高中物理选修2步步高同步讲义 模块综合试卷(二)

模块综合试卷(二)(时间：90分钟满分：100分)123456789101112131415一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1.(2020·黑龙江鹤岗一中月考)如图1所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场.当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点间的电势差为161718图1√1234567891011121314151617182.如图2所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，副线圈上并联三个相同的灯泡，均能正常发光，原线圈中再串联一个相同的灯泡L，则A.灯L也能正常发光B.灯L比另外三个灯都暗C.灯L将会被烧坏D.不能确定灯L能否正常发光√123456789101112131415图2161718解析设每只灯泡的额定电流为I，额定电压为U，因并联在副线圈两端的三只小灯泡正常发光，所以副线圈中的总电流为3I，原、副线圈匝数比为3∶1，所以原、副线圈的电流之比为1∶3，所以原线圈中的电流为I，灯泡L也能正常发光，A正确，B、C、D错误.123456789101112131415161718123456789101112131415161718图33.(2020·浙江衢州高二期中)如图3，质量为m、长为3L的均匀直导线折成等边三角形线框LMN，竖直悬挂于两根绝缘细线上，并使边MN呈水平状态.现置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当两根绝缘细线所受拉力为零时，通过导线MN的电流强度大小为√123456789101112131415161718解析当两根绝缘细线所受拉力为零时，即等边三角形线框LMN所受的安培力与重力大小相等，方向相反，由于NLM导线的等效长度为L，由并联电路特点可知，IMN＝2IMLN，4.半径为r的圆环电阻为R，ab为圆环的一条直径.如图4所示，在ab的一侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化关系为B＝B0＋kt(k>0)，则A.圆环中产生顺时针方向的感应电流B.圆环具有扩张的趋势图4123456789101112131415161718√解析由于磁场均匀增大，圆环中的磁通量变大，根据楞次定律可知线圈中感应电流为逆时针方向，同时为了阻碍磁通量的变化，圆环将有收缩的趋势，故A、B错误；1234567891011121314151617185.如图5甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶6，其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈通过电流表与负载电阻R相连.若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法中正确的是A.变压器输入电压的最大值是220VB.若电流表的示数为0.5A，则变压器的输入

功率是12WC.原线圈输入的正弦交变电流的频率是100HzD.电压表的示数是12345678910111213141516图51718√1234567891011121314151617181234567891011121314151617186.(2020·黑龙江高二期末)一理想变压器原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为170V的正弦交流电源上，如图6所示.设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈的匝数比为n1∶n2，在原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k＝

，则A.U＝66V，n1∶n2＝3∶1B.U＝34V，n1∶n2＝4∶1C.U＝40V，n1∶n2＝4∶1D.U＝22V，n1∶n2＝3∶112345678910111213141516图61718√解得原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝4∶1，解得U＝40V，故C正确，A、B、D错误.1234567891011121314151617187.(2020·北京市101中学高二下期中)如图7甲所示，矩形线圈abcd位于匀强磁场中，磁场方向垂直线圈所在平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示.以图中箭头所示方向为线圈中感应电流i的正方向，以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度B的正方向，图7123456789101112131415161718则下列图中能正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的是123456789101112131415161718√123456789101112131415161718再由B－t图像可知，0～1s内，B增大，则Φ增大，由楞次定律知，感应电流方向为逆时针，所以0～1s内的电流为负值；同理可得，1～2s电流为零；2～3s电流为正值，C正确.8.(2020·北京市期末)如图8所示，PQ是匀强磁场中的一片金属板，其平面与磁场方向平行，一个粒子从某点以与PQ垂直的速度射出，动能是Ek1，该粒子在磁场中的运动轨迹如图所示.今测得它在金属片两边的轨道半径之比是10∶9，若在穿越金属板过程中粒子受到的阻力大小及电荷量恒定，则下列说法正确的是图8123456789101112131415161718√123456789101112131415161718123456789101112131415161718即该粒子最多能穿过金属板5次，故B正确，A、D错误；二、多项选择题(本题4小题，每小题4分，共16分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)图99.如图9所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L之间用挡板(未画出)隔开，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距不变，下列说法中正确的是A.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C.当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小D.无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变123456789101112131415161718√√解析滑动触头P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，流过灯泡的电流增大，L消耗的功率增大.同理，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小.12345678910111213141516171810.如图10甲，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以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.当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时A.在t1～t2时间内，L有收缩趋势B.在t2～t3时间内，L有扩张趋势C.在t2～t3时间内，L内有逆时针

