人教版高中物理新教材同步講義選修第二冊 模塊綜合試卷(一)（含解析）

模塊綜合試卷(一)(滿分：100分)一、單項選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)1．關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是()A．變化的電場一定在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場B．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在C．電磁波和機(jī)械波都依賴于介質(zhì)才能傳播D．各種頻率的電磁波在真空中以不同的速度傳播答案B解析均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場，選項A錯誤；麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在，選項B正確；電磁波可以在真空中傳播，選項C錯誤；各種頻率的電磁波在真空中傳播的速度相同，等于光速，選項D錯誤．2．如圖所示，一個有界勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導(dǎo)線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運動到位置2(右)，則()A．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→aB．導(dǎo)線框離開磁場時，感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→aC．導(dǎo)線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右D．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，受到的安培力方向水平向左答案D解析根據(jù)楞次定律“增反減同”可知導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a，故A錯誤；導(dǎo)線框離開磁場時感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a，故B錯誤；根據(jù)“來拒去留”可知導(dǎo)線框離開磁場時受到了水平向左的安培力，故C錯誤；導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時受到了水平向左的安培力，故D正確．3．(2021·響水中學(xué)高二期末)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，電阻R＝22Ω，各電表均為理想交流電表．原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖乙所示．下列說法正確的是()A．副線圈輸出電壓的頻率為5HzB．電壓表的示數(shù)為22eq\r(2)VC．電阻R消耗的電功率為22WD．電流表的示數(shù)為1A答案C解析由題圖乙可知原線圈的周期為T＝0.02s，原、副線圈的頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz，所以A錯誤；電壓表的示數(shù)為有效值，由變壓器電壓與匝數(shù)成正比的規(guī)律，可知電壓表的示數(shù)為U2＝eq\f(U2m,\r(2))＝eq\f(22\r(2),\r(2))V＝22V，所以B錯誤；電阻R消耗的電功率為P2＝eq\f(U22,R)＝22W，所以C正確；由變壓器功率規(guī)律有U1I1＝U2I2＝P2，U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，解得I1＝0.1A，所以D錯誤．4.如圖所示，三段長度相等的直導(dǎo)線a、b、c相互平行且處在同一豎直面內(nèi)，a、b間的距離等于b、c間的距離，通電電流Ia＜Ib＜Ic，方向如圖所示，則下列判斷正確的是()A．導(dǎo)線b受到的安培力可能為0B．導(dǎo)線a受到的安培力可能為0C．導(dǎo)線c受到的安培力的方向一定向左D．導(dǎo)線a、b受到的安培力的方向一定相同答案B解析根據(jù)同向電流相互吸引、反向電流相互排斥可知，導(dǎo)線a對導(dǎo)線b有向左的吸引力，導(dǎo)線c對導(dǎo)線b有向左的排斥力，則導(dǎo)線b受到的安培力一定不為0，方向向左，故A錯誤；導(dǎo)線b對導(dǎo)線a有向右的吸引力，導(dǎo)線c對導(dǎo)線a有向左的排斥力，由于Ia＜Ib＜Ic，所以導(dǎo)線a受到的安培力可能為0，故B正確；導(dǎo)線a和b對導(dǎo)線c都有向右的排斥力，故導(dǎo)線c受到的安培力的方向一定向右，故C錯誤；導(dǎo)線a受到的安培力大小和方向不確定，則導(dǎo)線a、b受到的安培力的方向不一定相同，故D錯誤．5．