高中物理 模块综合检测（二）新人教版选修3-2

模块综合检测(二)(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)1.如图所示，一个矩形线圈abcd放在垂直纸面向里的匀强磁场中，在进行下列操作时，整个线圈始终处于磁场之内，线圈中能产生感应电流的是()A线圈沿纸面向右移动B线圈沿纸面向下移动C线圈垂直纸面向外移动D线圈以ab边为轴转动解析：产生感应电流的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生变化因此无论线圈如何运动，关键是看其磁通量是否变化，从而判断出是否有感应电流产生由于磁场是匀强磁场，把线圈向右拉动，或向上拉动，或垂直纸面向外运动，其磁通量均不变化，均无感应电流产生，故A、B、C错误；当线圈绕ab边转动时，其磁通量发生变化，有感应电流产生，故D正确答案：D2如图所示，理想变压器的a、b端加上一交流电压(电压有效值保持不变)，副线圈c、d端所接灯泡L恰好正常发光此时滑动变阻器的滑片P位于图示位置现将滑片下移(导线电阻不计)，则以下说法中正确的是()A灯仍能正常发光，原线圈输入电流变小B灯不能正常发光，原线圈输入功率变大C灯不能正常发光，原线圈输入电压变大D灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变解析：变压器的原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载无关，将滑片P下移，副线圈电压不变，灯仍能正常发光，电阻增大，流经电阻的电流减小，副线圈的电流减小，原线圈的电流也变小答案：A3如图所示，理想变压器的原线圈接u11 000sin 100t(V)的交变电压，副线圈通过电阻r6的导线对“220 V，880 W”的电器RL供电，该电器正常工作由此可知()A原、副线圈的匝数比为501B交变电压的频率为100 HzC副线圈中电流的有效值为4 A D变压器的输入功率为880 W解析：输入电压的有效值为11 000 V，用电器的额定电压为220 V，所以变压器的输出电压大于220 V，原、副线圈的匝数比小于501，故A错误；由输入电压的表达式知，f50 Hz，故B错误；副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I4 A，故C正确；变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，故D错误答案：C4如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是()A三者同时落地B甲、乙同时落地，丙后落地C甲、丙同时落地，乙后落地D乙、丙同时落地，甲后落地解析：甲是闭合铜线框，在下落过程中产生感应电流，所受的安培力阻碍它的下落，故所需的时间长；乙没有闭合回路，丙是塑料线框，故都不会产生感应电流，它们做自由落体运动，故D正确答案：D5如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1800和n2200的两个线圈，上线圈两端与u51sin 314t(V)的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是()A2.0 VB9.0 VC12.7 V D144.0 V解析：根据u51sin 314t(V)可知交流电的最大值为Um51 V，则其有效值U1 V V；由图可知线圈n1是原线圈，线圈n2是副线圈，如果变压器是理想变压器，那么输入电压和输出电压的关系有可得U2U1 V V9 V，因为交流电压表指示的是有效值，故如果是理想变压器则B正确但实际变压器存在漏磁现象，故通过原线圈的磁通量大于通过副线圈的磁通量，故实际副线圈的输出电压小于9 V，故A正确答案：A6.如图，边长为d的正方形线圈，从位置A开始向右运动，并穿过宽为L(Ld)的匀强磁场区域到达位置B，则()A整个过程，线圈中始终有感应电流B整个过程，线圈中始终没有感应电流C线圈进入磁场和离开磁场的过程中，线圈中有感应电流，方向都是逆时针方向D线圈进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向；穿出磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向解析：在线圈进入或离开磁场的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，线圈完全在磁场中时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生；由右手定则可知，线圈进入磁场过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向，线圈离开磁场时，电流沿顺时针方向，由以上分析可知，D正确，A、B、C错误答案：D7如图所示甲、乙两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为()A220 V，220 V B220 V，110 VC110 V，110 V D220 V，0 V解析：首先要搞清楚变压器和分压器在改变电压原理上的本质不同对于变压器，a、b间与c、d间的电压比总是等于它们间线圈的匝数比，与哪一个是原线圈无关，故a、b间接220 V的交流电压，c、d间的电压为110 V，c、d间改接110 V的交流电压，则a、b间应输出电压为220 V；而对于分压器，当e、f间接220 V的电压时，电阻的e、g与f、g部分串联，g、h间电压仅是f、g部分电阻的电压，当g、h间接110 V的电压时，由于e、g部分无电流，e、g两点等电势，故e、f间的电压等于g、h间的电压，故只有选项B正确答案：B8.交变电流电压的有效值为6 V，它和电阻R1、R2及电容器C、电压表一起连接成如图所示的电路，图中电压表的读数为U1，为了保证电容器C不被击穿，电容器的耐压值为U2，电容器在电路中正常工作，则()AU16 VU26 VBU16 VU23 VCU16 VU26 VDU16 VU26 V解析：电压表读数为交流电压的有效值，所以电压表读数U16 V，电容器耐压值应大于交流电压的最大值， U26 V.答案：D9如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为B.一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置开始沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，在图乙中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离的关系图象正确的是()解析：进入磁场时，注意UAB是路端电压，应该是电动势的四分之三，此时EBav，所以UAB；完全进入后，没有感应电流，但有感应电动势，大小为Bav，穿出磁场时电压应该是电动势的四分之一，UAB，电势差方向始终相同，即AB，由以上分析可知选D.答案：D10如图所示，甲、乙两图是两个与匀强磁场垂直放置的金属框架，乙图中除了一个电阻极小、自感系数为L的线圈外，两图其他条件均相同如果两图中AB杆均以相同初速度、相同加速度向右运动相同的距离，外力对AB杆做功的情况是()A甲图中外力做功多 B两图中外力做功相等C乙图中外力做功多 D无法比较解析：两图中AB杆均做加速运动，电流将增大，图乙中由于线圈自感的阻碍作用，感应电流较甲图小，安培阻力也较小， 又加速度相同，则外力较甲图小， 甲图中外力做功多，A正确答案：A二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得5分，漏选得3分，错选或不选得0分)11.如图所示，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且两次插入过程中磁铁相对于线圈的起始和终止位置相同，则()A第一次穿过线圈的磁通量的最大值比第二次的大B第一次穿过线圈的磁通量的变化比第二次的快C第一次线圈中产生的感应电流比第二次的大D第一次线圈中产生的感应电流比第二次的小解析：磁通量变化相同，第一次时间短，则第一次线圈中磁通量变化较快，而不是大故A错误，B正确；感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率大，感应电动势大，产生的感应电流大，故C正确，D错误答案：BC12如图所示，在水平面上有一固定的U形光滑金属框架，框架上放置一金属杆ab.在垂直纸面方向有一匀强磁场，下列情况中可能的是()A若磁场方向垂直纸面向外，并且磁感应强度增大时，杆ab将向右移动B若磁场方向垂直纸面向外，并且磁感应强度减小时，杆ab将向右移动C若磁场方向垂直纸面向里，并且磁感应强度减小时，杆ab将向右移动D若磁场方向垂直纸面向里，并且磁感应强度增大时，杆ab将向右移动解析：若磁场方向垂直纸面向外，并且磁感应强度增大时，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向，根据左手定则，杆所受的安培力方向向左，将向左运动故A错误；若磁场方向垂直纸面向外，并且磁感应强度减小时，根据楞次定律，感应电流的方向为逆时针方向，根据左手定则，杆所受的安培力方向向右，将向右运动故B正确；若磁场方向垂直纸面向里，并且磁感应强度减小时，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向，根据左手定则，杆所受的安培力方向向右，将向右运动，故C正确；若磁场方向垂直纸面向里，并且磁感应强度增大时，根据楞次定律，感应电流的方向为逆时针方向，根据左手定则，杆所受的安培力方向向左，将向左运动，故D错误答案：BC13图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断正确的是()A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为100 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左解析：由题图乙可知交流电电流的最大值是Im10 A，周期T0.02 s，由于电流表的示数为有效值，故示数I10 A，选项A正确；角速度100 rad/s，选项B正确；0.01 s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；由楞次定律可判断出0.02 