人教版（2019）选择性必修第二册模块综合测评（带解析）

1、模块综合测评满分:100分;时间:90分钟一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第19小题只有一项符合题目要求,第1012小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,选错或不答的得0分)1.下列说法正确的是() A.光敏电阻能够把电信号转换成光信号B.干簧管是一种能够感知静电场的传感器C.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量D.电容式位移传感器能够把电容这个电学量转换为物体的位移这个力学量2.关于电磁波谱,下列说法正确的是()A.红外线的波长比无线电波的长B.微波炉利用黄光对食物加热C.人们在烤火时感到温暖,是因为皮肤正在吸

2、收紫外线D.电磁波不仅具有能量,而且可以携带信息3.如图所示,电感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,LA、LB是两个相同的灯泡,电阻R2的阻值约等于R1的两倍,则()A.闭合开关S时,LA、LB同时达到最亮,且LB更亮一些B.闭合开关S时,LA、LB均慢慢亮起来,且LA更亮一些C.断开开关S时,LA慢慢熄灭,LB闪亮后才慢慢熄灭D.断开开关S时,LA慢慢熄灭,LB马上熄灭4.如图所示为LC振荡电路中电容器极板上所带电荷量随时间变化的q-t图像,下面判断正确的是()A.t1时刻,振荡电路中的电流最大B.t2时刻,电容器两极板间电势差最大C.t3时刻电感线圈中磁场的磁感应强度正在减小D.

3、t4t5时间内,磁场能逐渐转化为电场能5.如图所示,紧绕有闭合线圈的绝缘圆筒放在电子秤的非磁性材料托盘(图中未画出)上,一条形磁铁(N极向下)从圆筒正上方由静止释放后插入圆筒,空气阻力不计。对磁铁插入圆筒且未碰到托盘的过程,下列说法正确的是()A.磁铁的机械能守恒B.磁铁的加速度恒定C.通过电阻的电流方向如图中箭头所示D.电子秤的示数比磁铁尚未运动时电子秤的示数大6.空间有一圆柱形匀强磁场区域,该区域的横截面的半径为R,磁场方向垂直于横截面。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60°。不计重力,该磁场的磁感应强

4、度大小为()A.3mv03qRB.mv0qRC.3mv0qRD.3mv0qR7.如图所示,在x0的区域有垂直于xOy平面(纸面)向里的匀强磁场,现用力使一个等边三角形闭合导线框(粗细均匀)沿x轴向右匀速运动,运动中线框平面与纸面平行,BC边与y轴平行,从顶点A刚进入磁场开始计时,到线框全部进入磁场的过程中,其感应电流i(取顺时针方向为正)随时间变化的关系图线为()8.如图,理想变压器的原线圈与二极管一起接在u=2202 sin 50t(V)的交流电源上,副线圈接有R=55 的电阻,原、副线圈匝数比为21。假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大,电流表为理想电表。则()A.副线圈的输出功率

5、为110 WB.原线圈的输入功率为1102 WC.电流表的读数为1 AD.副线圈输出的电流方向不变9.回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用,其原理如图所示。D1和D2是两个中空的半圆形金属盒,它们的半径均为r,置于与盒面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场中,它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略),质子在两盒之间被电场加速。当质子被加速到最大动能Ek后,再将它们引出。忽略质子在电场中的运动时间,则下列说法中正确的是()A.若只增大交变电压U,则质子的最大动能Ek会变大B.若只增大交变电压U,则质子在回旋加速器中运运的时间不变C.若只将交变电压

6、的周期变为2T,仍能用此装置持续加速质子D.质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为n-1n10.如图所示,导电物质为电子的霍尔元件样品置于匀强磁场中,表面与磁场方向垂直,图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关S1、S2闭合后,三个电表都有明显示数,下列说法正确的是()A.通过霍尔元件的磁场方向向下B.接线端2的电势低于接线端4的电势C.仅将电源E1、E2反向接入电路,电压表的示数不变D.若适当减小R1、增大R2,则电压表示数一定增大11.磁流体发电是一项新兴技术,如图是它的示意图,平行金属板A、C间有一很强的匀强磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负离子)喷入磁

