高二下期末模块综合测试卷01(原卷版+解析版)

2021—2022学年高二下期末模块综合测试卷【01卷】

（考试时间：75分钟  试卷满分：100分  命题范围：选择性必修第二册）

第Ⅰ卷（选择题 共43分）

一．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，只有一项符合题目要求）

1．（2021·浙江·镇海中学模拟预测）太赫兹波是一种电磁波，波长在3mm-0.03mm之间，不少专家确信太赫兹波将颠覆未来绝大多数行业，甚至还有人认为太赫兹波将是6G或者7G通信的基础，因为太赫兹波波长短，穿透力强于雷达波。下列说法正确的是（　　）

A．当观察者不动，波源朝着观察者运动时，波源的频率增大

B．雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长短，衍射不明显的特点，太赫兹波有望用于测定物体的位置

C．变化的电场必能产生变化的磁场，变化的磁场必能产生变化的电场，这样交替产生电磁波

D．使接收电磁波的电路产生电谐振的过程叫解调，是调制的逆过程

【答案】B

【解析】A．当观察者不动，波源朝着观察者运动时，波源的频率不变，A错误；

B．雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长短，衍射不明显的特点，太赫兹波有望用于测定物体的位置，B正确；

C．均匀变化的电场必能产生稳定的磁场，均匀变化的磁场必能产生稳定的电场，C错误；

D．使接收电磁波的电路产生电谐振的过程叫调谐，D错误。故选B。

2．（2020·全国·高二课时练习）如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时（       ）

A．电容器的电容增大

B．电容器带电荷量减少

C．电容器两极板间的场强增大

D．电阻R中的电流方向自右向左

【答案】B

【解析】A．振动膜片向左振动时电容器两极板间的距离变大，由可知电容器的电容减小，A错误；

BD．由可知，在U不变的情况下，C减小则Q减小，电容器处于放电状态，R中电流方向自左向右，B正确，D错误；

C．依据可知，电容器两极板间的场强减小，C错误.故选B.

3．（2022·云南省玉溪第一中学高二阶段练习）如图甲所示，标有“，”的电灯和标有“，”的电容器并联接到交流电源上，电压表为交流电压表。交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关，下列判断正确的是（　　）

A．时刻，交流电压表V的示数为零 B．电灯会烧坏

C．电容器有可能被击穿 D．交流电压表V的示数保持不变

【答案】C

【解析】AD．交流电压表示数为有效值220V不变，故AD错误；

B．电压有效值正好等于灯泡额定电压，不会烧坏，故B错误；

C．电压峰值为约为311V，超过了电容器击穿电压，故C正确；故选C。

4．（2022·河北保定·一模）某同学设计了飞船登陆地外星球的电磁阻尼缓冲装置，其模拟器如图所示。模拟器由船舱主体、光滑导轨、缓冲弹簧、绝缘缓冲底座、绝缘缓冲底座上的线圈以及固定在船舱主体上的超导线圈（图中未画出）组成。其中导轨固定在船舱主体下端，绝缘缓冲底座上的线圈为竖直绕在绝緣底座上的单匝闭合线圈，超导线圈产生水平方向的磁场。已知绝缘底座与地面接触后速度迅速减为零，导轨与线圈接触良好，则关于电磁阻尼缓冲装置分析正确的是（　　）

A．船舱主体下端MN必须是导体，不能与导轨绝缘

B．只增加导轨长度，可能使缓冲弹簧接触地面前速度为零

C．只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小

D．只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小

【答案】C

【解析】A．题中缓冲装置是利用绝缘缓冲底座上的线圈感应出感应电流，与船舱主体上的超导线圈互感发生相互作用，从而让船舱主体缓冲的，不是船舱主体下端MN切割磁感线发生感应相互作用的，所以MN无需是导体，可以与导轨绝缘，故A错误；

B．绝缘缓冲底座上的线圈ab边切割磁感线，线圈回路磁通量变化，形成感应电流，磁场对ab边的安培力向下，根据牛顿第三定律，ab边对超导线圈的力向上，超导线圈固定在船舱主体上，对船舱主体和导轨

当缓冲底座着地后，船舱主体开始做加速度减小的减速运动，当导轨足够长，船舱主体可能达到收尾速度，之后匀速下降到地面，故B错误；

C．当船舱主体所受安培力等于重力时，有

解得

可见：只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小（收尾速度越小）；只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度增大，故C正确，D错误。故选C。

