2017-2018学年粤教版物理选修3-2模块综合检测(二)含答案

模块综合检测（二）
（时间:90分钟分值：100分）
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分,选错或不答的得0分）
1．如图所示，该图是一正弦式交流电的电压随时间变化的图象，下列说法中不正确的是( )
A．它的频率是50 Hz
B．电压的有效值为311 V
C．电压的周期是0.02 s
D．电压的瞬时表达式是u＝311sin 314t (V）
解析：从图象中可以知道电压最大值为311 V,周期是0.02 s,所以有效值为220 V，频率为50 Hz，所以A、C、D对，答案为B.
答案：B
2．下述仪器或装置没有使用到传感器的有( )
A．自动报警器
B．弹簧测力计
C．电视遥控器
D．红外线探测仪
解析:自动报警器，通过光信号转换成电信号,因此使用传感器，故A不符合题意；弹簧测力计,也是运用受力平衡来测量力的大小，刻度尺是用来测量长度的工具，没有使用传感器，故B符合题意;电视遥控器是将红外线转换成电信号，因此C不符合题意，红外测温仪是通过将温度转换成电信号,从而显示温度的高低，因此D不符合题意；本题选择没有使用的，故选B.
答案：B
3．穿过一个单匝数线圈的磁通量,始终为每秒钟均匀地增加2 Wb,则（)
A．线圈中的感应电动势每秒钟增大2 V
B．线圈中的感应电动势每秒钟减小2 V
C．线圈中的感应电动势始终为2 V
D．线圈中不产生感应电动势
解析：根据法拉第电磁感应定律,有E＝错误!＝2 V，选项C正确．答案：C
4. 水平固定的大环中通过恒定的强电流I，从上向下看为逆时针方向,如图所示,有一小铜环，从上向下穿过大圆环，且保持环面与
大环平行且共轴，下落过程小环中产生感应电流的过程是（)
A．只有小环在接近大环的过程中
B．只有小环在远离大环的过程中
C．只有小环在经过大环的过程中
D．小环下落的整个过程
解析：根据安培定则判断可知，大环产生的磁场方向向上，当小环靠近大环时,穿过小环的磁通量增加，当小环远离大环时，穿过小环的磁通量减小，根据感应电流产生的条件可知,整个过程一直有感应电流产生．
答案：D
5．如图是一种焊接方法的原理示意图．将圆形待焊接金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以某种电流,待焊接工件中会产生感应电流，感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化，待焊工件就焊接在一起．我国生产的自行车轮圈就是用这种办法焊接的．下列说法中正确的是( )
A．线圈中的电流是很强的恒定电流
B．线圈中的电流是交变电流，且频率很高
C．待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻小
D．焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反解析:恒定电流不能在工件中产生感应电流，A错误；线圈中的电流是交变电流，且频率很高，磁通量变化快，产生的感应电动势较大，B正确；待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻大,产生的热量多，C错误；若磁通量减少时，焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向相同,D错误．
答案:B
6．在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为3B，其他条件不变，所产生的感应电动势大小变为E2，则E1与E2之比及通过电阻R的感应电流方向为（）
A．1∶3，a→b B．3∶1，b→a
C．3∶1，a→b D．1∶3，b→a
解析：PQ中产生的感应电动势为E＝BLv,若磁感应强度增为2B,其他条件不变时，E与B成正比，则有E1∶E2＝1∶3；由右手定则知通过电阻R的感应电流方向为a→b.
答案：A
7。

