,其原理如图所示,M为烟雾传感器,其阻值随着烟雾浓度的改变而变化,N为定值电阻,滑动变阻器的滑片P已调整至合适位置,电源电动势和内阻恒定不变。当车厢内有人抽烟时,烟雾浓度增大,导致N两端的电压增大,装置发出警报。下列说法正确的是( )
A.烟雾浓度增大时,的阻值减小
B.烟雾浓度增大时,通过滑动变阻器的电流增大
C.滑片P向右移动可以提高报警灵敏度
D.烟雾浓度增大时,烟雾传感器消耗的功率一定增大
【答案】A
【来源】四川省达州市通川区二校2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题
【详解】A.定值电阻N两端的电压增大,干路电流增大,传感器两端的电压一定减小,则并联部分电阻一定减小,可知烟雾浓度增大时,的阻值减小,故A正确;
B.烟雾浓度增大时,的阻值减小,并联部分电压减小,根据欧姆定律可知,通过滑动变阻器的电流减小,故B错误;
C.滑动变阻器接入电路的阻值越大,滑动变阻器与烟雾传感器并联的电阻越接近,烟雾浓度增大时,N两端的电压增大得越明显,即能够提高报警灵敏度,可知滑片P向左移动可以提高报警灵敏度,故C错误;
D.烟雾浓度增大时,的阻值减小,干路电流增大;烟雾传感器两端的电压一定减小,通过滑动变阻器的电流减小,通过烟雾传感器的电流增大,其消耗的功率可能增大,也可能减小或不变,故D错误。
故选A。
二、多选题
5.(23-24高二下·四川成都树德中学·期中)为了节能环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统,天亮灯熄、天暗灯亮,如图甲所示,、为指示灯,为照明灯,电源提供的电压恒定。光控开关可采用光敏电阻和电磁铁来控制,如图乙所示,当线圈中的电流大于时,继电器的衔铁将被吸合。光敏电阻是阻值随光照强度增大而减小的元件,下列说法正确的是( )
A.照明灯L₂灯亮时,L₁会变暗
B.照明灯L₂灯亮时,L₃会变暗
C.AB应该接入光控开关的CE端
D.为了让天色更暗时,路灯才被点亮,变阻器R'的阻值应适当调小
【答案】BD
【来源】四川省成都市树德中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷
【详解】A.设变压器原副线圈两端电压分别为、,由理想变压器的电压比和电流比可得
又由题意得
设副线圈电路中总电阻为,则由欧姆定律得
由以上各式整理得
照明灯L₂灯亮时,副线圈电路中总电阻为减小,则由上式可得通过L₁的电流增大,即L₁会变亮。又有
可得变压器原线圈电压减小,再由公式
可得副线圈两端电压减小,即L₃两端电压减小,则L₃会变暗。故A错误,B正确;
C.天暗时,光敏电阻增大,由欧姆定律可知,图乙中电磁铁中通过的电流减小,这样接线柱CD会通过衔铁连接。要想照明灯L₂形成通路,AB应该接CD端。故C错误;
D.设图乙中除光敏电阻和变阻器的阻值之外,其它电阻之和为,则由欧姆定律得
当天色更暗,衔铁被吸下时,光敏电阻增大,为保持电路总电流不变,所以电阻应适当调小。故D正确。
故选BD。
三、实验题
6.(23-24高二下·四川成都天府新区实外高级中学·期中)某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系。如图甲所示,先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上,下端自由下垂,将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端。当力传感器示数为零时,距离传感器的示数为x0;然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定,下面连接轻质木板B,距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x,木板B下面用轻细绳挂住一小桶C。
(1)逐渐往小桶C内添加细沙,记录相应的力传感器的示数F和距离传感器的示数x。作出图像如图乙所示。由图及相关信息可知,弹簧的劲度系数k= N/m。
