粤教版高中物理选择性必修第二册模块综合测评含答案

模块综合测评

(分值：100分)

1．(4分)用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化成电信号的过程，下列属于这类传感器的是(　　)

A．红外报警装置

B．走廊照明灯的声控装置

C．自动洗衣机中的压力传感装置

D．电饭煲中控制加热和保温的温控器

A　[红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转化成电信号；走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转化成电信号；自动洗衣机中的压力传感装置是把位移信号转化成电信号；电饭煲中控制加热和保温的温控器是把温度信号转化成电信号。]

2．(4分)如图甲所示，有一个面积为100 cm2的金属圆环，电阻为0.1 Ω，圆环中磁感应强度的变化规律如图乙所示，且磁场方向与圆环所在平面相垂直，在A→B过程中，圆环中感应电流I方向和流过它的电量q为(　　)

A．逆时针，q＝0.01 C　　 B．逆时针，q＝0.02 C

C．顺时针，q＝0.02 C D．逆时针，q＝0.03 C

A　[由楞次定律可知，感应电流为逆时针方向；再由题图乙可知ΔB＝(0.2－0.1)T＝0.1 T，所以q＝IΔt＝＝＝0.01 C。]

3．(4分)三角形导线框abc固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。规定线框中感应电流i沿顺时针方向为正方向，下列i­t图像中正确的是(　　)

A　　　　　　　　B

C　　　　　　　　D

B　[磁通量均匀变化，所以产生恒定的感应电流，因为第1 s内向里的磁通量增加，由楞次定律可判断感应电流方向为逆时针方向，即规定的负方向，1～3 s时间内感应电流方向为顺时针方向，即规定的正方向，选项B正确。]

4．(4分)如图所示，L为电阻很小的线圈，G1和G2为内阻可不计、零点在表盘中央的电流计。当开关K处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方。那么，当开关K断开时，将出现(　　)

A．G1和G2的指针都立即回到零点

B．G1的指针立即回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点

C．G1的指针缓慢地回到零点，而G2的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点

D．G1的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点

D　[K断开后，自感电流的方向与G1原电流方向相反，与G2原电流方向相同。故选D。]

5．(4分)为了能安全对某一高电压U、大电流I的线路进行测定，图中接法可行的是(绕组匝数n1>n2)(　　)

A　　　　B　　　　C　　　　D

B　[电流互感器是将大电流变成便于测量的小电流，由＝知I2＝I1，副线圈的匝数应大于原线圈的匝数且测量时应串联在被测电路中，A、C错误；电压互感器是将高电压变成低电压，由＝知U2＝U1，n1应大于n2，且测量时应并联在待测电路中，B正确，D错误。]

6．(4分)图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电。图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。则下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　　乙

A．图乙所示电压的瞬时值表达式为u＝51sin 50πt (V)

B．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4

C．变压器输入、输出功率之比为1∶4

D．Rt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大

B　[题图乙所示电压的瞬时值表达式为u＝51sin 100πt(V)，A错误；根据＝可知，原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，理想变压器的输入、输出功率相等，B正确，C错误；Rt处温度升高时，Rt的阻值减小，电压表示数不变，电流表示数变大，D选项错误。]

7．(4分)(多选)如图所示，闭合金属线框从一定高度自由下落进入匀强磁场中，磁场足够大，从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，线框运动的v­t图像可能是(　　)

A　　　　B　　　　C　　　　D

ACD　[当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力等于重力，则线框在从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场前做匀速运动，故A是可能的；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力小于重力，则线框做加速度逐渐减小的加速运动，最后可能做匀速运动，故C情况也可能；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力大于重力，则线框做加速度逐渐减小的减速运动，最后可能做匀速运动，故D可能；线框在磁场中不可能做匀变速运动，故B项是不可能的。]

8．(12分)如图为“研究电磁感应现象”实验中所用器材的示意图。试回答下列问题。

(1)在该实验中电流计G的作用是检测感应电流的________和________。

(2)请按实验要求在实物上连线。

(3)在实验出现的电磁感应现象中，A、B线圈哪个相当于电源？________(选填“A”或“B”)。

[解析]　(1)电流计G的零刻度在表盘中央，电流流过时，指针偏转，既显示了电流的大小，也显示了电流的方向。

(2)电源、开关、滑动变阻器和小线圈构成一闭合回路；大线圈和电流计构成闭合电路。电路如图所示。

(3)B线圈与电流计相连，显示回路感应电流，即B线圈相当于电源。

[答案]　(1)大小　方向　(2)见解析　(3)B

9．(14分)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值为4～5 Ω。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V，内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干。

甲

(1)在图甲的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小；

(2)根据电路图，在图乙的实物上连线；

(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤。

[解析]　(1)因为要求测热敏电阻在不同温度下的电阻值，且要求特性曲线尽可能完整，即变化范围尽可能大，所以变阻器必须用分压接法；又因为待测热敏电阻阻值为4～5 Ω，远小于电压表内阻5 kΩ，故电流表必须外接，实验电路图如图甲所示。

(2)实物接线如图乙所示。

(3)主要实验步骤：①往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计的值；②调节滑动变阻器，快速测出几组电流表和电压表的值；③重复①②，测量不同温度下的数据；④绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线。

[答案]　见解析

10．(4分)(多选)通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是(　　)