电阻R、电容器C与一个线圈连成闭合回路，条形磁铁静止在线圈的正上方,N极朝下，如图所示．现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（）
A．从a到b，上极板带正电
B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电
D．从b到a，下极板带正电
解析：当磁铁下落时，穿过线圈的磁通量向下增加,在线圈中产生的感应电流的磁场阻碍其增加，则方向向上，由右手定则可知产生的感应电流为从b到a；电容器下极板电势高，故带正电，选项D 正确．
答案：D
8．如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 000错误!sin 100πt （V）的交变电压,副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V，880 W”的电器R L供电，该电器正常工作．由此可知( )
A．原、副线圈的匝数比为50∶1
B．交变电压的频率为100 Hz
C．副线圈中电流的有效值为4 A
D．变压器的输入功率为880 W
解析:由P＝UI可得I＝错误!＝4 A，选项C正确；根据Ir＝24 V 得副线圈电压U2＝U L＋U r＝244 V，再由错误!＝错误!可得n1∶n2＝2 750∶61≈45∶1,选项A错误；由u＝11 000错误!sin 100 πt (V）及f＝错误!可得f＝50 Hz，选项B错误;因导线电阻消耗电能,故变压器输入功率为P＝P L＋I2r＝976 W，选项D错误．
答案：C
9．如图所示，一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框,在外力作用下，以速度v匀速穿过宽均为a的两个匀强磁场区．这两个磁场的磁感应强度大小相等，方向相反．线框的运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直，取逆时针方向的电流为正．若从图示位置开
始计时,关于线框中产生的感应电流i与运动时间t之间的函数图象，正确的是( )
解析:线框向前移动错误!的过程中,由法拉第电磁感应定律有：E ＝Blv,而l＝vt tan 60°＝错误!vt，可得E＝错误!Bv2t，可见E∝t，i＝错误!，由楞次定律可得电流为逆时针方向，即感应电流正向增大，当向右移动到错误!处时最大，后l减小，E减小，i减小，当向右移动到a 处时最小，方向不变，即感应电流先正向增大,后正向减小；向右移动距离由a到2a的过程中电流仍是先增大后减小，因两区域磁场方向相反，磁通量的变化率是前一过程的2倍,则最大值是前一过程的2倍，由楞次定律可得电流为顺时针方向，即感应电流先反向增大，后反向减小；向右移动距离由2a到3a的过程中电流变化与方向与第一阶段相同，即感应电流先正向增大，后正向减小．故选A。

答案：A
10．如图,A为螺线管,B为铁芯,C为套在铁芯B上的绝缘磁环，现将A、B、C放置在天平的左盘上，当A中通有电流I时,C悬停在A的上方，天平保持平衡；当调节滑动变阻器，使A中的电流增大时，绝缘磁环C将向上运动，在绝缘磁环C上升到最高点的过程中,若不考虑摩擦及空气阻力的影响,下列说法中正确的是( )
A．天平仍然保持平衡
B．天平左盘先下降后上升
C．天平左盘先上升后下降
D．绝缘磁环速度最大时,加速度也最大
解析：开始时天平平衡说明天平两侧所受力相同，而要使磁环上升开始运动，磁环受到的向上的磁力应增大，而根据力的相互性可知，A所受磁力也应增大，故左侧力变大，天平左侧下降；由于磁环最终会停止，则磁环向上的力将减小，A所受力也将会减小，故左侧受力减小，天平左侧上升，故天平左侧应先下降后上升，最后又达到平衡，故A、C错误，B正确；绝缘磁环加速度为零时，即磁场力和重力相等时，速度最大,故D错误．
答案:B
二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)
11。

