人教版（2019）高中物理选择性必修二模块综合测评（word版含答案）

人教版选择性必修第二册  模块综合测评

一、多选题

1．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的、长为L的金属棒ab在离地面高度为h处以水平速度v0拋出，金属棒在运动过程中始终保持水平。不计空气阻力，金属棒电阻为R，磁感应强度为B，重力加速度为g。（　　）

A．金属棒b端比a端电势高

B．金属棒在运动过程中产生的感应电动势变大

C．金属棒从抛出到落回地面所用时间为

D．从抛出到落地整个过程中，通过金属棒的总电荷量为

2．下列说法中正确的是（　　）

A．当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长

B．在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度

C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断水对a光的折射率比b光大

D．爱因斯坦由狭义相对论预言了引力波的存在

E.电磁波是横波，可以观察到其偏振现象

3．如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为4∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R以外其余电阻不计。从某时刻开始单刀双掷开关掷向a，在原线圈两端加上如图乙所示交变电压，则下列说法中正确的是（　　）

A．当开关与a连接时，电压表的示数为55V

B．当开关与a连接时，滑动变阻器触片向下移，电压表示数不变，电流表的示数变大

C．开关由a扳到b时，副线圈电流表示数变为原来的2倍

D．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为原来2倍

4．如图所示，矩形闭合导体线圈，在外力作用下，匀速向右通过宽为d的匀强磁场，设穿过线圈的磁通量为φ，感应电动势为E，线圈所受的安培力为F，通过线圈的电荷量为Q，则图中不可能正确的是（ ）

A． B． C． D．

5．如图所示，两匀强磁场的方向相同，以虚线MN为理想边界，磁感应强度分别为B1、B2，今有一质量为m、电量为e的电子从MN上的P点沿垂直于磁场方向射入匀强磁场B1中，其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线．则以下说法正确的是（　　）

A．电子的运行轨迹为PDMCNEP

B．电子从P点出发第一次回到P点所用的时间为

C．

D．

二、单选题

6．如下图所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器，电键S接1待电路稳定后，将电键S改接2，则

A．电容器开始放电，放电过程中电感线圈磁场能减小

B．电容器开始放电，放电过程中电感线圈阻碍电流增大

C．若增大电容器极板间距，电容器充放电时间增大

D．若去掉线圈中的铁芯，电容器充放电频率会减小

7．关于电磁感应现象的有关说法中，正确的是（     ）

A．只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流发生

B．只要做切割磁感线的运动，闭合电路就一定会产生感应电流

C．穿过闭合电路中的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大

D．穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大

8．近年来海底通信电缆越来越多，海底电缆通电后产生的磁场可理想化为一无限长载流导线产生的磁场，科学家为了检测某一海域中磁感应强度的大小，利用图中一块长为a、宽为b、厚为c，单位体积内自由电子数为n的金属霍尔元件，放在海底磁场中，当有如图所示的恒定电流I（电流方向和磁场方向垂直）通过元件时，会产生霍尔电势差UH，通过元件参数可以求得此时海底的磁感应强度B的大小（地磁场较弱，可以忽略）。下列说法正确的是（提示：电流I与自由电子定向移动速率v之间关系为I＝nevbc，其中e为单个电子的电荷量） （　　）

A．元件上表面的电势高于下表面的电势

B．元件在单位体积内参与导电的电子数目为

C．仅增大电流I时，上、下表面的电势差减小

D．其他条件一定时，霍尔电压越小，该处的磁感应强度越大

9．图象法是描述物理过程、探寻物理规律的重要方法，如图所示是描述某个物理过程的图象（坐标的相应物理量均采用国际制单位），则（     ）

A．若该图象为通过某定值电阻的电流强度——时间（i-t）图象，则前2秒电流强度的有效值为0

B．若该图象为穿过某闭合回路的磁通量——时间（φ-t）图象，则第1秒末回路中产生的感应电流大小为0

C．若该图象为质点运动的位移——时间（s-t）图象，则第1秒末质点速度方向改变

D．若该图象为质点运动的速度——时间（v-t）图象，则前2秒质点的平均速度等于0

10．如图所示，两条轻质导线连接金属棒的两端，金属棒处于匀强磁场内且垂直于磁场。金属棒的质量，长度。使金属棒中通以从Q到P的恒定电流，两轻质导线与竖直方向成角时，金属棒恰好静止。则磁场的最小磁感应强度（重力加速度g取）（　　）

A．大小为，方向与轻质导线平行向下

B．大小为，方向与轻质导线平行向上

C．大小为，方向与轻质导线平行向下

D．大小为，方向与轻质导线平行向上

11．如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知

A．此感应电动势的瞬时表达式为e=200sin(0.02t)V

B．此感应电动势的解时表达式为e=200sin(50πt)V

C．t=0.01s时，穿过线圈的磁通量为零

D．t=0.02s时，穿过线圈的磁通量的变化率为零

12．如图，速度选择器中磁感应强度大小为，电场强度大小为，两者相互垂直。一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过速度选择器后从狭缝进入另一磁感应强度大小为的匀强磁场，最后打在平板的、两点，不计粒子重力，则（　　）

A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里

B．通过狭缝的带电粒子速度为

C．打在处的粒子在磁场中运动的时间一定大于打在处的

D．打在处的粒子的比荷大于打在处的

三、实验题

13．利用如图所示器材。进行探究电磁感应现象的实验，则：

(1)完成图中的实物图连接_________________________。

(2)写出能使实验中的副线圈上产生感应电流的三种方法：

①________________________；②_________________________；③_________________________。

14．为防控新冠肺炎疫情，每位学生在上学之前都需要测量体温，数字体温计是常用的测量工具，它的核心元件是热敏电阻，某实验小组利用如下器材探究热敏电阻的温度特性：

热敏电阻R（常温下约8k）；

电流表A（量程1mA，内阻约200）；

电压表V（量程3V，内阻约10k）；

电池组E（电动势4.5V，内阻约1）；

滑动变阻器R（最大阻值为20）；

开关S、导线若干、烧杯和水、温度计，

(1)先用螺旋测微器测量此热敏电阻的直径如图甲所示，其直径为________mm；

(2)根据提供器材的参数将图乙所示的实物图中所缺的导线补接完整_________；

(3)实验开始前滑动变阻器的滑动触头P应置于________端（选填“a”或“b”）；

(4)利用图乙的电路测出热敏电阻的阻值比真实值________（选填“大”或“小”）；

(5)本实验测得热敏电阻的阻值R与温度t的关系如图丙所示，现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中，当它产生的热量与向周围环境散热达到平衡时，热敏电阻的温度稳定在某一值t，且满足关系式，其中k是散热系数，t是电阻的温度，t0是周围环境温度，I为电流强度），已知，，，由丙图可知该热敏电阻的温度稳定在___________℃。

四、解答题

15．如图所示，某水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V．若输电线上损失的功率为5kW，不计变压器的损耗，求：

（1）输电导线上输送的电流；

（2）升压变压器的输出电压U2；

（3）降压变压器的匝数比．

16．如图所示，第一象限和第四象限分别存在匀强磁场和匀强电场，匀强磁场大小为B，方向未知，匀强电场的方向与x轴负方向的夹角为30°角，第二象限有一平行极板电容器，上极板右端N在y轴上，下极板与x轴重合，且右端在原点O点上。现一质量为m、电量为q的带正电粒子以一定初速度从电容器左端中点A进入，恰好从上极板右端N飞出，经过磁场后垂直x轴进入电场，又恰好从P点垂直y轴飞出电场（P点未标出）。已知电容器板长和间距都为l，不计粒子的重力，求：

（1）判断磁场方向和在磁场中运动轨迹的半径大小r；

（2）电容器的电压U及第四象限的电场强度大小E；

（3）粒子从A到P的运动时间。

17．预计于2022年建成的中国空间站将成为中国空间技术研究的重要基地假设空间站中宇航员利用电热器对食品加热，电热器的加热线圈可以简化成如图甲所示的圆形闭合线圈，其匝数为n，半径为r1，总电阻为R0．将此线圈垂直放在圆形匀强磁场区域中，且保证两圆心重合，圆形磁场的区域半径为r2（r2＞r1），磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示，求：

（1）在t＝1.5t0时线圈中产生感应电流的大小和方向．

（2）在0-3t0时间内线圈中产生的焦耳热．

18．如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角=37°，导轨间的距离l=1.0 m，下端连接R=0.8 Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=1.0 T。质量m=0.5 kg、电阻r=0.2 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为F=5.0 N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行，当金属棒滑行x=2.8 m后速度保持不变。求：（sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g=10 m/s2）

（1）金属棒匀速运动时的速度大小v；

（2）金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量QR。

参考答案

1．AC

【详解】

A．利用左手定则可判断金属棒中电子在洛伦兹力的作用力下向a端移动，所以金属棒b端比a端电势高，则A正确；

B．金属棒在运动过程中产生的感应电动势为

则金属棒在运动过程中产生的感应电动势不变，所以B错误；

C．金属棒只受重力作用，做平抛运动，则金属棒从抛出到落回地面所用时间为

所以C正确；

D．由于金属棒没有构成闭合回路，没有电流通过，所以通过金属棒的总电荷量为0，则D错误；

故选AC。

2．ACE

【详解】

A．机械波从空气中进入水中，传播速度增大，频率不变，由

可知波长增大，A正确；

B．质点的振动速度和波的传播速度是两个运动形式的速度，二者之间不存在联系，B错误；

C．由双缝干涉的条纹间距公式

知a光的波长小，由

得a光的频率大，频率大的光折射率也大，因此水对a光的折射率大，C正确；

D．爱因斯坦由广义相对论预言了引力波的存在，D错误；

E．电磁波具有偏振现象，说明电磁波是横波，E正确。

故选ACE。

【点睛】

机械波的波长随着波速变化而变化；质点的振动速度与波的传播速度没直接联系；当波长越长时，干涉条纹间距越宽，从而确定频率的高低，进而得出折射率的大小关系；波的折射与干涉，条纹间距与波长的关系，是解题的关键，同时注意电磁波是横波。

3．ABC

【详解】

A．根据输入电压的图像可读出变压器原线圈两端的电压有效值为

而变压器两端的电压比等于匝数比，有

电压表测量的是副线圈输出电压的有效值为55V，故A正确；

B．当开关与a连接时，滑动变阻器触片向下移，因不变，则不变，即电压表的示数不变，负载电阻变小，则副线圈的电流变大，即电流表的示数变大，故B正确；

C．开关由a扳到b时，副线圈的电压变为

电压变为原来的2倍，负载电阻不变，则电流表的示数变为原来的2倍，故C正确；

D．变压器能改变电压和电流，但不改变交流电的频率，则当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率不变，故D错误。

故选ABC。

4．CD

【详解】

解：A、在导体框进入磁场的过程中，根据Φ=BS知，穿过线圈中磁通量均匀增加，完全在磁场中运动时磁通量不变，穿出磁场时磁通量均匀减小，A图是可能的，故A正确．

B、由E=BLv知，线框进入和穿出磁场过程产生恒定不变的感应电动势，由楞次定律知进入和穿出磁场的过程感应电动势方向相反，B图是可能的，故B正确．

C、根据楞次定律知，安培力阻碍线圈与磁场间的相对运动，进入和穿出磁场的过程安培力均向左，方向相同，则C是不可能的，故C错误．

D、线圈进入和穿出磁场时感应电流不变，由Q=It知，通过线圈的电量均匀增加，完全在磁场中运动，没有电荷量通过线圈，则D不可能，故D错误．

本题选不可能的，故选CD

【点评】本题考查导体切割磁感线中图象问题，要注意由公式分析各量大小的变化；根据右手定则或楞次定律分析电流和安培力方向变化．

5．ABC

【分析】

根据左手定则判断负电荷在磁场中的受力进而确定运动轨迹，根据半径关系可以找到磁场强度B的关系．

【详解】

A、电子以垂直于MN向左的速度摄入磁场，由左手定则得，此时电子收到向上的洛伦兹力，电子将会向上偏转，所以电子的运动轨迹为PDMCNEP,故A项正确．

C、D项，电子在磁场中做匀速圆周运动，由 得： ，由图可得： ，所以，故C对；D错；

B、电子在磁场 中运动周期，电子在磁场中运动周期 ，由于，电子运动一周回到P点所用的时间 ，故B正确．

故选ABC

6．B

【详解】

A．电容器放电的过程中，电场能减小，磁场能增大．故A错误．

B．在放电的过程中，线圈对电流的变化有阻碍作用，会阻碍电流的增大．故B正确．

C．增大两极板的间距，电容减小，根据，知充放电周期减小．故C错误．

D．去掉线圈中的铁芯，电感减小，根据，知充放电周期减小，频率增大．故D错误．

故选B。

7．D

【详解】

A. 只有磁通量发生变化，才能在闭合回路中产生感应电流，故A错误；

B. 只有闭合回路中的部分导体做切割磁感线运动，电路中才会产生感应电流，故B错误；

C. 感应电动势与磁通量的变化率成正比，和磁通量的大小无关，故C错误；

D. 感应电动势的大小取决于磁通量的变化快慢，磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大，故D正确；

故选D.

点睛：产生感应电流的条件有两个：一是要有闭合回路，二是回路中磁通量要发生变化；感应电动势的大小取决于磁通量的变化快慢，与磁通量及磁通量的变化量无关．

8．B

【详解】

A．金属材料中，定向移动的是自由电子，因为自由电子定向移动的方向与电流方向相反，由左手定则可知，电子聚集在上表面，上表面的电势要低于下表面的电势，故A错误；

B．最终电子受到电场力和洛仑兹力平衡，由

联立解得

故B正确；

C．最终电子受到电场力和洛仑兹力平衡，由

可知

如果仅增大电流I时，根据可知电子的移动速率会增大，则上、下表面的电势差增大，故C错误；

D．根据可知，其他条件一定时，霍尔电压越小，该处的磁感应强度越小，故D错误。

故选B。

9．D

【解析】

若该图象为通过某定值电阻的电流强度--时间（i-t）图象，0-1s内和1-2s内电阻产生的热量相同，前2s内产生的热量不为0，所以前2秒电流强度的有效值不为0，故A错误．若该图象为穿过某闭合回路的磁通量--时间（φ-t）图象，直线的斜率不变，即为定值，根据法拉第电磁感应定律知该闭合线圈内产生恒定的感应电动势，从而形成恒定的感应电流，故B错误；若该图象为质点运动的位移--时间（s-t）图象，斜率等于速度，可知，质点的速度大小和方向均不变，故C错误；若该图象为质点运动的速度--时间（v-t）图象，质点做匀变速直线运动，前2秒质点的位移为零，则平均速度为0，故D正确；故选D．

点睛：本题考查的学生观察能力和图象分析分析能力，关键要明确各种图象斜率、面积的数学意义来分析图象的物理意义．

10．B

【详解】

说明分析受力的侧视图（右视图）如图所示

磁场有最小值，应使棒平衡时的安培力有最小值棒的重力大小、方向均不变，悬线拉力方向不变，由“力三角形”的动态变化规律可知

又有

联合解得

由左手定则知磁场方向平行轻质导线向上。故ACD错误，B正确。

故选B。

11．D

【详解】

AB、由图象知周期T=0.02s，所以频率f=50Hz，由图象知电动势最大值为200V，角速度为，所以感应电动势的瞬时表达式为e=200sin100πt，故AB错误；

C、t=0.01 s时，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量最大，故C错误；

D、t=0.02 s时，感应电动为零，则穿过线圈的磁通量的变化率也为零，故D正确；

故选D．

【点睛】从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度，进而得出感应电动势的瞬时表达式；当磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大．

