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新教材2021-2022学年鲁科版物理选择性必修第二册模块训练 WORD版含解析.doc

1、模块综合测评(分值:100分)1(3分)用遥控器调换电视频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化成电信号的过程,下列属于这类传感器的是()A红外报警装置B走廊照明灯的声控装置C自动洗衣机中的压力传感装置D电饭煲中控制加热和保温的温控器A红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转化成电信号;走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转化成电信号;自动洗衣机中的压力传感装置是把位移信号转化成电信号;电饭煲中控制加热和保温的温控器是把温度信号转化成电信号。2(3分)如图(a)所示,有一个面积为100 cm2的金属圆环,电阻为0.1 ,圆环中磁感应强度的变化规律如图(b)所示,且磁场方向与圆环所在平面相垂直

2、,在AB过程中,圆环中感应电流I方向和流过它的电荷量q为()A逆时针,q0.01 CB逆时针,q0.02 CC顺时针,q0.02 C D逆时针,q0.03 CA由楞次定律可知,感应电流为逆时针方向;再由题图(b)可知B(0.20.1)T0.1 T,所以qIt0.01 C。3(3分)三角形导线框abc固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。规定线框中感应电流i沿顺时针方向为正方向,下列it图像中正确的是()ABCDB磁通量均匀变化,所以产生恒定的感应电流,因为第1 s内向里的磁通量增加,由楞次定律可判断感应电流方向

3、为逆时针方向,即规定的负方向,13 s时间内感应电流方向为顺时针方向,即规定的正方向,选项B正确。4(3分)如图所示,L为电阻很小的线圈,G1和G2为内阻可不计、零点在表盘中央的电流计。当开关S处于闭合状态时,两表的指针皆偏向右方。那么,当开关S断开时,将出现()AG1和G2的指针都立即回到零点BG1的指针立即回到零点,而G2的指针缓慢地回到零点CG1的指针缓慢地回到零点,而G2的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点DG1的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2的指针缓慢地回到零点DS断开后,自感电流的方向与G1原电流方向相反,与G2原电流方向相同。故选D。5(3分)为了能安全对某一

4、高电压U、大电流I的线路进行测定,图中接法可行的是(绕组匝数n1n2)()ABCDB电流互感器是将大电流变成便于测量的小电流,由知I2I1,副线圈的匝数应大于原线圈的匝数且测量时应串联在被测电路中,A、C错误;电压互感器是将高电压变成低电压,由知U2U1,n1应大于n2,且测量时应并联在待测电路中,B正确,D错误。6(3分)图甲为理想变压器,其原、副线圈的匝数比为41,原线圈接图乙所示的正弦交流电。图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表。则下列说法正确的是()甲乙A图乙所示电压的瞬时值表达式为u51sin 50t (V)B变压器原、副线圈中的电流

5、之比为14C变压器输入、输出功率之比为14DRt处温度升高时,电压表和电流表的示数均变大B题图乙所示电压的瞬时值表达式为u51sin 100t(V),A错误;根据可知,原、副线圈中的电流之比与匝数成反比,理想变压器的输入、输出功率相等,B正确,C错误;Rt处温度升高时,Rt的阻值减小,电压表示数不变,电流表示数变大,D选项错误。7(3分)(2020全国卷)CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,CT扫描机可用于对多种病情的探测。图(甲)是某种CT机主要部分的剖面图,其中X射线产生部分的示意图如图(乙)所示。图(乙)中M、N之间有一电子束的加速电场,虚线框内有匀强偏转磁场;经调节后电子束从静止

6、开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到靶上,产生X射线(如图中带箭头的虚线所示);将电子束打到靶上的点记为P点。则()甲乙AM处的电势高于N处的电势B增大M、N之间的加速电压可使P点左移C偏转磁场的方向垂直于纸面向外D增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移D电子在电场中加速运动,电场力的方向和运动方向相同,而电子所受电场力的方向与电场的方向相反,所以M处的电势低于N处的电势,A项错误;增大M、N之间的电压,根据动能定理可知,电子进入磁场时的初速度变大,根据r知其在磁场中的轨迹半径增大,偏转程度减小,P点将右移,B项错误;根据左手定则可知,磁场的方向应该垂直于纸面向里,C项错误;结合B项分析,

