人教版高中物理新教材同步讲义选修第二册 模块综合试卷(一)（含解析）

模块综合试卷(一)(满分：100分)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．关于电磁波，下列说法中正确的是()A．变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在C．电磁波和机械波都依赖于介质才能传播D．各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播答案B解析均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，选项A错误；麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，选项B正确；电磁波可以在真空中传播，选项C错误；各种频率的电磁波在真空中传播的速度相同，等于光速，选项D错误．2．如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则()A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→aB．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→aC．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左答案D解析根据楞次定律“增反减同”可知导线框进入磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a，故A错误；导线框离开磁场时感应电流方向为a→b→c→d→a，故B错误；根据“来拒去留”可知导线框离开磁场时受到了水平向左的安培力，故C错误；导线框进入磁场时受到了水平向左的安培力，故D正确．3．(2021·响水中学高二期末)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电阻R＝22Ω，各电表均为理想交流电表．原线圈输入电压的变化规律如图乙所示．下列说法正确的是()A．副线圈输出电压的频率为5HzB．电压表的示数为22eq\r(2)VC．电阻R消耗的电功率为22WD．电流表的示数为1A答案C解析由题图乙可知原线圈的周期为T＝0.02s，原、副线圈的频率为f＝eq\f(1,T)＝50Hz，所以A错误；电压表的示数为有效值，由变压器电压与匝数成正比的规律，可知电压表的示数为U2＝eq\f(U2m,\r(2))＝eq\f(22\r(2),\r(2))V＝22V，所以B错误；电阻R消耗的电功率为P2＝eq\f(U22,R)＝22W，所以C正确；由变压器功率规律有U1I1＝U2I2＝P2，U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，解得I1＝0.1A，所以D错误．4.如图所示，三段长度相等的直导线a、b、c相互平行且处在同一竖直面内，a、b间的距离等于b、c间的距离，通电电流Ia＜Ib＜Ic，方向如图所示，则下列判断正确的是()A．导线b受到的安培力可能为0B．导线a受到的安培力可能为0C．导线c受到的安培力的方向一定向左D．导线a、b受到的安培力的方向一定相同答案B解析根据同向电流相互吸引、反向电流相互排斥可知，导线a对导线b有向左的吸引力，导线c对导线b有向左的排斥力，则导线b受到的安培力一定不为0，方向向左，故A错误；导线b对导线a有向右的吸引力，导线c对导线a有向左的排斥力，由于Ia＜Ib＜Ic，所以导线a受到的安培力可能为0，故B正确；导线a和b对导线c都有向右的排斥力，故导线c受到的安培力的方向一定向右，故C错误；导线a受到的安培力大小和方向不确定，则导线a、b受到的安培力的方向不一定相同，故D错误．5．(2021·杭州市高二期末)如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图，演示仪中有一对彼此平行且共轴的励磁圆形线圈，通入电流I后，能够在两线圈间产生匀强磁场；玻璃泡内有电子枪，通过加速电压U对初速度为零的电子加速并连续发射．电子刚好从球心O点正下方的S点水平向左射出，电子通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动的径迹．则下列说法正确的是()A．若要正常观察电子径迹，励磁线圈的电流方向应为逆时针(垂直纸面向里看)B．若保持U不变，增大I，则圆形径迹的半径变大C．若同时减小I和U，则电子运动的周期减小D．若保持I不变，减小U，则电子运动的周期将不变答案D解析若要正常观察电子径迹，则电子需要受到向上的洛伦兹力，根据左手定则可知，玻璃泡内的磁场方向应垂直纸面向里，根据右手螺旋定则可知，励磁线圈的电流方向应为顺时针(垂直纸面向里看)，故A错误；电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，则eBv＝meq\f(v2,r)，可得r＝eq\f(mv,eB)，而电子进入磁场的动能由静电力做功得到，即eU＝eq\f(1,2)mv2，即U不变，则v不变，由于m、e不变，而当I增大时，B增大，故半径减小，B错误；因为T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,eB)，所以电子运动的周期与U无关，当减小电流I时，线圈产生的磁场的磁感应强度B也减小，电子运动的周期T增大，故C错误；由C中分析可知，故D正确．