(2)将该弹簧应用到电子秤上,如图丙所示(两根弹簧)。闭合开关S,称不同物体的质量时,滑片P上下滑动,通过电子显示器得到示数。弹簧处于自然伸长状态时,滑片P位于R的最上端,通过验证可知,电子显示器的示数I与物体质量m的关系为(a、b均为常数,k为轻弹簧的劲度系数),则滑动变阻器R的长度L= ,电源电动势E= 。(保护电阻和滑动变阻器最大阻值均为R0,电源内阻不计,已知当地重力加速度为g)
【答案】(1)100
(2)
【来源】四川省成都市天府新区实外高级中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
【详解】(1)弹簧的原长为,由弹簧的弹力与其形变量的关系可得
可知图像的斜率表示弹簧的劲度系数,则有
(2)[1][2]当所称的物体质量为零时,有
此时由电路结构可得
联立解得电源电动势
当所称的物体质量最大时,弹簧被压缩L,此时有
,
联立解得
7.(23-24高二下·四川德阳外国语学校·期中)传感器在现代生活、生产中有着相当广泛的应用。一个测量温度的传感器设计电路如图甲所示,要求从温度t=0℃时开始测量,并能从表盘上直接读出温度值(电流表满偏时指针所指刻度为0℃。其中R1是保护电阻,R2是调零电阻(总阻值为100Ω),理想电流表量程为0~6mA,电源电动势为E=3V(内阻不计),金属热电阻的阻值R与温度t的对应关系如图乙所示。
(1)选取并安装好保护电阻后,要对温度传感器进行调零,调零后闭合电路的总电阻为 Ω;
(2)现对表盘进行重新赋值,原5mA刻度线应标注 ℃;
(3)表盘进行重新赋值后,刻度是否均匀 (填“是”或“否”)。
【答案】(1)500
(2)60
(3)否
【来源】四川省德阳市外国语学校2023-2024学年高二下学期半期考试物理试卷
【详解】(1)由于电流表满偏时指针所指刻度为0℃,则选取并安装好保护电阻后,要对温度传感器进行调零,调零后闭合电路的总电阻为
(2)根据图乙可知,0℃时,温度传感器的电阻为,根据图乙可知
电流为5mA时,结合上述,根据欧姆定律有
解得
t=60℃
(3)结合上述若电流为I,则有
由于
解得
可知,温度与电流并不是成线性关系,则表盘进行重新赋值后,刻度不均匀。
8.(21-22高二下·四川遂宁射洪中学·期中)如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路,其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路,电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接。当L中电流足够大时,电磁铁将产生足够大的吸引力使P向下动作,从而断开与AB联接的电路同时接通CD电路。则:
(1)工作时,应该把恒温箱内的加热器接在 (填AB或CD)端;
(2)在其他条件不变的情况下,若换一根劲度系数更大的弹簧,恒温箱的正常工作的温度将 (选填“降低”、“不变”、“升高”)。
(3)若要降低恒温箱温度控制的温度,可以将滑动变阻器调 (填大或小)。
【答案】 AB 升高 小
【来源】四川省遂宁市射洪中学2021-2022学年高二下学期期中物理试题
【详解】(1)[1]恒温箱内的温度达到一定数值后,应与电源乙断开停止加热,依题意知温度升高后,AB端断开,所以工作时,应该把恒温箱内的加热器接在AB端;
(2)[2]在其他条件不变的情况下,若换一根劲度系数更大的弹簧,则L中通过相同的电流时,AB端比原来更不容易断开,电源乙与恒温箱内加热器将继续工作,从而使得恒温箱的正常工作的温度将升高;
(3)[3]若要降低恒温箱温度控制的温度,可以将滑动变阻器调小,从而减小控制电路中的电阻,增大控制电路中的电流,使得继电器L对衔铁P的引力增大,从而更容易断开与AB联接的加热器,使得恒温箱内的加热器停止加热从而降低恒温箱温度控制的温度。
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专题04 电磁波与传感器
一、知识点分布
电磁波的产生
一、单选题
1.(23-24高二下·四川内江第六中学·期中)如图甲所示的LC振荡电路中,时的电流方向如图中标出,电容器上的电荷量随时间的变化规律如图乙所示,则( )
A.0.5s至1.0s时间内,P点比Q点电势高
B.0至0.5s时间内,电容器上板带正电
C.1.0s至1.5s时间内,磁场能正在转变成电场能
