2020秋高中物理3-2达标作业：模块综合检测（一）含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020秋高中物理人教版选修3-2达标作业：模块综合检测（一）含解析模块综合检测（一）（时间：90分钟分值：100分）一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1.机器人装有作为眼睛的“传感器"，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器"，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯.下列有关该机器人“眼睛"的说法中正确的是()A。力传感器 B。光传感器C.温度传感器 D。声音传感器解析：遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器,故选项B正确，选项A、C、D错误.答案:B2.现用电压为380V的正弦式交变电流给额定电压为220V的电灯供电，以下电路中不可能使灯泡正常发光的有（）解析：由题图可知，A、B中均有电阻分压，可以使灯泡正常发光；C为降压变压器，通过变压器降压也可以使灯泡正常发光；D为升压变压器，灯泡两端的电压要大于380V，不可行.答案：D3.对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象,下列说法中正确的是（）A.电流大小变化，方向不变，是直流电流B.电流大小、方向都变化，是交变电流C。电流的周期是0。02s，最大值是0.2AD。电流做周期性变化，是交变电流解析：方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征,因为在此坐标系中电流的方向用正负表示，所以此电流的方向没有改变，是直流电流,A正确,B、D错误；由题图象可以看出电流的周期是0.01s，而不是0。02s，C错误。答案：A4。如图所示,北京某中学生在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1，方向由南向北,竖直分量大小为B2，假设自行车的车把为长为L的金属平把，下列结论正确的是（)A.图示位置中辐条上A点比B点电势低B。左车把的电势比右车把的电势低C。自行车左拐改为南北骑向,辐条上A点比B点电势高D.自行车左拐改为南北骑向，辐条上A点比B点电势低解析：自行车行驶时,辐条切割磁感线,从东往西沿直线以速度v骑行，根据右手定则判断可知，图示位置中辐条上A点电势比B点电势低,故A正确；在行驶过程中，车把与竖直分量的磁场切割，因此产生感应电流，根据右手定则可知，左车把的电势比右车把的电势高,故B错误;自行车左拐改为南北骑向,自行车辐条没有切割磁感线,则没有电势的高低,故C、D错误。故选A。答案：A5.如图所示，在通电长直导线的下方放置一闭合导线框abcd,不能使abcd中产生感应电流的情况是（）A.长直导线中通以变化的电流B。长直导线中通以恒定的电流，线圈左右平移C.长直导线中通以恒定的电流，线圈上下平移D.长直导线中通以恒定的电流，线圈绕ad边转动解析:长直导线中通以变化的电流时，产生的磁场变化,穿过线框的磁通量变化，将产生感应电流；长直导线中通以恒定的电流，周围产生恒定的磁场，导线框左右移动时,虽然在切割磁感线，但磁通量没有变化，因此也不会产生感应电流；长直导线中通以恒定的电流，周围产生恒定的磁场,线圈上下平移时，穿过线框的磁通量增加或减小,将产生感应电流；长直导线中通以恒定的电流，周围产生恒定的磁场，线圈绕ad边转动时，穿过线框的磁通量减小，将产生感应电流.故选B.答案：B6.两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图所示,线圈L的平面跟纸面平行。现将线圈从位置A沿M、N连线中垂线迅速平移到B位置，则在平移过程中,线圈中的感应电流(）A。沿顺时针方向，且越来越小B.沿逆时针方向，且越来越大C.始终为零D。先顺时针，后逆时针解析：整个过程中，穿过线圈的磁通量为0。答案:C7。在光滑的桌面上放有一条形磁铁，条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质小圆环，如图所示.则以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的是（)A.释放圆环，环下落时环的机械能守恒B。释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C.给磁铁水平向右的初速度,磁铁滑出时做匀速运动D。给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左的运动趋势解析：根据条形磁铁的电场线的分布，铜质小圆环在下落过程中，磁通量始终为零,无电磁感应现象，释放圆环，环下落时环的机械能守恒，磁铁对桌面的压力等于磁铁的重力，故A对，B错.当磁铁左右移动时,铜质小圆环的磁通量发生变化，产生电磁感应现象，根据楞次定律可以判断，电磁感应的机械效果是阻碍它们之间的相对运动，给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动，C错.线圈有向右运动的趋势，D错。答案：A8。如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略.A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大、电阻可忽略的线圈。