（浙江专版）2022-2023学年高中物理 模块综合检测（一）（含解析）新人教版选修3-2

（浙江专版）2022-2023学年高中物理 模块综合检测（一）（含解析）新人教版选修3-2一、单项选择题(本小题共10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项正确)1目前金属探测器已经广泛应用于安检、高考及一些重要场所，关于金属探测器的下列有关论述正确的是()A金属探测器可用于月饼生产中，用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中B金属探测器能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物，是因为探测器的线圈中能产生涡流C使用金属探测器的时候，应该让探测器静止不动，探测效果会更好D能利用金属探测器检测考生是否携带手机等违禁物品，是因为探测器的线圈中通有直流电解析：选A金属探测器是通过其通有交流电的探测线圈，能在隐藏金属中激起涡流，反射回探测线圈，改变原交流电的大小和相位，从而起到探测作用。当探测器与被测金属发生相对移动时，探测器中的线圈的交流电产生的磁场相对变化较快，在金属中产生的涡流会更强，检测效果更好，综上所述，正确选项为A。2.如图所示，电感L的电感很大，电源内阻不可忽略，A、B是完全相同的两只灯泡，当开关S闭合时，下列判断正确的是()A灯A比灯B先亮，然后灯A熄灭B灯B比灯A先亮，然后灯B逐渐变暗C灯A与灯B一起亮，而后灯A熄灭D灯A与灯B一起亮，而后灯B熄灭解析：选B开关S闭合时，B灯立即亮，A灯由于电感L的自感作用，将逐渐变亮，由于总电流逐渐变大，路端电压变小，B灯逐渐变暗，选项B正确。3法拉第通过精心设计的一系列实验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来。在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是()A既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流B既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流C既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势D既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流解析：选A静止的线圈放于通有稳恒电流的静止导线附近，线圈中的磁通量不变，故不会感应出电流，故A错误；通有恒定电流的导线只要与闭合线圈有相对运动，线圈中就会感应出电流，B、D正确；运动的导体在磁铁附近做切割磁感线运动时，会产生感应电动势，C正确。4(2017浙江台州检测)图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()A图甲表示交流电，图乙表示直流电B电压的有效值是311 VC电压的有效值图甲大于图乙D图甲所示电压的瞬时值表达式为u220sin 100t V解析：选C由于题图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故A错误；两种电压的最大值是311 V，有效值要小于311 V，故B错误；由于对应相同时刻，题图甲电压比题图乙电压大，根据有效值的定义可知，题图甲有效值要比题图乙有效值大，故C正确；从题图甲可知，Em311 V，100 rad/s，所以题图甲电压的瞬时值表达式为u311sin 100t V，故D错误。5.如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与盒子、中的三种元件串联，再将三者并联，接在正弦交变电路中，三只灯泡亮度相同。若保持电路两端电压有效值不变，将交变电流的频率增大，观察到灯a变暗、灯b变亮、灯c亮度不变。则三个盒子中的元件可能是()A为电阻，为电容器，为电感器B为电感器，为电阻，为电容器C为电感器，为电容器，为电阻D为电容器，为电感器，为电阻解析：选C当交变电流的电压不变，频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯a变暗，灯b变亮可知，为电容器，为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故为电阻。C正确。6.(2016浙师大二附中月考)如图所示，电源电压u311sin 100t V，A、B间接有“220 V440 W”的电暖宝、“220 V220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是()A交流电压表的示数为311 VB电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 AC电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D1 min内抽油烟机消耗的电能为1.32104 J解析：选D由u311sin 100t V可知，交变电压的有效值为220 V，故交流电压表的示数为220 V，选项A错误；由两用电器总的额定功率为660 W，根据PUI可知，保险丝的额定电流应不小于3 A，选项B错误；因抽油烟机220 W的功率包括热功率及机械功率，故电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍还要多，选项C错误；根据WPt可得1 min内抽油烟机消耗的电能为1.32104 J，选项D正确。7如图所示，水平桌面上一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，金属框平面与磁场垂直，磁感应强度B1 随时间t的变化关系如图(1)所示。0到1 s内磁场方向垂直线框平面向下。圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L，电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为B2，方向垂直导轨平面向下，如图(2)所示。