2024年高中物理新教材选择性必修第二册 模块综合试卷（二）

模块综合试卷（二）

（满分:100分）

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28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.如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度/匀速进入一磁感应强度方向垂直

向里、大小为8的匀强磁场。当圆环运动到图示位置（/。。6=90。）时，a、b两点间的电势差

为（）

XXDx

D

XXX

XXX

XXX

XXX

XXX

XXX

XXXX

A.MR/B当酸，

2

D.,/

C平BRS

4

答案D

解析当圆环运动到题图所示位置时，圆环切割磁感线的有效长度为也凡仍边产生的感应

电动势为E=\/2BR%a、b两点、间的电势差Uab=、E=*^BR%故选D。

44

2.（2023•南京市高二校考期末）据报道，我国空间站安装了现代最先进的霍尔推进器用以空间

站的轨道维持。如图，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1,其磁感应强度大小可近

似认为处处相等；垂直圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强电场（图中未画出），磁场1与磁

场2的磁感应强度大小相等，已知电子电荷量为e、质量为%,若电子恰好可以在圆环内沿

顺时针方向做半径为尺、速度为/的匀速圆周运动。则以下说法不正确的是（）

A.电场方向垂直圆环平面向里

B.电子运动周期为"述

C.垂直圆环平面的磁感应强度大小为2m一1/

eR

D.电场强度大小为——

eR

答案C

解析根据左手定则可知电子在圆环内受到沿半径向外的磁场1的洛伦兹力方向垂直圆环平

面向里，静电力需要与该洛伦兹力平衡，静电力方向应垂直圆环平面向外，由于电子带负电,

故电场方向垂直圆环平面向里，故A正确，不符合题意；电子做半径为R、速率为/的匀速

圆周运动，则电子运动周期为7=逆，故B正确，不符合题意；电子在圆环内受到磁场2

k2m1/

的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，则有6田=冽一，解得5=—,故C错误，符合

ReR

题意；电子在垂直圆环平面方向受力平衡，则有e£=e㈤解得£=—，故D正确，不符

eR

合题意。

3.（2023•株洲市高二校考期末）如图所示，带电粒子（不计重力）在以下四种器件中运动，下列

说法正确的是（）

+++++++++

xXxXXXXXX

xXxXXXXX4

gi[------

xXXXXXXXX

XK

又

XX又X

x.1X.

A.甲图中从左侧射入的带正电粒子，若速度满足。与将向下极板偏转

B

B.乙图中等离子体进入A、B极板之间后，A极板电势高于B极板电势

C.丙图中通过励磁线圈的电流越大，电子的运动径迹半径越小

D.丁图中只要增大加速电压，粒子就能获得更大的动能

答案c

解析题图甲中带正电的粒子从左侧射入叠加场中时，受向下的静电力和向上的洛伦兹力,

当两个力平衡时，带电粒子会沿直线射出，当速度卢旦，即洛伦兹力大于静电力时，粒子将

B

向上极板偏转，选项A错误；题图乙中等离子体进入A、B极板之间后，受到洛伦兹力作用，

由左手定则可知，正离子向B极板偏转，负离子向A极板偏转，因此A极板带负电，B极

板带正电，A极板电势低，选项B错误；题图丙中通过励磁线圈的电流越大，线圈产生的磁

场越强，电子的运动由洛伦兹力提供向心力，则有e4=冽一，可得R=——,由上式可知,

ReB

当电子的速度一定时，磁感应强度越大，电子的运动径迹半径越小，选项C正确；题图丁中,

当粒子运动半径等于D形盒半径时具有最大速度，即质=型，粒子的最大动能瓦=空退,

m2m

由此可知最大动能与加速电压无关，选项D错误。

4.（2023•泰安市高二统考期末）如图所示，空间存在着与圆台母线垂直向外的磁场，各处的磁

感应强度大小均为3,圆台母线与竖直方向的夹角为0,一个质量为沉、半径为厂的匀质金属

环位于圆台底部，环中通以恒定的电流/,圆环由静止开始向上运动。已知重力加速度为g,

不计空气阻力，磁场的范围足够大。在圆环向上运动的过程中，下列说法正确的是（）

A.圆环做变加速运动

B.圆环有扩张的趋势

C.圆环运动的加速度大小为g

m

圆环运动的加速度大小为迪您生

D.