关于这个电路的说法正确的是(）A.从开关闭合到电路中电流稳定的时间内,A灯立刻亮，而后逐渐变暗,最后亮度稳定B.从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定C。开关由闭合到断开瞬间,A灯闪亮一下再熄灭D.开关由闭合到断开瞬间,电流自左向右通过A灯解析：开关闭合，由于L产生的自感电动势阻碍电流的增大，B灯将推迟一些时间才能正常发光，而A灯立刻亮,当L不起作用后,A灯亮度逐渐变暗，最后亮度稳定,选项A正确，B错误；开关断开的瞬间,L作为电源，通过L中的电流值是逐渐减小的，由于稳定时灯泡A、B中电流大小相等，故A灯不会闪亮，而是慢慢熄灭的，选项C错误;开关由闭合到断开瞬间，电流自右向左通过A灯，选项D错误.答案：A9。如图所示,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里,磁场上边界b和下边界d水平.在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平.线圈从水平面a开始下落.已知磁场上、下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离.若线圈下边刚通过水平面b、c（位于磁场中）和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd,则（）A。Fd>Fc>Fb B.Fc〈Fd<FbC。Fc〉Fb〉Fd D。Fc<Fb<Fd解析:线圈从a到b做自由落体运动,在b处开始进入磁场切割磁感线，产生感应电流，受到安培力作用，由于线圈的上下边的距离很短，所以经历很短的变速运动而完全进入磁场，c处线圈中磁通量不变，不产生感应电流，不受安培力作用，但线圈在重力作用下依然加速，因此线圈在d处离开磁场切割磁感线时,产生的感应电流较大,故该处所受安培力必然大于b处。综合分析可知,选项D正确.答案:D10.如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上,PQMN所围的面积为S，PQ之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻。导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0~2t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态.下列说法正确的是(）A.在0～t0和t0～2t0时间内，导体棒受到的导轨的摩擦力方向相同B。在0～t0时间内，通过导体棒的电流方向为N到MC。在t0～2t0时间内，通过电阻R的电流大小为eq\f（SB0，Rt0)D.在0～t0时间内，通过电阻R的电荷量为eq\f(SB0,2R)解析:导体棒MN始终静止，与导轨围成的线框面积不变，根据电磁感应可得感应电动势E＝eq\f（ΔΦ,Δt)＝Seq\f（ΔB，Δt),即感应电动势与B-t图象斜率成正比，0～t0时间内的感应电流I1＝eq\f（E,R)＝Seq\f（ΔB,ΔtR）＝Seq\f（B0，t0R），t0～2t0时间内的感应电流I2＝eq\f(E，R）＝Seq\f（ΔB,ΔtR)＝Seq\f（2B0,t0R)，选项C错误。0～t0时间内竖直向上的磁通量减小，根据楞次定律,感应电流的磁场方向竖直向上，感应电流为N到M，选项B正确。0～t0时间内磁通量在减小，根据楞次定律要阻碍磁通量的减小，导体棒有向右运动的趋势，摩擦力水平向左；t0～2t0时间内磁通量增大，同理可判断导体棒有向左运动的趋势，摩擦力水平向右,选项A错误.在0～t0时间内,通过电阻R的电荷量Q＝eq\o（I，\s\up6（－）)×Δt＝eq\f（\o（E，\s\up6（－)），R)×Δt＝Seq\f(ΔB,ΔtR）×Δt＝eq\f（SΔB，R）＝eq\f(SB0，R），选项D错误.答案：B二、多项选择题（本题共4小题,每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得5分,漏选得3分，错选或不选得0分）11。如图所示,电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动.t＝0时,线圈平面与磁场垂直,各电表均为理想交流电表,则（)A。1s内电路中的电流方向改变了eq\f（ω，π）次B。滑片P向下滑动时，电压表的读数不变C.线圈匀速运动的角速度ω变大时，电流表的读数也变大D。t＝0时,线圈中的感应电动势最大解析：交流电的频率为f＝eq\f(ω,2π),1s内电流方向改变2f，即eq\f(ω，π）,故A正确；滑片P向下滑动时，电阻增大，电流减小,电源内阻分压减小，所以电压表读数变大，故B错误；线圈匀速转动的角速度ω变大时，电动势的最大值Em＝NBSω增大，电流表的读数变大，故C正确；t＝0时，线圈位于中性面,此时感应电动势为零，故D错误。答案：AC12。如图是远距离输电的示意图，则电压U1、U2、U3、U4之间的关系是()A.U1〈U2 B.U2〉U3C。U3>U4 D.U3＝U1＋U2解析：由题图可知，左边是升压变压器，则U1<U2，由于输电线有电阻，导致U3〈U2;右边则是降压变压器，所以U3>U4.故A、B、C正确，D错误。答案：ABC13。如图所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶1,a、b端接有正弦交变电流，电压随时间的变化规律如图乙所示.