s时流过电阻的电流方向自左向右，选项D错误答案：ABC14传感器是能将感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量量(一般是电学量)的一种元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器，金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则二者的关系是()AC增大表示h增大 BC增大表示h减小CC减小表示h减小 DC减小表示h增大解析：金属芯线与导电液体形成一个电容器，液面高度h变化相当于正对面积变化，根据电容的决定式C分析电容的变化，当电容C增大时，根据电容的决定式C分析正对面积应增大，则知，液面高度h增大，当电容C减小时，则液面高度减小，故A、C正确，B、D错误答案：AC三、实验题(本题共2小题，共15分)15(6分)在探究产生感应电流条件的实验中，实验室提供了下列器材：电源、开关、电流表、大小螺线管、铁芯、滑动变阻器、导线若干，如图所示请按照实验的要求连好实验电路解析：大螺线管和电流表组成闭合电路；带铁芯的小螺线管、滑动变阻器、电源、开关组成闭合回路如图所示16(9分)如图所示，上海某校操场上，两同学相距L为10 m左右，在东偏北、西偏南11的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，像甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上，双绞线并联后的电阻R约为2 ，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持频率在2 Hz左右如果同学摇动绳子的最大圆半径h约为1 m，电流计读数的最大值I约为3 mA.(1)试估算地磁场的磁感应强度的数值约为_；数学表达式B_(由R，I，L，f，h等已知量表示)(2)将两人站立的位置，改为与刚才方向垂直的两点上，那么电流计计数约为_解析：(1)摇动绳子的过程中，绳切割地磁场，当摆动速度与地磁场垂直时，感应电动势最大，电流最大，由EBLv，vh，2f，EIR，得B.代入题目中已知数据，得B5105 T.(2)绳与磁均平行，不切割磁感线，电统计读数为0.答案：(1)5105 T(2)0四、计算题(本题共3小题，共35分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)17(8分)如图甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的半径为r1 m、电阻为R3.14的金属圆形线框，当磁场按图乙所示规律变化时，线框中有感应电流产生(1)在图丙中画出感应电流随时间变化的it图象(以逆时针方向为正)；(2)求出线框中感应电流的有效值解析：(1)如图所示(2)设电流的有效值为I，则有：I2RTIRIR，得I A.18(12分)在航天事业中要用角速度计测量航天器的自转角速度，结构如图所示，当系统绕轴OO转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源，已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为l0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为l，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器触头P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度转动时，求：(1)弹簧形变量x与的关系式；(2)电压表示数U与角速度的关系式解析：(1)由圆周运动规律知：kxm2Rm2(l0x)，即kxm2xm2l0，所以x.(2)由串联电路的规律知：UE.19(15分)如图所示，a、b是两根平行直导轨，MN和OP是垂直跨在a、b上并可左右滑动的两根平行直导线，每根长为l，导轨上接入阻值分别为R和2R的两个电阻和一个板长为L，间距为d的平行板电容器整个装置放在磁感应强度为B、垂直导轨平面的匀强磁场中当用外力使MN以速率2v向右匀速滑动、OP以速率v向左匀速滑动时，两板间正好能平衡一个质量为m的带电微粒，试问：(1)微粒带何种电荷？电荷量是多少？(2)外力的功率和电路中的电功率各是多少？解析：(1)当MN向右滑动时，切割磁感线产生的感应电动势E12Blv，方向由N指向M.OP向左滑动时产生的感应电动势E2Blv，方向由O指向P.两者同时滑动时，MN和OP可以看成两个顺向串联的电源，电路中总的电动势：EE1E23Blv，方向沿NMOPN.由全电路欧姆定律得电路中的电流强度I，方向沿NMOPN.电容器两端的电压相当于把电阻R看做电源NM的内阻时的路端电压，即UE1IR2BlvRBlv.由于上板电势比下板高，故在两板间形成的匀强电场的方向竖直向下，可见悬浮于两板间的微粒必带负电设微粒的电荷量为q，由平衡条件mgEqq，得q.(2)NM和OP两导线所受安培力均为FBIlBl，其方向都与它们的运动方向相反两导线都匀速滑动，由平衡条件可知所加外力应满足条件：F外F，因此，外力做功的机械功率：P外F2vFv3Fv.电路中产生感应电流总的电功率：P电IE3Blv.可见，P外P电，这正是能量转化和守恒的必然结果