A．线框有两条边所受的安培力方向相同

B．线框有两条边所受的安培力大小相同

C．线框所受安培力的合力方向向左

D．线框将绕MN转动

BC　[通电矩形导线框abcd在无限长通电直导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad边和bc边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad边、bc边受磁场力(安培力)大小相同，方向相反，即ad边和bc边受合力为零。而对于ab和cd两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab边近而且由左手定则判断受力向左，cd边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab边、cd边受合力方向向左，故B、C选项正确。]

11．(4分)(多选)如图混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的(　　)

A．速度　　　　B．质量　　C．电荷　　　D．比荷

AD　[在正交的电磁场区域中，正离子不偏转，说明离子受力平衡，在区域Ⅰ中，离子受电场力和洛伦兹力，由qvB＝qE，得v＝，可知这些正离子具有相同的速度；进入只有匀强磁场的区域Ⅱ时，偏转半径相同，由R＝和v＝，可知，R＝；这些正离子具有相同的比荷。故选AD。]

12．(4分)(多选)在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为50 Ω，在ab间加上如图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　乙　　

A．交流电压的有效值为100 V

B．电流表示数为2 A

C．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/s

D．在1 min内电阻R上产生的热量为1.2×104 J

AD　[从题图乙中可以看出，交流电压的峰值为100 V，所以有效值U＝100 V，A项正确；通过电阻的电流I＝＝2 A，B错误；交流电的周期为T＝0.02 s，ω＝＝314 rad/s，C错误，1 min内Q＝I2Rt＝1.2×104 J，D正确。]

13．(8分)如图所示，水平桌面上有两个质量为m＝5.0×10－3 kg、边长均为L＝0.2 m的正方形线框A和B，电阻均为R＝0.5 Ω，用绝缘细线相连静止于宽为d＝0.8 m的匀强磁场的两边，磁感应强度B＝1.0 T，垂直桌面向下，现用水平恒力F＝0.8 N拉线框B，不计摩擦，线框A的右边离开磁场时恰好做匀速运动，求：

(1)线框匀速运动的速度；

(2)线框产生的焦耳热。

[解析]　(1)线框A的右边离开磁场时

E＝BLv，I＝，

平衡条件为F＝BIL，所以v＝＝10 m/s。

(2)由能量守恒定律Q＝F(d＋L)－·2mv2，

代入数据解得线框进出磁场过程中产生的焦耳热Q＝0.3 J。

[答案]　(1)10 m/s　(2)0.3 J

14．(8分)质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为e的正粒子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器。粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：

(1)粒子的速度v为多少？

(2)速度选择器的电压U2为多少？

(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？

[解析]　(1)在a中，e被加速电场U1加速，由动能定理有eU1＝mv2，

得v＝。

(2)在b中，e受的电场力和洛伦兹力大小相等，即

e＝evB1，

代入v值得U2＝B1d。

(3)在c中，e受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，做匀速圆周运动的半径R＝，

代入v值得R＝ 。

[答案]　(1) 　(2)B1d   (3)

15．(8分)如图所示，在磁感应强度B＝1.0 T、方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ＝37°角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab，已知接在滑轨中的电源电动势E＝12 V，内阻不计，ab杆长L＝0.5 m，质量m＝0.2 kg，杆与滑轨间的动摩擦因数μ＝0.1，滑轨与ab杆的电阻忽略不计，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，求：接在滑轨上的滑动变阻器R的阻值在什么范围内变化时，可使ab杆在滑轨上保持静止？(结果保留一位有效数字)

[解析]　对金属杆受力分析，回路中的电流为：I＝，

金属杆受到的安培力为：F＝BIL，

当摩擦力沿斜面向上，电流强度最小，电阻最大，由共点力平衡得：mgsin 37°－f－Fcos 37°＝0，

mgcos 37°＋Fsin 37°－FN＝0，

f＝μFN，

联立解得：Rmax＝5 Ω，

当摩擦力沿斜面向下，电流强度最大，电阻最小，由共点力平衡得：

mgsin 37°＋f－Fcos 37°＝0，

mgcos 37°＋Fsin 37°－FN＝0，

f＝μFN，

联立解得：Rmin＝3 Ω，

故可变电阻在3～5 Ω范围内。

[答案]　3～5 Ω

16．(10分)交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈电阻为r，外电路电阻为R，当线圈处于中性面时开始计时，逆时针匀速转动180°过程中，求：

(1)写出R两端的电压瞬时值的表达式；

(2)R上产生的电热Q；

(3)通过R的电量q。

[解析]　按照电流的定义I＝，计算电量q应该用电流的平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值。电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR。这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热。因此，一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能。

(1)线圈由中性面开始转动，感应电动势的瞬时值表达式为

e＝nBSωsin ωt，

由闭合电路欧姆定律可知i＝，

电阻R两端的电压为：u＝iR，

解以上三式得：u＝nBSωsin ωt。

(2)感应电动势的最大值为Em＝nBSω，

感应电动势的有效值为E＝，

由闭合电路欧姆定律可知I＝，

由焦耳定律可知，Q＝I2Rt，其中t＝，

解以上四式得：Q＝。

(3)通过电阻R的电量为q＝Δt，

由闭合电路欧姆定律得：＝，

由法拉第电磁感应定律得：＝n，

ΔΦ＝BS－(－BS)＝2BS，

联立以上四式得： q＝。

[答案]　(1)u＝nBSωsin ωt 　(2)Q＝ 　(3)q＝