方向的感应电流D.在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流图10123456789101112131415161718√√解析在t1～t2时间内，外加磁场的磁感应强度增大且图线斜率在增大，则在导线框中产生顺时针方向且大小增加的电流，该电流产生的磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，据“增缩减扩”可以判定圆环有收缩趋势，故选项A正确；123456789101112131415161718在t2～t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定电流，该电流产生稳定磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，故选项B、C错误；在t3～t4时间内，外加磁场方向向下且减小，又知图线斜率也减小，在导线框中产生顺时针方向减小的电流，该电流产生向内减小的磁场，则圆环内产生顺时针方向的电流，故选项D正确.12345678910111213141516171811.(2020·莱西一中、高密一中、枣庄三中联考)如图11所示，在x轴上方第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，x轴下方存在沿y轴正方向的匀强电场.a、b两个重力不计的带电粒子分别从电场中的同一点P由静止图11释放后，经电场加速从M点射入磁场并在磁场中发生偏转.最后从y轴离开磁场时，速度大小分别为v1和v2，v1的方向与y轴垂直，v2的方向与y轴正方向成60°.a、b两粒子在磁场中运动的时间分别记为t1和t2，则以下比值正确的是A.v1∶v2＝2∶1 B.v1∶v2＝1∶2C.t1∶t2＝3∶2 D.t1∶t2＝3∶8√√123456789101112131415161718粒子在磁场中运动时，其轨迹如图，a粒子的圆心为O，b粒子的圆心为O′，根据几何知识可知，R2·sin30°＋R1＝R2，则R1∶R2＝1∶2，

②123456789101112131415161718将④代入①中可得v1∶v2＝2∶1，故A正确，B错误.123456789101112131415161718所以两粒子在磁场中运动的时间之比为故C错误，D正确.12.(2020·湖南怀化高二期末)如图12甲所示，在光滑水平面上用恒力F拉一质量为m、边长为a、电阻为R的单匝均匀正方形铜线框，在1位置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时.若磁场的宽度为b(b>3a)，在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0，并开始离开匀强磁场.此过程中v－t图像如图乙所示，则图12123456789101112131415161718123456789101112131415161718√√故A错误；t＝0时刻，线框右侧边MN两端的电压为外电压，线框产生的感应电动势为E＝Bav0123456789101112131415161718由题图可知，线框在位置1和位置2时的速度相等，根据动能定理，外力做的功等于克服安培力做的功，123456789101112131415161718即有Fb－W安＝ΔEk＝0，解得W安＝Fb，故线框中产生的焦耳热为Fb，故D正确.三、非选择题(本题共6小题，共52分)13.(5分)(2020·北师联盟模拟)如图13为研究电磁感应现象的实验装置，部分导线已连接.(1)用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好；图13123456789101112131415161718答案见解析图解析将电源、开关、滑动变阻器、原线圈串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电流计与副线圈串联成另一个回路，电路图所图所示.123456789101112131415161718(2)在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后可能出现的情况有：将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________.原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向右拉时，灵敏电流计指针将________；断开开关时，灵敏电流计指针将________.(均选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)123456789101112131415161718向右偏向左偏向左偏解析在闭合开关时，穿过线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏转；将原线圈迅速插入副线圈时，穿过线圈的磁通量增加，灵敏电流计指针将向右偏.原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向右拉时，线圈中的电流减小，穿过线圈的磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏.断开开关时，线圈中的电流减小，穿过线圈的磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏.12345678910111213141516171814.(6分)如图14所示，线圈L的电感为25mH，电阻为零，电容器C的电容为40μF，灯泡D的规格是“4V

