学年高二物理沪科版选修3-2学业分层测评模块综合测评(含解析)

模块综合测评一、选择题(本题共12小题，共48分．在每题给出的四个选项中，第1～8题只有一项吻合题目要求，第9～12题有多项吻合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．)图11．如图1所示，条形磁铁正上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行．则线框由N极端匀速平移到S极端的过程中，线框中的感觉电流的情况是()．线框中向来无感觉电流B．线框中向来有感觉电流C．线框中开始有感觉电流，当线框运动到磁铁中部时无感觉电流，过中部后又有感觉电流D．线框中开始无感觉电流，当线框运动到磁铁中部时有感觉电流，过中部后又无感觉电流【解析】依照条形磁铁的磁场分布情况可知，线框在磁铁左端时，磁感线从线框下表面穿过；当运动到磁铁中央时，穿过线框的磁通量为零；当线框在磁铁右端时，磁感线从线框的上表面穿过，因此线框从磁铁上方匀速运动的过程中，穿过线框的磁通量发生变化，产生感觉电流．【答案】B2.如图2所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感觉电动势大小变化情况是()A．越来越大C．保持不变

图2B．越来越小D．无法判断【解析】棒ab水平抛出后，其速度越来越大，但只有水均分速度v0切割磁感线产生电动势，故E＝BLv0保持不变．【答案】C3.如图3所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感觉电流，且拥有缩短趋势，由此可知，圆环a()图3A．顺时针加速旋转B．顺时针减速旋转C．逆时针加速旋转D．逆时针减速旋转【解析】b中产生顺时针方向的感觉电流，且有缩短趋势，由安培定则和楞次定律可知，感觉电流的磁场向里，阻拦原磁场向里减小，说明环a中电流顺时针减小，选项B正确．【答案】B4．经过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流如图4所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为()图4A．12VB．410VC．15VD．85V【解析】依照图像，周期T＝1s，设该交变电流电压的有效值为U，0～0.4s的时间间隔为t＝0.4s，0．4～0.5s的时间间隔t2＝0.1s，依照电流的热效应，由22U2T2(I1Rt1＋I2Rt2)＝R，解得U＝410V，B正确．【答案】B5.如图5所示，理想变压器的原线圈匝数为n1＝1000匝，副线圈匝数n2＝200匝，交变电源的电动势e＝311sin314t(V)，电阻R＝88Ω，电流表和电压表对电路的影响忽略不计，以下结论正确的选项是()图5A．电流的频率为50HzB．电流表A1的示数约为0.2AC．电压表V1的示数为311VD．电阻R的发热功率约为44W【解析】由瞬时电动势表达式可知电流频率为50Hz，电压有效值约为220V，副线圈电压有效值约为44V，算得副线圈电流有效值约为0.5A，故电阻R的热功率约为22W，算得原线圈电流有效值约为0.1A，故答案为A.【答案】A6．如图6所示在虚线空间内有一对互相平行的金属导轨，宽为l，与水平面的夹角为θ，导轨电阻不计，在虚线空间内分布着垂直导轨平面向上的磁感觉强度为B的匀强磁场．导轨的下端接必然值电阻R，上端经过导线与一对竖直放置的平行金属板相连接，两板间距为d，此间固定着一圆滑绝缘直杆，它与水平面也成θ角，杆上套一带电小球．当一电阻也为R的圆滑导体棒ab沿导轨以速度匀速下滑时，小球恰好静止在绝缘直杆上．则由此能够判断小球的电性并能求出其比荷为()图62dgtanθ2dgtanθA．正电荷，BlvcosθB．正电荷，Blv2dgtanθ2dgtanθC．负电荷，BlvcosθD．负电荷，Blv【解析】杆切割磁感线产生的感觉电动势为Blv，因此U＝BlvqU2，对球：dq2dgtanθ＝mgtanθ，联立得，m＝Blv，应选B正确．【答案】B7．如图7所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落．若是线圈碰到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4地址时的加速度关系为()图7．a1＞a2＞a3＞a4B．a1＝a2＝a3＝a4C．a1＝a3＞a2＞a4D．a1＝a3＞a2＝a4【解析】线圈自由下落时，加速度为a1＝g；线圈完好在磁场中时，磁通量不变，不产生感觉电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度为a3＝g；线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感觉电流，将碰到向上的安培力，依照牛顿第二定律得知，a2＜g，a4＜g；线圈完好在磁场中时做匀加速运动，到达4处的速度大于2处的速度，则线圈在4地方受的安培力大于在2地方受的安培力，又知，磁场力总小于重力，则a2＞a4,故a1＝a3＞a2＞a4.因此本题选C.【答案】C8．如图8所示，在圆形空间地域内存在关于直径ab对称、方向相反的两个匀强磁场，两磁场的磁感觉强度大小相等，一金属导线制成的圆环恰好与磁场边界重合，以下说法中正确的选项是()图8．若使圆环向右平动，感觉电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向B．若使圆环竖直向上平动，感觉电流向来沿逆时针方向C．若圆环以ab为轴转动，a点的电势高于b点的电势D．若圆环以ab为轴转动，b点的电势高于a点的电势【解析】若圆环向右平动，由楞次定律知感觉电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，A选项正确；若圆环竖直向上平动，由于穿过圆环的磁通量未发生变化，因此圆环中无感觉电流产生，B选项错误；若圆环以ab为轴转动，在0～90°内，由右手定则知b点的电势高于a点的电势，在90°～180°内，由右手定则知a点的电势高于b点的电势，今后a、b两点电势按此规律周期性变化，C、D选项错误．【答案】A9．如图9所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，以下措施可行的有()图9．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的断念【解析】利用法拉第电磁感觉定律和涡电流解题．当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温高升．要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感觉电动势或减小电阻．增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感觉电动势．瓷杯不能够产生涡电流，取走断念会以致磁性减弱．因此选项A、B正确，选项C、D错误．【答案】AB10．如图10(a)，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框