6.如图所示，边长为L的正方形CDEF区域内有方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，对角线CE和DF的交点为P，在P点处有一粒子源，可以连续不断地向纸面内各方向发射出正离子．已知离子的质量为m、电荷量为q，不计离子重力及离子间的相互作用．则离子不可能射出正方形区域的发射速率v应满足()A．0<v≤eq\f(qBL,8m) B．0<v≤eq\f(qBL,m)C．0<v≤eq\f(qBL,2m) D．0<v≤eq\f(qBL,4m)答案D解析离子在磁场中恰好不射出的轨迹如图所示．根据几何知识可知，其轨迹半径为R＝eq\f(L,4)，因为qvB＝meq\f(v2,R)，所以有v＝eq\f(qRB,m)＝eq\f(qBL,4m)，所以离子不从磁场射出的速度需要满足0<v≤eq\f(qBL,4m)，故A、B、C错误，D正确．7．(2021·铁人中学高二期末)如图甲所示，MN、PQ是水平方向的匀强磁场的上下边界，磁场宽度为L.一个边长为a的正方形导线框(L>2a)从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行．线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图像如图乙所示，则线框从磁场穿出过程中感应电流i随时间t变化的图像可能()答案B解析由题意可知，线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图像如题图乙所示，由法拉第电磁感应定律可知，线框匀速进入磁场，由于L>2a，当线框完全进入磁场后，因磁通量不变，则没有感应电流，线框只受重力作用，做匀加速运动，线框速度增加，当出磁场时，速度大于进入磁场的速度，由法拉第电磁感应定律可知，出磁场时的感应电流大于进磁场的感应电流，导致出磁场时的安培力大于重力，则线框做减速运动，根据牛顿第二定律，BiL－mg＝ma，则线框做加速度减小的减速运动，i＝eq\f(BLv,R)，故B正确，A、C、D错误．8.如图所示，A1、A2为两只相同灯泡，A1与一理想二极管D连接，线圈L的直流电阻不计．下列说法正确的是()A．闭合开关S后，A1会逐渐变亮B．闭合开关S稳定后，A1、A2亮度相同C．断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭D．断开S的瞬间，a点的电势比b点低答案D解析闭合开关S后，因A1和线圈并联，则A1立刻亮，故A错误；闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以A1与二极管被短路，导致灯泡A1不亮，而A2将更亮，因此A1、A2亮度不同，故B错误；断开S的瞬间，A2会立刻熄灭，线圈L与灯泡A1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a点的电势低于b点，但二极管具有单向导电性，所以回路中没有感应电流，A1也是立即熄灭，故C错误，D正确．二、多项选择题(本题共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)9．图甲所示为扬声器的实物图，图乙为剖面图，线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动发出声音．俯视图丙表示处于辐射状磁场中的线圈，磁场方向如图中箭头所示．则下列说法正确的是()A．环形磁体产生的磁感线是不闭合的B．图丙中，线圈上各点的磁感应强度不同C．当电流方向改变时线圈所受安培力方向一定改变D．图丙中当电流沿逆时针方向时，对应图乙中线圈所受安培力方向竖直向上答案BC解析磁感线是闭合的曲线，故A错误；磁感应强度是矢量，线圈上各点的磁感应强度大小相等，方向不同，故B正确；安培力方向由磁场方向和电流方向共同决定，电流方向改变安培力方向一定改变，故C正确；根据左手定则可判定，线圈所受安培力方向竖直向下，故D错误．10．在如图甲所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．边长为l、电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则下列说法正确的是()A．磁感应强度B0＝eq\f(T,2l2)eq\r(PR)B．线框中感应电流为I＝2eq\r(\f(P,R))C．线框cd边的发热功率为PD．a端电势高于b端电势答案BC解析由题图乙可知，线框中产生的感应电动势大小恒定，线框ab边的发热功率为P＝eq\f(E2,4R)，感应电动势E＝eq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(2B0,T)·eq\f(l2,2)＝eq\f(B0l2,T)，所以磁感应强度B0＝eq\f(2T,l2)eq\r(PR)，A错误；由P＝eq\f(1,4)I2R可得线框中感应电流为I＝2eq\r(\f(P,R))，B正确；cd边电阻等于ab边电阻，且两边流过的电流相等，因此发热功率相等，C正确；由楞次定律可知，线框中感应电流方向为adcba方向，处于磁场中的部分线框为等效电源，因此a端电势比b端电势低，D错误．