5．（2022·重庆·模拟预测）如图所示，一根质量为m、长为l的金属棒用两根绝缘的软绳P和Q竖直悬挂，并处于垂直于纸面的匀强磁场中。现在金属棒中通以大小为I、方向从a到b的电流，此时两软绳上的拉力均等于金属棒重力的，已知金属棒始终处于静止状态，重力加速度为g，两软绳上的拉力始终相同，则下列说法正确的是（　　）

A．金属棒受到的安培力大小为，方向竖直向下

B．磁场方向垂直纸面向里

C．磁场的磁感应强度大小为

D．若仅改变金属棒中的电流方向，那么两软绳上的拉力大小均变为

【答案】C

【解析】A．金属棒通电后两软绳上的拉力均等于金属棒重力的，所以两软绳的总拉力大小为，由力的平衡条件可判断出此时金属棒受到的安培力方向竖直向下，大小为，故A错误；

B．左手定则可知，磁场的方向为垂直纸面向外，故B错误；

C．由得磁场的磁感应强度大小为，故C正确；

D．若仅改变金属棒中的电流方向，则安培力的方向变为竖直向上，此时两软绳的拉力大小均为

故D错误。故选C。

6．（2022·广西河池·高二阶段练习）如图所示，一多匝矩形线圆放在匀强磁场中，线圈电阻r=1.0Ω，外电路电阻R=9.0Ω。当线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生的电动势e=20sin10πt（V），闭合开关S，下列说法正确的是（     ）

A．线圈转到图示位置时电路中的电流最大

B．该交变电流的频率为10Hz

C．电路中理想交流电流表的示数为2.0A

D．线圈转动一周产生的电能为4.0J

【答案】D

【解析】A．线圈转到图示位置时磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，则电路中的电流为零，选项A错误；

B．该交变电流的频率为，选项B错误；

C．交流电的有效值

电路中理想交流电流表的示数为，选项C错误；       

D．线圈转动一周产生的电能为，选项D正确。故选D。

7．（2022·广西河池·高二阶段练习）如图所示，光滑绝缘水平面上三角形区域内存在磁感应强度为的匀强磁场，其方向垂直水平面向上，三角形是等腰直角三角形，斜边的长度为2L，矩形金属线框边长为2L，边长为L，在拉力的作用下，线框以恒定的速度在水平面上沿，穿过匀强磁场区域，线框平面始终和磁场垂直，规定电流顺时针方向（）为正方向，力向右为正方向，从线框进入磁场开始计时，则线框中电流和拉力随时间的变化图线可能正确的是（   ）

A． B．

C． D．

【答案】B

【解析】AB．在时间内，磁通量增大，由楞次定律可知感应电流沿顺时针方向，为正值，线框有效切割长度均匀增大，根据

可知感应电动势均匀增大，则感应电流均匀增大，在时间内，磁通量增大，由楞次定律可知感应电流沿顺时针方向，为正值，线框有效切割长度均匀减小，根据

可知感应电动势均匀减小，则感应电流均匀减小，在时间内，磁通量减小，由楞次定律可知感应电流沿逆时针方向，为负值，线框有效切割长度均匀增大，根据

可知感应电动势均匀增大，则感应电流均匀增大，在时间内，磁通量减小，由楞次定律可知感应电流沿逆时针方向，为负值，线框有效切割长度均匀减小，根据

可知感应电动势均匀减小，则感应电流均匀减小，选项A错误，B正确；

CD．线框以恒定的速度在水平面上沿运动，故外力等于安培力，则有

由以上分析可知，电流与时间成一次函数变化，有效长度也与时间成一次函数变化，故外力与时间成二次函数变化，根据“来据去留”，可知安培力一直向左，故外力一直向右，方向不变，选项CD错误；故选B。

二．多选题（本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

8．（2022·福建省德化第一中学高二阶段练习）如图所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且。下列表述正确的是（　　）

A．

B．若用户总电阻增大，

C．用户的功率增大时，输电线消耗功率增加

D．用户的功率增大时，发电机的输出功率减小

【答案】AC

【解析】AB．根据变压器原理可得，

又由于已知

联立可得，与用户用电情况没有关系，故A正确，B错误；

CD．当用户的功率增大时，用电器增多，总电阻减小。降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的消耗功率增加，发电机的输出功率等于输电线消耗功率与用户的功率之和，因此，发电机的输出功率增加，故C正确，D错误。故选AC。

9．（2022·甘肃·二模）如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源的两极上，使a、b两板间产生匀强电场（场强大小为E），右边有一块挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。从两板左侧中点c处射入一束离子（不计重力），这些离子都沿直线运动到右侧，从孔射出后分成三束，则下列判断正确的是（　　）

