高中物理模块检测含解析新人教版选择性必修第二册

模块达标验收

（时间：90分钟满分：100分）

一、选择题（本题共12小题，共40分。第1〜8小题，在每小题给出的四个选项中，只

有一个正确选项，每小题3分；第9〜12小题有多个正确选项，全选对的得4分，选对但不

全的得2分，有选错的得0分）

1.在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下

列叙述不符合史实的是（）

A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系

B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说

C.法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定闭合导线圈中，会

出现感应电流

D.楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁

场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

解析：选C通有恒定电流的静止导线附近产生的磁场是不变的，在其附近的固定闭合

导线圈中没有磁通量的变化，因此，不会出现感应电流，选项C错误。

2.电阻力、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的s1|

正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线ar—J-——

圈上端的过程中，流过户的电流方向和电容器极板的带电情况是（）.丁。冉

A.从a到8,上极板带正电B.从a到6,下极板带正电

C.从6到a,上极板带正电D.从6到a,下极板带正电

解析：选D磁铁自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁通量方向向

下且在增大，根据楞次定律可判断出线圈中感应电流的磁场方向向上，利用安培定则可判断

出线圈中感应电流方向为逆时针绕向（由上向下看），流过户的电流方向从6到a,电容器下

极板带正电。选项D正确。

3.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用

压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示。将压敏电阻

固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时

间内，发现电流表的示数/不变，且/大于升降机静止时电流表的示数

To,在这段时间内（）

A.升降机可能匀速上升

B.升降机一定匀减速上升

C.升降机一定处于失重状态

D.通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大

解析：选c在升降机运动过程的某一段时间内，电流表示数/不变，且有/>△,则

说明电源的路端电压增大了，从而分析出是压敏电阻的阻值增大了，压敏电阻受的压力减小

了，由牛顿第二定律可知，物块具有向下的加速度，处于失重状态，升降机可能向下匀加速

运动，也可能向上匀减速运动，故C正确，A、B错误；因压敏电阻的阻值增大，电源总电

流减小，电流表示数变大，故通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小，D错误。

4.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为员xxxxxx

XXXXXX

电阻为爪半径为人圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的Y……Y

。轴以角速度3匀速转动（0轴位于磁场边界）。则线框内产生的感应电XXXOX.X.X

流的有效值为（）3’号

Bf33

A，2R2R

八血/3Bf

（-----I）----

47?47?

解析：选D扇形闭合导线框切割磁感线的有效长度始终是半径7,各点的平均速度K

=等，导线框进磁场和出磁场时有感应电流产生，由法拉第电磁感应定律和有效值的定义

3*TR120）

有£=丁，联立二式可得/=卞，故D正确，A、B、C错误。

5.如图所示，三根长均为/的直导线水平放置，截面构成以/为顶罩B

点的等腰直角三角形，其中导线从8中电流的方向垂直纸面向里，导线;

。中电流的方向垂直纸面向外。若导线从c中的电流在导线/所在位置i

产生的磁感应强度的大小均为&,导线A通过的电流大小为I,则导线Ai/

（Sc

受到的安培力的大小和方向为（）

A.也反〃，水平向左B.2氏〃，水平向左

C./&JL,竖直向上D.2&IL,竖直向上

解析：选C反，中的电流在/处产生的磁场的磁感应强度的大小

均为反，方向如图所示。根据平行四边形定则，结合几何关系，可得4

处的磁感应强度大小为a=镜氐，方向水平向左；由左手定则可知，导

线4所受安培力方向竖直向上，大小为尸=小4〃，选项C正确，A、B、

D错误。

6.如图所示，一束正离子先后经过速度选择器和匀强磁场区域，则在速度选择器中沿

直线运动且在匀强磁场中偏转半径相等的离子具有相同的（）

A.电荷量和质量B.质量和动能

C.速度和比荷D.速度和质量

解析：选C在速度选择器中，正离子不偏转，说明离子受力平衡，离子受电场力和洛

E

伦兹力，有qv°K=qE,得益=万，可知这些正离子具有相同的速度；进入只有匀强磁场的区

D\

域时，离子的偏转半径相同，由k笠和的=4可得eS，可知这些正离子具有相同的

qthD\

比荷。选项C正确，选项A、B、D错误。

7.如图所示，在一平面正方形也煦区域内有一匀强磁场垂直纸面向里,

磁感应强度为8。一质量为加、电荷量为。的粒子以速度/从Q点沿着与边

QP夹角为30。的方向垂直进入磁场，从QP边界射出。已知QP边长为a,

不计粒子的重力，下列说法正确的是（）

A.该粒子带正电

B.运动过程中粒子的速度不变

C.粒子在磁场中运动的时间为藐

粒子的速度的最大值为甯

D.