若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力Ff随时间变化的图象是选项图中的(设向右为静摩擦力的正方向)哪一个()解析：选A根据楞次定律、左手定则和平衡条件可知A项正确。8.北半球地磁场的竖直分量方向向下。如图所示，在某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向。下列说法中正确的是()A若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势低B若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低C若以cd为轴将线圈向上翻转，则开始一段时间内线圈中感应电流方向为adcbaD若以ab为轴将线圈向上翻转，则开始一段时间内线圈中感应电流方向为adcba解析：选A线圈向东平动时，ba和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，根据右手定则知，a点的电势比b点的电势低，故A正确；向北平动时，bc和ad两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，a、b两点的电势相等，故B错误；若以cd为轴线将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向应该向下，则感应电流的方向为abcda，故C错误；若以ab为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向应该向下，则感应电流的方向为abcda，故D错误。9图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1t2时间内()A电流表A1的示数比A2的小B电流表A2的示数比A3的小C电流表A1和A2的示数相同D电流表的示数都不为零解析：选C磁场均匀变化，线圈中产生的感应电动势恒定，所以A1、A2、A3的示数都为零。C正确。10为了减少输电线路中电能损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压。某变电所将电压u011 000sin 100t V的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电所变压器()A原、副线圈匝数比为501B副线圈中电流的频率是100 HzC原线圈的导线比副线圈的要粗D输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和解析：选Au011 000sin 100t V中的11 000 V指的是电压的峰值，有效值为11 000 V，则原、副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比，即501，A正确；由100 rad/s可得频率为50 Hz，变压器不改变电流的频率，因此，副线圈的频率也是50 Hz，B错误；电流与匝数成反比，即原线圈的电流比副线圈电流要小，因此，副线圈的导线要比原线圈粗，C错误；居民小区各个用电器都是并联的，它们的电流总和等于副线圈中的电流，故D错误。二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。选对但不全的得2分，错选不得分)11.如图所示，边长为l的正方形闭合导线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁感线的方向垂直。用力将线框分别以速度v1和v2匀速拉出磁场，比较这两个过程，以下判断正确的是()A若v1v2，通过线框导线的电荷量q1q2B若v1v2，拉力F1F2C若v12v2，拉力的功率P12P2D若v12v2，拉力所做的功W12W2解析：选BD由于，qt，所以q，由于及R一定，故q1q2，所以A错误；由于FF安，而F安BIl，I，EBlv，所以FF安。由此可看出，若v1v2，则F1F2，B正确；由PFv，FF安，所以P。由于v12v2，则P14P2，故C错误；由拉力做功WFlF安ll，又因v12v2，故W12W2，故D正确。12如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动。为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是( )A若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动B若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动C从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈D从图中可以看出，第4个线圈是不合格线圈解析：选AC若线圈闭合进入磁场时，由于产生电磁感应现象，根据楞次定律可判断线圈相对传送带向后滑动，故A正确；若线圈不闭合，进入磁场时，不会产生感应电流，故线圈相对传送带不发生滑动，故B错误；从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈，第4个线圈是合格线圈，C正确，D错误。13图甲为某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。V为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是()A电压表的示数等于5 VB电压表的示数等于 VC实现点火的条件是1 000D实现点火的条件是5 000 V，所以1 000，选项C正确，D错误。14.实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈(电阻不计)在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和一理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V。