2020年教科版高中物理选修3-2模块综合试卷（B）含答案

《2020年教科版高中物理选修3-2模块综合试卷（B）含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年教科版高中物理选修3-2模块综合试卷（B）含答案（13页珍藏版）》请在七七文库上搜索。

1、模块综合试卷模块综合试卷 B (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共计 48 分.18 题为单项选择题，912 题为多 项选择题全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选和不选的得 0 分) 1下列应用中与涡流无关的是( ) A真空冶炼炉 B金属探测器 C电磁灶 D闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生电流 答案 D 2 (2018 溧水高级中学高二上学期期中)如图 1 所示， 直角三角形导线框 abc 以速度 v 匀速进 入匀强磁场区域，从图示位置开始计时，则此过程中导线框内感应电流随时间变化的规律为 下列四个图像中的哪一个( )

2、 图 1 答案 A 解析 在线框进入磁场的过程中磁通量增加，根据楞次定律判断电流方向始终为 abca，进入 磁场过程中切割的有效长度先变大后变小，所以线框内电流先变大后变小，A 正确 3如图 2 所示，两条足够长的平行金属导轨水平放置，导轨的一端接有电阻和开关，导轨光 滑且电阻不计，匀强磁场的方向垂直于导轨平面向下，金属杆 ab 置于导轨上当开关 S 断 开时，在杆 ab 上作用一水平向右的恒力 F，使杆 ab 向右运动进入磁场一段时间后闭合开 关开始计时，金属杆在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好金属杆 ab 的 vt 图像不可 能是图中的( ) 图 2 答案 D 解析 以金属杆为研究对象，

3、 有 FF安ma， 即 FB 2L2v R ma， 闭合开关瞬间， 若 FB 2L2v R ， 则金属杆做匀速运动，选项 A 正确；若 FB 2L2v R ，则金属杆先做加速度减小的加速运动后做匀速运动， 选项 B 正确，只有选项 D 不可能 4(2018 天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流利用该发电机(内阻可忽略)通过理 想变压器向定值电阻 R 供电，电路如图 3 所示，理想交流电流表 A、理想交流电压表 V 的读 数分别为 I、U，R 消耗的功率为 P.若发电机线圈的转速变为原来的1 2，则( ) 图 3 AR 消耗的功率变为1 2P B电压表 V 的读数变为1 2U C电流表 A

4、 的读数变为 2I D通过 R 的交变电流频率不变 答案 B 解析 发电机线圈的转速变为原来的1 2，由 E NBS 2 知，原线圈中输入电压变为原来的1 2，频 率变为原来的1 2，根据 U1 U2 n1 n2，则 U2 变为原来的1 2，电压表读数变为原来的 1 2，即 1 2U，则通过 R 的电流变为原来的1 2，R 消耗的功率 P2 U22 R 1 4P，根据 I1 I2 n2 n1，原线圈上的电流也变为原来 的1 2，即电流表 A 的读数变为 1 2I，故选 B. 5 (2018 福州三中检测)如图 4 所示是一种理想自耦变压器的示意图， 线圈绕在一个圆环形的 铁芯上，P 是可移动的

5、滑动触头，A、B 间接交流电压 U，输出端连接了两个相同的灯泡 L1 和 L2， Q 为滑动变阻器的滑片 当开关 S 闭合， P 处于如图所示的位置时， 两灯均能发光 下 列说法正确的是( ) 图 4 A将 P 沿逆时针方向移动，两灯均变暗 BP 不动，将 Q 向左移动，两灯均变亮 CP 不动，将 Q 向右移动，变压器输入功率变大 D断开开关 S，L1将变暗 答案 B 解析 当 P 沿逆时针方向移动时，副线圈的匝数 n2增大，由U1 U2 n1 n2知，U2 增大，L1、L2两 灯均变亮，选项 A 错误；当 P 不动，Q 向左移动时，U2不变，R 减小，L1、L2两端的电压增 大，两灯泡变亮，

6、选项 B 正确；当 P 不动，Q 向右移动时，U2不变，R 增大，R总增大，变 压器的输出功率 P2U2 2 R总减小，而输入功率 P1P2，故 P1 减小，选项 C 错误；断开开关 S， 则负载电阻增大， 通过 R 的电流减小， R 两端的电压减小， 故 L1两端的电压增大， L1将变亮， 选项 D 错误 6.如图 5 所示，用一段外皮绝缘的导线扭成的两个半径为 R 和 r 的圆形平面组成闭合回路， Rr，导线单位长度的电阻为 ，导线横截面半径远小于 R 和 r.圆形区域内均存在垂直平面向 里、 磁感应强度大小随时间按 Bkt(k0， 为常量)的规律变化的磁场， 下列说法正确的是( ) 图

7、5 A小圆环中电流的方向为逆时针 B大圆环中电流的方向为顺时针 C回路中感应电流大小为kR 2r2 Rr D回路中感应电流大小为kRr 2 答案 D 解析 由于穿过整个回路的磁通量增大，依据楞次定律，知大圆环中电流的方向为逆时针， 小圆环中电流的方向为顺时针，故 A、B 项错误；根据法拉第电磁感应定律有 Ek(R2r2)， 由闭合电路欧姆定律知， 回路中感应电流大小为 I E R总 kR2r2 2R2r kRr 2 ， 故 C 项错误， D 项正确 7(2018 南京市模拟试题)某发电厂的发电机组输出的电压恒为 400 V，将其通过升压变压器 升压后加在输电线上向距离较远的用户端变电站供电，输

8、电线总电阻为 5 ，当输送的电功 率恒为 200 kW 时，发电厂提供的电能与用户消耗的电能不相等，二者在一个小时内相差 50 度电，则下列说法正确的是( ) A输电线上损失的功率为 50 W B供电端升压变压器的匝数比为 15 C输电线上损失的电压为 50 V D若输电功率增大，则输电线上损失的功率将会减小 答案 B 解析 输电线上损失的功率 PE t 50 kW h 1 h 50 kW， A 错误； P(P U) 2R， 解得 U2 000 V，升压变压器的匝数比为 4002 00015，B 正确；根据 PU 2 R ，解得 U500 V， C 错误；输电电压不变，若输电功率变大，则输电电

9、流变大，输电线上损失的功率变大，D 错误 8.如图 6 所示电路，电阻 R1与电阻 R2阻值相同，都为 R，和 R1并联的 D 为理想二极管(正向 电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在 A、B 间加一正弦交流电 u20 2sin 100t (V)， 则加在 R2上的电压有效值为( ) 图 6 A10 V B20 V C15 V D5 10 V 答案 D 解析 前半个周期内电压值取正值时，二极管导通，R1被短路，R2两端电压 U120 2 2 V 20 V； 后半个周期内电压值取负值时，二极管截止， R1、R2串联，R2两端电压 U210 2 2 V10 V； 设 R2两端电压的有效值为 U

10、， 则在一个周期内U 2 R2 T U12 R2 T 2 U22 R2 T 2. 解得 U5 10 V，D 正确 9 (2017 西安交大附中期中)目前的手机触摸屏大多是电容式触摸屏 电容式触摸屏内有一导 电层，导电层四个角引出四个电极当手指触摸屏幕时，人体和触摸屏就形成了一个电容器， 电容器具有“通高频”的作用，从而导致有电流分别从触摸屏四角上的电极中流过，并且流 经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比， 控制器通过对这四个电流比例的精确计算， 得出触摸点的位置信息在开机状态下，下列说法中正确的是( ) A电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是因为手指对屏幕按压产生了形变 B电容式触摸屏感测

11、手指触摸点的位置是利用了电磁感应现象 C当手指触摸屏幕时，手指有微弱的电流流过 D当手指离开屏幕时，电容变小，对高频电流的阻碍变大，控制器不易检测到手指的准确 位置 答案 CD 解析 感测手指触摸点的位置是通过测电流，由电流比例计算，选项 A、B 错误；当手指触 摸屏幕时，由于电容器具有“通高频”的作用，所以有微弱电流流过，选项 C 正确；当手指 离开屏幕时，电容器两极板间的距离增大，电容减小，对高频电流的阻碍变大，因此控制器 不易检测到手指的准确位置，选项 D 正确 10 某交流发电机的电动势瞬时值表达式为 e220 2sin 100t (V)， 以下说法正确的是( ) A1 s 内电动势的

12、平均值为 0 B1 s 内电流方向改变 50 次 C若将发电机的转速提高一倍，其他条件不变，则电动势的有效值为 440 2 V D若将“220 V,100 F”的电容器接在该发电机两端，则电容器可能被击穿 答案 AD 解析 由 e220 2sin 100t (V)可知，该交流电的电压最大值为 311 V，100 rad/s，所以 T2 2 100 s0.02 s，频率为 50 Hz,1 s 内完成 50 个周期，由电动势瞬时值表达式可知， 线圈从中性面开始计时，因此一个周期内，电动势的平均值为零，在 50 个周期内，电动势的 平均值也为零， 故 A 正确； 转动一周电流方向改变两次， 故 1