12．C

【详解】

A．带电粒子在磁场中向下偏转，根据左手定则，知该粒子带正电，而速度选择器中正电荷受到电场力向上，因此磁场方向垂直纸面向外，故A错误；

B．粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，有

得

故B错误；

CD．经过速度选择器进入磁场B'的粒子速度相等，根据

得

知，粒子打在AlA2上的位置越靠近P，则半径越小，粒子的比荷越大，所有打在AlA2上的粒子，在磁场B'中做匀速圆周运动，运动的时间等于

打在处的粒子在磁场中运动的时间一定大于打在处的，故C正确，D正确。

故选C。

13．见解析    闭合或断开开关的瞬间    滑动变阻器的滑片移动时    闭合开关后，将线圈A拔出或插入   

【详解】

（1）[1]电路连接如图所示

（2）[2][3][4]只要穿过副线圈的磁通量发生变化，就能产生感应电流，因此在闭合或断开开关的瞬间；滑动变阻器的滑片移动时；闭合开关后，将线圈A拔出或插入时都会产生感应电流。

14．0.520        a    电流表的分压    45（43-46）   

【详解】

(1)[1] 其直径为

(2)[2]如图

(3)[3]实验开始前为了安全，滑动变阻器的滑动触头P应置于最大阻值处，故置于a端。

(4)[4]利用图乙的电路测出热敏电阻的电压包含了电流表的分压，根据可知，偏大，故测出的阻值比真实值偏大。

(5)[5] 将，，带入

变形得

带入数据等号两边同时除以1000得

其中R的单位为，并在丙图中作出其图线如下，两条图线的交点即为电阻的实际工作状态，可以看出温度约为。

15．（1）25A；（2）4000V；（3）190:11

【详解】

(1)由

知输电线上的电流

(2)升压变压器的输出电压

(3)降压变压器的输入电压

降压变压器的匝数比

16．（1）磁场方向是垂直纸面向外，；（2），；（3）

【详解】

(1)由正电荷和左手定则判断磁场方向是垂直纸面向外；带电粒子在平行板电容器中做类平抛运动，且恰好从N点飞出，设飞出去的速度偏角为，由平抛运动速度的反向延长线交于水平位移的中点，又因电容器板长和间距都为l，可得

则

如图所示

根据几何关系可得带电粒子在磁场中运动的轨道半经为

(2)由洛伦兹力提供向心力得

联立可得

则带电粒子从A到N，由动能定理得

解得

带电粒子从D点到P点，沿竖直方向做匀减速直线运动，到达P点时，竖直方向速度为0，根据牛顿第二定律有可得加速度为

根据速度与时间关系

根据位移时间公式

解得

(3)A到N的时间为

N到D的时间为

粒子的周期为

联立可得

由(2)中得D到P的时间

所以，从A到P的时间

17．(1),方向顺时针  (2)

【解析】

【详解】

（1）在0--2t0内，磁感应强度变化率为，根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势为E1＝n ，其中△Φ1=S△B1，S=πr12
感应电流，
联立解得：，根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针．
（2）在0--2t0内，导线圈中产生的焦耳热Q1＝×2t0，
在2t0--3t0内，由（1）得， ，导线圈中产生的焦耳热Q2=t0．
所以在0-3t0内，导线圈中产生的焦耳热Q=Q1+Q2
联立解得：．

18．（1）v=2m/s；（2）QR=3.68 J

【详解】

（1）金属棒沿斜面向上匀速运动时产生的感应电流方向a→b，产生的感应电动势

E=Blv

产生的感应电流为

I=

安培力

F安=BIl

金属棒ab受力如图所示。

由平衡条件有

F=mgsin θ＋BIl

代入数据解得

v=2m/s

（2）设整个电路中产生的热量为Q，由能量守恒定律有

Q=Fx-mgx·sin θ-mv2=4.6J

而

QR=Q

代入数据解得

QR=3.68 J