D.1.5s至2.0s时间内,磁场能正在转变成电场能
2.(23-24高二下·四川成都树德中学·期中)一同学利用DIS数字模拟传感器研究LC振荡电路,分别测量了回路中的电流i、电容器的电荷量q、自感线圈中的磁感应强度B随时间t变化的图像,如图所示,下列说法正确的是( )
A.图像1一定是B-t图像
B.图像2可能是i-t图像
C.在该电路发生的阻尼振荡中,最终能量全部以电磁波的形式损耗了
D.时,电路中一定是电场能转化为磁场能
3.(23-24高二下·四川宜宾第四中学校·期中)下列说法中正确的是( )
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法运用了假设法
B.在实验探究加速度与力、质量的关系时,运用了控制变量法
C.麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波,并首先用实验证实了电磁波的存在
D.电磁波能发生干涉、衍射现象和多普勒效应,但不能发生偏振现象
4.(23-24高二下·四川内江第二中学·期中)关于电磁振荡、电磁波和传感器,以下说法中正确的是( )
A.普朗克证实了麦克斯韦的电磁理论
B.传感器一般是把电学量转化为非电学量来工作的
C.红外线的显著作用是热效应,温度较低的物体不能辐射红外线
D.振荡电路中电磁振荡的频率越大,向外发射电磁波的本领就越大
5.(23-24高二下·四川成都成都外国语学校·期中)在LC振荡电路中,若某个时刻电容器极板上的电荷量正在增加,则( )
A.电路中的电流正在增大 B.电路中的电场能正在增加
C.电路中的电容器两端的电压不变 D.电路中的电场能正在向磁场能转化
6.(23-24高二下·四川达州通川区二校·期中)无线话筒是一个将声信号转化为电信号并将信号发射出去的装置,其内部电路中有一部分是LC振荡电路。若话筒使用时,某时刻话筒中LC振荡电路的磁场方向如图所示,且电流正在减小,下列说法正确的是( )
A.电容器正在放电
B.电容器下板带负电
C.俯视看,线圈中电流沿逆时针方向
D.电场能正在转化为磁场能
7.(18-19高二下·四川射洪县射洪中学·期中)如图所示,L为电阻不计的自感线圈,已知LC振荡电路的周期为T,开关S原来合上一段时间,现将S断开后开始计时,当t=T时,线圈内磁感应强度的方向和电容器两极板间电场方向分别为( )
A.向下,向上 B.向下,向下
C.向上,向上 D.向上,向下
8.(22-23高二下·四川自贡田家炳中学·期中)根据麦克斯韦电磁理论,如下说法正确的是( )
A.变化的电场一定产生变化的磁场
B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C.稳定的电流不产生磁场
D.振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场
9..(22-23高二下·四川绵阳南山中学·期中)LC振荡电路中电容器极板上电量q随时间t变化的图线如图,由图可知( )
A.在时刻电路中的磁场能最大
B.内,电路中的电流不断变小
C.内,电容器不断充电
D.在时刻电容器的电场能最大
二、多选题
10.(23-24高二下·四川自贡第一中学校·期中)如图所示,LC电路中,已充电的平行板电容器两极板水平放置。从开关S闭合时开始计时,设LC振荡电路的振荡周期为T,则( )
A.S刚闭合瞬间,电感线圈中磁场能最大 B.S刚闭合瞬间,电感线圈中电流为0
C.经过时,电容器中磁场能最大 D.经过时,电容器上的电压为0
11.(23-24高二下·四川安宁河联盟·期中)关于电磁振荡与电磁波,下列说法正确的是( )
A.LC振荡电路中,若线圈中的磁场在减弱,则电容器在充电
B.均匀变化的磁场能产生均匀变化的电场
C.物体的温度越高,辐射出的红外线越强
D.接收电磁波时,通过调制使接收电路中产生的振荡电流最强
电磁波谱
一、单选题
1.(23-24高二下·四川成都简阳实验学校(成都石室阳安学校)·期中)下列说法正确的是( )
A.安培研究感应电流的方向与磁通量变化的关系,提出了安培定则
B.根据赫兹的电磁理论,变化的磁场能够在周围空间产生电场
C.X射线又叫伦琴射线,在医学上可用来透视人体,检查体内的病变和骨骼情况