如图所示，矩形线框置于磁场中,该磁场可视为匀强磁场．线框通过导线与电阻构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动,下列说法正确的是（)
A．线框通过图中位置瞬间，线框中的电流方向由B到A
B．线框通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量最大
C．线框通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大
D．若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻电流的有效值变为原来的错误!
解析：边AB和CD切割磁场产生电流,根据右手定则可知电流由B指向A,故A正确；线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量为零,感应电动势最大,所以感应电流也最大，通过电流表的电流瞬时值最大，故B错误，C正确;根据E＝NBSω可知，ω增大一倍，E也增大一倍，根据I＝错误!可知，通过电流表电流的有效值也增大一倍,
故D错误．
答案：AC
12．远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变,那么当用户用电的总功率增大时( )
A．升压变压器的原线圈中的电流保持不变
B．降压变压器的输出电压升高
C．降压变压器的输出电压降低
D．输电线上损失的功率增大
解析：由题意知输出的总功率增大时,输入功率也增大,由于发电机的输出电压不变，根据P＝UI得升压变压器原线圈电流I1增大，副线圈电流I2也增大,A错误；输电线上的功率损失I2，2R线增大，D正确；降压变压器原线圈两端电压U3＝U2－U线，因为升压变压器的输入电压U1不变，U2不变,U线＝I2R线，所以U3降低，降压变压器的输出电压也降低，B错误，C正确．
答案：CD
13．如图甲所示为理想调压变压器，原线圈A、B端的输入电压如图乙所示，则当此变压器工作时，以下说法正确的是( )
图甲图乙
A．若滑动触头P处于某一确定位置,当变阻器R的滑动触头下滑时，电流表示数将变大
B．若滑动触头P处于某一确定位置，当变阻器R的滑动触头上滑时，电压表示数增大
C．若滑动触头P和变阻器R的滑动触头同时上移,则电流表示数一定变大
D．若变阻器最大阻值为100 Ω，且变阻器R的滑动触头置于最上端，则在滑动触头P滑动的过程中，电流表的电流变化范围为0～22 A
解析:若滑动触头P处于某一确定位置时，变压器的次级电压是一定的,即电压表的读数是一定的，当变阻器R的滑动触头下滑时，R阻值减小，则电流表示数将变大，选项A正确，B错误；若滑动触头P和变阻器R的滑动触头同时上移，次级电压变大，电阻R阻值也变大，则电流表示数不一定变大,选项C错误；若变阻器R的滑动触头置于最上端时，R＝100 Ω,此时若P在最上端,则此时次级电压有效值U＝错误!＝220 V,电流表的读数最大值：I m＝错误!＝错误!A＝2。

2 A；则在滑动触头P滑动的过程中,电流表的电流变化范围为0~22 A,选项D正确．
答案：AD
14．如图所示，是某同学站在压力传感器上,做下蹲、起立的动作时记录的压力随时间变化的图线．由图线可知，该同学的体重约为650 N，在2～8 s时间内（）
A．该同学做了一次下蹲再起立的动作
B．该同学做了两次下蹲再起立的动作
C．下蹲过程中人一直处于失重状态
D．下蹲过程中人先处于失重状态后处于超重状态
解析：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，物体处于失重状态,此时有向下的加速度；当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，物体处于超重状态,此时有向上的加速度．人下蹲动作分别有失重和超重两个过程,先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重,起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲起立的动作，故A正确,B错误;
由图可知，下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，故C错误，D正确．
答案:AD
三、非选择题（本题共4小题，共54分．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤,答案中必须明确写出数值和单位）15．(12分)如图所示，面积为0。

2 m2的100匝线圈A处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感强度随时间变化的规律是B＝(6－0.2t）(T)．已知R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，电容C＝30 μF，线圈A的电阻不计．求:
（1)闭合S后,通过R2的电流强度大小和方向．
(2)闭合S一段时间后再断开S，S断开后通过R2的电荷量是多少？
解析:(1)由题意B＝(6－0.2t) T得磁感应强度的变化率为:
错误!＝0.2 T/s。

由法拉第电磁感应定律知：
A线圈内产生的感应电动势：
E＝错误!＝N错误!＝100×0.2×0。

2 V＝4 V，
S闭合后，电路中电流由闭合电路欧姆定律I＝错误!＝错误!A＝0。

4 A，方向由a→R2→b。

(2）S闭合后R2的电压为U2＝IR2＝2.4 V，电容上充电电荷量为Q＝CU2＝CIR2＝7.2×10－5 C，
所以断开S后，电容器开始放电，通过R2的电荷量Q＝7。