11．图甲为风力发电的简易模型．在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁体下方的线圈与电压传感器相连．在某一风速时，电压传感器显示如图乙所示正弦规律变化，则()A．永磁体的转速为10r/sB．线圈两端电压的有效值为6eq\r(2)VC．交流电压的表达式为u＝12sin5πt(V)D．该交流电可以直接加在击穿电压为9V的电容器上答案BC解析由题图乙可知，交流电的周期为T＝0.4s，故永磁体的转速为n＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.4)r/s＝2.5r/s，故A错误；由题图乙可知电压的最大值为12V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝6eq\r(2)V，故B正确；周期T＝0.4s，故ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.4)rad/s＝5πrad/s，故交流电压的表达式为u＝12sin5πt(V)，故C正确；该交流电电压的最大值大于电容器的击穿电压，故不能直接加在击穿电压为9V的电容器上，故D错误．12.(2021·大同一中高二月考)如图所示，虚线PQ左上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场，甲、乙两个带正电的粒子先后由静止经过相同电压加速后，分别以速度v甲、v乙从PQ上的O点沿纸面射入磁场，结果两粒子从PQ上的同一点射出磁场．已知v甲、v乙之间的夹角α＝60°，v乙与PQ之间的夹角β＝30°，不计甲、乙两粒子的重力及甲、乙之间的作用力．设甲、乙在磁场中运动的时间分别为t甲、t乙，以下关系正确的是()A．v甲∶v乙＝1∶2 B．v甲∶v乙＝2∶1C．t甲∶t乙＝3∶4 D．t甲∶t乙＝3∶2答案BC解析甲、乙两粒子在磁场中的运动情况如图．粒子在加速过程中，根据动能定理有：qU＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(\f(2qU,m))，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有：Bqv＝eq\f(mv2,R)，解得运动的半径为R＝eq\f(mv,qB)，根据几何知识可知，甲、乙两粒子在磁场中运动的半径之比为R甲∶R乙＝1∶2，联立解得eq\f(m甲,q甲)∶eq\f(m乙,q乙)＝1∶4，v甲∶v乙＝2∶1，A错误，B正确；甲粒子在磁场中运动的轨迹对应的圆心角为180°，乙粒子在磁场中运动的轨迹对应的圆心角为60°，则甲、乙粒子在磁场中运动的时间之比为t甲∶t乙＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)×\f(2πm甲,q甲B)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,6)×\f(2πm乙,q乙B)))＝3∶4，C正确，D错误．三、非选择题(本题共6小题，共52分)13．(6分)在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏．现按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路．(1)闭合开关S后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的________端(选填“上”或“下”)为感应电动势的正极；(2)螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，电流计的指针将________(选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转；(3)螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动，电流计的指针将________(选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转．答案(1)下(2分)(2)向右(2分)(3)向左(2分)14．(6分)(2021·霞浦县第一中学高二月考)如图为“探究电磁感应现象”的实验装置．(1)将图中所缺的导线补充完整．(2)连接电路后，如果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：①将螺线管A迅速插入螺线管B时，灵敏电流计指针将________(选填“发生”或“不发生”)偏转；②螺线管A插入螺线管B后，将滑动变阻器滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针________(选填“发生”或“不发生”)偏转；③在上述两过程中灵敏电流计指针的偏转方向________(选填“相同”或“相反”)；(3)在做“探究电磁感应现象”实验时，如果螺线管B两端不接任何元件，则螺线管B电路中将________________________________________________________________________．A．