D.法拉第发现了电流的磁效应,首次揭示了电与磁的联系
2.(23-24高二下·四川成都成都七中万达学校·期中)下列说法中错误的是( )
A.光的偏振现象说明光是一种纵波
B.变化的电场可以产生变化的磁场
C.水中气泡看起来比较明亮是因为光的全反射
D.红外线具有热效应,紫外线有消毒杀菌的作用
3.(23-24高二下·北京丰台区第二中学·月考)下列关于电磁波的说法中正确的是( )
A.电磁波中最容易发生明显衍射现象的是无线电波
B.紫外线的频率比可见光低,长时间照射可以促进入体对钙的吸收
C.X射线和γ射线的波长比较长,穿透能力比较强
D.红外线的显著作用是热效应,温度较低的物体不能辐射红外线
4.(22-23高二下·四川绵阳南山中学·期中)下列说法正确的是( )
A.一根竹竿水平放置并沿放置方向高速运动时,在地面的观察者来看,竹竿的长度会缩短
B.手机通讯使用的电磁波的频率比红外线的频率大
C.变化的电场周围一定产生变化的磁场
D.X射线的穿透性强于γ射线
5.(21-22高二下·四川自贡富顺县城关中学·期中)电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C.电磁波不能产生衍射现象
D.变化的电场一定产生变化的磁场
6.(20-21高二下·四川南充高级中学·期中)下列有关电磁波的说法,正确的是( )
A.夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的
B.通信中广泛应用的无线电波是电磁波谱中波长最短的
C.手机使用过程中发射的无线电波都是经过调制的
D.相同条件下,电磁波谱中最难发生衍射的是X射线
7.(20-21高二下·四川绵阳南山中学·期中)下列说法正确的是( )
A.电场随时间变化时一定产生电磁波
B.X射线和射线的波长比较短,穿透力比较弱
C.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光衍射的结果
D.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物,可使景物清晰
二、多选题
8.(23-24高二下·四川成都第七中学·期中)关于电磁波的有关说法正确的是( )
A.电磁波从空气传入水中,波速变小,波长变短
B.红外线有很强的热效应,它的波长比微波还要长
C.在电磁波发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术叫调制
D.X射线比紫外线更容易发生衍射
传感器
一、单选题
1.(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期中)在“新冠疫情”期间,为了减少人与人之间的接触,人们采用了无接触式测温仪——“额温枪”来测量人体温度,该测温仪利用的是( )
A.红外线传感器 B.压力传感器 C.气体传感器 D.声音传感器
2.(22-23高二下·四川绵阳三台中学·期中)某楼梯口的电灯开关装有传感器,天黑时,出现声音才能发光,而白天即使有声音,电灯也不能发光,该开关中有两种传感器,它们是( )
A.热敏电阻和光敏电阻 B.金属热电阻和光敏电阻
C.热敏电阻和干簧管 D.光敏电阻和动圈式话筒
3.(23-24高二下·四川自贡第一中学校·期中)目前,传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域,关于传感器的应用,下列说法中错误的是( )
A.自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器
B.走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器
C.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
D.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
4.(23-24高二下·四川达州通川区二校·期中)动车上装有烟雾报警装置,其原理如图所示,M为烟雾传感器,其阻值随着烟雾浓度的改变而变化,N为定值电阻,滑动变阻器的滑片P已调整至合适位置,电源电动势和内阻恒定不变。当车厢内有人抽烟时,烟雾浓度增大,导致N两端的电压增大,装置发出警报。下列说法正确的是( )