7、场,两极板间便产生电压,现将A、C两极板与电阻R相连,两极板间距离为d,正对面积为S,等离子体的电阻率为,磁感应强度为B,等离子体以速度v沿垂直磁场方向射入A、C两板之间,则稳定时,下列说法正确的是()A.极板A是电源的正极B.电源的电动势为BdvC.极板A、C间电压大小为BdvSRRS+dD.回路中电流为BdvR12.如图所示,在光滑绝缘的水平面上方有两个方向相反的沿水平方向的匀强磁场,PQ为两磁场的边界,磁场范围足够大,磁感应强度的大小分别为B1=B和B2=2B。一个竖直放置的边长为l、质量为m、电阻为R的正方形金属线框以初速度v沿垂直于磁场方向从图中实线位置开始向右运动,当线框运动到在每

8、个磁场中各有一半的面积时,线框的速度为v2,则下列判断正确的是()A.此过程中通过线框截面的电荷量为3Bl22RB.此过程中线框克服安培力做的功为38mv2C.此时线框的加速度大小为9B2l2v2mRD.此时线框中的电功率为9B2l2v22mR二、非选择题(本题共6小题,共52分)13.(6分)在“探究楞次定律”的实验中,某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系时,将电池的负极与电流计的A接线柱连接,连接B接线柱的导线试触电池正极,发现指针指在如图1中的b位置。图1(1)现将电流计的两接线柱与图2中甲线圈的两个接线柱连接,将磁铁S极向下插入线圈时,电流计指针指示位置如图1中a所示,

9、则与线圈C接线柱连接的是电流计的接线柱。 图2(2)若将电流计的A、B接线柱分别与图2中乙线圈的E、F接线柱连接,将磁铁从线圈中抽出时,电流计指针指示位置如图1中b所示,则磁铁的P端是极。 14.(10分)为制作电子吊秤,某物理小组找到一根拉力敏感电阻丝,拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变(宏观上可认为形状不变),它的电阻也会随之发生变化,其阻值R随拉力F变化的图像如图(a)所示。该小组按图(b)所示电路制作了一个简易“吊秤”,电路中电源电动势E=3 V,内阻r=1 ;灵敏毫安表量程为010 mA,内阻Rg=50 ;R1是滑动变阻器,A、B两接线柱等高且固定。图(a)图

10、(b)现在这根拉力敏感电阻丝上套一轻质光滑绝缘环,并将电阻丝两端接在A、B两接线柱上。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,不计敏感电阻丝重力,具体步骤如下:a.滑环下不吊重物时,闭合开关,调节滑动变阻器R1,使毫安表指针满偏;b.滑环下吊已知重力的重物G,测出电阻丝与竖直方向的夹角为;c.保持滑动变阻器R1接入电路的电阻不变,读出此时毫安表示数I;d.换用不同已知重力的重物,分别挂在滑环上,记录每一个重力值对应的电流值;e.将毫安表刻度盘改装为重力刻度盘。(1)写出拉力敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F=。 (2)若图(a)中R0=100 ,图线斜率k=0.5 /N,测得=60&#

11、176;,毫安表指针半偏,则待测重物的重力G0=N。 (3)改装后的重力刻度盘,其零刻度线在灵敏毫安表的(填“零刻度”或“满刻度”)处,刻度线(填“均匀”或“不均匀”)。 (4)若电源电动势不变,内阻变大,其他条件不变,用这台“吊秤”称量前,进行了a操作,则测量结果(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 15.(8分)如图所示,理想变压器原线圈中输入电压U1=3 300 V,副线圈两端电压为U2=220 V,输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2(电阻不变),绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2 V。(电表均为理想交流电表)(1)求副线圈的匝数n2。(2)当开关S