(2021·杭州市高二期末)如圖所示為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖，演示儀中有一對彼此平行且共軸的勵磁圓形線圈，通入電流I后，能夠在兩線圈間產(chǎn)生勻強磁場；玻璃泡內(nèi)有電子槍，通過加速電壓U對初速度為零的電子加速并連續(xù)發(fā)射．電子剛好從球心O點正下方的S點水平向左射出，電子通過玻璃泡內(nèi)稀薄氣體時能夠顯示出電子運動的徑跡．則下列說法正確的是()A．若要正常觀察電子徑跡，勵磁線圈的電流方向應(yīng)為逆時針(垂直紙面向里看)B．若保持U不變，增大I，則圓形徑跡的半徑變大C．若同時減小I和U，則電子運動的周期減小D．若保持I不變，減小U，則電子運動的周期將不變答案D解析若要正常觀察電子徑跡，則電子需要受到向上的洛倫茲力，根據(jù)左手定則可知，玻璃泡內(nèi)的磁場方向應(yīng)垂直紙面向里，根據(jù)右手螺旋定則可知，勵磁線圈的電流方向應(yīng)為順時針(垂直紙面向里看)，故A錯誤；電子在磁場中運動，由洛倫茲力提供向心力，則eBv＝meq\f(v2,r)，可得r＝eq\f(mv,eB)，而電子進(jìn)入磁場的動能由靜電力做功得到，即eU＝eq\f(1,2)mv2，即U不變，則v不變，由于m、e不變，而當(dāng)I增大時，B增大，故半徑減小，B錯誤；因為T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,eB)，所以電子運動的周期與U無關(guān)，當(dāng)減小電流I時，線圈產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度B也減小，電子運動的周期T增大，故C錯誤；由C中分析可知，故D正確．6.如圖所示，邊長為L的正方形CDEF區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，對角線CE和DF的交點為P，在P點處有一粒子源，可以連續(xù)不斷地向紙面內(nèi)各方向發(fā)射出正離子．已知離子的質(zhì)量為m、電荷量為q，不計離子重力及離子間的相互作用．則離子不可能射出正方形區(qū)域的發(fā)射速率v應(yīng)滿足()A．0<v≤eq\f(qBL,8m) B．0<v≤eq\f(qBL,m)C．0<v≤eq\f(qBL,2m) D．0<v≤eq\f(qBL,4m)答案D解析離子在磁場中恰好不射出的軌跡如圖所示．根據(jù)幾何知識可知，其軌跡半徑為R＝eq\f(L,4)，因為qvB＝meq\f(v2,R)，所以有v＝eq\f(qRB,m)＝eq\f(qBL,4m)，所以離子不從磁場射出的速度需要滿足0<v≤eq\f(qBL,4m)，故A、B、C錯誤，D正確．7．(2021·鐵人中學(xué)高二期末)如圖甲所示，MN、PQ是水平方向的勻強磁場的上下邊界，磁場寬度為L.一個邊長為a的正方形導(dǎo)線框(L>2a)從磁場上方下落，運動過程中上下兩邊始終與磁場邊界平行．線框進(jìn)入磁場過程中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖像如圖乙所示，則線框從磁場穿出過程中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖像可能()答案B解析由題意可知，線框進(jìn)入磁場過程中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖像如題圖乙所示，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線框勻速進(jìn)入磁場，由于L>2a，當(dāng)線框完全進(jìn)入磁場后，因磁通量不變，則沒有感應(yīng)電流，線框只受重力作用，做勻加速運動，線框速度增加，當(dāng)出磁場時，速度大于進(jìn)入磁場的速度，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，出磁場時的感應(yīng)電流大于進(jìn)磁場的感應(yīng)電流，導(dǎo)致出磁場時的安培力大于重力，則線框做減速運動，根據(jù)牛頓第二定律，BiL－mg＝ma，則線框做加速度減小的減速運動，i＝eq\f(BLv,R)，故B正確，A、C、D錯誤．8.如圖所示，A1、A2為兩只相同燈泡，A1與一理想二極管D連接，線圈L的直流電阻不計．下列說法正確的是()A．閉合開關(guān)S后，A1會逐漸變亮B．閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，A1、A2亮度相同C．?dāng)嚅_S的瞬間，A1會逐漸熄滅D．?dāng)嚅_S的瞬間，a點的電勢比b點低答案D解析閉合開關(guān)S后，因A1和線圈并聯(lián)，則A1立刻亮，故A錯誤；閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，因線圈L的直流電阻不計，所以A1與二極管被短路，導(dǎo)致燈泡A1不亮，而A2將更亮，因此A1、A2亮度不同，故B錯誤；斷開S的瞬間，A2會立刻熄滅，線圈L與燈泡A1及二極管構(gòu)成回路，因線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，a點的電勢低于b點，但二極管具有單向?qū)щ娦裕曰芈分袥]有感應(yīng)電流，A1也是立即熄滅，故C錯誤，D正確．