已知R10 ，下列说法正确的是()A线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零B从线圈经过中性面开始计时，线圈中电压瞬时值表达式为U10sin 50t VC流过电阻R的电流的方向每秒改变50次D电阻R上的热功率等于10 W解析：选CD题图所示位置线圈与中性面垂直，此时产生的感应电流最大，故A错；产生的最大电压Um U10 V，225 rad/s50 rad/s，从中性面开始计时的瞬时值表达式是UUmsin t10sin 50t V，故B错；交变电流在一个周期内方向改变2次，因此流过电阻R的电流每秒钟方向改变50次，故C对；P10 W，故D对。三、非选择题(本题共5小题，共44分)15(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示。它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线。(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了线圈A、B的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断线圈_的匝数较多(选填“A”或“B”)。(2)如果把它看成理想变压器，现要测量线圈A的匝数，提供的器材有，一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)。_线圈A的匝数为nA_。(用所测物理量符号表示)解析：(1)由图乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值，由电阻定律可得线圈A的匝数多于线圈B的匝数。(2)用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代线圈A；把低压电源接线圈B，测得线圈的输出电压U；用线圈A换下绕制的线圈测得线圈A输出电压UA。由变压器的变压比易得，nAn。答案：(1)A(2)步骤见解析n16.(4分)在研究电磁感应现象的实验中：(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图。(2)将原线圈插入副线圈中，闭合开关，副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向_(选填“相同”或“相反”)。(3)将原线圈拔出时，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向_(选填“相同”或“相反”)。解析：(1)实验电路如图所示。(2)闭合开关，磁通量增大，由楞次定律可判断，感应电流的磁场阻碍原磁场的增加，即副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向相反。(3)将原线圈拔出时，由楞次定律可判断，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向相同。答案：(1)见解析图(2)相反(3)相同17(10分)轻质细线吊着一质量为m0.32 kg、边长为L0.8 m、匝数n10的正方形线圈，总电阻为r1 。边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化关系如图乙所示，从t0开始经t0时间细线开始松弛，取g10 m/s2。求：(1)在前t0时间内线圈中产生的电动势；(2)在前t0时间内线圈的电功率；(3)t0的值。解析：(1)由法拉第电磁感应定律得Enn()210()20.5 V0.4 V。(2)I0.4 A，PI2r0.16 W。(3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有：F安nBt0Img，IBt02 T由题图乙知：Bt010.5t0(T)，解得t02 s。答案：(1)0.4 V(2)0.16 W(3)2 s18.(10分)如图所示为交流发电机示意图，匝数为n100的矩形线圈，边长分别为10 cm和20 cm，内阻为5 ，在磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中绕OO轴以50 rad/s的角速度匀速转动，线圈外部和阻值为20 的电阻R相连接。求：(1)S断开时，电压表的示数；(2)开关S合上时，电压表和电流表的示数；(3)通过电阻R的电流最大值；电阻R上所消耗的电功率。解析：(1)感应电动势的最大值EmnBS1000.50.10.250 V50 VS断开时，电压表示数为感应电动势的有效值E50 V。(2)当开关S合上时，由闭合电路欧姆定律得I A2 AUIR220 V40 V(3)通过R的电流最大值ImI2 A。电阻R上所消耗的电功率PUI402 W80 W。答案：(1)50 V(2)40 V2 A(3)2 A80 W19(12分)如图甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一水平面上，两导轨间距L0.2 m，定值电阻R0.4 ，导轨上停放一质量m0.1 kg的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻r0.1 ，导轨电阻忽略不计。整个装置处于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。现用一水平外力F水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示。从金属杆开始运动至t5 s时，求：(1)通过金属杆的感应电流的大小和方向；(2)金属杆的速度大小；(3)外力F的瞬时功率。解析：(1)由题图乙可知，t5 s时，U0.4 V此时电路中的电流(即通过金属杆的电流)I1 A用右手定则判断出，此时电流的方向为由b指向a。(2)金属杆产生的感应电动势EI(Rr)0.5 V因EBLv，所以t5 s时金属杆的速度大小v5 m/s。(3)金属杆速度为v时，电压表的示数为UBLv由题图乙可知，U与t成正比，由于R、r、B及L均为不变量，所以v与t成正比，即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动。金属杆运动的加速度a1 m/s2根据牛顿第二定律，在t5 s末时对金属杆有FBILma，解得F0.2 N此时F的瞬时功率PFv1 W。答案：(1)1.0 Aba(2)5 m/s(3)1 W