高中物理 第3章34半导体材料和纳米材料知能优化训练 沪科版选修33Word文档下载推荐.docx
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1.下列说法正确的是( )
A.液晶态的分子排列与固态相同
B.液晶态的分子排列与液态相同
C.液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变
D.所有物质都具有液晶态
选C.由于液晶态是介于固态和液态之间的中间态,其分子排列介于二者之间,并且排列是不稳定的,容易在外界影响下发生改变.经研究发现,不是所有物质都具有液晶态,显然选项A、B、D错误,选项C正确.
2.下列材料属于半导体材料的是( )
A.铜B.石墨
C.橡胶D.硅
选D.铜、石墨是导体,橡胶是绝缘体,常见的半导体材料有:
硅、砷化镓、氧化亚铜、锗等,故D正确.
3.利用液晶来检查肿瘤,是利用了液晶的( )
A.温度效应B.压电效应
C.化学效应D.电光效应
选A.由于肿瘤组织的温度与周围组织的温度不一样,因此将液晶涂在怀疑有肿瘤处的皮肤上,由于温度效应,液晶会显示不同的颜色.
4.半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质,以下关于其导电性能的说法正确的是( )
A.半导体导电能力介于导体和绝缘体之间,性能稳定
B.在极低的温度下,纯净的半导体像绝缘体一样不导电
C.在较高温度时,半导体的导电性能会大大增强,甚至接近金属的导电性能
D.半导体中掺入杂质后,其导电性能会减弱
选BC.半导体材料的导电性能受温度、光照及掺入杂质的影响,故A错误;
掺入杂质后半导体材料的导电性能会大大增强,故选项D错误.
5.下列新型材料中,可用作半导体材料的有( )
A.高分子合成材料B.新型无机非金属材料
C.复合材料D.光电子材料
选BD.高分子合成材料有合成橡胶、塑料和化学纤维等;
新型无机非金属材料有工业陶瓷、光导纤维、半导体材料;
复合材料分为结构复合材料和功能复合材料;
光电子材料有光电子半导体材料、光纤和薄膜材料、液晶显示材料等.
6.下列认识正确的是( )
A.纳米是一种尺寸很小的材料,是纳米材料的简称
B.纳米技术就是重新排列原子而制造具有新分子结构的技术
C.纳米是一个长度单位
D.纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能
选BCD.纳米是一个长度单位,故A错,C对.纳米技术是原子的重新排列,纳米材料的制造是在纳米技术的基础上,故B、D正确.
7.下列叙述中正确的是( )
A.棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质呈液晶态
B.利用液晶在加上电场时由透明变混浊可制作电子手表、电子计算器的显示元件
C.有一种液晶,随温度的逐渐升高,其颜色按顺序改变,利用这种性质,可用来探测温度
D.利用液晶可检查肿瘤,还可以检查电路中的短路点
选BCD.通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态,但不是任何时候都呈液晶态,故A错.
二、非选择题
8.阅读下面短文,回答下列问题.
导体容易导电,绝缘体不容易导电.有一些材料,导电能力介于导体和绝缘体之间,称作半导体.除了导电能力外,半导体有许多特殊的电学性能,使它获得了多方面的重要应用.
有的半导体,在受热后电阻迅速减小;
反之,电阻随着温度的降低而迅速增大.利用这种半导体可以做成体积很小的热敏电阻.热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化,反应快,而且精度高.
(1)如果将热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路,其他因素不变,只要热敏电阻所在区域的温度降低,电路中电流将变________(填“大”或“小”).
(2)上述电路中,我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻附近的温度.如果刻度盘正中的温度刻度值为20℃(如图3-3-3甲所示),则25℃的刻度值应在20℃的________边(填“左”或“右”).
(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度的变化,请用图3-3-3乙中的器材(可增加元件)设计一个电路.
图3-3-3
温度升高,热敏电阻阻值变小,电流变大,指针右偏;
很显然,热敏电阻与电流表应是相互影响,所以它们之间应串联.
(1)小
(2)右 (3)如图所示
9.以自由电子参与导电的掺杂半导体称为________型半导体,以空穴参与导电的掺杂半导体称为________型半导体,晶体二极管便由n型半导体和p型半导体紧密接触而成,在接触面上形成一个________,当晶体二极管上加正向电压时,即把p型半导体接电源________极,n型半导体接电源________极,这样n型半导体中的________受电场力作用而越过pn结,形成电流,表现为导通.
n p pn结 正 负 自由电子
10.液晶显示器的原理是怎样的?
它有何优点?