解析：选C粒子从尔边射出匀强磁场，粒子刚射入磁场时受到的洛伦兹力垂直于速

度斜向右下方，由左手定则可知，粒子带负电，故A错误；粒子在匀强磁场中做匀速圆周运

动，粒子速度大小不变而方向发生变化，粒子速度发生变化，故B错误；粒子在匀强磁场中

960°

转过的圆心角〃=2X30°=60°,则粒子在匀强磁场中的运动时间亡=薪-，=薪-

360360

x端=端故c正确：粒子从尸点射出磁场时轨道半径最大，粒子速度最大，此时粒子

轨道半径］=必由牛顿第二定律得0〃=引,粒子的最大速度故D错误。

8.如图所示的电路中，a、b、c为三个相同的灯泡，线圈上的

自感系数很大，电阻不计，电源〃内阻不计，下列判断正确的有

）

A.S闭合的瞬间，c灯亮

B.S闭合的瞬间，b灯最亮

C.电路稳定后，将S断开的瞬间，a、c两灯立即熄灭

D.电路稳定后，将S断开，a、c两灯亮度相同且逐渐变暗

解析：选D由于通过线圈工的电流会缓慢变化，当开关$闭合的瞬间，线圈Z中的电

流为零，电路的结构为b、c串联后与a并联，所以a支路的电阻值小，流过a的电流大，

而流过b、c的电流相等，所以S闭合的瞬间，b、c两灯一样亮，a灯最亮，A、B均错误；

当电流逐渐稳定时，线圈/不产生感应电动势，此时b被短路，a、c并联，电路稳定后，

将S断开，此时线圈上产生感应电动势，相当于电源，电路的结构是a、c串联后与b并联,

所以a、c两灯亮度相同且逐渐变暗，C错误，D正确。

9.关于电磁波，下列说法正确的是（）

A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波

C.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度方向、磁感应强度方向均垂直

D.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失

解析：选ABC电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电磁波的频率无关，选项A正

确；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，选项B正确；电磁波传播方向

与电场强度方向、磁感应强度方向均垂直，选项C正确；电磁波波源的电磁振荡停止，波源

不再产生新的电磁波，但空间中已产生的电磁波仍可继续传播，选项D错误。

10.如图所示，闭合金属环从曲面上为高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速

度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（）

XXXXX

A.若是匀强磁场，环滚上的高度小于AX

B.若是匀强磁场，环滚上的高度等于方**、*、

C.若是非匀强磁场，环滚上的高度等于A

1）.若是非匀强磁场，环滚上的高度小于力

解析：选BD若是匀强磁场，环中磁通量不变，无感应电流产生，环的机械能守恒，A

错误，B正确；若为非匀强磁场，则环中磁通量变化，产生感应电流，机械能减少，C错误,

D正确。

11.图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦式

交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为功、两线

圈横截面积相同，电压表为理想交流电表。当变压器副线圈两端电压的瞬时值大于5000V

时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。开关闭合后，下列说法正确的是（）

A.电压表的示数为2.5^2V

B.若没有转换器，则变压器副线圈输出的是直流电

C.铲〉则可以实现燃气灶点火

〃21000

D.穿过原、副线圈的磁通量之比为1：1

解析：选AD根据题图乙可以得到原线圈输入电压的最大值%=5V,根据正弦式交变

电流最大值和有效值的关系可知，原线圈输入电压的有效值〃=j|=2.572V,则电压表

的示数为2.5mV,故A正确；若没有转换器，原、副线圈中磁通量恒定，不会发生电磁

感应现象，变压器副线圈无电流输出，故B错误；由题意可知，副线圈输出电压最大值以

>5000V时，可实现燃气灶点火,根据变压比可知，/弋解得实现点火的条件是?<

”而，故C错误；理想变压器的原、副线圈横截面积相同，且无漏磁现象，穿过原线圈的

磁感线也全部穿过副线圈，故穿过原、副线圈的磁通量之比为1：1,故D正确。

12.如图所示，一个边长为上的正方形线圈置于边界水平的匀强磁场IIT

上方z处，磁场宽也为。方向垂直纸面向里，由静止释放线圈且线圈平----;