m

答案c

解析由于圆环能从静止开始向上运动，结合左手定则可知，圆环受到的安培力沿母线向上，

故俯视环中电流方向为顺时针方向，环中电流恒为/,圆环所受安培力大小为以-2”，其中

竖直方向的分力为27cB/rcosO,对圆环由牛顿第二定律可得2兀37rcose-mg=〃w,则圆环向

上的加速度大小为°=辿如-g,圆环做匀加速直线运动，A、D错误，C正确；圆环通

m

电流时，俯视电流方向为顺时针方向，安培力水平分量指向圆心，有收缩的趋势，B错误。

5.一理想变压器原、副线圈的回路中分别接有阻值相等的电阻R,原线圈一侧接在电压为170V

的正弦式交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈的匝数

比为小：〃2,在原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为左=：,贝1（）

R

A.U=66V,n\:〃2=3:1

B.U=34V,n\:〃2=4:1

C.U=40V,n\:小=4:1

D.U=22V,n\:〃2=3:1

答案C

解析根据原、副线圈电流与匝数成反比，得原、副线圈的电流之比0=这，

hn\

根据P=PR及题意得原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比左="=上，

Z2216

解得原、副线圈的匝数比为：几2=4：1,

根据原、副线圈电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压为4。，根据。="知原线圈回路

中电阻两端的电压为工在原线圈回路中有4。+0=170V,解得。=40V,故C正确，A、

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B、D错误。

6.如图甲所示，单匝矩形线圈成〃位于匀强磁场中，磁场方向垂直线圈所在平面，磁感应

强度2随时间t变化的规律如图乙所示。以图甲中箭头所示方向为线圈中感应电流i的正方

向，以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度8的正方向，则下列图中能正确表示线圈中感

应电流i随时间，变化规律的是（）

答案C

解析由法拉第电磁感应定律和欧姆定律得：/=巨=妆=$.缠，所以线圈中的感应电流大

RRNtRNt

小取决于磁感应强度8的变化率,2-f图像的斜率为",故在2~3s内感应电流的大小是0~

1s内的2倍。再由8-7图像可知，O~ls内，B增大，则。增大，由楞次定律知，感应电流

方向为逆时针方向，所以0~1s内的电流为负值；同理可得，1~2s内的电流为零；2~3s

内的电流为正值，C正确。

7.（2023•苏州市高二统考期末）如图所示，从离子源释放的无初速度带电离子经电场。加速

后，进入静电分析器（内有辐向电场切中做匀速圆周运动，从小孔必射出电场后自尸1处垂直

边界进入磁分析器中（内有垂直纸面向外的匀强磁场2）,最后再从小孔2垂直下边界射出磁

场被收集，不计离子重力及离子间的相互作用，贝＞1（）

磁分析器

静电分析器

」O

O1

离子源收集器

A.静电分析器中Ki极板的电势高于K2电势

B.从8射出的离子具有相同的电荷量

C.从出射出的离子具有相同的速度

D.从尸2射出的离子具有相同的比荷

答案D

解析根据题意可知，离子在磁分析器中做匀速圆周运动，磁场区域的磁感应强度垂直纸面

向外，由左手定则可以判断离子一定带正电，同时在静电分析器中由静电力提供向心力做圆

周运动，可知K2的电势高于K1的电势，故A错误；根据题意，设离子的质量为陆电荷量

为q,离子在加速电场中，由动能定理有加修，解得/='/%£离子在静电分析器中

2\1m

2

做匀速圆周运动，则有第=加一，联立解得厂=丝，可知所有离子都能从$2射出，则不能确

定从S2射出的离子是否具有相同的电荷量和速度，故B、C错误；根据题意可知，由于离子

在静电分析器中做匀速圆周运动，则离子进入磁分析器中的速度仍为匕由牛顿第二定律有

q{/B=m一,整理可得厂=1冽D,可知从尸2射出的离子具有相同的比荷，故D正确。

q

二、多项选择题（本题3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

8.如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻（光照强度越大，电

阻越小），R和L之间用挡板（未画出）隔开，LED为发光二极管（电流越大，发出的光越强），

且R与LED间距不变，电源内阻忽略不计，下列说法中正确的是（）

A.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大

B.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小

C.当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小

D.无论怎样移动滑动触头P,L消耗的功率都不变

答案AC

解析当滑动触头P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，

从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，流过灯泡的电流增大，L消耗的功率增大。同理，

当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小。故选A、C.

