人教版（2019）選擇性必修第二冊模塊綜合測評（帶解析）

1、模塊綜合測評滿分:100分;時間:90分鐘一、選擇題(本題共12小題,每小題4分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第19小題只有一項符合題目要求,第1012小題有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選不全的得2分,選錯或不答的得0分)1.下列說法正確的是() A.光敏電阻能夠把電信號轉換成光信號B.干簧管是一種能夠感知靜電場的傳感器C.霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量D.電容式位移傳感器能夠把電容這個電學量轉換為物體的位移這個力學量2.關于電磁波譜,下列說法正確的是()A.紅外線的波長比無線電波的長B.微波爐利用黃光對食物加熱C.人們在烤火時感到溫暖,是因為皮膚正在吸

2、收紫外線D.電磁波不僅具有能量,而且可以攜帶信息3.如圖所示,電感線圈L的自感系數足夠大,其直流電阻忽略不計,LA、LB是兩個相同的燈泡,電阻R2的阻值約等于R1的兩倍,則()A.閉合開關S時,LA、LB同時達到最亮,且LB更亮一些B.閉合開關S時,LA、LB均慢慢亮起來,且LA更亮一些C.斷開開關S時,LA慢慢熄滅,LB閃亮后才慢慢熄滅D.斷開開關S時,LA慢慢熄滅,LB馬上熄滅4.如圖所示為LC振蕩電路中電容器極板上所帶電荷量隨時間變化的q-t圖像,下面判斷正確的是()A.t1時刻,振蕩電路中的電流最大B.t2時刻,電容器兩極板間電勢差最大C.t3時刻電感線圈中磁場的磁感應強度正在減小D.

3、t4t5時間內,磁場能逐漸轉化為電場能5.如圖所示,緊繞有閉合線圈的絕緣圓筒放在電子秤的非磁性材料托盤(圖中未畫出)上,一條形磁鐵(N極向下)從圓筒正上方由靜止釋放后插入圓筒,空氣阻力不計。對磁鐵插入圓筒且未碰到托盤的過程,下列說法正確的是()A.磁鐵的機械能守恒B.磁鐵的加速度恒定C.通過電阻的電流方向如圖中箭頭所示D.電子秤的示數比磁鐵尚未運動時電子秤的示數大6.空間有一圓柱形勻強磁場區(qū)域,該區(qū)域的橫截面的半徑為R,磁場方向垂直于橫截面。一質量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以速率v0沿橫截面的某直徑射入磁場,離開磁場時速度方向偏離入射方向60°。不計重力,該磁場的磁感應強

4、度大小為()A.3mv03qRB.mv0qRC.3mv0qRD.3mv0qR7.如圖所示,在x0的區(qū)域有垂直于xOy平面(紙面)向里的勻強磁場,現用力使一個等邊三角形閉合導線框(粗細均勻)沿x軸向右勻速運動,運動中線框平面與紙面平行,BC邊與y軸平行,從頂點A剛進入磁場開始計時,到線框全部進入磁場的過程中,其感應電流i(取順時針方向為正)隨時間變化的關系圖線為()8.如圖,理想變壓器的原線圈與二極管一起接在u=2202 sin 50t(V)的交流電源上,副線圈接有R=55 的電阻,原、副線圈匝數比為21。假設該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無窮大,電流表為理想電表。則()A.副線圈的輸出功率

5、為110 WB.原線圈的輸入功率為1102 WC.電流表的讀數為1 AD.副線圈輸出的電流方向不變9.回旋加速器在科學研究中得到了廣泛應用,其原理如圖所示。D1和D2是兩個中空的半圓形金屬盒,它們的半徑均為r,置于與盒面垂直、磁感應強度為B的勻強磁場中,它們接在電壓為U、周期為T的交流電源上。位于D1圓心處的質子源A能不斷產生質子(初速度可以忽略),質子在兩盒之間被電場加速。當質子被加速到最大動能Ek后,再將它們引出。忽略質子在電場中的運動時間,則下列說法中正確的是()A.若只增大交變電壓U,則質子的最大動能Ek會變大B.若只增大交變電壓U,則質子在回旋加速器中運運的時間不變C.若只將交變電壓