13、s 内电流方向改变的次数 n 1 0.02 2100 次，故 B 错误；将发电机的转速提高一倍，角速度 2n 增加一倍，产生的感应 电动势的最大值 EmNBS 加倍，故产生的感应电动势瞬时值 e440 2sin 200t (V)，根据 有效值与最大值的关系可知，有效值 U440 2 2 V440 V，则电动势的有效值为 440 V，故 C 错误；若将“220 V,100 F”的电容器接在该发电机两端，电源的最大电压为 220 2 V， 大于电容器的耐压值 220 V，则电容器可能被击穿，故 D 正确 11(2017 成都市九校高二下学期期中)如图 7 所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比

14、为 21，电流表、电压表均为理想交流电表，R 是光敏电阻(其阻值随照射光强度增大而减 小) 原线圈接入电压随时间按 u220 2sin 100t (V)变化的交流电， 下列说法正确的是( ) 图 7 A交流电的频率为 100 Hz B电压表的示数为 110 V C照射 R 的光强度增大时，电流表的示数变大 D照射 R 的光强度增大时，电压表示数变大，灯泡变得更亮 答案 BC 解析 原线圈接入 u220 2sin 100t (V)的交流电压，T0.02 s，所以频率为 f1 T50 Hz， A 错误；交流电的有效值为 U1220 V，根据U1 U2 n1 n2，则 U2110 V，B 正确；R

15、阻值随光强 度增大而减小，根据 IU R知副线圈电流增大，副线圈输出功率增大，即灯泡变得更亮，根据 功率相等，所以原线圈输入功率增大，原线圈电流增大，所以电流表的示数增大，但是电压 表示数不变，故 C 正确，D 错误 12如图 8 甲所示，光滑金属导轨沿竖直方向固定，间距为 L，其下端接有定值电阻 R，质 量为 m、长度为 L、阻值为 r 的金属棒 MN 用导槽固定在导轨上，金属棒只能沿竖直方向上 下移动，且始终与导轨接触良好，整个装置处在垂直纸面向外的匀强磁场中t0 时刻开始 在金属棒上施加竖直向上的外力，在金属棒向上运动的过程中，流过金属棒的电流随时间变 化的规律如图乙所示用 P 表示克服

16、安培力做功的功率、a 表示金属棒的加速度、F 表示外 力、q 表示流过定值电阻的电荷量，则描述上述四个物理量随时间变化的规律的图像可能正 确的是( ) 图 8 答案 CD 解析 流过金属棒的电流 I BLv Rr，由题图乙可知，I 与 t 成正比例函数关系，则 v 与 t 成正 比例函数关系， 可知金属棒的加速度 a 不变， B 错误； 克服安培力做功的功率 PF安vB 2L2v2 Rr B 2L2a2 Rr t2，故 Pt 图线应为过原点的曲线，A 错误；由牛顿第二定律可知，FF安mg ma，则 FB 2L2a Rr tmgma，故 Ft 图线应为不过原点的倾斜直线，C 正确；流过定值电阻

17、的电荷量 qIt，令 Ikt，则 qkt2，故 qt 图线应为过原点的曲线，D 正确 二、非选择题(本题共 6 小题，共计 52 分) 13(6 分)(2018 霞浦市第一中学高二下学期月考)如图 9 为“探究电磁感应现象”的实验装 置 图 9 (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： 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”)； 原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针_偏转(选 填“发生”或“不发生”)； 在上述两过程中灵敏电流计指针的偏转方向_(选

18、填“相同”或“相反”) (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 (1)见解析图(1 分) (2)发生(1 分) 发生(1 分) 相反(1 分) (3)BD(2 分) 解析 (1)将电源、开关、滑动变阻器、小螺线管串联成一个回路，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)闭合开关，磁通量增加，指针向右偏转，将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则灵敏 电流计的

19、指针将向右偏转一下；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左拉时，电 阻增大，则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏转一下；两过程 中灵敏电流计指针偏转方向相反 (3)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，不过没 有感应电流存在，可根据楞次定律判断出感应电动势的方向，B、D 正确，A、C 错误 14(6 分)(2018 全国卷)某实验小组利用如图 10 甲所示的电路探究在 25 80 范围内 某热敏电阻的温度特性所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻 RT，其标称 值(25 时的阻值)为 900.0 ；电源 E(6 V，内阻