12、断开时,电流表A1的示数I1=1 A,则A2的示数I2为多少?(3)在(2)中情况下,当开关S闭合时,电流表A1的示数I1'为多少?16.(8分)如图所示,质量为m、电荷量为+q的小球,放在倾角=30°的足够长光滑绝缘斜面上,平行于斜面的绝缘轻质细绳一端与小球连接,另一端固定在斜面顶端小柱的A点。纸面是斜面的竖直截面。现在斜面所在区域加一水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,小球处于静止状态,此时细绳的拉力大小T=mg。已知重力加速度为g,求:(1)电场强度E的大小;(2)若将连接小球的细绳剪断,小球在斜面上运动的最远距离为s,求磁感应强度B的大小。17.(9分)如图

13、甲所示,电阻不计且间距为L=1 m的光滑平行金属导轨竖直放置,上端连接阻值为R=2 的电阻,虚线OO'下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场。现将质量为m=0.3 kg、电阻Rab=1 的金属杆ab从OO'上方某处以一定初速度释放,下落过程中与导轨保持良好接触且始终水平。在金属杆ab下落0.3 m的过程中,其加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示。已知ab进入磁场时的速度v0=2.0 m/s,取g=10 m/s2。求:(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小;(2)金属杆ab下落0.3 m的过程中,通过R的电荷量q。18.(11分)如图为实验室筛选带电粒子的装置示意图,左端加速电极M、

14、N间的电压为U1,中间速度选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度B1=1.0 T,两极板间电压U2=1.0×102 V,两极板间的距离D=2 cm,速度选择器右端是一个底面半径R=20 cm的圆筒,可以围绕竖直中心轴顺时针转动,筒壁的一个水平圆周上均匀分布着8个小孔(O1至O8),圆筒内部有竖直向下、磁感应强度大小为B2的匀强磁场。一带电荷量大小为q=1.60×10-19 C、质量为m=3.2×10-25 kg的带电粒子,从静止开始经过加速电场后匀速穿过速度选择器,圆筒不转时,粒子恰好从小孔O8射入,从小孔O3射出。若粒子碰到圆筒就被圆筒吸

15、收。求:(1)加速器两极板间的电压U1的大小;(2)圆筒内匀强磁场的磁感应强度B2的大小,并判断粒子带正电还是负电;(3)要使粒子从一个小孔射入圆筒后能从正对面的小孔射出(如从O1进入,从O5射出),则圆筒匀速转动的角速度为多大?答案全解全析1.C光敏电阻是由半导体材料制成的,其电阻值随光照强度的变化而变化,能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化,即可以把光信号转换成电信号,选项A错误;干簧管是一种能够感知磁场的传感器,选项B错误;霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量,选项C正确;电容式位移传感器能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量,选项D错误。2.D根据电磁波谱可知

16、,红外线的波长比无线电波的短,选项A错误;微波炉加热食物使用的是微波,不是可见光,选项B错误;人们在烤火时感到温暖,是因为皮肤正在吸收红外线,选项C错误;电磁波具有能量,作为信息的一种载体,它可以携带信息,并能传播信息,选项D正确。3.C闭合开关S时,由于LB与电阻R2串联,立即就亮,而LA与电阻R1、线圈L串联,线圈中产生自感电动势阻碍电流变化,故LA慢慢亮起来,电路稳定以后,由于电阻R2的阻值约等于R1的两倍,所以LA会比LB更亮一些,选项A、B错误。断开开关S时,线圈与两个电阻和两个灯泡构成闭合回路,线圈产生自感电动势,相当于电源,阻碍原电流的减小,线圈的左端相当于电源的正极,通过LB的