6、的周期變?yōu)?T,仍能用此裝置持續(xù)加速質子D.質子第n次被加速前、后的軌道半徑之比為n-1n10.如圖所示,導電物質為電子的霍爾元件樣品置于勻強磁場中,表面與磁場方向垂直,圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個接線端。當開關S1、S2閉合后,三個電表都有明顯示數,下列說法正確的是()A.通過霍爾元件的磁場方向向下B.接線端2的電勢低于接線端4的電勢C.僅將電源E1、E2反向接入電路,電壓表的示數不變D.若適當減小R1、增大R2,則電壓表示數一定增大11.磁流體發(fā)電是一項新興技術,如圖是它的示意圖,平行金屬板A、C間有一很強的勻強磁場,將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量正、負離子)噴入磁

7、場,兩極板間便產生電壓,現將A、C兩極板與電阻R相連,兩極板間距離為d,正對面積為S,等離子體的電阻率為,磁感應強度為B,等離子體以速度v沿垂直磁場方向射入A、C兩板之間,則穩(wěn)定時,下列說法正確的是()A.極板A是電源的正極B.電源的電動勢為BdvC.極板A、C間電壓大小為BdvSRRS+dD.回路中電流為BdvR12.如圖所示,在光滑絕緣的水平面上方有兩個方向相反的沿水平方向的勻強磁場,PQ為兩磁場的邊界,磁場范圍足夠大,磁感應強度的大小分別為B1=B和B2=2B。一個豎直放置的邊長為l、質量為m、電阻為R的正方形金屬線框以初速度v沿垂直于磁場方向從圖中實線位置開始向右運動,當線框運動到在每

8、個磁場中各有一半的面積時,線框的速度為v2,則下列判斷正確的是()A.此過程中通過線框截面的電荷量為3Bl22RB.此過程中線框克服安培力做的功為38mv2C.此時線框的加速度大小為9B2l2v2mRD.此時線框中的電功率為9B2l2v22mR二、非選擇題(本題共6小題,共52分)13.(6分)在“探究楞次定律”的實驗中,某同學用試觸法判斷電流計指針偏轉方向與電流流向的關系時,將電池的負極與電流計的A接線柱連接,連接B接線柱的導線試觸電池正極,發(fā)現指針指在如圖1中的b位置。圖1(1)現將電流計的兩接線柱與圖2中甲線圈的兩個接線柱連接,將磁鐵S極向下插入線圈時,電流計指針指示位置如圖1中a所示,

9、則與線圈C接線柱連接的是電流計的接線柱。 圖2(2)若將電流計的A、B接線柱分別與圖2中乙線圈的E、F接線柱連接,將磁鐵從線圈中抽出時,電流計指針指示位置如圖1中b所示,則磁鐵的P端是極。 14.(10分)為制作電子吊秤,某物理小組找到一根拉力敏感電阻絲,拉力敏感電阻絲在拉力作用下發(fā)生微小形變(宏觀上可認為形狀不變),它的電阻也會隨之發(fā)生變化,其阻值R隨拉力F變化的圖像如圖(a)所示。該小組按圖(b)所示電路制作了一個簡易“吊秤”,電路中電源電動勢E=3 V,內阻r=1 ;靈敏毫安表量程為010 mA,內阻Rg=50 ;R1是滑動變阻器,A、B兩接線柱等高且固定。圖(a)圖

10、(b)現在這根拉力敏感電阻絲上套一輕質光滑絕緣環(huán),并將電阻絲兩端接在A、B兩接線柱上。通過光滑絕緣滑環(huán)可將重物吊起,不計敏感電阻絲重力,具體步驟如下:a.滑環(huán)下不吊重物時,閉合開關,調節(jié)滑動變阻器R1,使毫安表指針滿偏;b.滑環(huán)下吊已知重力的重物G,測出電阻絲與豎直方向的夾角為;c.保持滑動變阻器R1接入電路的電阻不變,讀出此時毫安表示數I;d.換用不同已知重力的重物,分別掛在滑環(huán)上,記錄每一個重力值對應的電流值;e.將毫安表刻度盤改裝為重力刻度盤。(1)寫出拉力敏感電阻絲上的拉力F與重物重力G的關系式F=。 (2)若圖(a)中R0=100 ,圖線斜率k=0.5 /N,測得=60&#

11、176;,毫安表指針半偏,則待測重物的重力G0=N。 (3)改裝后的重力刻度盤,其零刻度線在靈敏毫安表的(填“零刻度”或“滿刻度”)處,刻度線(填“均勻”或“不均勻”)。 (4)若電源電動勢不變,內阻變大,其他條件不變,用這臺“吊秤”稱量前,進行了a操作,則測量結果(填“偏大”“偏小”或“不變”)。 15.(8分)如圖所示,理想變壓器原線圈中輸入電壓U1=3 300 V,副線圈兩端電壓為U2=220 V,輸出端連有完全相同的兩個燈泡L1和L2(電阻不變),繞過鐵芯的導線所接的電壓表V的示數U=2 V。(電表均為理想交流電表)(1)求副線圈的匝數n2。(2)當開關S