20、可忽略)；电压表(量程 150 mV)；定值电阻 R0(阻值 20.0 )，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 )；电阻箱 R2(阻值范围 0999.9 )；单 刀开关 S1，单刀双掷开关 S2. 实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度 t 升至 80.0 .将 S2与 1 端接通，闭合 S1， 调节 R1的滑片位置， 使电压表读数为某一值 U0； 保持 R1的滑片位置不变， 将 R2置于最大值， 将 S2与 2 端接通，调节 R2，使电压表读数仍为 U0；断开 S1，记下此时 R2的读数逐步降低 温控室的温度 t，得到相应温度下 R2的阻值，直至温度降到 25.0 .实验得到的

21、R2t 数据见 下表. t/ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/ 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列问题： (1)在闭合 S1前，图甲中 R1的滑片应移动到_(填“a”或“b”)端 (2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出 R2t 曲线 图 10 (3)由图乙可得到 RT在 25 80 范围内的温度特性 当 t44.0 时， 可得 RT_. (4)将 RT握于手心，手心温度下 R2的相应读数如图丙所示，该读数为_，则手心温 度为_. 答案 (1)b(1 分) (2)如图所示(2 分)

22、 (3)450(1 分) (4)620.0(1 分) 33.0(1 分) 解析 (1)闭合开关 S1前，应让滑片移动到 b 端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大 (3)由图像可知 t44.0 时，电阻的阻值为 450 . (4)由题图丙可得电阻箱阻值为 620.0 ，由图像可得温度约为 33.0 . 15(9 分)(2018 烟台市高二下学期期末)如图 11 所示为边长为 L 的单匝正方形线圈 abcd，放 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，从图示位置开始以 bc 边为轴匀速转动线圈从图示位置 转过一周的过程中产生的热量为 Q.已知线圈的 bc 边与磁场方向垂直，线圈电阻为 R.求： 图 11

23、(1)线圈转动的角速度大小； (2)线圈从图示位置转过 3时，线圈产生的感应电动势的瞬时值； (3)线圈从图示位置转过 2的过程中，线圈产生的感应电动势的平均值 答案 (1) RQ B2L4 (2) 3RQ 2BL2 (3) 2RQ 2BL2 解析 (1)线圈转动过程中，产生的感应电动势有效值大小为 E 2 2 BL2(1 分) 线圈从题图所示位置转过一周所用的时间： tT2 (1 分) 所以热量 QE 2 Rt B2L4 R (1 分) 解得： RQ B2L4(1 分) (2)线圈从题图所示位置开始匀速转动 3时，产生的感应电动势的瞬时值：eBL 2sin t BL2sin 3(1 分) 解

24、得：e 3RQ 2BL2(1 分) (3)线圈从题图所示位置转过 2的过程中，线圈内磁通量的变化量 BL 2(1 分) 所用的时间为 t 2(1 分) 线圈产生的感应电动势的平均值： E t 2RQ 2BL2.(1 分) 16(9 分)(2018 泰安市高二下学期期末)某水电站的水位落差为 20 m，通过水轮机的流量为 10 m3/s，发电效率为 20%.水流通过水轮机时，使水轮机以 25 2 rad/s 的角速度转动水轮 机带动的线圈共 1 000 匝，线圈面积为 0.2 m2，线圈置于磁感应强度为 0.1 T 的匀强磁场 中，线圈电阻不计发电机先经过匝数比为 110 的升压变压器后经输电线

25、输送到远处，再 由降压变压器降压后给用户供电若按最大功率供电时输电线路损耗的功率为发电机最大输 出功率的 2%，用户电压为 220 Vg 取 10 kgm/s2，求： (1)输电线的总电阻； (2)降压变压器的匝数比 答案 (1)1.25 (2)24511 解析 (1)发电机的输出电压的有效值 UNBS 2 ，代入数据得：U500 V(1 分) 最大输出功率：PQtgh t Qgh， 代入数据得：P4105 W(1 分) 发电机的最大输出电流的有效值 IP U800 A(1 分) 输电线中的最大电流有效值与发电机的最大输出电流有效值的关系 I I线 n2 n1(1 分) 且 I2线rP2% 联