abcd相连，导线框内有一小金属圆环

L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感觉强度

B随时间按图

(b)所示规律变化时(

)(a)(b)图10A．在t1～t2时间内，L有缩短趋势B．在t2～t3时间内，L有扩大趋势C．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感觉电流D．在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感觉电流【解析】在t1～t2时间内，穿过圆环的磁通量向上不是均匀增大，由愣次定律能够确定L必定减小面积以达到阻拦磁通量的增大，故有缩短的趋势，故A正确．在t2～t3时间内，穿过圆环的磁通量均匀变化，由法拉第电磁感觉定律可知，L中磁通量不变，则L中没有感觉电流，因此没有变化的趋势，故B、C错误．D项，在t3～t4时间内，向下的磁通量减小，依照楞次定律，在线圈中的电流方向c到b，依照右手螺旋定则，穿过圆环L的磁通量向里减小，则依照楞次定律，在金属圆环中产生顺时针方向的感觉电流，故D正确．【答案】AD11．一空间有垂直纸面向里的匀强磁场B，两条电阻不计的平行圆滑导轨竖直放置在磁场内，如图11所示，磁感觉强度B＝0.5T，导体棒AB、CD长度均为0.2m，电阻均为0.1Ω，重力均为0.1N．现用力向上拉动导体棒AB，使之匀速上升(导体棒AB、CD与导轨接触优异)，此时CD静止不动，则AB上升时，以下说法正确的选项是()图11A．AB碰到的拉力大小为2NB．AB向上运动的速度为2m/sC．在2s内，拉力做功，有0.4J的机械能转化为电能D．在2s内，拉力做功为0.6J【解析】对导体棒CD解析：mg＝BIl＝B2l2v，得v＝，应选项B正R2m/s确；对导体棒AB解析：F＝mg＋BIl＝0.2N，选项A错误；在2s内拉力做功转化的电能等于战胜安培力做的功，即W＝F安vt＝0.4J，选项C正确；在2s内拉力做的功为Fvt＝0.8J，选项D错误．【答案】BC12．某物理兴趣小组设计了如图12所示的火情报警系统，其中M是理想变压器，将a，b接在恒定电压的正弦交流电源上，RT为用半导体热敏资料制成的传感器(其电阻率随温度高升而减小)，电流表A2为值班室的显示器，显示经过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R2为定值电阻．若传感器RT所在处出现火警时，以下说法中正确的选项是()图12A．电流表A1的示数不变，电流表A2的示数增大B．电流表A1的示数增大，电流表A2的示数减小C．电压表V1的示数增大，电压表V2的示数增大D．电压表V1的示数不变，电压表V2的示数变小【解析】当传感器RT所在处出现火情时，T的电阻减小，以致电路的总R的电阻减小，因此电路中的总电流将会增加，A1测量的是原线圈中的总的电流，①由于副线圈的电流增大了，因此原线圈的电流A1示数也要增加；②由于电源的电压不变，匝数比不变，原副线圈的电压也不变，因此V1的示数不变；③由于副线圈中电流增大，R2的电压变大，因此V2的示数要减小；④R1的电压也要减小，因此A2的示数要减小；由①④可知A错误，B正确；由②③可知C错误，D正确．【答案】BD二、非选择题(本题共4小题，共52分．按题目要求作答．)13．(10分)传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥重视要作用，传感器能够将感觉到的物理量(如温度、光、声等)变换成便于测量的量(平时是电学量)，如热敏传感器，主若是应用了半导体资料制成的热敏电阻将热学量变换为电学量．热敏电阻随温度变化的图像如图13甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：甲