12、斷開時,電流表A1的示數I1=1 A,則A2的示數I2為多少?(3)在(2)中情況下,當開關S閉合時,電流表A1的示數I1'為多少?16.(8分)如圖所示,質量為m、電荷量為+q的小球,放在傾角=30°的足夠長光滑絕緣斜面上,平行于斜面的絕緣輕質細繩一端與小球連接,另一端固定在斜面頂端小柱的A點。紙面是斜面的豎直截面。現在斜面所在區(qū)域加一水平向右的勻強電場和垂直于紙面向里的勻強磁場,小球處于靜止狀態(tài),此時細繩的拉力大小T=mg。已知重力加速度為g,求:(1)電場強度E的大小;(2)若將連接小球的細繩剪斷,小球在斜面上運動的最遠距離為s,求磁感應強度B的大小。17.(9分)如圖

13、甲所示,電阻不計且間距為L=1 m的光滑平行金屬導軌豎直放置,上端連接阻值為R=2 的電阻,虛線OO'下方有垂直于導軌平面向里的勻強磁場?，F將質量為m=0.3 kg、電阻Rab=1 的金屬桿ab從OO'上方某處以一定初速度釋放,下落過程中與導軌保持良好接觸且始終水平。在金屬桿ab下落0.3 m的過程中,其加速度a與下落距離h的關系圖像如圖乙所示。已知ab進入磁場時的速度v0=2.0 m/s,取g=10 m/s2。求:(1)勻強磁場的磁感應強度B的大小;(2)金屬桿ab下落0.3 m的過程中,通過R的電荷量q。18.(11分)如圖為實驗室篩選帶電粒子的裝置示意圖,左端加速電極M、

14、N間的電壓為U1,中間速度選擇器中存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場,勻強磁場的磁感應強度B1=1.0 T,兩極板間電壓U2=1.0×102 V,兩極板間的距離D=2 cm,速度選擇器右端是一個底面半徑R=20 cm的圓筒,可以圍繞豎直中心軸順時針轉動,筒壁的一個水平圓周上均勻分布著8個小孔(O1至O8),圓筒內部有豎直向下、磁感應強度大小為B2的勻強磁場。一帶電荷量大小為q=1.60×10-19 C、質量為m=3.2×10-25 kg的帶電粒子,從靜止開始經過加速電場后勻速穿過速度選擇器,圓筒不轉時,粒子恰好從小孔O8射入,從小孔O3射出。若粒子碰到圓筒就被圓筒吸

15、收。求:(1)加速器兩極板間的電壓U1的大小;(2)圓筒內勻強磁場的磁感應強度B2的大小,并判斷粒子帶正電還是負電;(3)要使粒子從一個小孔射入圓筒后能從正對面的小孔射出(如從O1進入,從O5射出),則圓筒勻速轉動的角速度為多大?答案全解全析1.C光敏電阻是由半導體材料制成的,其電阻值隨光照強度的變化而變化,能夠把光照強弱變化轉換為電阻大小變化,即可以把光信號轉換成電信號,選項A錯誤;干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器,選項B錯誤;霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量,選項C正確;電容式位移傳感器能夠把物體的位移這個力學量轉換為電容這個電學量,選項D錯誤。2.D根據電磁波譜可知

16、,紅外線的波長比無線電波的短,選項A錯誤;微波爐加熱食物使用的是微波,不是可見光,選項B錯誤;人們在烤火時感到溫暖,是因為皮膚正在吸收紅外線,選項C錯誤;電磁波具有能量,作為信息的一種載體,它可以攜帶信息,并能傳播信息,選項D正確。3.C閉合開關S時,由于LB與電阻R2串聯,立即就亮,而LA與電阻R1、線圈L串聯,線圈中產生自感電動勢阻礙電流變化,故LA慢慢亮起來,電路穩(wěn)定以后,由于電阻R2的阻值約等于R1的兩倍,所以LA會比LB更亮一些,選項A、B錯誤。斷開開關S時,線圈與兩個電阻和兩個燈泡構成閉合回路,線圈產生自感電動勢,相當于電源,阻礙原電流的減小,線圈的左端相當于電源的正極,通過LB的

17、電流方向與穩(wěn)定時相反;由于電流是從穩(wěn)定時線圈中電流大小開始減小,而穩(wěn)定時通過燈泡LB的電流比線圈中電流小,故LA慢慢熄滅,LB閃亮后才慢慢熄滅,選項C正確,D錯誤。4.C在t1時刻,電容器極板上電荷量最大,說明還沒開始放電,所以電路中無電流,選項A錯誤;在t1t2時間內電容器極板上的電荷量不斷減小,說明電容器在放電,在t2時刻,電容器極板上電荷量剛好為零,則兩極板間電勢差最小,選項B錯誤;t3時刻極板上電荷量在增加,說明電容器在充電,電路中電流在減小,電感線圈中磁場的磁感應強度在減小,選項C正確;t4t5時間內,電場能逐漸轉化為磁場能,選項D錯誤。5.D磁鐵插入圓筒且未碰到托盤的過程中,線圈內

18、產生感應電流,對磁鐵的運動有阻礙作用,所以磁鐵的機械能減小,選項A錯誤;磁鐵的運動速度越大,線圈內產生的感應電流也越大,則對磁鐵的阻礙作用越大,所以磁鐵向下運動的過程中受到的磁場力是變化的,則磁鐵的加速度也是變化的,選項B錯誤;由題圖可知,線圈處磁場方向向下且穿過線圈的磁通量增大,由楞次定律可知感應電流產生的磁場方向向上,則由右手螺旋定則可知通過電阻的電流方向從下到上,選項C錯誤;由“來拒去留”可知,磁鐵靠近線圈,則線圈與磁鐵相互排斥,磁鐵對線圈有向下的作用力,故電子秤的示數增大,選項D正確。6.A若磁場方向向外,帶電粒子在磁場中運動軌跡如圖所示,由幾何關系可知,其運動的軌跡半徑r=Rtan3

19、0°=3R,由洛倫茲力提供向心力,即qv0B=mv02r知3R=mv0qB,故勻強磁場的磁感應強度B=3mv03qR,若磁場方向向里可得到同樣的結果。選項A正確。7.B導線框從左向右進入磁場,磁通量向里增加,根據楞次定律可知,感應磁場方向向外,根據安培定則可知,感應電流方向沿逆時針方向,即負方向;設導線框沿x軸方向運動的速度為v,經時間t運動的位移為x=vt,根據幾何關系可知,導線框的有效切割長度為l=2x·tan 30°=23v3t,感應電流i=ER=BlvR=23Bv23Rt,可知電流i與t成正比,選項B正確。8.A因為原線圈與理想二極管相接,原線圈中只有半個

20、周期有電流,副線圈中也只有半個周期有電流,U1mU2m=n1n2,所以副線圈兩端電壓的最大值U2m=1102 V,設副線圈兩端電壓的有效值為U2,則U22RT=U2m22R·T2,解得U2=552 V,副線圈的輸出功率P2=U22R=110 W,原線圈的輸入功率P1=P2=110 W,選項A正確,B錯誤;電流表讀數I2=U2R=2 A,選項C錯誤;因為原線圈與理想二極管相接,原線圈中電流方向不變,原線圈中電流增大和減小時在副線圈中產生的感應電流方向相反,副線圈輸出的電流方向改變,選項D錯誤。9.D質子的最大動能Ek=q2B2r22m,與加速電壓無關,選項A錯誤;若只增大交變電壓U,則

21、質子在回旋加速器中加速的次數會減少,導致運動時間變短,選項B錯誤;若只將交變電壓的周期變?yōu)?T,而質子在磁場中運動的周期不變,兩周期不同,所以質子不能始終處于加速狀態(tài),選項C錯誤;質子在磁場中運動的軌道半徑R=mvqB,質子在電場中被加速,由動能定理有nqU=12mv2,聯立兩式易得出質子第n次被加速前、后的軌道半徑之比為n-1n,選項D正確。10.ABC當開關S1閉合后,根據安培定則可知通過霍爾元件的磁場方向向下,選項A正確;磁場的方向向下,通過霍爾元件的電流由接線端1流向接線端3,電子移動方向與電流的方向相反,由左手定則可知,電子偏向接線端2,所以接線端2的電勢低于接線端4的電勢,選項B正

