高二物理粤教版选修32习题 模块综合测评 含答案.docx

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高二物理粤教版选修32习题模块综合测评含答案

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1～7题只有一项符合题目要求，第8～10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：

97192139】

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．

图1

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

（　　）

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

3．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it图中正确的是（　　）

图2

【解析】　由E＝n

S，i＝

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1s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.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B2t图象可能是下图中的

（　　）【导学号：

97192140】

图3

A　　　　B　　　　　C　　　　　D

【解析】　由E2＝n

S可知，若磁场B2均匀变化，产生的感应电动势E2恒定不变，L2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M→N，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．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θ＝ωt，转到位置a1d1，画出它的正视图如图所示．由磁通量计算式Φ＝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Φ＝BScosθ＝BScosωt，即ω与t的关系按余弦函数规律变化．C选项正确．

【答案】　C

6．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（d>L）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．t＝0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vt图象中，可能正确描述上述过程的是（　　）【导学号：

97192141】

图4

【解析】　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E＝BLv、I＝

及F＝BIL＝ma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

A．I变大，U变小　　　B．I变小，U变大

C．I变小，U变小D．I变大，U变大

【解析】　由电路的结构可知，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增大，路端电压U增大，R1两端电压减小，R3两端电压增大，即R2两端电压增大，所以I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10∶1，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R＝10Ω，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：

97192142】

图6

A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V

B．当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01s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25Hz

【解析】　原线圈输入电压的有效值为U1＝

V＝220V，当单刀双掷开关与a连接时，U2＝

U1＝22V，A选项正确；当t＝0.01s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，U2′＝

U1＝44V，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a′b′位置，若v1∶v2＝1∶2，则在这两次过程中

（　　）

图7

A．回路电流I1∶I2＝1∶2

B．产生的热量Q1∶Q2＝1∶2

C．通过任一截面的电荷量q1∶q2＝1∶2

D．外力的功率P1∶P2＝1∶2

【解析】　金属棒切割磁感线产生的感应电动势为BLv，感应电流I＝

＝

，其大小与速度成正比；产生的热量Q＝I2Rt＝

·

＝

，B、L、L′、R是相同的，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q＝It＝

＝

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1∶1；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P＝Fv＝BILv＝

，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1∶4.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B＝0.5T，导体杆ab和cd的长均为0.2m，电阻均为0.1Ω，所受重力均为0.1N，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：

97192143】

图8

A．ab受到的推力大小为2N

B．ab向上的速度为2m/s

C．在2s内，推力做功转化的电能是0.4J

D．在2s内，推力做功为0.6J

【解析】　以ab、cd为整体可知向上推力F＝2mg＝0.2N，对cd可得BIl＝mg，所以I＝

＝

A＝1A，设ab运动速度为v，则Blv＝I×2R，所以v＝

＝

m/s＝2m/s，2s内转化的电能W电＝I2×2Rt＝0.4J,2s内推力做的功WF＝Fvt＝0.8J．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）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R＝2.0Ω，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，1min内外界对线圈做的功是多少？

【解析】　

（1）由it图可知通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值Im＝2.0A.

（2）矩形线圈转动的周期T＝4.0×10－3s.

（3）由有效值I＝

，线圈电阻上产生的电热功率为P＝I2R＝

R＝4W.

（4）外界对线圈做功转化成电能再转化成电热，

1min内外界对线圈做的功W＝Pt＝240J.

【答案】　

（1）2.0A　

（2）4.0×10－3s　（3）4W（4）240J

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：

97192144】

【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FA＝mg和FA＝2nBIL，得m＝

I.

（3）设能称量的最大质量为m0.

由m＝

I和P＝I2R，得m0＝

.

【答案】　

（1）感应电流从C端流出　

（2）供电电流从D端流入　m＝

I　（3）

13．（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L＝1m，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R＝0.40Ω的电阻，质量为m＝0.01kg、电阻为r＝0.30Ω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10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响）．

甲　　　乙

图11

（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1.5s内，电阻R上产生的热量．

【解析】　

（1）由右手定则判断φb>φa.

（2）当金属棒匀速下落时，由共点力平衡条件得

mg＝BIL

金属棒产生的感应电动势E＝BLvt

则电路中的电流I＝

由图象可得vt＝7m/s

代入数据解得B＝0.1T.

（3）在0～1.5s，以金属棒ab为研究对象，根据动能定理得mgh－W安＝

mv

－0

W安＝0.455J

对闭合回路由闭合电路欧姆定律得

E电＝I（R＋r）

则电阻R两端的电压UR为

UR＝

E电

电阻R上产生的热量QR＝

W安＝0.26J.

【答案】　

（1）b端电势高　

（2）0.1T　（3）0.26J