9.如图所示，在x轴上方第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，x轴下方存在沿y轴正方

向的匀强电场。a、b两个重力不计的带电粒子分别从电场中的同一点尸由静止释放后，经电

场加速从M点射入磁场并在磁场中发生偏转，最后从了轴离开磁场时，速度大小分别为心

和%的方向与夕轴垂直，匕的方向与y轴正方向成60。角。a、b两粒子在磁场中运动的

时间分别记为人和仇则以下比值正确的是（）

A.H:%=2：1

C.t\：f2=3:2D.九.勿=3・8

答案AD

解析粒子在电场中加速，设加速的位移为d,则根据动能定理有qEd=$0,

粒子在磁场中运动时，其轨迹如图，

a粒子的圆心为。，半径为Ri，b粒子的圆心为，半径为尺2,

才艮据几何知识可知Rrsin30°+Ri=尺2,

则Ri：R2=\：2②

根据洛伦兹力提供向心力有“田=——，

2mEd

联立①③可得R=

q

则可得四：—=1：4(4)

qiqi

将④代人①中可得修：%=2：1,故A正确，B错误。

粒子在磁场中运动的周期为7=2达=劣也，

,qB

所以两粒子在磁场中运动的时间之比为

10.如图甲所示，在光滑水平面上用恒力尸拉一质量为加、边长为a、电阻为R的单匝均匀

正方形铜线框，在1位置以速度4进入磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为2的匀强磁场

并开始计时。若磁场的宽度为6(6>3°),在3勿时刻线框到达2位置速度又为6并开始离开

匀强磁场。此过程中图像如图乙所示，贝1]()

XX

XX

oM2t03t0

乙

砧时刻线框的速度为1^)——

B.£=0时刻，线框右侧边两端电压为Hz4

C.0〜打时间内，通过线框某一横截面的电荷量为盟

D.线框从1位置运动到2位置的过程中，线框中产生的焦耳热为此

答案CD

解析根据题图乙可知，在加~3力时间内，线框做匀加速直线运动，所受合外力为尸，根据

牛顿第二定律可得加速度为a=~,则to时刻线框的速度为14）-a-2t0=14）-丝的，故A错

mm

伏；

/=0时刻，线框右侧边MN两端的电压为外电压，线框产生的感应电动势为£1=

aa

外电压即两端的电压为。外=在=2&刈，故B错误;

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线框进入磁场过程中，流过某一截面的电荷量为

味而E=一Ba2

△t

联立解得q=迎，故C正确;

R

由题图乙可知，线框在位置1和位置2时的速度相等，根据动能定理，知外力做的功等于克

服安培力做的功，即有他-水丸妥=A£k=0,

解得匹儿安=&>,故线框中产生的焦耳热为尸6,故D正确。

三、非选择题（本题共5小题，共54分）

11.（6分）有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B,

线圈外部还可以绕线。

（1）某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中

的0、6位置，由此可推断（选填"A”或"B”）线圈的匝数较多。

（2）该实验中输入端所接电源最适合的是o

A.220V交流电源

B.12V以内低压直流电源

C.36V安全电压

D.12V以内低压交流电源

答案（1）A（3分）（2）D（3分）

解析（1）匝数多的导线横截面积小，长度大，故电阻大，由题图乙知，A线圈电阻大，故A

线圈匝数较多。

（2）为保证学生安全，应用12V以内低压交流电源。

12.（8分）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移动时，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（2分）（2）①发生（1分）②发生（1分）③相反（1分）（3）BD（3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，再将灵敏电流计与螺线管

B串联成另一个回路，如图所示。

（2）①闭合开关，穿过螺线管B的磁通量增加，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移动时，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。