面始终与磁场方向垂直。如果从线圈的一条边刚进入磁场开始计时，下列；-x-x\-xX

关于通过线圈横截面的电荷量q、感应电流入线圈运动的加速度a、线

圈具有的动能氐随时间变化的图像中，可能正确的是（）

解析：选ACD若线圈进入磁场时受到的安培力等于重力，则线圈匀速进入，感应电流

恒定，由0=”可知，通过线圈横截面的电荷量均匀增大，线圈离开时由楞次定律可知，感

应电流方向改变，通过的电荷量均匀减小，A项可能；由于线圈通过磁场时，线圈的宽度与

磁场的宽度相等，故始终是一条边做切割磁感线运动，且速度不可能减小到零，所以线圈通

过磁场的过程中不可能出现感应电流为零的情况，故B项错误；由于线圈进入磁场时重力也

可能大于安培力，因此继续做加速运动，但速度增大安培力也增大，则加速度减小，当安培

力增大到等于重力时，加速度变为零，故C项可能；如果线圈刚进入磁场时安培力就大于重

力，则线圈做减速运动，速度减小则安培力减小，最后可能达到平衡，速度不变，动能不变,

故D项可能。

二、非选择题（本题共6小题，共60分）

13.（6分）利用DIS（数字化信息处理系统）探究手摇发电机（如图所

示）的线圈产生的交变电流。

实验步骤如下：

①将电压传感器接入数据采集器：

②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；

③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；

④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号。

96

.

72

.

48

.

24

.

O0

.

24

.

48

.

72

.

96

.

（1）屏上出现的电压波形如图所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是

正弦波，其原因可能是（写出一条即可）。

（2）研究交变电流的波形时，发现在用手摇动发电机手柄的2min内屏上出现了61个向

上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为一_一。如果发电机手摇大轮的半径是转子

小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为。

解析：（1）只有线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电流才是标准的正弦式交流

电。手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的，所以不是匀强磁场，由于是手摇转动，转速难

以保证恒定。

（2）屏上每出现一次向上的“尖峰”，就代表经过了一个周期，2min内屏上出现了61

个向上的“尖峰”，表明周期7=等与s=2s,大轮的角速度等于小轮的角速度的一半，

01—1

2五1

所以大轮的角速度♦5=0.5JTrad/so

答案：（1）转子不是在匀强磁场中转动（或手摇发电机的转速不均匀）

（2）2s0.5nrad/s

14.（8分）磁力锁主要由电磁铁和衔铁组成。某小组用如图甲所示的装置研究电磁铁的

工作电压与衔铁所受磁力大小的关系，弹性梁一端连接有衔铁，在外力作用下可以上下运动,

另一端固定于墙壁，电磁铁位于衔铁正下方，山为理想电压表。

金属应变片"

(1)为增大电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片。应向端移动(选填“C”

或)。

(2)已知电磁铁线圈的直流电阻为30Q,滑动变阻器的最大阻值为170C,电源6的

电动势为12.0V,滑动变阻器能提供的最大分压为11.9V,则电源£的内阻为Q(保

留2位有效数字)。

(3)同学们将阻值会因形状变化而发生改变的金属应变片用粘贴在弹性梁的上表面，然

后将金属应变片卡、定值电阻尼和理想电压表1连接成如图乙所示的电路。线圈通电吸引

衔铁下移时，应变片变长，R的阻值将,电压表V,的读数将。(填“增

大”“减小”或"不变”)

(4)在线圈通电吸合衔铁后，用外力尸使电磁铁和衔铁刚好分开，测得外力尸与线圈两

端电压〃的关系如图丙所示，若要求该锁能抵抗1200N的外力，则工作电压至少为

________V。

解析：(D根据电流的磁效应，电流越大，产生的磁场强度越强，为了增加电磁铁产生

的磁感应强度，变阻器的滑片应该滑向c端；

(2)当滑动变阻器的滑片P滑到c端时，滑动变阻器提供的分压最大，由闭合电路欧姆

定律£=%+”,

I]QQX/17f)