乙图13(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(选填“a”或“b”)．(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向________(选填“左”或“右”)搬动．【解析】(1)温度高升热敏电阻变小，控制左边电路电流变大，电磁铁磁性变强，要使温度过高时报警器报警，c应接在a处．(2)滑片P向左移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，在温度更高时控制电路才能有足够大的电流，使磁铁有足够大引力吸引开关，因此滑片向左搬动能够提高报警器的报警温度．【答案】(1)a(2)左14．(12分)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感觉强度B＝2πT．为了用此发电机发出的交流电带动两个标有“220V11kW”的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图14所示．求：图14(1)发电机的输出电压；(2)变压器原、副线圈的匝数比；(3)与变压器原线圈串通的交流电流表的示数．【解析】(1)最大电动势为Em＝NBSω＝2πNBSf2＝2π×220×π×0.05×50V＝11002V发电机输出电压U1＝Em＝1100V.2(2)变压器原、副线圈的匝数比为n1＝U1＝1100V＝5∶1.n2U2220V(3)由P＝UI得副线圈的总电流为P11×103I2＝2＝2×220A＝100AU2由I1＝n2得I2n11＝n221×100A＝20A.II＝5n1【答案】(1)1100V(2)5∶1(3)20A15．(14分)如图15甲所示，正方形导线框abcd匀速穿过一匀强磁场所区．磁场所区的宽度为L、磁感觉强度大小为B，方向垂直纸面向外；导线框的电阻为R，边长为2L，在穿过磁场的整个过程中，导线框ab、cd两边向来保持与磁场界线平行，导线框平面向来与磁场方向垂直；导线框的速度大小为v，方向垂直于cd边，规定电流沿a→b→c→d→a为正方向．甲乙图15(1)请在图乙中作出cd边进入磁场到ab边走开磁场的过程中，导线框中感觉电流随位移变化的i-x图像；(2)求在上述过程中导线框所产生的焦耳热Q.【解析】(1)线框在进入磁场及走开磁场时，E＝2BLv2BLvI＝R＝R由楞次定律，cd边在磁场中运动时，I为负方向，ab边在磁场中运动时，I为正方向．i-x图像以下列图：(2)cd边或ab边切割磁感线时，线框产生的焦耳热为Q＝I2RtL而t＝t1＋t2，t1＝t2＝v23解得Q＝8BLvR.23【答案】(1)i-x图像见解析(2)8BLvR16．(16分)如图16所示，电阻可忽略的圆滑平行金属导轨长x＝1.15m，两导轨间距L＝0.75m，导轨倾角为30°，导轨上端ab接一阻值R＝1.5Ω的电阻，磁感觉强度B＝0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上．阻值r＝0.5Ω、质量m＝0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触优异，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr