2022年高中物理模块综合测评粤教版 2.pdf

1 模块综合测评(时间：60 分钟，满分：100 分)一、选择题(本题共 10 个小题，每小题6 分，共 60 分在每小题给出的四个选项中，第17 题只有一项符合题目要求，第810 题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分)1关于电磁感应现象，下列说法中正确的是()【导学号：90270139】A只要有磁通量穿过闭合电路，电路中就有感应电流B只要闭合电路在做切割磁感线运动，电路中就有感应电流C只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流D只要穿过闭合电路的磁通量足够大，电路中就有感应电流【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，与穿过线圈的磁通量的大小无关，C正确【答案】C 2物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”如图 1 所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关 S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环闭合开关 S的瞬间，套环立刻跳起某同学另找来器材再探究此实验他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是()图 1 A线圈接在了直流电源上B电源电压过高C所选线圈的匝数过多D所用套环的材料与老师的不同【解析】金属套环跳起的原因是开关S闭合时，套环上产生感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的线圈接在直流电源上，S闭合时，金属套环也会跳起电压越高，线圈匝数越多，S闭合时，金属套环跳起越剧烈若套环是非导体材料，则套环不会跳起 故选项 A、B、C错误，选项D正确【答案】D 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 8 页 -2 3(2016青岛高二期末)圆形导线框固定在匀强磁场中，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随时间变化的规律如图2所示若规定逆时针方向为感应电流i的正方向，下列i-t图中正确的是()图 2【解析】由EnBtS，iER可知，圆环内磁感应强度B的变化率恒定不变，电流大小也不变，A 项错误；由楞次定律可知，第1 s 内导线框中的感应电流方向沿逆时针方向，与规定的正方向相同，故选项B、D一定错误，只有选项C正确【答案】C 4.(2016 汕尾高二期末)如图 3 所示，平放在水平面的铁芯上分别绕有线圈L1、L2，每个线圈各接有两条光滑的平行金属导轨，金属棒MN、PQ均垂直于导轨放置，MN棒可自由移动而PQ棒固定MN所在轨道之间有竖直向上的匀强磁场B1，PQ棒所在轨道之间有沿竖直方向的变化磁场B2，规定竖直向上为B2的正方向当B2变化时，MN在磁场B1的作用下向右运动，则B2随时间变化的B2-t图象可能是下图中的()【导学号：90270140】图 3 A B C D【解析】由E2nB2tS可知，若磁场B2均匀变化，产生的感应电动势E2恒定不变，L2名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 8 页 -3 中的电流恒定不变，L1中将无感应电动势，MN棒不会向右运动，A、B 选项均错误；若B2竖直向上，逐渐减小，变化率也减小，由楞次定律可判断，L1中的磁通量方向竖直向上，且在减小，MN棒中的感应电流方向由MN，在B1中所变安培力水平向左，MN棒将向左运动，C选项错误；同样道理可分析，D选项正确【答案】D 5(2016嘉兴高二检测)在匀强磁场中的矩形线圈从中性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间t的图象是()【解析】设匀强磁场的磁感应强度为B，矩形线圈abcd的面积为S，如图所示，从中性面位置开始逆时针方向匀速转动，设经过时间t转过的角度t，转到位置a1d1，画出它的正视图如图所示由磁通量计算式BS(S为垂直磁感线方向的面积)可知，在时刻t通过线圈平面的磁通量为BScos BScos t，即 与t的关系按余弦函数规律变化C选项正确【答案】C 6(2013全国卷)如图 4 所示，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动t0 时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列v-t图象中，可能正确描述上述过程的是()【导学号：90270141】图 4【解析】导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动，利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 8 页 -4 线框进入和离开磁场时，安培力的作用都是阻碍线框运动，使线框速度减小，由EBLv、IER及FBILma可知安培力减小，加速度减小，当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化，不产生感应电流，不再产生安培力，线框做匀速直线运动，故选项D正确【答案】D 7如图5 所示是一火灾报警器电路的示意图其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而增大值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()图 5 AI变大，U变小BI变小，U变大CI变小，U变小DI变大，U变大【解析】首先弄清电路的结构：R2与R3并联，再与R1串联，当R3所在处出现火情时，R3的温度升高，则R3的电阻增大，故整个外电路的电阻要增大，路端电压U也要增大，R3两端电压也要增大，即R2两端电压要增大，所以I要增大，故选D.【答案】D 8如图 6甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R10，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是()【导学号：90270142】图 6 A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 V B当单刀双掷开关与a连接且t0.01 s时，电流表示数为零C当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大D当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz【解析】原线圈输入电压的有效值为U13112 V220 V，当单刀双掷开关与a连接时，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 8 页 -5 U2110U122 V，A选项正确；当t0.01 s 时，电流表示数不为零，电流表测量的是有效值，B选项错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，U215U144 V，输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，此时输出电压的频率不变，C选项正确，D选项错误【答案】AC 9.如图 7 所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v1、v2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到ab位置，若v1v212，则在这两次过程中()图 7 A回路电流I1I212 B产生的热量Q1Q212 C通过任一截面的电荷量q1q212 D外力的功率P1P212【解析】金属棒切割磁感线产生的感应电动势为BLv，感应电流IERBLvR，其大小与速度成正比；产生的热量QI2RtB2L2v2RLvB2L2LvR，B、L、L、R是一样的，两次产生的热量比等于运动速度的比；通过任一截面的电荷量qItBLvRLvBLLR与速度无关，所以这两个过程中，通过任一截面的电荷量之比应为11；金属棒运动过程中受磁场力的作用，为使棒匀速运动，外力大小要与磁场力相同则外力的功率PFvBILvB2L2v2R，其中B、L、R相同，外力的功率与速度的平方成正比，所以外力的功率之比应为14.A、B正确【答案】AB 10竖直放置的平行光滑导轨，其电阻不计，磁场方向如图8 所示，磁感应强度B0.5 T，导体杆ab和cd的长均为 0.2 m，电阻均为0.1，所受重力均为0.1 N，现在用力向上推导体杆ab，使之匀速上升(与导轨接触始终良好)，此时cd恰好静止不动，ab上升时下列说法正确的是()【导学号：90270143】图 8 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 8 页 -6 Aab受到的推力大小为2 N Bab向上的速度为2 m/s C在 2 s 内，推力做功转化的电能是0.4 J D在 2 s 内，推力做功为0.6 J【解析】以ab、cd为整体可知向上推力F2mg0.2 N，对cd可得BIlmg，所以ImgBl0.10.5 0.2 A1 A，设ab运动速度为v，则BlvI2R，所以v2RIBl20.1 10.5 0.2 m/s2 m/s,2 s内转化的电能W电I22Rt0.4 J,2 s内推力做的功WFFvt0.8 J 故选项B、C正确【答案】BC 二、非选择题(本题共 3 小题，共 40 分)11(12 分)(2016 镇安高二检测)交流发电机的原理如图9 甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，已知线圈的电阻为R2.0，求：甲乙图 9(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？(2)矩形线圈转动的周期是多少？(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？(4)保持线圈匀速转动，1 min 内外界对线圈做的功是多少？【解析】(1)由i-t图可知通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值Im2.0 A.(2)矩形线圈转动的周期T4.0 103 s.(3)由有效值IIm2，线圈电阻上产生的电热功率为PI2RI2m2R4 W.(4)外界对线圈做功转化成电能再转化成电热，1 min 内外界对线圈做的功WPt240 J.【答案】(1)2.0 A(2)4.0 103 s(3)4 W(4)240 J 12(14 分)某电子天平原理如图10 所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为 S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 8 页 -7 骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g，问：图 10(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？(2)供电电流I是从C端还是从D端流入？求重物质量与电流的关系(3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？【导学号：90270144】【解析】(1)由右手定则知：感应电流从C端流出(2)设线圈受到的安培力为FA.外加电流从D端流入由FAmg和FA2nBIL，得m2nBLgI.(3)设能称量的最大质量为m0.由m2nBLgI和PI2R，得m02nBLgPR.【答案】(1)感应电流从C端流出(2)供电电流从D端流入m2nBLgI(3)2nBLgPR13(14 分)如图 11 甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L1 m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接一阻值为R0.40 的电阻，质量为m 0.01 kg、电阻为r0.30 的金属棒ab紧贴在导轨上现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g取 10 m/s2(忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响)甲乙图 11 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 8 页 -8(1)判断金属棒两端a、b的电势高低；(2)求磁感应强度B的大小；(3)在金属棒ab从开始运动的1.5 s内，电阻R上产生的热量【解析】(1)由右手定则判断ba.(2)当金属棒匀速下落时，由共点力平衡条件得mgBIL金属棒产生的感应电动势EBLvt则电路中的电流IBLvtRr由图象可得vt7 m/s 代入数据解得B0.1 T.(3)在 01.5 s，以金属棒ab为研究对象，根据动能定理得mghW安12mv2t0 W安0.455 J 对闭合回路由闭合电路欧姆定律得E电I(Rr)则电阻R两端的电压UR为URRRrE电电阻R上产生的热量QRRRrW安0.26 J.【答案】(1)b端电势高(2)0.1 T(3)0.26 J 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 8 页 -