二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)9．圖甲所示為揚聲器的實物圖，圖乙為剖面圖，線圈處于磁場中，當(dāng)音頻電流信號通過線圈時，線圈帶動紙盆振動發(fā)出聲音．俯視圖丙表示處于輻射狀磁場中的線圈，磁場方向如圖中箭頭所示．則下列說法正確的是()A．環(huán)形磁體產(chǎn)生的磁感線是不閉合的B．圖丙中，線圈上各點的磁感應(yīng)強度不同C．當(dāng)電流方向改變時線圈所受安培力方向一定改變D．圖丙中當(dāng)電流沿逆時針方向時，對應(yīng)圖乙中線圈所受安培力方向豎直向上答案BC解析磁感線是閉合的曲線，故A錯誤；磁感應(yīng)強度是矢量，線圈上各點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向不同，故B正確；安培力方向由磁場方向和電流方向共同決定，電流方向改變安培力方向一定改變，故C正確；根據(jù)左手定則可判定，線圈所受安培力方向豎直向下，故D錯誤．10．在如圖甲所示的虛線框內(nèi)有勻強磁場，設(shè)圖示磁場方向為正，磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示．邊長為l、電阻為R的正方形均勻線框abcd有一半處在磁場中，磁場方向垂直于線框平面，此時線框ab邊的發(fā)熱功率為P，則下列說法正確的是()A．磁感應(yīng)強度B0＝eq\f(T,2l2)eq\r(PR)B．線框中感應(yīng)電流為I＝2eq\r(\f(P,R))C．線框cd邊的發(fā)熱功率為PD．a(chǎn)端電勢高于b端電勢答案BC解析由題圖乙可知，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小恒定，線框ab邊的發(fā)熱功率為P＝eq\f(E2,4R)，感應(yīng)電動勢E＝eq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(2B0,T)·eq\f(l2,2)＝eq\f(B0l2,T)，所以磁感應(yīng)強度B0＝eq\f(2T,l2)eq\r(PR)，A錯誤；由P＝eq\f(1,4)I2R可得線框中感應(yīng)電流為I＝2eq\r(\f(P,R))，B正確；cd邊電阻等于ab邊電阻，且兩邊流過的電流相等，因此發(fā)熱功率相等，C正確；由楞次定律可知，線框中感應(yīng)電流方向為adcba方向，處于磁場中的部分線框為等效電源，因此a端電勢比b端電勢低，D錯誤．11．圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型．在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動與桿固連的永磁體轉(zhuǎn)動，磁體下方的線圈與電壓傳感器相連．在某一風(fēng)速時，電壓傳感器顯示如圖乙所示正弦規(guī)律變化，則()A．永磁體的轉(zhuǎn)速為10r/sB．線圈兩端電壓的有效值為6eq\r(2)VC．交流電壓的表達(dá)式為u＝12sin5πt(V)D．該交流電可以直接加在擊穿電壓為9V的電容器上答案BC解析由題圖乙可知，交流電的周期為T＝0.4s，故永磁體的轉(zhuǎn)速為n＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.4)r/s＝2.5r/s，故A錯誤；由題圖乙可知電壓的最大值為12V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝6eq\r(2)V，故B正確；周期T＝0.4s，故ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.4)rad/s＝5πrad/s，故交流電壓的表達(dá)式為u＝12sin5πt(V)，故C正確；該交流電電壓的最大值大于電容器的擊穿電壓，故不能直接加在擊穿電壓為9V的電容器上，故D錯誤．12.(2021·大同一中高二月考)如圖所示，虛線PQ左上方存在垂直于紙面向外的勻強磁場，甲、乙兩個帶正電的粒子先后由靜止經(jīng)過相同電壓加速后，分別以速度v甲、v乙從PQ上的O點沿紙面射入磁場，結(jié)果兩粒子從PQ上的同一點射出磁場．已知v甲、v乙之間的夾角α＝60°，v乙與PQ之間的夾角β＝30°，不計甲、乙兩粒子的重力及甲、乙之間的作用力．設(shè)甲、乙在磁場中運動的時間分別為t甲、t乙，以下關(guān)系正確的是()A．v甲∶v乙＝1∶2 B．v甲∶v乙＝2∶1C．t甲∶t乙＝3∶4 D．t甲∶t乙＝3∶2答案BC解析甲、乙兩粒子在磁場中的運動情況如圖．