7、可知增大磁场的磁感应强度,轨迹半径将减小,偏转程度增大,P点将左移,D项正确。8(3分)(2020全国卷)真空中有一匀强磁场,磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面,磁场的方向与圆柱轴线平行,其横截面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m,电荷量为e,忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内,磁场的磁感应强度最小为()A B C DC为使电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内,电子进入匀强磁场中做匀速圆周运动的半径最大时轨迹如图所示,设其轨迹半径为r,轨迹圆圆心为M,磁场的磁感应强度最小为B,由几何关系有r3a,解得ra,电子在匀强磁场中做

8、匀速圆周运动有evBm,解得B,选项C正确。9(6分)如图为“研究电磁感应现象”实验中所用器材的示意图。试回答下列问题。(1)在该实验中电流计G的作用是检测感应电流的_和_。(2)请按实验要求在实物上连线。(3)在实验出现的电磁感应现象中,A、B线圈哪个相当于电源?_(选填“A”或“B”)。解析(1)电流计G的零刻度在表盘中央,电流流过时,指针偏转,既显示了电流的大小,也显示了电流的方向。(2)电源、开关、滑动变阻器和小线圈构成一闭合回路;大线圈和电流计构成闭合电路。电路如图所示:(3)B线圈与电流计相连,显示回路感应电流,即B线圈相当于电源。答案(1)大小方向(2)见解析图(3)B10(10

9、分)如图所示,水平桌面上有两个质量为m5.0103 kg、边长均为l0.2 m的正方形线框A和B,电阻均为R0.5 ,用绝缘细线相连静止于宽为d0.8 m的匀强磁场的两边,磁感应强度B1.0 T,垂直桌面向下,现用水平恒力F0.8 N拉线框B,不计摩擦,线框A的右边离开磁场时恰好做匀速运动,求:(1)线框匀速运动的速度;(2)线框产生的焦耳热。解析(1)线框A的右边离开磁场时EBlv,I平衡条件为FBIl,所以v10 m/s。(2)由能量守恒定律QF(dl)2mv2代入数据解得线框进出磁场过程中产生的焦耳热Q0.3 J。答案(1)10 m/s(2)0.3 J11(4分)(多选)如图所示,闭合金

10、属线框从一定高度自由下落进入匀强磁场中,磁场足够大,从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内,线框运动的vt图像可能是()ABCDACD当ab边刚进入磁场时,若线框所受安培力等于重力,则线框在从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场前做匀速运动,故A是可能的;当ab边刚进入磁场时,若线框所受安培力小于重力,则线框做加速度逐渐减小的加速运动,最后可能做匀速运动,故C情况也可能;当ab边刚进入磁场时,若线框所受安培力大于重力,则线框做加速度逐渐减小的减速运动,最后可能做匀速运动,故D可能;线框在磁场中不可能做匀变速运动,故B项是不可能的。12(4分)(多选)通电矩形导线框abcd与无限长通

11、电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是()A线框有两条边所受的安培力方向相同B线框有两条边所受的安培力大小相同C线框所受安培力的合力方向向左D线框将绕MN转动BC通电矩形导线框abcd在无限长通电直导线形成的磁场中,受到磁场力的作用,对于ad边和bc边,所在的磁场相同,但电流方向相反,所以ad边、bc边受磁场力(安培力)大小相同,方向相反,即ad边和bc边受合力为零。而对于ab和cd两条边,由于在磁场中,离长直导线的位置不同,ab边近而且由左手定则判断受力向左,cd边远而且由左手定则判断受力向右,所以ab边、cd边受合力方向向

12、左,故B、C选项正确。13(4分)(多选)如图混合正离子束先后通过正交电场磁场区域和匀强磁场区域,如果这束正离子束在区域中不偏转,进入区域后偏转半径又相同,则说明这些正离子具有相同的()A速度 B质量 C电荷 D比荷AD在正交的电磁场区域中,正离子不偏转,说明离子受力平衡,在区域中,离子受电场力和洛伦兹力,由qvBqE,得v,可知这些正离子具有相同的速度;进入只有匀强磁场的区域时,偏转半径相同,由R和v,可知,R;这些正离子具有相同的比荷。故选AD。14(4分)(多选)在如图甲所示的电路中,电阻R的阻值为50 ,在ab间加上如图乙所示的正弦交流电,则下面说法中正确的是()甲乙A交流电压的有效值

13、为100 VB电流表示数为2 AC产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD在1 min内电阻R上产生的热量为1.2104 JAD从题图乙中可以看出,交流电压的峰值为100 V,所以有效值U100 V,A项正确;通过电阻的电流I2 A,B错误;交流电的周期为T0.02 s,314 rad/s,C错误,1 min内QI2Rt1.2104 J,D正确。15(8分)(2020全国卷)已知一热敏电阻当温度从10 升至60 时阻值从几千欧姆降至几百欧姆,某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材:电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 )、电压表(可视为理想电表)和毫