A.烟雾浓度增大时,的阻值减小
B.烟雾浓度增大时,通过滑动变阻器的电流增大
C.滑片P向右移动可以提高报警灵敏度
D.烟雾浓度增大时,烟雾传感器消耗的功率一定增大
二、多选题
5.(23-24高二下·四川成都树德中学·期中)为了节能环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统,天亮灯熄、天暗灯亮,如图甲所示,、为指示灯,为照明灯,电源提供的电压恒定。光控开关可采用光敏电阻和电磁铁来控制,如图乙所示,当线圈中的电流大于时,继电器的衔铁将被吸合。光敏电阻是阻值随光照强度增大而减小的元件,下列说法正确的是( )
A.照明灯L₂灯亮时,L₁会变暗
B.照明灯L₂灯亮时,L₃会变暗
C.AB应该接入光控开关的CE端
D.为了让天色更暗时,路灯才被点亮,变阻器R'的阻值应适当调小
三、实验题
6.(23-24高二下·四川成都天府新区实外高级中学·期中)某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系。如图甲所示,先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上,下端自由下垂,将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端。当力传感器示数为零时,距离传感器的示数为x0;然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定,下面连接轻质木板B,距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x,木板B下面用轻细绳挂住一小桶C。
(1)逐渐往小桶C内添加细沙,记录相应的力传感器的示数F和距离传感器的示数x。作出图像如图乙所示。由图及相关信息可知,弹簧的劲度系数k= N/m。
(2)将该弹簧应用到电子秤上,如图丙所示(两根弹簧)。闭合开关S,称不同物体的质量时,滑片P上下滑动,通过电子显示器得到示数。弹簧处于自然伸长状态时,滑片P位于R的最上端,通过验证可知,电子显示器的示数I与物体质量m的关系为(a、b均为常数,k为轻弹簧的劲度系数),则滑动变阻器R的长度L= ,电源电动势E= 。(保护电阻和滑动变阻器最大阻值均为R0,电源内阻不计,已知当地重力加速度为g)
7.(23-24高二下·四川德阳外国语学校·期中)传感器在现代生活、生产中有着相当广泛的应用。一个测量温度的传感器设计电路如图甲所示,要求从温度t=0℃时开始测量,并能从表盘上直接读出温度值(电流表满偏时指针所指刻度为0℃。其中R1是保护电阻,R2是调零电阻(总阻值为100Ω),理想电流表量程为0~6mA,电源电动势为E=3V(内阻不计),金属热电阻的阻值R与温度t的对应关系如图乙所示。
(1)选取并安装好保护电阻后,要对温度传感器进行调零,调零后闭合电路的总电阻为 Ω;
(2)现对表盘进行重新赋值,原5mA刻度线应标注 ℃;
(3)表盘进行重新赋值后,刻度是否均匀 (填“是”或“否”)。
8.(21-22高二下·四川遂宁射洪中学·期中)如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路,其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路,电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接。当L中电流足够大时,电磁铁将产生足够大的吸引力使P向下动作,从而断开与AB联接的电路同时接通CD电路。则:
(1)工作时,应该把恒温箱内的加热器接在 (填AB或CD)端;
(2)在其他条件不变的情况下,若换一根劲度系数更大的弹簧,恒温箱的正常工作的温度将 (选填“降低”、“不变”、“升高”)。
(3)若要降低恒温箱温度控制的温度,可以将滑动变阻器调 (填大或小)。
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