A．这三束离子带电可正可负

B．这三束离子的比荷一定不相同

C．a、b两板间的匀强电场方向一定由a板指向b板

D．若这三束离子的比荷变化而其他条件不变，则仍能从d孔射出

【答案】BCD

【解析】A．粒子出电场和磁场的复合场后均向上偏转，由左手定则可知三束离子均带正电，故A错误；

B．三束离子在复合场中运动情况相同，即沿水平方向直线通过故有

可得

三束正离子的速度一定相同，在磁场中

可得

由于三束正离子的在磁场中圆周运动的轨道半径不同，故比荷一定不相同，故B正确；

C．由于在复合场中洛伦兹力竖直向上，则电场力一定竖直向下，故匀强电场方向一定竖直向下，即由a指向b，故C正确；

D．由B选项分析可知若这三束离子的比荷变化而其他条件不变，则仍能从d孔射出，故D正确。故选BCD。

10．（2022·河北·张家口市第一中学高三阶段练习）如图所示，MN、PQ是足够长的两平行固定金属导轨，导轨弯曲部分光滑，导轨水平部分粗糙，N、Q间接一定值电阻；水平导轨上紧邻弯曲导轨区域有方向竖直向上的矩形匀强磁场区域。将一金属杆（电阻不为零）从弯曲导轨某一高度处由静止释放，使杆在磁场区域外右方某处停下。若导轨的电阻不计，金属杆与导轨垂直且接触良好，则能正确反映杆穿过磁场区域的过程中克服安培力做的功W、定值电阻上产生的焦耳热Q、通过杆的最大电流Im以及通过杆上某截面的电荷量q随高度h变化规律的图像是（　　）

A．  B． C． D．

【答案】CD

【解析】设导轨质量为m，金属杆的电阻为r，金属杆在水平轨道上运动位移x时静止，磁场的宽度为d，金属杆进出磁场的速度分别为v1和v2。

A．金属杆穿过磁场的过程，由能定理可得

整理得

金属杆在弯曲导轨下滑过程

可得

金属杆在磁场中速度逐渐减小，所受安培力逐渐减小，加速度逐渐减小，做加速度减小的减速运动，若金属杆做匀变速直线运动，则有

因加速度a逐渐减小，所以与h并非线性关系，那么与h也不是线性关系，则克服安培力做功W与h不是线性关系，其图像不是一次函数图像，A错误；

B．金属棒产生的焦耳热为

Q﹣h图像与W﹣h图像形状相同，也不是一次函数图像，B错误；

C．金属棒下滑过程中，由机械能守恒定律得

金属棒到达水平面时的速度为

金属棒到达水平面后做减速运动，刚到达水平面时的速度最大，最大感应电动势为E＝BLv

最大感应电流为

所以，C正确；

D．通过杆上某截面的电荷量q可表示为

可知q与h无关，D正确。故选CD。

第Ⅱ卷  （非选择题  共57分）

三、非选择题（共57分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

11．（6分）（2022·河北保定·高二期末）某兴趣小组的同学为了测量如图甲所示的磁极已知的方形磁铁表面附近磁场的磁感应强度的大小，设计了如图乙所示的装置，图乙中两根完全相同的弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘连接。已知方形磁铁的长度远大于金属棒的长度，现进行如下操作：

a．断开开关S，用刻度尺测量两根轻弹簧的长度均为；

b．用刻度尺测量金属棒ab的长度为L；

c．将方形磁铁置于金属棒ab附近，使方形磁铁在金属棒ab处的磁场垂直于纸面向里（可视为匀强磁场）；

d．闭合开关S，待系统稳定后，记录电流表的示数为I，用刻度尺测量两根轻弹簧的长度均为；

e．保持方形磁铁与金属棒ab的距离不变，在小范围内改变方形磁铁相对于金属棒ab的位置，重复实验。

回答下列问题：

（1）两根轻弹簧的长度______（填“>”“=”或“<”）；

（2）实验中______（填“需要”或“不需要”）测量金属棒ab的质量；

（3）已知轻弹簧的劲度系数为k，则方形磁铁表面附近磁场的磁感应强度______。（用已知量和测量的物理量表示）

【答案】     ＞     不需要    

【解析】（1）[1]由左手定则可知金属棒ab受到向下的安培力，轻弹簧的长度增大，所以。

（2）（3）[2][3]设金属棒ab的质量为m，轻弹簧的原长为，开关S断开时，由平衡条件得

开关S闭合后，由左手定则可知金属棒ab受到的安培力向下，由平衡条件得

解得

由上述分析可知实验中不需要测量金属棒ab的质量。

12．（9分）（2022·重庆·巫山县官渡中学高二阶段练习）如图为“探究电磁感应现象”的实验装置．图为“研究电磁感应现象”的实验装置。

（1）将图中所缺的导线补接完整_______；

（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________偏转（选填“发生”或“不发生”）；

②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针________偏转（选填“发生”或“不发生”）；

（3）在做“探究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将________。（不定项选择）

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】          发生     发生     BD#DB