17、电流方向与稳定时相反;由于电流是从稳定时线圈中电流大小开始减小,而稳定时通过灯泡LB的电流比线圈中电流小,故LA慢慢熄灭,LB闪亮后才慢慢熄灭,选项C正确,D错误。4.C在t1时刻,电容器极板上电荷量最大,说明还没开始放电,所以电路中无电流,选项A错误;在t1t2时间内电容器极板上的电荷量不断减小,说明电容器在放电,在t2时刻,电容器极板上电荷量刚好为零,则两极板间电势差最小,选项B错误;t3时刻极板上电荷量在增加,说明电容器在充电,电路中电流在减小,电感线圈中磁场的磁感应强度在减小,选项C正确;t4t5时间内,电场能逐渐转化为磁场能,选项D错误。5.D磁铁插入圆筒且未碰到托盘的过程中,线圈内

18、产生感应电流,对磁铁的运动有阻碍作用,所以磁铁的机械能减小,选项A错误;磁铁的运动速度越大,线圈内产生的感应电流也越大,则对磁铁的阻碍作用越大,所以磁铁向下运动的过程中受到的磁场力是变化的,则磁铁的加速度也是变化的,选项B错误;由题图可知,线圈处磁场方向向下且穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知感应电流产生的磁场方向向上,则由右手螺旋定则可知通过电阻的电流方向从下到上,选项C错误;由“来拒去留”可知,磁铁靠近线圈,则线圈与磁铁相互排斥,磁铁对线圈有向下的作用力,故电子秤的示数增大,选项D正确。6.A若磁场方向向外,带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示,由几何关系可知,其运动的轨迹半径r=Rtan3

19、0°=3R,由洛伦兹力提供向心力,即qv0B=mv02r知3R=mv0qB,故匀强磁场的磁感应强度B=3mv03qR,若磁场方向向里可得到同样的结果。选项A正确。7.B导线框从左向右进入磁场,磁通量向里增加,根据楞次定律可知,感应磁场方向向外,根据安培定则可知,感应电流方向沿逆时针方向,即负方向;设导线框沿x轴方向运动的速度为v,经时间t运动的位移为x=vt,根据几何关系可知,导线框的有效切割长度为l=2x·tan 30°=23v3t,感应电流i=ER=BlvR=23Bv23Rt,可知电流i与t成正比,选项B正确。8.A因为原线圈与理想二极管相接,原线圈中只有半个

20、周期有电流,副线圈中也只有半个周期有电流,U1mU2m=n1n2,所以副线圈两端电压的最大值U2m=1102 V,设副线圈两端电压的有效值为U2,则U22RT=U2m22R·T2,解得U2=552 V,副线圈的输出功率P2=U22R=110 W,原线圈的输入功率P1=P2=110 W,选项A正确,B错误;电流表读数I2=U2R=2 A,选项C错误;因为原线圈与理想二极管相接,原线圈中电流方向不变,原线圈中电流增大和减小时在副线圈中产生的感应电流方向相反,副线圈输出的电流方向改变,选项D错误。9.D质子的最大动能Ek=q2B2r22m,与加速电压无关,选项A错误;若只增大交变电压U,则

21、质子在回旋加速器中加速的次数会减少,导致运动时间变短,选项B错误;若只将交变电压的周期变为2T,而质子在磁场中运动的周期不变,两周期不同,所以质子不能始终处于加速状态,选项C错误;质子在磁场中运动的轨道半径R=mvqB,质子在电场中被加速,由动能定理有nqU=12mv2,联立两式易得出质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为n-1n,选项D正确。10.ABC当开关S1闭合后,根据安培定则可知通过霍尔元件的磁场方向向下,选项A正确;磁场的方向向下,通过霍尔元件的电流由接线端1流向接线端3,电子移动方向与电流的方向相反,由左手定则可知,电子偏向接线端2,所以接线端2的电势低于接线端4的电势,选项B正