2W”.开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流.若从S断开开始计时，求：图14答案正电荷解析S断开后，LC中产生振荡电流，123456789101112131415161718(2)当t＝π×10－3s时，LC回路中的电流大小.答案

0.5A12345678910111213141516171815.(9分)如图15甲为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成.已知受电线圈的匝数为N＝50，电阻r＝1.0Ω，在它的c、d两端接阻值R＝9.0Ω的电阻.设受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间的变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流.求：图15123456789101112131415161718(1)在一个周期内，阻值为R的电阻上产生的焦耳热；(结果保留两位有效数字)123456789101112131415161718答案5.7×10－2J

123456789101112131415161718受电线圈中产生的感应电流的最大值为在一个周期内电阻R上产生的焦耳热为Q＝I2RT≈5.7×10－2J(1分)(2)从t1到t2时间内，通过阻值为R的电阻的电荷量.123456789101112131415161718答案2.0×10－3C123456789101112131415161718由题图乙可知，在t1～t2时间内，|ΔΦ|＝4.0×10－4Wb (1分)16.(9分)如图16所示，两根竖直固定的足够长的金属导轨ab和cd相距L＝0.2m，另外两根水平金属杆MN和PQ的质量均为m＝0.1kg，可沿导轨无摩擦地滑动，MN杆和PQ杆接入电路的电阻均为R＝0.2Ω(竖直金属导轨电阻不计)，PQ杆放置在水平绝缘平台上，整个装置处于垂直导轨平面向里的磁场中，g取10m/s2.图16123456789101112131415161718(1)若将PQ杆固定，让MN杆在竖直向上的恒定拉力F＝1.8N的作用下由静止开始向上运动，磁感应强度B0＝1.0T，杆MN的最大速度为多少？123456789101112131415161718答案8m/s

解析MN杆切割磁感线产生的电动势为E1＝B0Lv，

(1分)123456789101112131415161718MN杆所受安培力的大小为F安＝B0I1L，

(1分)对MN杆由牛顿第二定律得F－mg－F安＝ma，(1分)当MN杆速度最大时，加速度为零，联立得MN杆的最大速度vm＝8m/s. (1分)(2)若将MN杆固定，MN和PQ的间距为d＝0.4m，现使磁感应强度从零开始以

＝0.5T/s的变化率均匀地增大，经过多长时间，杆PQ对地面的压力为零？123456789101112131415161718答案100s123456789101112131415161718联立解得t＝100s. (1分)17.(11分)(2020·湖北高二期末)如图17甲所示，在水平面上固定有长为L＝2m、宽为d＝0.5m的光滑金属“U”形导轨，导轨右端接有R＝1Ω的电阻，在“U”形导轨右侧l＝1m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.在t＝0时刻，质量为m＝0.1kg、内阻r＝1Ω的导体棒ab以v0＝1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导轨的电阻忽略不计，g取10m/s2.图17123456789101112131415161718(1)求第一秒内流过ab的电流的大小及方向；123456789101112131415161718答案0.25A方向由a流向b

123456789101112131415161718方向由a流向b；

(1分)(2)求ab棒进磁场瞬间的加速度大小；123456789101112131415161718答案1.25m/s2

123456789101112131415161718解析依题意可知ab棒在1s末时刻进入磁场(速度仍为v0)，此后磁感应强度保持不变，则E2＝Bdv0＝0.5V (1分)F＝BI2d (1分)由牛顿第二定律，有F＝ma (1分)所以a＝1.25m/s2 (1分)(3)导体棒最终停止在导轨上，