第四、五章 电磁振荡与电磁波、传感器 高考真题演练-【金版教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册作业与测评word（人教版）

物理　选择性必修·第二册[人教版]作业与测评 第四、五章　高考真题演练 一、选择题 1．(福建高考)(多选)以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波 B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波 C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现 D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程 答案：BD 解析：由题图知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声通信，声波是纵波，故信息载体属于纵波，故A错误；由题图知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过无线蓝绿光通信，光波是横波，故信息载体属于横波，故B正确；因为太空中没有介质，机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信无法通过机械波实现，只能通过电磁波来实现，故C错误；传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。 2．(江苏高考)(多选)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有(　　) A．杀菌用的紫外灯 B．拍胸片的X光机 C．治疗咽喉炎的超声波雾化器 D．检查血流情况的“彩超”机 答案：AB 解析：紫外光的频率高，能量强，常用于杀菌，紫外灯属于电磁波的应用，A正确；X光的穿透能力较强，常用于拍胸片，X光机属于电磁波的应用，B正确；超声波雾化器属于超声波的应用，与电磁波无关，C错误；“彩超”机属于超声波的应用，与电磁波无关，D错误。 3．(浙江1月选考)有关下列四幅图的描述，正确的是(　　) A．图1中，U1∶U2＝n2∶n1 B．图2中，匀速转动的线圈电动势正在增大 C．图3中，电容器中电场的能量正在增大 D．图4中，增大电容C，调谐频率增大 答案：C 解析：题图1中，由理想变压器的变压规律可知，U1∶U2＝n1∶n2，A错误；题图2中，穿过线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，因图中时刻穿过线圈的磁通量正在增大，则磁通量的变化率正在减小，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中的感应电动势正在减小，B错误；题图3中，电容器中电场强度方向竖直向上，则下极板带正电，上极板带负电，由线圈中磁感线方向及安培定则可知，线圈中的电流沿逆时针方向(俯视)，即电流流向带正电的下极板，电容器正在充电，因此电容器中电场的能量正在增大，C正确；LC振荡电路的频率为f＝，则题图4中，增大电容器的电容C，LC振荡电路的调谐频率减小，D错误。 4．(浙江1月选考)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则(　　) A．LC回路的周期为0.02 s B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C．t＝1.01 s时线圈中磁场能最大 D．t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向 答案：C 解析：以顺时针电流为正，LC电路中电流和电荷量变化的图像如下： t＝0.02 s时电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大，根据图像可知周期为T＝0.04 s，故A错误；根据图像可知，电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小，故B错误；t＝1.01 s＝25T时，根据图像可知，电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电场能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。 5．(浙江1月选考)某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图所示，通有电流I的螺绕环在霍尔元件处产生的磁场B＝k1I，通有待测电流I′的直导线ab垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场B′＝k2I′。调节电阻R，当电流表示数为I0时，元件输出霍尔电压UH为零，则待测电流I′的方向和大小分别为(　　) A．a→b，I0 B．a→b，I0 C．b→a，I0 D．b→a，I0 答案：D 解析：要使元件输出霍尔电压UH为零，即霍尔元件中的载流子不受前后表面间的电场力作用，也就不受前后表面间的磁场力作用，则霍尔元件处合磁感应强度为0。根据安培定则可知，螺绕环在霍尔元件处产生的磁场方向向下，根据磁场的叠加原理可知，直导线ab在霍尔元件处产生的磁场方向应向上，根据安培定则可知，待测电流I′的方向应该是b→a。磁场B和B′的合磁感应强度为0，则应有k1I0＝k2I′，解得I′＝I0。故选D。 6.(北京高考)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于U2(U1、U2为定值)时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是(　　) A．U1<U2 B．R2为压力传感器 C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低 D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高 答案：C 解析：根据题意可知，当a、b两端的电压Uab>U1时，开启低水位预警，Uab<U2时，开启高水位预警，则U2≤Uab≤U1时不预警，故U1≥U2，A错误；根据题意可知，水位越高，压力传感器的电阻值越小，a、b两端的电压越小，根据串联电路分压规律可知，R1为压力传感器，B错误；根据闭合电路及部分电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为Uab＝R1＝，开启低水位和高水位预警时a、b两端的临界电压均不变，若定值电阻R2的阻值越大，则压力传感器R1的阻值均越大，水位均越低，C正确，D错误。 二、实验题 7．(云南高考)基于铂电阻阻值随温度变化的特性，某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下：Pt 1000型号铂电阻、电源E(电动势5 V，内阻不计)、电流表A1(量程100 μA，内阻4.5 kΩ)、电流表A2(量程500 μA，内阻约1 kΩ)、定值电阻R1(阻值15 kΩ)、定值电阻R2(阻值1.5 kΩ)、开关S和导线若干。 