1=今,〃=*言Q=25.5Q,联立解得：r=0.21Q。

Ko\J-r1rU

(3)线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，根据电阻定律，入的阻值将增大；根据串

联电路分压规律可知，电阻增大，电压增大，所以电压表V2的读数将增大。

(4)由图丙可知，尸=1200N时对应的工作电压为6.0V,即要求该锁能抵抗1200N

的外力，则工作电压至少为6.0V,

答案：⑴c(2)0.21(3)增大增大(4)6.0

15.(7分)如图所示，由S点发出的电荷量为g、质量为小的带

电粒子，从静止被加速电压为〃、极板间距离为d的匀强电场加速

后，从正中央垂直射入电压为〃的匀强偏转电场，偏转极板长度和

极板距离均为L,带电粒子离开偏转电场后即进入一个垂直纸面方

向的匀强磁场，其磁感应强度为民若不计重力影响，欲使带电粒子通过某路径返回S点,

求:

(1)简要画出粒子经磁场返回S点的路径(粒子第二次进入电场时电场方向反向)。

(2)粒子第一次进入磁场时的速度大小？

(3)匀强磁场的宽度〃至少为多少？

解析：(1)粒子运动路径如图所示。

(2)加速电场对粒子加速，由动能定理得qU—^mn

解得

粒子在偏转电场中做类平抛运动，其加速度a=»

粒子通过偏转电场的时间f

粒子在偏转电场中的侧移距离

]qU

侧向速度V=at=

y22m

则粒子射出偏转电场时的速度

5qU

(3)粒子以速度/进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设运动半径为必

有

V2

qvBn=iir^

E/口mv15勿〃

解得而

则磁场宽度〃

5/加'5mUE

M-i6°

答案：(1)见解析图(2)

(3)iA匣+AKZ

16.(9分)为保证教学工作正常开展，防止停电事故发生，某中学计划购置一台应急备

用发电机。要求如下：一是要保证全校88间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音

干扰发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为此，某物理老师调查后得到以

下数据：该校每间教室有日光灯20盏，每盏20M额定电压均为220V；发电机安装位置

距离并网接口约500米，计算得出此段所用电线每米电阻约2.OXI。-其余部分电阻

不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器匝数比为m：功=1：4,降压

变压器的匝数比为〃3:小=4：1,两变压器均可视为理想变压器，该物理老师画出示意图如

n

^

T

J

(1)输电线总电阻线是多少？

(2)购买的发电机功率。应不小于多少？

(3)发电机输出的电压〃是多少才能保证灯泡正常发光？

解析：(1)输电线总电阻户线=2X500X2.0X103Q=2

(2)所有电灯正常发光时消耗的功率产灯=88X20X20W=35200*=P.、=R

当灯正常发光时，降压变压器副线圈两端电压〃=220V

仄

降压变压器原、副线圈两端电压之比缶m='=74

解得《=880V

两变压器之间输电线上的电流/我岁A=40A

U3OOU

输电线上损失的功率产税=足"线=40?X2W=3200W

所以QP灯发=38400W=38.4kW

即所购发电机额定功率不得低于38.4kW„

(3)要保证所有灯能正常发光，则升压变压器副线圈两端电压&线彳线

=960V

故升压变压器原线圈两端电压〃=生&=)x960V=240V。

rh4

答案：(1)2C(2)38.4kW(3)240V

1OR

17.(14分)如图所示，PM、Q,V是两根半径为d的光滑的不圆弧轨「刀…代'

道，其间距为1,。、一连线水平，"、及在同一水平高度，圆弧轨道电i/

T^rTr

阻不计，在其上端连有一阻值为斤的电阻，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强

度大小为民现有一根长度稍大于人质量为外电阻为r的金属棒从轨道的顶端用处由静

止开始下滑，到达轨道底端版V,时对轨道的压力为2侬，求：

(1)金属棒到达最低点时它两端的电压；

(2)金属棒下滑过程中它产生的热量；

(3)金属棒下滑过程中通过它的电荷量。

解析：⑴在轨道的最低点拗'处，金属棒对轨道的压力尺=2侬，根据牛顿第三定律知

V2

轨道对金属棒的支持力大小A'=R=2mg,则A'—侬=纭，

解得/=，嬴

金属棒切割磁感线产生的感应电动势E=Blv

金属棒到达最低点时两端的电压

勺两R产本R困r—嬴

(2)金属棒下滑过程中，由能量守恒定律得

mgd—^+^mv,

解得Q=^mgd。

金属棒产生的热量Q,什=Wr2盥什rr

/\LE△0

(3)由q=]bt,Z-p,~,E=~△虫=Bld,

/r+rAt

联立解得Q=署。

答案：(1)用以迎(2)