因电路不闭合，无电磁感应现象B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势C．不能用楞次定律判断感应电动势方向D．可以用楞次定律判断感应电动势方向答案(1)见解析图(1分)(2)①发生(1分)②发生(1分)③相反(1分)(3)BD(2分)解析(1)将电源、开关、滑动变阻器、螺线管A串联成一个回路，再将电流计与螺线管B串联成另一个回路，如图所示．(2)①闭合开关，磁通量增加，指针向右偏转，将螺线管A迅速插入螺线管B，穿过螺线管B的磁通量增加，则灵敏电流计的指针将向右偏转；②螺线管A插入螺线管B后，将滑动变阻器滑片迅速向左拉时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则电流减小，穿过螺线管B的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏转；③两过程中灵敏电流计指针偏转方向相反．(3)如果螺线管B两端不接任何元件，线圈中仍有磁通量的变化，仍会产生感应电动势，不过没有感应电流存在，可根据楞次定律判断出感应电动势的方向，B、D正确，A、C错误．15．(8分)如图甲所示，边长为L的n匝正方形金属线圈abcd置于垂直线圈平面的磁场中，线圈的总电阻为R，用导线e、f连接一阻值也为R的定值电阻，其他电阻不计．磁场的磁感应强度B随时间的变化关系如图乙所示，正方向为垂直线圈平面向外．求：(1)在0到t1时间内，通过电阻R的电荷量；(2)在2t1到3t1时间内，电阻R两端的电势哪端高，高多少．答案(1)eq\f(nB0,2R)L2(2)e端高eq\f(nB0L2,2t1)解析(1)在0到t1时间内，根据法拉第电磁感应定律：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(nB0L2,t1)(1分)eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),2R)(1分)q＝eq\x\to(I)t1(1分)联立各式解得：q＝eq\f(nB0,2R)L2(1分)(2)在2t1到3t1时间内，电路的总电动势为E＝eq\f(nB0L2,t1)(2分)电阻R两端的电压为U＝eq\f(E,2)＝eq\f(nB0L2,2t1)(1分)根据楞次定律知，e端电势高．(1分)16.(9分)如图所示为边长为L的单匝正方形线圈abcd，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，从图示位置开始以bc边为轴匀速转动．线圈从图示位置转过一周的过程中产生的热量为Q.已知线圈的bc边与磁场方向垂直，线圈电阻为R.求：(1)线圈转动的角速度大小；(2)线圈从图示位置转过eq\f(π,3)时，产生的感应电动势的瞬时值；(3)线圈从图示位置转过eq\f(π,2)的过程中，产生的感应电动势的平均值．答案(1)eq\f(RQ,πB2L4)(2)eq\f(\r(3)RQ,2πBL2)(3)eq\f(2RQ,π2BL2)解析(1)线圈转动过程中，产生的感应电动势有效值为E＝eq\f(\r(2),2)BL2ω(1分)线圈从题图所示位置转过一周所用的时间：t＝T＝eq\f(2π,ω)(1分)所以热量Q＝eq\f(E2,R)t＝eq\f(πωB2L4,R)(1分)解得：ω＝eq\f(RQ,πB2L4)(1分)(2)线圈从题图所示位置开始转过eq\f(π,3)时，线圈产生的感应电动势的瞬时值：e＝BL2ωsin

eq\f(π,3)(1分)解得：e＝eq\f(\r(3)RQ,2πBL2)(1分)(3)线圈从题图所示位置转过eq\f(π,2)的过程中，线圈内磁通量的变化量为ΔΦ＝BL2(1分)所用的时间为t1＝eq\f(π,2ω)(1分)线圈产生的感应电动势的平均值：eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,t1)＝eq\f(2RQ,π2BL2).(1分)17.(11分)(2021·吴忠中学高二期末)如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L＝0.5m，导轨平面与水平面间夹角θ＝37°，N、Q间连接一个电阻R＝5.0Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B＝1.0T．将一根质量m＝0.05kg的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，当金属棒滑至cd处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离s＝2.0m．已知g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；(2)金属棒到达cd处的速度大小；(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量．答案(1)2.0m/s2(2)2.0m/s(3)0.1J解析(1)设金属棒的加速度大小为a，由牛顿第二定律得mgsinθ－μmgcosθ＝ma(2分)解得a＝2.0m/s2(1分)(2)设金属棒到达cd位置时速度大小为v，电流为I，金属棒受力平衡，有mgsinθ＝BIL＋μmgcosθ(2分)I＝e