查阅技术手册可知，Pt 1000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1～0.3 mA之间，在0～100 ℃范围内，铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系，如图a所示。 完成下列填空： (1)由图a可知，在0～100 ℃范围内，温度每升高1 ℃，该铂电阻的阻值增加________ Ω； (2)兴趣小组设计了如图b所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图，能准确测出铂电阻阻值的是________(填“甲”或“乙”)，保护电阻R应选________(填“R1”或“R2”)； (3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时，某次测量读得A2示数为295 μA，A1示数如图c所示，该示数为________ μA，则所测温度为________ ℃(计算结果保留两位有效数字)。 答案：(1)3.85　(2)乙　R1　(3)62.0　51 解析：(1)由图a可知，温度每升高1 ℃，铂电阻的阻值增加量为ΔR＝×1 ℃＝×1 ℃＝3.85 Ω。 (2)由于电流表A2内阻未知，而电流表A1内阻已知，且A2的量程大于A1的量程，则图b甲电路能准确测出通过铂电阻的电流，不能准确测出铂电阻两端的电压，图b乙电路能通过欧姆定律准确测量铂电阻两端的电压，也能准确测量通过铂电阻的电流，故能准确测出铂电阻阻值的是图b中乙电路。若保护电阻选R2，则电路干路电流约为I＝＝1.4 mA，超过A2量程，故保护电阻选R1。 (3)图c中A1量程100 μA，分度值1 μA，要往下估读一位，故图c的示数为62.0 μA；图b乙电路中，根据串、并联电路电压规律和欧姆定律有I1rA1＝(I2－I1)Rt，其中rA1＝4.5 kΩ，I2＝295 μA，I1＝62.0 μA，解得Rt＝1.197×103 Ω，又Rt＝1000＋3.85t(Rt单位为Ω，t单位为℃)，解得t＝51 ℃。 8．(河南高考)实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题： (1)图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是________(填“线性”或“非线性”)的。 (2)存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头________(填“a”或“b”)相连接。 (3)当保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为________ Ω。 (4)若要把保温箱的温度设定在100 ℃，则电阻箱接入电路的阻值应为________ Ω。 答案：(1)非线性　(2)a　(3)130.0　(4)210.0 解析：(1)由题图1可知，热敏电阻的阻值随温度非线性变化。 (2)为了使保温箱的温度维持在设定值，应使保温箱内温度升高到一定值时加热电阻丝电路断开。保温箱内温度升高时，根据题图1可知，热敏电阻阻值减小，则电磁铁线圈中电流增大，与触头a接触的衔铁将变成与触头b接触，可知加热电阻丝的c端应与触头a相连接。 (3)根据题图3可知，电阻箱接入电路的阻值为1×100 Ω＋3×10 Ω＋0×1 Ω＋0×0.1 Ω＝130.0 Ω。 (4)由闭合电路欧姆定律及题意可知，E＝I0(r＋R线圈＋R电阻箱＋R)，则保温箱在不同设定温度下，电阻箱与热敏电阻阻值之和相同；由(3)可知，保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱的阻值为R电阻箱1＝130.0 Ω，由题图1可知，50 ℃时热敏电阻的阻值为R1＝180.0 Ω，则R总＝R＋R电阻箱＝310.0 Ω；把保温箱的温度设定在100 ℃时，由题图1可知，此时热敏电阻的阻值为R2＝100.0 Ω，则电阻箱接入电路的阻值为R总－R2＝210.0 Ω。 9．(全国甲卷)电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流(即工作电流)恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图a所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器(工作电流1 mA)、毫安表(内阻可忽略)、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶(氧气含量分别为1%、5%、10%、15%、20%)。 (1)将图a中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标； (2)连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口； (3)把滑动变阻器的滑片滑到________端(填“a”或“b”)，闭合开关； (4)缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为1 mA，记录电压表的示数U； (5)断开开关，更换气瓶，重复步骤(3)和(4)； (6)获得的氧气含量分别为1%、5%、10%和15%的数据已标在图b中；氧气含量为20%时电压表的示数如图c，该示数为________V(结果保留2位小数)。 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为1 mA，此时电压表的示数为1.50 V，则此瓶气体的氧气含量为________%(结果保留整数)。 答案：(1)如图所示　(3)a　(6)1.40　17 解析：(1)由题图a可知，滑动变阻器采用分压式接法(这种接法使传感器两端电压的调节范围较大)，电流表采用内接法(可以准确测定通过传感器的电流，也不影响传感器两端电压的测量)。实物连接图如答图所示(电压表负接线柱连接滑动变阻器a端亦可)。 (3)为了保护电路，闭合开关后，电阻型氧气传感器两端的电压应为零，故应把滑动变阻器的滑片滑到a端再闭合开关。 (6)由题图c可知，电压表的分度值为0.1 V，需要估读到0.01 V，则读数为1.40 V。在题图b中描出点(20%，1.40 V)，用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示。根据图线可得，电压表示数为1.50 V时，氧气含量为17%。 10．(湖南高考)车辆运输中若存在超载现象，将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥，可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。 (1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品，用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“×1 k”挡，正确操作后，指针位置如图1所示，则读数为________ Ω。 (2)进一步提高实验精度，使用伏安法测量水泥块电阻，电源E电动势6 V，内阻可忽略，电压表量程0～6 V，内阻约10 kΩ，电流表量程0～600 μA，内阻约100 Ω。