13.（10分X2023•山西高二统考期末）2022年5月，我国自主设计建造的新一代磁约束核聚变

实验装置——“人造太阳”实现首次放电，如图为磁约束装置的简化示意图，图中环形区域

内有一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2=1.0T,磁场边界内圆半径后未知，

外圆半径R2=3m。一带正电粒子自中空区域的圆心。点以某一初速度刈沿环形区域半径

。河方向射入磁场后，恰好不能穿出磁场外边界，且从磁场内边界上的N点第一次射回中空

区域。已知/MON=60。，被束缚带正电粒子的比荷2=4.0X107c/kg,不计带电粒子的重力,

不考虑粒子之后的运动，求:

(1)带电粒子射入环形磁场时的初速度大小14);

(2)该粒子从。点出发到再次回到O点所需的最短时间。

+

答案（1）4.0X107m/stJxions

解析(1)设带电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为八如图所示,

由几何知识得r+---=7?2（1分）

sin30°

解得r=1m（l分）

14)2

根据洛伦兹力提供向心力有q^oB=m一(1分)

r

解得14）=4.0X107m/s（l分）

⑵根据题意有

t\=h=&（1分）

“

Ri==3m（l分）

tan30°

tl=t3=丁X107s（l分）

2兀/2717Tz

T=——=纳（1分x）

4qB

,240°2兀冽471m-八八、

t2----------------------=-X110m77s（l分）

360°qB3qB3

故,=九+，2+=+-）XlO-7So（1分）

3

14.(12分X2023•湖北高二统考期末)随着电磁技术的日趋成熟，新「代航母已准备采用全新

的电磁阻拦技术。为方便研究问题，我们将其简化为如图所示的模型。在磁感应强度大小为

B,方向如图所示的匀强磁场中，两根光滑的平行金属轨道九W、P。固定在水平面内，相距

为L,电阻不计。轨道端点M、P间接有阻值为R的电阻，一个长度为£、阻值为R的轻质

导体棒仍垂直于MV、尸。放在轨道上，与轨道接触良好，质量为他的飞机着舰时迅速钩住

导体棒成，两者瞬间共速，速度大小为外,钩住之后飞机立即关闭动力系统，不计飞机和导

体棒必受到的空气阻力。求:

(I)飞机减速过程中导体棒ab中产生的焦耳热;

l/f)

(2)飞机速度为一时的加速度大小；

3

⑶飞机减速过程中的位移大小。

22

1c5ZK)2Rm饮)

合茶(zl)-ml4)2(2)--------(3)--------

46RmB2L2

解析(1)飞机减速至0的过程中，根据能量守恒定律有。=，/2(1分)

飞机减速过程中导体棒中产生的焦耳热0'=一8-犬(1分)

R+R

解得。P02（l分）

'4

(2)飞机速度为多时的感应电动势E=^(1分)

33

F

感应电流为1=-------(1分)

R+R

根据牛顿第二定律有BIL=ma(l分)

解得°=小”(1分)

6Rm

(3)减速过程中的平均感应电动势为E=—(1

△t

TE

感应电流的平均值1=----（1分）

R+R

根据动量定理有-81L也=0—2（2分）

解得、=北。a分）

15.（18分）（2023•日照高二统考期末）某型号带电粒子的约束装置如图所示。分界面P、M、N、

。将某一区域分为I、II、III三部分，尸、M、N、。所在平面相互平行，以。点为坐标原点,

水平直线为x轴，规定向右为正方向，x轴与界面尸、M、N、。的交点分别为。、5、。2、

Q,以平行于P水平向里为z轴正方向，竖直向上为歹轴正方向，建立空间直角坐标系。町z。

区域I内充满沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E=5X1（）3N/C；区域II内充

满沿》轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为51=2X10-2。区域HI内充满沿％轴正方

向的匀强磁场，磁感应强度大小为星=2To一比荷2=5Xl（）7c/kg的带正电粒子，在

75m

平面内，从。点以速度片进入电场，速度大小（4=4X105m/s,速度方向与x轴正方向夹角

。=60。，粒子经过界面M上的4点平行于％轴方向进入〃、N间的磁场，不计粒子重力。（sin

53°=0.8,cos53°=0.6)

（1）求4点的坐标；

⑵若粒