2×10－5 C.
答案：（1）0。

4 A,电流方向由a→R2→b
（2)7.2×10－5 C
16．(12分)如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝30 cm，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝10 Ω，线圈位于磁感应强度B＝0。

050 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行．线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环)焊接在一起，并通过电刷与阻值R＝90 Ω的定值电阻连接．现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OO′以角速度ω＝400 rad/s匀速转动．电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计．求:
（1）线圈中感应电流的最大值；
（2）线圈转动过程中电阻R的发热功率；
(3）从线圈经过图示位置开始计时,经过错误!周期时间通过电阻R 的电荷量．
解析：（1)线圈产生感应电动势的最大值
E m＝nBωab×bc＝300 V，
根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值I m＝
错误!，
解得I m＝3.0 A。

(2)通过电阻R的电流的有效值I＝错误!，
线圈转动过程中电阻R的热功率P＝I2R,
解得P＝405 W.
(3)根据法拉第电磁感应定律,有E＝n错误!＝n错误!,
根据闭合电路欧姆定律，有I＝错误!＝错误!，
解得q＝IΔt＝7。

5×10－3C。

答案：(1)3.0 A （2）405 W (3）7。

5×10－3C
17．（14分）发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V,用
户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损
失的功率为输送功率的4％，试求：
（1）在输电线路中设置的升、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为多少？
(2）用户得到的电功率是多少？
解析:（1）输电线损耗功率P 线＝100×4％ kW ＝4 kW,
P 线＝I 错误!R 线，
输电线电流I 3＝I 2＝20 A.
原线圈中输入电流：I 1＝错误!＝错误! A ＝400 A ，
所以n 1n 2
＝错误!＝错误!. U 2＝错误!U 1＝250×20 V＝5 000 V ，
U 3＝U 2－U 线＝5 000 V －20×10 V＝4 800 V,
所以错误!＝错误!＝错误!.
（2）用户得到的电功率P 出＝100×96％ kW ＝96 kW.
答案：（1)1∶20 240∶11 （2）96 kW
18．（16分）如图所示,光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线，线的一端系一质量为3m 的重物，另一端系一质量为m 、电阻为r 的金属杆．在竖直平面内有间距为L 的足够长的平行金属导轨PQ 、EF ，在QF 之间连接有阻值为R 的电阻,其余电阻不计，磁感应强度为B 0的匀强磁场与导轨平面垂直，开始时金属杆置于导轨下端QF 处，
将重物由静止释放，当重物下降h时恰好达到稳定速度而匀速下降．运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好(忽略所有摩擦，重力加速度为g）．求：
（1）电阻R中的感应电流方向；
(2）重物匀速下降的速度大小v；
（3）重物从释放到下降h的过程中，电阻R中产生的焦耳热Q R;
(4)若将重物下降h时的时刻记作t＝0，速度记为v0,从此时刻起，磁感应强度逐渐减小,若此后金属杆中恰好不产生感应电流，则磁感应强度B怎样随时间t变化(写出R与t的关系式)．
解析：（1）电阻R中的感应电流方向为Q→R→F。

（2)对系统由平衡关系得:
3mg－mg－F＝0，又F＝B0IL＝错误!，
解得：v＝错误!.
（3）设电阻中产生的总焦耳热为Q，则由能量守恒关系得：减少的重力势能等于增加的动能和焦耳热Q即：
3mgh－mgh＝错误!(3m）v2＋错误!mv2＋Q，
所以电阻R中产生的焦耳热Q R为：
Q R＝错误!Q＝错误!－错误!.
(4）金属杆中恰好不产生感应电流，即磁通量不变:
hLB0＝（h＋h′)LB，式中h＝v0t＋1
2
at2，又a＝错误!＝错误!g。

解得：B＝错误!.
答案:(1）Q→R→F(2)错误!
(3)错误!－错误!(4)B＝错误!。