26、立并代入数据得：r1.25 (1 分) (2)升压变压器副线圈的电压为 U2， 则 U U2 n1 n2(1 分) 降压变压器原线圈的电压为 U3， 则 U2U3I线r(1 分) 降压变压器原、副线圈电压关系为：U3 U4 n3 n4(1 分) 联立并代入数据得：n3 n4 245 11 .(1 分) 17(10 分)如图 12 所示，一宽为 L1 m 的矩形金属框架固定在倾角 37 的绝缘斜面上， 框架两端各接一个阻值 R04 的电阻，框架的其余部分电阻忽略不计，框架足够长匀强 磁场垂直斜面向下，磁感应强度大小 B1.0 T，金属杆 ab 的质量为 0.2 kg，电阻为 r1 ， 杆与框架接

27、触良好，杆与框架间的动摩擦因数为 0.5，当杆受一沿斜面向上的恒力 F 作用 时，由静止开始运动，经过一段时间后电流表示数稳定为 0.2 A，已知金属杆加速过程中每个 电阻 R0产生的热量 Q00.152 J，取 g 10 m/s2，sin 37 0.6，cos 37 0.8.求： 图 12 (1)电路中产生的最大感应电动势； (2)恒力 F 的大小； (3)金属杆在加速过程中经过的位移大小 答案 (1)1.2 V (2)2.4 N (3)1.5 m 解析 (1)当金属杆做匀速运动时， 速度最大， 回路中感应电动势最大 等效电路图如图所示， 当电流表示数稳定为 0.2 A 时，回路中总电流 I

28、0.4 A. R并R0 2 2 (1 分) 根据闭合电路欧姆定律有 EI(R并r) 得回路中产生的最大感应电动势 E1.2 V(1 分) (2)以金属杆为研究对象，根据力的平衡条件有： Fmgsin mgcos F安(1 分) 而 F安BIL(1 分) 得 F2.4 N(1 分) (3)由 EBLv 可得，稳定时金属杆的速度 v1.2 m/s(1 分) 由 QI2Rt 可得，金属杆在加速过程中产生的热量与每个电阻 R0产生的热量相等，都为 Q0(1 分) 对金属杆从静止到稳定过程中，由功能关系有： (Fmgcos mgsin )x1 2mv 23Q 0(2 分) 解得 x1.5 m(1 分)

29、18(12 分)如图 13 甲所示，平行长直导轨 MN、PQ 水平放置，两导轨间距 L0.5 m，导轨 左端 M、P 间接有一阻值 R0.2 的定值电阻，导体棒 ab 的质量 m0.1 kg，与导轨间的动 摩擦因数 0.1，导体棒垂直于导轨放在距离左端为 d1.0 m 处，导体棒和导轨始终接触良 好，电阻均忽略不计整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，t0 时刻，磁场方向竖直向 下，此后，磁感应强度 B 随时间 t 的变化如图乙所示，不计感应电流对磁场的影响取重力 加速度 g10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力 图 13 (1)求 t0 时导体棒所受到的安培力大小 F0； (2)分析前 3

30、 s 时间内导体棒的运动情况并求前 3 s 内导体棒所受的摩擦力 f 的大小随时间 t 变 化的关系式； (3)若 t3 s 时，突然使导体棒获得向右的速度 v08 m/s，同时垂直导体棒施加一方向水平、 大小可变化的外力 F，使导体棒的加速度大小恒为 a4 m/s2，方向向左求从 t3 s 到 t 4 s 的时间内通过电阻 R 的电荷量 q. 答案 见解析 解析 (1)t0 时导体棒的速度为零，回路中产生感应电动势 E t B tLd(1 分) 电流 IE R，可得 I0.25 A(1 分) 所以 t0 时导体棒所受到的安培力大小 F0B0IL0.025 N(1 分) (2)导体棒与导轨间的

31、最大静摩擦力 fmmg0.1 NF0(1 分) 所以在 t0 时刻导体棒静止不动，加速度为零，在 03 s 内磁感应强度 B 都小于 B0，导体 棒所受的安培力都小于 fm，故前 3 s 内导体棒静止不动，电流恒为 I0.25 A(1 分) 在 03 s 内，磁感应强度 B0.20.1t (T)(1 分) 因为导体棒静止不动，所以 fBIL(1 分) 即 f0.0250.012 5t (N)，t3 s(1 分) (3)34 s 内磁感应强度大小恒为 B10.1 T，导体棒做匀变速直线运动，t1 s(1 分) 设 t 时间内导体棒的位移为 x xv0t1 2a(t) 2(1 分) 这段时间内，通过电阻 R 的电荷量为 q R ，B1Lx(1 分) 即 q1.5 C(1 分)