实验中要求滑动变阻器采用分压接法，在图2中完成余下导线的连接。 (3)如图2，测量水泥块的长为a，宽为b，高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R，则电阻率ρ＝________(用R、a、b、c表示)。 (4)测得不同压力F下的电阻R，算出对应的电阻率ρ，作出ρ­F图像如图3所示。 (5)基于以上结论，设计压力报警系统，电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于3 V时启动，R1为水泥块，R2为滑动变阻器，当R2的滑片处于某位置，R1上压力大于或等于F0时，报警器启动。报警器应并联在________两端(填“R1”或“R2”)。 (6)若电源E使用时间过长，电动势变小，R1上压力大于或等于F1时，报警器启动，则F1________F0(填“大于”“小于”或“等于”)。 答案：(1)8000　(2)如图所示 (3)　(5)R2　(6)大于 解析：(1)由多用电表欧姆挡的读数规则可知，用多用电表测得水泥块样品的电阻为R＝8000 Ω。 (2)由于＜，为了减小误差，则电流表应采用内接法，又实验中要求滑动变阻器采用分压接法，故导线的连接如答图所示。 (3)由电阻定律有R＝，可得ρ＝。 (5)由于报警器在两端电压大于或等于3 V时启动，且要求R1上压力大于或等于某值时报警器启动，则应使R1上的压力增大时，报警器两端电压增大。当R1上的压力F增大时，由题图3可知，ρ减小，结合(3)问分析可知，水泥块的电阻R1减小，由题图4和串联分压规律可知，水泥块两端的电压减小，滑动变阻器两端的电压增大，故报警器应并联在滑动变阻器R2两端。 (6)电源E使用时间过长，电动势变小时，但报警时R2两端的电压仍为3 V，根据串联分压规律，恰好报警时R1的值减小，则F增大，故F1大于F0。 11．(湖南高考)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图a所示，R1、R2、R3为电阻箱，RF为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器(内阻无穷大)。 (1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值，示数如图b所示，对应的读数是________ Ω； (2)适当调节R1、R2、R3，使电压传感器示数为0，此时，RF的阻值为________(用R1、R2、R3表示)； (3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小)，读出电压传感器示数U，所测数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电压U/mV 0 57 115 168 220 280 根据表中数据在图c上描点，绘制U­m关系图线； (4)完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F0，电压传感器示数为200 mV，则F0大小是________ N(重力加速度取9.8 m/s2，保留2位有效数字)； (5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F1，此时非理想毫伏表读数为200 mV，则F1________F0(填“>”“＝”或“<”)。 答案：(1)1000　(2)　(3)图见解析 (4)1.7×10－2　(5)> 解析：(1)欧姆表读数为10×100 Ω＝1000 Ω。 (2)当电压传感器示数为0时，C、D两点电势相等，则UCB＝UDB，即RF＝R3，解得RF＝。 (3)描点并绘制出U­m关系图线如图。 (4)由图像可知，当电压传感器的示数为200 mV时，对应所放物体质量为1.77 g，则F0＝mg＝1.77×10－3×9.8 N＝1.7×10－2 N。 (5)可将C、D间以外的电路等效为新的电源，C、D两点间电压看作路端电压，换用非理想毫伏表且读数为200 mV时，实际C、D间断路(接理想电压传感器)时的电压大于200 mV，则此时压力传感器所受压力F1>F0。 12．(河北高考)某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表(0～20 V)、数字电流表(0～20 mA)、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω，1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1(0～50 kΩ)、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。 (1)判断发光二极管的极性 使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置(见图2)；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图2)，由此判断M端为二极管的________(填“正极”或“负极”)。 (2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性 ①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的________、________、________接线柱(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”)。 ②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而________(填“增大”或“减小”)。 (3)组装光强报警器电路并测试其功能 图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通)等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应________(填“增大”或“减小”)可调电阻R1的阻值，直至发光二极管发光。 答案：(1)负极 (2)①A　A　D(或A　A　C，或C　A　B，或D　A　B)　②减小　(3)增大 解析：(1)根据多用电表中的电流“红进黑出”，当多用电表作为欧姆表使用时，黑表笔接内部电源正极，由题可知，当黑表笔接M端时，二极管电阻为无穷大，当黑表笔接N端时，二极管的电阻较小，二极管正常导通，所以M端为二极管的负极。 (2)①实验要求电压表、电流表读数从零开始，所以滑动变阻器应采用分压式接法，故L2应接滑动变阻器A接线柱；结合电表的正、负接线柱可知，L1、L3的另一端有多种接法可供选择：L1接A接线柱时，L3可以接C接线柱或D接线柱，L3接B接线柱时，L1可以接C接线柱或D接线柱。 ②根据R＝可知，题图I­U图线斜率的倒数表示RG的阻值，结合题给信息可知，随着光照强度增加，光敏电阻的阻值减小。 (3)当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光报警，说明b、e间电压未达到三极管导通条件。为了使报警器正常工作，在RG阻值不变的状态下，应增大R1两端电压，而RG与R1串联，由串联电路分压原理可知，应增大R1的阻值，直至发光二极管发光。 13 学科网（北京）股份有限公司 $