22、確;僅將電源E1、E2反向接入電路,2、4兩接線端的電勢高低關系不發(fā)生改變,電壓表的示數不變,選項C正確;減小R1,電磁鐵中的電流增大,產生的磁感應強度B增大,增大R2,霍爾元件中的電流I減小,由I=nqSv=nql24·dv和qvB=qUHl24得霍爾電壓UH=IBnqd,IB乘積大小變化不能確定,霍爾電壓大小變化不能確定,即電壓表示數不一定增大,選項D錯誤。11.BC等離子體噴入磁場,由左手定則知正離子向下偏轉,所以上極板是電源的負極,下極板是電源的正極,選項A錯誤;穩(wěn)定時,根據qvB=qEd得電動勢E=Bdv,則流過R的電流為I=ER+r=BdvR+r,而r=dS,則電流大小I

23、=BdvSRS+d,兩極板間電壓大小為U=IR=BdvSRRS+d,選項B、C正確,D錯誤。12.ABC1=-Bl2,2=12Bl2,即=32Bl2,由q=R解得q=3Bl22R,故A正確;由能量守恒定律得,此過程中回路產生的電能為E=12mv2-12mv22=38mv2,即克服安培力做的功為38mv2,故B正確;此時感應電動勢E=Bl×v2+2Bl×v2=32Blv,線框中電流為I=ER=3Blv2R,由牛頓第二定律得BIl+2BIl=ma,解得a=9B2l2v2mR,故C正確;此時線框的電功率為P=I2R=9B2l2v24R,故D錯誤。13.答案(1)B(3分)(2)S

24、(3分)解析(1)由題意可知,電流從B接線柱流入電流計,指針向右偏;將磁鐵S極向下插入線圈時,穿過線圈的磁通量增大,由楞次定律結合安培定則可知,線圈中的電流由C流向D,所以D相當于電源正極;由于電流計指針向左偏,所以與線圈C接線柱連接的是電流計的B接線柱。(2)由題意可知,電流從B接線柱流入電流計,即線圈中的電流由E流向F,將磁鐵從線圈中抽出時,穿過線圈的磁通量減小,由楞次定律結合安培定則可知,磁鐵P端是S極。14.答案(1)G2cos(2分)(2)600(2分)(3)滿刻度(2分)不均勻(2分)(4)不變(2分)解析(1)根據共點力的平衡條件,有2F cos =G,解得F=G2cos。(2)

25、由題圖(a)可得R=R0+kF,其中R0=100 ,k=0.5 /N;根據題圖(b)電路,由閉合電路歐姆定律有I=Er+R+Rg+R1。不吊重物時,R=R0,毫安表指針滿偏,Ig=10 mA,即10×10-3 A=3V(1+100+50)+R1;重物重力為G0時,R=R0+kF,毫安表指針半偏,I1=5 mA,即5×10-3 A=3V(1+100+50)+0.5/N·F+R1,聯立解得F=600 N,則待測重物的重力G0=2F cos =2×600×cos 60° N=600 N。(3)由于毫安表指針滿偏時對應滑環(huán)上不吊重物,所以改裝

26、后的重力刻度盤零刻度線在毫安表的滿刻度處。由I=Er+R+Rg+R1、R=R0+kF、F=G2cos聯立得I=Er+R0+kG2cos+Rg+R1,由于I與G不是線性關系,所以改裝后的重力刻度盤刻度線不均勻。(4)由I=Er+R0+kG2cos+Rg+R1可知,若電源電動勢E不變,內阻r變大,調節(jié)滑動變阻器R1使毫安表指針滿偏,相當于R1變小,其測量結果不變。15.答案(1)110匝(2)15 A(3)2 A解析(1)由理想變壓器電壓與線圈匝數的關系可得U1n1=U2n2=U1,U2=220 V,U=2 V(1分)解得n2=110匝(1分)(2)當開關S斷開時,有U1I1=U2I2(1分)解得

27、I2=U1I1U2=15 A。(1分)(3)當開關S斷開時,有R1=U2I2(1分)當開關S閉合時,設副線圈負載總電阻為R',有R'=R12(1分)副線圈中的總電流為I2'=U2R'=30 A(1分)由U1I1'=U2I2'可得I1'=U2I2'U1=2 A(1分)16.答案(1)3mg3q(2)mqg6s解析(1)小球處于靜止狀態(tài),由平衡條件得qE cos +mg sin =T(2分)已知T=mg解得E=3mg3q(1分)(2)剪斷細繩,對小球受力分析可知,小球在斜面上做勻加速直線運動,設加速度為a,則qE cos +mg sin =ma(1分)v2=2