14、安表(内阻约为100 )。(1)在方框中所给的器材符号之间画出连线,组成测量电路图。(2)实验时,将热敏电阻置于温度控制室中,记录不同温度下电压表和毫安表的示数,计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA,则此时热敏电阻的阻值为_ k。(保留2位有效数字)实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图甲所示。(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下,测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 k。由图甲求得,此时室温为_ (保留3位有效数字)。(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器,其电路的一部分如图乙所示。图中,E为直流电源(电动势为10 V

15、,内阻可忽略);当图中的输出电压达到或超过6.0 V时,便触发报警器(图中未画出)报警,若要求开始报警时环境温度为50 ,则图中_(填 “R1”或“R2”)应使用热敏电阻,另一固定电阻的阻值应为_ k(保留2位有效数字)。 甲 乙解析(1)由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻的阻值小得多,因此滑动变阻器应用分压式接法,由于电压表可视为理想电表,则电流表应用外接法,电路图如答案图所示。 (2)由欧姆定律得R 1.8103 1.8 k。(3)由题图(a)可直接读出热敏电阻的阻值为2.2 k时,室温为25.5 。(4)由题意可知随温度的升高R2两端的输出电压应增大,又由串联电路的特点可知,R1的阻值应

16、减小或R2的阻值应增大,而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,因此R1应为热敏电阻;当环境温度为50 时,热敏电阻的阻值为0.8 k,则由串联电路的特点有,解得R21.2 k。答案(1)如图所示(2)1.8(3)25.5(4)R11.216(10分)质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,电压为U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B2。今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力),经加速后,该粒子恰能通过速度选择器。粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动,求:(1)粒子的速度v为多少?(2)速度选择器的电压U2为多少?(3)粒子在B2

17、磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大?解析(1)在a中,e被加速电场U1加速,由动能定理有eU1mv2得v。(2)在b中,e受的电场力和洛伦兹力大小相等,即eevB1代入v值得U2B1d。(3)在c中,e受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动,做匀速圆周运动的半径R代入v值得R 。答案(1) (2)B1d (3) 17(12分)如图所示,在磁感应强度B1.0 T、方向竖直向下的匀强磁场中,有一个与水平面成37角的导电滑轨,滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab,已知接在滑轨中的电源电动势E12 V,内阻不计,ab杆长l0.5 m,质量m0.2 kg,杆与滑轨间的动摩擦因数0.1,滑轨与ab杆的电阻忽略不计

18、,g取10 m/s2,sin 370.6。接在滑轨上的滑动变阻器R的阻值在什么范围内变化时,可使ab杆在滑轨上保持静止?(结果保留一位有效数字)解析对金属杆受力分析,回路中的电流为:I金属杆受到的安培力为:FBIl当摩擦力沿斜面向上,电流强度最小,电阻最大,由共点力平衡得:mgsin 37fFcos 370mgcos 37Fsin 37FN0fFN联立解得:Rmax5 当摩擦力沿斜面向下,电流强度最大,电阻最小,由共点力平衡得:mgsin 37fFcos 370mgcos 37Fsin 37FN0fFN联立解得:Rmin3 故可变电阻在35 范围内。答案35 18(14分)交流发电机转子有N匝

19、线圈,每匝线圈所围面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,匀速转动的角速度为,线圈电阻为r,外电路电阻为R,当线圈处于中性面时开始计时,逆时针匀速转动180过程中,求:(1)写出R两端的电压瞬时值的表达式;(2)R上产生的电热Q;(3)通过R的电荷量q。解析按照电流的定义I,计算电荷量q应该用电流的平均值,不能用有效值、最大值或瞬时值。电热应该用有效值,先求总电热Q,再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR。这里的电流必须要用有效值,不能用平均值、最大值或瞬时值。(1)线圈由中性面开始转动,感应电动势的瞬时值表达式为enBSsin t由闭合电路欧姆定律可知i电阻R两端的电压为:uiR解以上三式得:unBSsin t。(2)感应电动势的最大值为EmnBS感应电动势的有效值为E由闭合电路欧姆定律可知I由焦耳定律可知, QI2Rt,其中t解以上四式得: Q。(3)通过电阻R的电荷量为qt由闭合电路欧姆定律得: 由法拉第电磁感应定律得: nBS(BS)2BS联立以上四式得: q。答案(1)unBSsin t (2)Q (3)q

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