【解析】（1）[1] 将电源、电键、小螺线管、滑动变阻器串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示

（2）[2] 闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏；

将原线圈迅速插入副线圈时，磁场方向不变，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计指针将发生偏转；

[3]原线圈插入副线圈后，由电路图可知，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈电流变小，穿过副线圈的磁场方向不变，但磁通量变小，灵敏电流计指针将发生偏转

（3）[4]AB．如果副线圈两端不接任何元件，线圈中仍有磁通量的变化，仍会产生感应电动势，由于不是闭合电路，则不会有感应电流存在，A错误B正确；

CD．可根据楞次定律来确定感应电流的方向，从而可以判断出感应电动势的方向，C错误D正确。故选BD。

13．（12分）（2022·山东·招远市第二中学高二阶段练习）如图所示，理想变压器原线圈匝数比为，阻值为的电阻接在原线圈回路中，阻值为的电阻接在副线圈回路中，原线圈一侧接在电压恒为的正弦交流电源上。求

（1）电阻和消耗的功率之比；

（2）变压器副线圈两端的电压。

【答案】（1）；（2）180V

【解析】（1）设原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，根据理想变压器原、副线圈输入功率和输出功率相等

又

得

又

得电阻和消耗的功率之比

（2）设电阻R1两端电压为U3

U0=U1+U3

得

变压器副线圈两端的电压

14．（12分）（2022·广西南宁·二模）如图所示，间距为的两条足够长平行金属导轨、与水平面夹角。质量为、电阻为的导体棒垂直放置在平行导轨上，导体棒与导轨间的动摩擦因数，导轨间存在着垂直导轨平面向上的匀强磁场。导轨的上端P、M分别与横截面积为的10匝线圈的两端连接，线圈总电阻，在线圈内有如图所示方向的磁场以均匀减小。导体棒始终与导轨接触良好，其余部分电阻不计，忽略螺线管磁场对导体棒的影响，忽略空气阻力，棒受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知，，g取，求：

（1）若在开关闭合后，导体棒刚好不上滑，判断通过导体棒的电流方向并求此时k值；

（2）开关始终闭合，若B减小到为0后不再变化，求导体棒下落过程能达到的最大速度。

【答案】（1）棒的电流由b指向a，；（2）

【解析】（1）由楞次定律判断，闭合开关后，通过棒的电流由b指向a，对导体棒由受力平衡

①

解得

由闭合电路欧姆定律②

由电磁感应定律可知③

解得

（2）当磁场不再变化时，导体棒开始沿倾斜导轨下滑，做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度最大，此时开始匀速下落，根据平衡条件得④

解得

导体棒产生的电动势为⑤

根据闭合电路欧姆定律得⑥

联立解得导体棒的最大速度

15．（18分）（2022·山东省实验中学高三阶段练习）如图所示，在xOy平面内，在的区域内有垂直平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B0，第一象限有一与x轴成45°角倾斜放置的挡板PQ，P、Q两点在坐标轴上，其中P点的纵坐标为（+1）a，大量相同的质量为m、电荷量为+q的带电粒子，从O点以大小相同、方向不同的速度平行纸面射入第一、二象限，不计粒子间的相互作用和重力。其中沿方向入射的粒子运动轨迹恰好与挡板相切。

（1）求带电粒子的速度大小；

（2）求挡板上有粒子打中区域的长度l；

（3）若磁场的磁感应强度大小可调，要使所有粒子均不能打在挡板上，求磁场的磁感应强度大小需满足的条件。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】（1）根据题意，画出沿方向入射的粒子的运动轨迹，如图所示

由图根据几何关系有

解得

粒子进入磁场，洛伦兹力提供向心力有

联立解得

（2）设粒子能打到挡板上的最高处为挡板上的M点，当粒子沿方向入射时，轨迹恰好与PQ相切与F点，F点为最低点，如图所示

去PQ的中点G，根据几何关系和题意可知，

则，

挡板上有粒子打中区域的长度为

（3）根据可知

在粒子的比荷和速度大小不变的情况下，磁感应强度越大，半径越小，如图所示

要想粒子能够打在挡板上，则OG为直径的圆的轨迹半径最小，此时的磁感应强度B最大，根据几何关系可知

联立解得

即要使所有粒子均不能打在挡板上，磁感应强度大小满足