高中物理模块综合检测二新人教版选修32.docx
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高中物理模块综合检测二新人教版选修32
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：
D
2．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：
A
3．如图所示，理想变压器的原线圈接u＝11000
sin100πt（V）的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220V，880W”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50∶1
B．交变电压的频率为100Hz
C．副线圈中电流的有效值为4A
D．变压器的输入功率为880
W
解析：
输入电压的有效值为11000V，用电器的额定电压为220V，所以变压器的输出电压大于220V，原、副线圈的匝数比小于50∶1，故A错误；由输入电压的表达式知，f＝
＝50Hz，故B错误；副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I＝4A，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880W，所以变压器的输入功率大于880W，故D错误．
答案：
C
4．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：
D
5．如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin314t（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（ ）
A．2.0V B．9.0V
C．12.7VD．144.0V
解析：
根据u＝51sin314t（V）可知交流电的最大值为Um＝51V，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U2＝
U1＝
×
V＝
V≈9V，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9V，故A正确．
答案：
A
6.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（L>d）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：
D
7．如图所示甲、乙两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V．若分别在c、d两端与g、h两端加上110V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为（ ）
A．220V，220VB．220V，110V
C．110V，110VD．220V，0V
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220V的交流电压，c、d间的电压为
110V，c、d间改接110V的交流电压，则a、b间应输出电压为220V；而对于分压器，当e、f间接220V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110V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：
B
8.交变电流电压的有效值为6V，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（ ）
A．U1＝6
V U2＝6V
B．U1＝6V U2＝3
V
C．U1＝6
V U2≥6V
D．U1＝6V U2≥6
V
解析：
电压表读数为交流电压的有效值，所以电压表读数U1＝6V，电容器耐压值应大于交流电压的最大值，U2≥6
V.
答案：
D
9．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E＝Bav，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ΦA>ΦB，由以上分析可知选D.
答案：
D
10．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0.2s，第二次用0.4s，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：
BC
12．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：
BC
13．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10A
B．线圈转动的角速度为100πrad/s
C．0.01s时线圈平面与磁场方向平行
D．0.02s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Im＝10
A，周期T＝0.02s，由于电流表的示数为有效值，故示数I＝
＝10A，选项A正确；角速度ω＝
＝100πrad/s，选项B正确；0.01s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0.02s时流过电阻的电流方向自左向右，选项D错误．
答案：
ABC
14．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（ ）
A．C增大表示h增大B．C增大表示h减小
C．C减小表示h减小D．C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10m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2Ω，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持频率在2Hz左右．如果同学摇动绳子的最大圆半径h约为1m，电流计读
数的最大值I约为3mA.
（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E＝BLv，v＝ωh，ω＝2πf，E＝IR，得B＝
.代入题目中已知数据，得B≈5×10－5T.
（2）绳与磁均平行，不切割磁感线，电统计读数为0.
答案：
（1）5×10－5T
（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r＝1m、电阻为R＝3.14Ω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i－t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：
I2RT＝I
R·
＋I
R·
，
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ω，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ω转动时，求：
（1）弹簧形变量x与ω的关系式；
（2）电压表示数U与角速度ω的关系式．
解析：
（1）由圆周运动规律知：
kx＝mω2R＝mω2（l0＋x），
即kx－mω2x＝mω2l0，
所以x
＝
.
（2）由串联电路的规律知：
U＝
E＝
.
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E1＝2Blv，方向由N指向M.
OP向左滑动时产生的感应电动势E2＝Blv，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：
E＝E1＋E2＝3Blv，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U＝E1－IR＝2Blv－
·R＝Blv.
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mg＝Eq＝
q，得q＝
＝
.
（2）NM和OP两导线所受安培力均为F＝BIl＝B
l＝
，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＝F·2v＋Fv＝3Fv＝
.
电路中产生感应电流总的电功率：
P电＝IE＝
·3Blv＝
.
可见，P外＝P电，这正是能量转化和守恒的必然结果．
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