粒子在加速過程中，根據(jù)動能定理有：qU＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(\f(2qU,m))，粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，則有：Bqv＝eq\f(mv2,R)，解得運動的半徑為R＝eq\f(mv,qB)，根據(jù)幾何知識可知，甲、乙兩粒子在磁場中運動的半徑之比為R甲∶R乙＝1∶2，聯(lián)立解得eq\f(m甲,q甲)∶eq\f(m乙,q乙)＝1∶4，v甲∶v乙＝2∶1，A錯誤，B正確；甲粒子在磁場中運動的軌跡對應(yīng)的圓心角為180°，乙粒子在磁場中運動的軌跡對應(yīng)的圓心角為60°，則甲、乙粒子在磁場中運動的時間之比為t甲∶t乙＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)×\f(2πm甲,q甲B)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,6)×\f(2πm乙,q乙B)))＝3∶4，C正確，D錯誤．三、非選擇題(本題共6小題，共52分)13．(6分)在圖甲中，不通電時電流計指針停在正中央，當(dāng)閉合開關(guān)時，觀察到電流計指針向左偏．現(xiàn)按圖乙連接方式將電流計與螺線管B連成一個閉合回路，將螺線管A與電池、滑動變阻器和開關(guān)S串聯(lián)成另一個閉合回路．(1)閉合開關(guān)S后，將螺線管A插入螺線管B的過程中，螺線管B的________端(選填“上”或“下”)為感應(yīng)電動勢的正極；(2)螺線管A放在B中不動，開關(guān)S突然斷開的瞬間，電流計的指針將________(選填“向左”“向右”或“不發(fā)生”)偏轉(zhuǎn)；(3)螺線管A放在B中不動，滑動變阻器的滑片向左滑動，電流計的指針將________(選填“向左”“向右”或“不發(fā)生”)偏轉(zhuǎn)．答案(1)下(2分)(2)向右(2分)(3)向左(2分)14．(6分)(2021·霞浦縣第一中學(xué)高二月考)如圖為“探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置．(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補充完整．(2)連接電路后，如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么閉合開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有：①將螺線管A迅速插入螺線管B時，靈敏電流計指針將________(選填“發(fā)生”或“不發(fā)生”)偏轉(zhuǎn)；②螺線管A插入螺線管B后，將滑動變阻器滑片迅速向左拉時，靈敏電流計指針________(選填“發(fā)生”或“不發(fā)生”)偏轉(zhuǎn)；③在上述兩過程中靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向________(選填“相同”或“相反”)；(3)在做“探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實驗時，如果螺線管B兩端不接任何元件，則螺線管B電路中將________________________________________________________________________．A．因電路不閉合，無電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．有電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但無感應(yīng)電流，只有感應(yīng)電動勢C．不能用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢方向D．可以用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢方向答案(1)見解析圖(1分)(2)①發(fā)生(1分)②發(fā)生(1分)③相反(1分)(3)BD(2分)解析(1)將電源、開關(guān)、滑動變阻器、螺線管A串聯(lián)成一個回路，再將電流計與螺線管B串聯(lián)成另一個回路，如圖所示．(2)①閉合開關(guān)，磁通量增加，指針向右偏轉(zhuǎn)，將螺線管A迅速插入螺線管B，穿過螺線管B的磁通量增加，則靈敏電流計的指針將向右偏轉(zhuǎn)；②螺線管A插入螺線管B后，將滑動變阻器滑片迅速向左拉時，滑動變阻器接入電路的電阻增大，則電流減小，穿過螺線管B的磁通量減小，則靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn)；③兩過程中靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向相反．(3)如果螺線管B兩端不接任何元件，線圈中仍有磁通量的變化，仍會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，不過沒有感應(yīng)電流存在，可根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電動勢的方向，B、D正確，A、C錯誤．15．(8分)如圖甲所示，邊長為L的n匝正方形金屬線圈abcd置于垂直線圈平面的磁場中，線圈的總電阻為R，用導(dǎo)線e、f連接一阻值也為R的定值電阻，其他電阻不計．磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，正方向為垂直線圈平面向外．求：(1)在0到t1時間內(nèi)，通過電阻R的電荷量；(2)在2t1到3t1時間內(nèi)，電阻R兩端的電勢哪端高，高多少．答案(1)eq\f(nB0,2R)L2(2)e端高eq\f(nB0L2,2t1)解析(1)在0到t1時間內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(nB0L2,t1)(1分)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),2R)(1分)q＝eq\x\to(I)t1(1分)聯(lián)立各式解得：q＝eq\f(nB0,2R)L2(1分)(2)在2t1到3t1時間內(nèi)，電路的總電動勢為E＝eq\f(nB0L2,t1)(2分)電阻R兩端的電壓為U＝eq\f(E,2)＝eq\f(nB0L2,2t1)(1分)根據(jù)楞次定律知，e端電勢高．(1分)16.(9分)如圖所示為邊長為L的單匝正方形線圈abcd，放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，從圖示位置開始以bc邊為軸勻速轉(zhuǎn)動．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過一周的過程中產(chǎn)生的熱量為Q.已知線圈的bc邊與磁場方向垂直，線圈電阻為R.求：(1)線圈轉(zhuǎn)動的角速度大??；(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過eq\f(π,3)時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值；(3)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的平均值．答案(1)eq\f(RQ,πB2L4)(2)eq\f(\r(3)RQ,2πBL2)(3)eq\f(2RQ,π2BL2)解析(1)線圈轉(zhuǎn)動過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有效值為E＝eq\f(\r(2),2)BL2ω(1分)線圈從題圖所示位置轉(zhuǎn)過一周所用的時間：t＝T＝eq\f(2π,ω)(1分)所以熱量Q＝eq\f(E2,R)t＝eq\f(πωB2L4,R)(1分)解得：ω＝eq\f(RQ,πB2L4)(1分)(2)線圈從題圖所示位置開始轉(zhuǎn)過eq\f(π,3)時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值：e＝BL2ωsin

eq\f(π,3)(1分)解得：e＝eq\f(\r(3)RQ,2πBL2)(1分)(3)線圈從題圖所示位置轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的過程中，線圈內(nèi)磁通量的變化量為ΔΦ＝BL2(1分)所用的時間為t1＝eq\f(π,2ω)(1分)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的平均值：eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,t1)＝eq\f(2RQ,π2BL2).(1分)17.(11分)(2021·吳忠中學(xué)高二期末)如圖所示，MN、PQ為足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，間距L＝0.5m，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ＝37°，N、Q間連接一個電阻R＝5.0Ω，勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強度B＝1.0T．將一根質(zhì)量m＝0.05kg的金屬棒放在導(dǎo)軌的ab位置，金屬棒及導(dǎo)軌的電阻不計．現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，當(dāng)金屬棒滑至cd處時，其速度大小開始保持不變，位置cd與ab之間的距離s＝2.0m．已知g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)金屬棒沿導(dǎo)軌開始下滑時的加速度大??；(2)金屬棒到達(dá)cd處的速度大??；(3)金屬棒由位置ab運動到cd的過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量．答案(1)2.0m/s2(2)2.0m/s(3)0.1J解析(1)設(shè)金屬棒的加速度大小為a，由牛頓第二定律得mgsinθ－μmgcosθ＝ma(2分)解得a＝2.0m/s2(1分)(2)設(shè)金屬棒到達(dá)cd位置時速度大小為v，電流為I，金屬棒受力平衡，有mgsinθ＝BIL＋μmgcosθ(2分)I＝e