22、确;仅将电源E1、E2反向接入电路,2、4两接线端的电势高低关系不发生改变,电压表的示数不变,选项C正确;减小R1,电磁铁中的电流增大,产生的磁感应强度B增大,增大R2,霍尔元件中的电流I减小,由I=nqSv=nql24·dv和qvB=qUHl24得霍尔电压UH=IBnqd,IB乘积大小变化不能确定,霍尔电压大小变化不能确定,即电压表示数不一定增大,选项D错误。11.BC等离子体喷入磁场,由左手定则知正离子向下偏转,所以上极板是电源的负极,下极板是电源的正极,选项A错误;稳定时,根据qvB=qEd得电动势E=Bdv,则流过R的电流为I=ER+r=BdvR+r,而r=dS,则电流大小I

23、=BdvSRS+d,两极板间电压大小为U=IR=BdvSRRS+d,选项B、C正确,D错误。12.ABC1=-Bl2,2=12Bl2,即=32Bl2,由q=R解得q=3Bl22R,故A正确;由能量守恒定律得,此过程中回路产生的电能为E=12mv2-12mv22=38mv2,即克服安培力做的功为38mv2,故B正确;此时感应电动势E=Bl×v2+2Bl×v2=32Blv,线框中电流为I=ER=3Blv2R,由牛顿第二定律得BIl+2BIl=ma,解得a=9B2l2v2mR,故C正确;此时线框的电功率为P=I2R=9B2l2v24R,故D错误。13.答案(1)B(3分)(2)S

24、(3分)解析(1)由题意可知,电流从B接线柱流入电流计,指针向右偏;将磁铁S极向下插入线圈时,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律结合安培定则可知,线圈中的电流由C流向D,所以D相当于电源正极;由于电流计指针向左偏,所以与线圈C接线柱连接的是电流计的B接线柱。(2)由题意可知,电流从B接线柱流入电流计,即线圈中的电流由E流向F,将磁铁从线圈中抽出时,穿过线圈的磁通量减小,由楞次定律结合安培定则可知,磁铁P端是S极。14.答案(1)G2cos(2分)(2)600(2分)(3)满刻度(2分)不均匀(2分)(4)不变(2分)解析(1)根据共点力的平衡条件,有2F cos =G,解得F=G2cos。(2)

25、由题图(a)可得R=R0+kF,其中R0=100 ,k=0.5 /N;根据题图(b)电路,由闭合电路欧姆定律有I=Er+R+Rg+R1。不吊重物时,R=R0,毫安表指针满偏,Ig=10 mA,即10×10-3 A=3V(1+100+50)+R1;重物重力为G0时,R=R0+kF,毫安表指针半偏,I1=5 mA,即5×10-3 A=3V(1+100+50)+0.5/N·F+R1,联立解得F=600 N,则待测重物的重力G0=2F cos =2×600×cos 60° N=600 N。(3)由于毫安表指针满偏时对应滑环上不吊重物,所以改装

26、后的重力刻度盘零刻度线在毫安表的满刻度处。由I=Er+R+Rg+R1、R=R0+kF、F=G2cos联立得I=Er+R0+kG2cos+Rg+R1,由于I与G不是线性关系,所以改装后的重力刻度盘刻度线不均匀。(4)由I=Er+R0+kG2cos+Rg+R1可知,若电源电动势E不变,内阻r变大,调节滑动变阻器R1使毫安表指针满偏,相当于R1变小,其测量结果不变。15.答案(1)110匝(2)15 A(3)2 A解析(1)由理想变压器电压与线圈匝数的关系可得U1n1=U2n2=U1,U2=220 V,U=2 V(1分)解得n2=110匝(1分)(2)当开关S断开时,有U1I1=U2I2(1分)解得

27、I2=U1I1U2=15 A。(1分)(3)当开关S断开时,有R1=U2I2(1分)当开关S闭合时,设副线圈负载总电阻为R',有R'=R12(1分)副线圈中的总电流为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)小球处于静止状态,由平衡条件得qE cos +mg sin =T(2分)已知T=mg解得E=3mg3q(1分)(2)剪断细绳,对小球受力分析可知,小球在斜面上做匀加速直线运动,设加速度为a,则qE cos +mg sin =ma(1分)v2=2