变压器右侧部分为一火警报警电路原理图，其中R2为用半导体热敏材料（电阻随温度升高而减小)制成的传感器,R1为一定值电阻,电压表和电流表可视为理想电表。下列说法中正确的是(）A。变压器副线圈的输出电压的表达式为u＝20eq\r(2）sin100πt（V）B。当传感器R2所在处未出现火警时，电压表的示数为20VC.当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小D。当传感器R2所在处出现火警时，电流表的示数减小解析：变压器次级电压最大值为U2m＝eq\f(n2，n1)U1m＝eq\f(1，11)×220eq\r(2)V＝20eq\r（2)V，交流电ω＝eq\f（2π，T）＝100πrad/s，变压器副线圈的输出电压的表达式为u＝20eq\r（2）sin100πt（V），选项A正确；变压器次级电压有效值为U2＝eq\f（U2m，\r(2)）＝20V，故当传感器R2所在处未出现火警时，电压表的示数小于20V，选项B错误;当传感器R2所在处出现火警时，R2阻值减小，次级电流增大，电阻R1的电压增大,R2上的电压减小，故电压表的示数减小，选项C正确；由于次级电流增大，故初级电流增大，电流表的读数增大,选项D错误。答案：AC14.如图所示,用两根足够长的粗糙金属条折成“┌”型导轨,右端水平,左端竖直，与导轨等宽的粗糙金属细杆ab、cd与导轨垂直且接触良好.已知ab、cd杆的质量、电阻值均相等，导轨电阻不计。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在水平向右的拉力F作用下沿导轨向右匀速运动时,cb杆沿轨道向下运动,以下说法正确的是（）A。cd杆一定向下做匀加速直线运动B.拉力F的大小一定不变C。回路中的电流强度一定不变D。拉力F的功率等于ab杆上的焦耳热功率与摩擦热功率之和解析：由题图看出，ab匀速切割磁感线，产生恒定的感应电动势，cd不切割磁感线，不产生感应电动势，回路中感应电流恒定，C正确.cd杆竖直方向上受到向下的重力和向上的滑动摩擦力f，水平方向受到轨道的支持力N和安培力FA，则f＝μN＝μFA＝μBIL，可知f大小不变。若重力大于滑动摩擦力，cd杆做匀加速运动，若重力等于滑动摩擦力，cd杆做匀速运动，故A错误。对于ab杆：水平方向受到F、安培力和滑动摩擦力f′＝μmg，安培力和滑动摩擦力大小不变，则知F不变，故B正确。根据能量转化和守恒定律可知：拉力F的功率与cd杆重力功率之和等于两杆上的焦耳热功率与摩擦热功率之和，故D错误.答案：BC三、计算题（本题共4小题，共50分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15.（10分）半径为r、电阻为R的n匝圆形线圈在边长为l的正方形abcd外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域,如图甲所示.当磁场随时间的变化规律如图乙所示时，则:（1）穿过圆形线圈磁通量的变化率为多少？（2）t0时刻线圈中产生的感应电流为多大？图甲图乙解析:（1）由题图乙可知，磁通量的变化率为eq\f(ΔΦ,Δt）＝eq\f(ΔB，Δt）S＝eq\f（B0，t0）l2。（2）根据法拉第电磁感应定律得线圈中的感应电动势为E＝eq\f(nΔΦ，Δt)＝neq\f（B0,t0）l2，再根据闭合电路欧姆定律得感应电流I＝eq\f(E，R)＝neq\f(B0l2，t0R).16.(10分）如图所示，水平桌面上有两个质量为m＝5.0×10－3kg、边长均为L＝0。2m的正方形线框A和B，电阻均为R＝0.5Ω，用绝缘细线相连静止于宽为d＝0.8m的匀强磁场的两边，磁感应强度B＝1。0T，现用水平恒力F＝0.8N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＝eq\f（E，R).平衡条件为F＝BIL，所以v＝eq\f（FR,B2L2）＝10m/s。(2）由能量守恒定律Q＝Fd－eq\f（1,2)·2mv2，代入数据解得线框进出磁场过程中产生的焦耳热Q＝0。14J.17.（15分)一个直流电动机的内电阻r＝2Ω，与R＝8Ω的电阻串联后接在线圈上,如图所示。已知线圈的面积为S＝eq\f(\r(2）,20）m2,共100匝，线圈的电阻为r′＝2Ω，线圈在B＝eq\f（2,π)T的匀强磁场中绕OO′以转速n＝600r/min匀速转动，在合上开关S后电动机正常工作时，电压表的示数为U＝100V，求电动机正常工作时的输出功率。解析：线圈的角速度ω＝2πn＝2π×eq\f（600,60）rad/s＝20πrad/s，线圈转动时产生的电动势的最大值为Em＝NBSω＝200eq\r（2）V，有效值为E＝eq\f(Em，\r（2)）＝200V,则电路中的电流为I＝eq\f（E－U,R＋r′)＝10A.故电动机正常工作时的输出功率为P＝UI－I2r＝800W.18.(15分）如图甲所示，两根光滑固定导轨相距0.4m竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端P、Q两点处用两根等长的细导线悬挂金属棒cd.棒cd的质量为0。01kg,长为0。2m,处于磁感应强度为B0＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里。相距0.2m的水平虚线MN和JK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示.在t＝0时刻，质量为0。02kg、阻值为0。3Ω的金属棒ab从虚线MN上方0.2m高度处，由静止开始释放，下落过程中保持水平