金版学案2018-2019学年物理(粤教版)选修3-2试题：模块综合检测(二)

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
3．一台家用电冰箱的铭牌上标有“220 V100 W”，这表明所用交变电压的()
A．峰值是380 V B．峰值是220 V
C．有效值是220 V D．有效值是311 V
解析：交流电表的示数，保险丝的熔断电流，铭牌上标有“220 V 100 W”，都是有效值，故C正确，ABD错误．
答案：C
4.如图所示，闭合线圈正上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下但未插入线圈内部．当磁铁向上运动时()
A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引
B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引
C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥
D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥
解析：当磁铁向上运动时，穿过线圈的磁通量变小，原磁场方向向下，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，故可判断出产生了如图中箭头方向相反的的感应电流．根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互吸引．故选B.
答案：B
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＝BL v，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 0002sin 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＝P L
U L＝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n1
n2＝
U1
U2可得n1∶n2＝2
750∶61≈45∶1，选项A错误；由u＝11 0002sin 100 πt (V)及f＝ω2π
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a 2
的过程中，由法拉第电磁感应定律有：E ＝Bl v ，而l ＝v t tan 60°＝3v t ，可得E ＝3B v 2
t ，可见E ∝t ，i ＝E R ，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a 2
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．某种角速度计，其结构如图所示．当整个装置绕轴OO ′转动时，元件A 相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压
传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号．已知A 的质量为m ，弹簧的劲度系数为k 、自然长度为l ，电源的电动势为E 、内阻不计．滑动变阻器总长也为l ，电阻分布均匀，装置静止时滑片P 在变阻器的最左端B 端，当系统以角速度ω转动时，不计摩擦，则( )
A ．电路中电流随角速度的增大而增大
B ．电路中电流随角速度的增大而减小
C ．弹簧的伸长量为x ＝m ωl k －mω2
D ．输出电压U 与ω的函数式为U ＝Em ω2
k －mω2
解析：系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC 的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，与角速度无关，故AB 错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x ，则对元件A ，根据牛顿第二定律得
kx ＝mω2(L ＋x )，解得x ＝m ω2l k －mω2
，又输出电压U ＝R BP R BC E ＝x L E ，联立两式得U ＝Em ω2
k －mω2
.故C 错误，D 正确． 答案：D
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，在水平方向的匀强磁场中，一矩形闭合线圈绕OO ′
轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，下列可行的方法是()
A．将线圈的转速减半
B．将线圈的匝数减半
C．将匀强磁场的磁感应强度减半
D．将线圈的边长减半
解析：由I m＝E m
R，E m＝nBSω，ω＝2πn，得I m＝
nBS·2πn
R，
故A、C正确；又电阻R与匝数有关，当匝数减半时，电阻R也随
之减半，则I m不变，故B错误；当边长减半时，面积S减为原来的1 4，
而电阻减为原来的1
2，故D正确．
答案：ACD
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I22R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．如图所示，电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，R为定值电阻，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流，下列说法正确的是()
A．保持U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率增大
B．保持U1不变，S由b切换到a，则I1减小
C．保持U1不变，S由b切换到a，则I1增大
D．保持U1不变，S由b切换到a，则I2减小
解析：理想变压器输入功率等于输出功率，原副线圈电压与匝数成正比．S由b切换到a，副线圈匝数变多，所以副线圈电压变大，电阻不变，副线圈中的电流I2增大，而根据P＝I2R知，R上消耗的功率变大，进一步推知原线圈的输入功率变大，根据P＝UI可知I1增大，故AC正确，BD错误．
答案：AC
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：
ΔB
Δt
＝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＝NΔΦ
Δt
＝N
ΔBS
Δt
＝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＝
E
（R1＋R2）
＝
4
（4＋6）
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.(13分)如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线
圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1π
T ，当线圈以角速度ω＝4πrad/s的转速匀速转动时，求：
(1) 电路中交流电压表的示数；
(2) 线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量．
(3) 线圈从图示位置转过360°的过程中，外力做的功是多大？ 解析：(1)线圈转动产生的最大感应电动势E m ＝nBSω，代入数据得： E m ＝20 V
感应电动势有效值E ＝E m 2
＝10 2 V ，电路中电流有效值I ＝E r ＋R ＝ 2 A ，交流电压表的示数U ＝IR ，解得： U ＝9 2 V ≈12.7 V
(2) 线圈从图示位置转过90°的过程中，磁通量的变化ΔΦ＝
BS ，所用时间Δt ＝14T ＝π2ω ，感应电动势的平均值E ＝n ΔΦΔt
，回路中感应电流的平均值I ＝E R ＋r
，通过R 的电荷量q ＝I Δt ，联立解得： q ＝12π
C ≈0.16 C (3) 线圈从图示位置转过360°的过程中，外力做的功W ＝Q ，回路中产生电热Q ＝I 2()R ＋r t ，转过360°的时间t ＝2πω
，联立解得： W ＝10 J
答案：(1) 9 2 V(或12.7 V) (2) 12π
C(或0.16 C) (3)10 J 17．(13分)某发电站的输出功率为104 kW ，输出电压为4 kV ，通过理想变压器升压后向远处供电．已知输电导线的电阻为25.6 Ω，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)输电线上的电流；
(2)输电线路上的电压损失；
(3)升压变压器的原副线圈匝数比．
解析：(1)输电线路损失的功率为P 损＝P 1×4%＝107×4% W ＝4.0×105 W
对输电线有P 损＝I 22R ，解得I 2＝1.25×102 A
(2)U 线＝I 2R ＝3.2 kV
(3)P 1＝P 2＝U 2I 2＝104 kW
代入数据得U 2＝80 kV
升压变压器的原副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝120
答案：(1)1.25×102 A (2)3.2 kV (3)n 1n 2＝120
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v 0，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 ＝B 0IL ＝B 20L 2v
R ＋r ，
解得：v ＝2mg （R ＋r ）
B 20L 2.
(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 ＝12(3m )v 2＋12m v 2＋Q ，
所以电阻R 中产生的焦耳热Q R 为：
Q R ＝R R ＋r Q ＝2mghR R ＋r －8m 3g 2（R ＋r ）R
B 40L 4.
(4)金属杆中恰好不产生感应电流，即磁通量不变：
hLB 0＝(h ＋h ′)LB ，式中h ＝v 0t ＋12at 2，
又a ＝3mg －mg 3m ＋m ＝12g .
解得：B ＝B 0h h ＋v 0t ＋g 4t 2.
答案：(1)Q →R →F (2)2mg （R ＋r ）
B 20L 2
(3)2mghR R ＋r －8m 3g 2（R ＋r ）R
B 40L 4 (4)B ＝
B 0h
h ＋v 0t ＋g 4t 2。