利用液晶电光效应,可以制成液晶显示器.以袖珍计算器上的显示元件为例,它是一个小巧的长方形玻璃盒,盒里装着液晶.盒内壁上方涂有7段透明的金属薄膜电极,盒的内部下方是一整块金属薄膜电极,通电后,有电的那一段电极间的液晶就变为不透明.通过计数和译码电路的控制,就可用这7段电极组成1、2、3、4、5、6、7、8、9、0这十个码.
液晶显示具有分辨率高、易彩色化、画面稳定、环保节能、体积超薄,寿命长等优点.
2019-2020年高中物理第4章电磁感应章末综合检测新人教版选修3-2
一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.(xx年惠阳高二检测)关于磁通量的概念,以下说法中正确的是( )
A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大
B.磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量也越大
C.穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零
D.磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的
选C.穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素,所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况,A、B项错误;
同样由磁通量的特点,也无法判断其中一个因素的情况,C项正确,D项错误.
图4-9
2.如图4-9所示,若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ,则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)是( )
A.有顺时针方向的感应电流
B.有逆时针方向的感应电流
C.先逆时针后顺时针方向的感应电流
D.无感应电流
选A.穿过线圈的磁通量包括磁体内和磁体外的一部分,合磁通量是向上的.当线圈突然缩小时合磁通量增加,原因是磁体外向下穿过线圈的磁通量减少.故由楞次定律判断,感应电流的方向为顺时针方向(从上往下看).
图4-10
3.如图4-10所示是电表中的指针和电磁阻器,下列说法中正确的是( )
A.2是磁铁,在1中产生涡流
B.1是磁铁,在2中产生涡流
C.该装置的作用是使指针能够转动
D.该装置的作用是使指针能很快地稳定
选AD.1在2中转动产生感应电流,感应电流受到安培力作用阻碍1的转动,A、D对.
图4-11
4.(xx年高考广东卷)如图4-11所示,平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域,细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中,棒上感应电动势E随时间t变化的图示,可能正确的是( )
图4-12
选A.由E=Blv可以直接判断选项A正确.
图4-13
5.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系,如图4-13所示,在下列几段时间内,线圈中感应电动势最小的是( )
A.0~2s
B.2s~4s
C.4s~5s
D.5s~10s
选D.图象斜率越小,表明磁通量的变化率越小,感应电动势也就越小.
图4-14
6.(xx年高考江苏卷)如图4-14所示,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行.线框由静止释放,在下落过程中( )
A.穿过线框的磁通量保持不变
B.线框中感应电流方向保持不变
C.线框所受安培力的合力为零
D.线框的机械能不断增大
选B.直线电流的磁场离导线越远,磁感线越稀,故线圈在下落过程中磁通量一直减小,A错;
由于上、下两边电流相等,上边磁场较强,线框所受合力不为零,C错;
由于电磁感应,一部分机械能转化为电能,机械能减小,D错.故B对.
7.(xx年高考江苏卷)一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直.先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍.接着保持增大后的磁感应强度不变,在1s时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半.先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为( )
A.
B.1
C.2D.4
选B.在相同时间内,两个过程中磁通量的变化量相同,由法拉第电磁感应定律E=
可以判断感应电动势的大小也相同,即两次感应电动势的比值为1,选项B正确.
图4-15
8.如图4-15所示,光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,现在垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是( )
A.感应电流方向是N→M
B.感应电流方向是M→N
C.安培力水平向左
D.安培力水平向右
选AC.磁场方向向下,导体棒MN的运动方向向右,由右手定则,感应电流方向是N→M,再由左手定则,安培力水平向左,所以A、C正确.
图4-16
9.(xx年厦门高二检测)如图4-16所示的电路中,电源电动势为E,线圈L的电阻不计.以下判断正确的是( )
A.闭合S,稳定后,电容器两端电压为E
B.闭合S,稳定后,电容器的a极带正电
C.断开S的瞬间,电容器的a极板将带正电D.断开S的瞬间,电容器的a极板将带负电
选C.闭合S,稳定后,由于线圈L的直流电阻为零,所以线圈两端电压为零,又因为电容器与线圈并联,所以电容器两端电压也为零,A、B错误;
断开S的瞬间,线圈L中电流减小,线圈中产生与原电流方向相同的自感电动势,并作用在电容器上,所以,此时电容器a极板将带正电,b极板将带负电,C正确、D错误.
图4-17
10.(xx年深圳高二检测)如图4-17所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两个过程中( )
A.导体框中产生的感应电流方向相同
B.导体框中产生的焦耳热相同
C.导体框ad边两端电势差相同
D.通过导体框截面的电量相同
选AD.由楞次定律,从两个方向移出磁场过程中感应电流方向都是a→d→c→b→a,A项正确;
以v拉出磁场时,cd边等效为电源
E1=Blv,I1=
=
,t=
,
所以产生的焦耳热Q1=I
Rt=
ad边电势差Uad=I1×
通过的电量q1=I1t=
以3v拉出磁场时,ad边等效为电源
Q2=
,Uad=
,q2=
故B、C错,D对.
图4-18
11.如图4-18所示,通有恒定电流的螺线管竖直放置,一铜环R沿螺线管的轴线加速下落,在下落过程中,环面始终保持水平.铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心,位置1、3与位置2等距,则( )
A.a1<
a2=g B.a3<
a1<
g
C.a1=a3<
a2D.a3<
a2
选ABD.圆环落入螺线管及从螺线管飞出时,环中感应电流所受安培力向上,故a1<
g,a3<
g,但经过3时速度较快,
较大,所受安培力较大,故a3<
g.圆环经过位置2时,磁通量不变,不受安培力,a2=g,故A、B、D正确.
图4-19
12.(xx年高考天津卷)如图4-19所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内,力F做的功与安培力做的功的代数和等于( )
A.棒的机械能增加量 B.棒的动能增加量
C.棒的重力势能增加量D.电阻R上放出的热量
选A.棒加速上升时受到重力、拉力F及安培力.根据机械能守恒的条件可知力F与安培力做的功的代数和等于棒的机械能的增加量,A选项正确.
二、计算题(本题共4小题,共40分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
图4-20
13.(8分)如图4-20所示,边长为L的正方形金属框,质量为m,电阻为R,用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘,金属框的上半部处于磁场内,下半部处于磁场外.磁场随时间变化规律为B=kt(k>
0),已知细线所能承受的最大拉力为2mg,求从t=0开始,经多长时间细线会被拉断?
由题意知
=k(1分)
根据法拉第电磁感应定律知E=
·
S=k·
(2分)
当细线刚要断时:
mg=F安=BIL.(2分)
I=
,B=kt,(2分)
联立以上各式解得:
t=
.(1分)
图4-21
14.(8分)如图4-21所示,线圈abcd每边长l=0.20m,线圈质量m1=0.10kg,电阻R=0.10Ω,砝码质量m2=0.14kg.线圈上方的匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,方向垂直线圈平面向里,磁场区域的宽度为h=l=0.20m.砝码从某一位置下降,使ab边进入磁场开始做匀速运动.求线圈做匀速运动的速度大小.
该题的研究对象为线圈,线圈在匀速上升时受到的安培力F安、绳子的拉力F和重力m1g相互平衡,
即F=F安+m1g(2分)
砝码受力也平衡F=m2g(1分)
线圈匀速上升,在线圈中产生的感应电流
I=Blv/R(1分)
因此线圈受到向下的安培力F安=BIl(1分)
联立解得v=(m2-m1)gR/(B2l2),(2分)
代入数据得v=4m/s.(1分)
4m/s
图4-22
15.(12分)(xx年高考江苏卷)如图4-22所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻.求:
(1)磁感应强度的大小B;
(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;
(3)流经电流表电流的最大值Im.
(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,则有
BIL=mg①(2分)
解得B=
.②(1分)
(2)感应电动势E=BLv③(1分)
感应电流I=
④(1分)
由②③④式解得v=
(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为vm
由机械能守恒定律得
mv
=mgh(2分)
感应电动势的最大值Em=BLvm,(2分)
感应电流的最大值Im=
(1分)
解得Im=
(1)
(2)
(3)
图4-23
16.(12分)(xx年高考天津理综卷)如图4-23所示,质量m1=0.1kg,电阻R1=0.3Ω,长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上.框架质量m2=0.2kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.相距0.4m的MM′、NN′相互平行,电阻不计且足够长,电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.垂直于ab施加F=2N的水平恒力,ab从静止开始无摩擦地运动,始终与MM′、NN′保持良好接触.当ab运动到某处时,框架开始运动.设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2.
(1)求框架开始运动时ab速度v的大小;
(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中,MN上产生的热量Q=0.1J,求该过程ab位移x的大小.
(1)ab对框架的压力F1=m1g(1分)
框架受水平面的支持力FN=m2g+F1(1分)
依题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则框架受到最大静摩擦力F2=μFN(1分)
ab中的感应电动势E=Blv(1分)
MN中电流I=
MN受到的安培力F安=IlB(1分)
框架开始运动时F安=F2(1分)
由上述各式代入数据解得v=6m/s.(1分)
(2)闭合回路中产生的总热量Q总=
Q(1分)
由能量守恒定律,得Fx=
m1v2+Q总(2分)
代入数据解得x=1.1m.(1分)
(1)6m/s
(2)1.1m
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