新人教版选择性必修第二册 高中物理 全册核心素养检测卷（含解析）

全册核心素养检测卷
考试时间：75分钟，满分：100分
一、单选择题(本题共7小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)
1．如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律．若把流过点P向右的电流方向规定为正方向，则下列说法正确的是(　　)
A.在0～t1时间内，电场能增大，磁场能减小
B．在t1～t2时间内，P点的电势比Q点的电势高
C．在t2～t3时间内，电容器C处于充电过程中
D．在t3～t4时间内，电容器C的上极板带正电
2．如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈abcd匝数N＝10匝、电阻r＝2Ω，矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动．线圈的两端经集流环和电刷与R＝8Ω的电阻连接，电压表为理想交流电表．图乙是穿过矩形线圈abcd的磁通量Φ随时间t变化的图像．
下列说法正确的是(　　)
A．1s内线圈abcd中电流方向改变50次
B．0.02s时电压表的示数为31.4V
C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝31.4sin100πt(V)
D．1s内电阻R产生的热量约为39.4J
3．如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里．一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是(　　)
A.a、b两点等高
B．小球在最低点处于平衡状态
C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流
D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力
4.
如图所示，一束带电粒子(不计重力)先以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场B(方向垂直纸面，未画出)和匀强电场E组成的速度选择器，然后通过平板S上的狭缝P，进入另一垂直纸面向外的匀强磁场B′，最终打在平板S上的A1A2之间．下列正确的是(　　)
A．通过狭缝P的粒子带负电
B．磁场B的方向垂直纸面向外
C．粒子打在A1A2上的位置距P越远，粒子的速度越小
D．粒子打在A1A2上的位置距P越远，粒子的比荷越小
5.
如图所示，闭合矩形导体线圈abcd从静止开始竖直下落，穿过一个匀强磁场区域，此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈bc边的长度，不计空气阻力，则(　　)
A．dc边刚进入磁场时与dc边刚穿出磁场时线框中的感应电流的方向相同
B．线框从上端进入磁场的过程和从下端离开磁场的过程中，通过导体横截面的电量数值相等
C．从线圈dc边进入磁场到ab边穿出磁场的整个过程中，加速度一直等于重力加速度
D．dc边刚进入磁场时线圈内感应电流的大小，与dc边刚穿出磁场时感应电流的大小一定相等
6．如图所示的理想变压器电路中，定值电阻R1＝2Ω，滑动变阻器R2的最大值为10Ω，阻值恒定的小灯泡L的规格为“6 V 6 W”，电流表是理想交流电表，通入电流表的电流方向每秒改变100次，变压器ab端接入的正弦式交流电压最大值为10V，当R2＝6.5Ω时，小灯泡正常发光，下列说法正确的是(　　)
A.变压器ab端电压的瞬时值表达式为u＝10sin50πt(V)
B．变压器原、副线圈匝数比为1∶5
C．小灯泡正常发光时变压器输出功率最大
D．若将R2的滑片自上而下滑动，电流表示数先增大后减小
7.
如图所示，三条平行虚线1、2、3位于纸面内，1、2间与2、3间有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向；菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度和对角线AC长均为d.现使线框沿AC方向匀速穿过磁场，以逆时针方向为感应电流的正方向，则从C点进入到磁场到A点离开磁场的过程中，下列描述线框中电流i随位移x变化的关系图像中正确的是(　　)
　
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8.
如图所示，若此时LC振荡电路中磁场正在减弱，则(　　)
A．回路中电流正在增大
B．电容器的带电量正在增大
C．电容器两极板间场强正在增大
D．电容器上极板带正电
9．圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着PO方向射入磁场，运动轨迹如图所示，不计带电粒子重力，则以下说法正确的是(　　)
A.两个粒子都带正电
B．a粒子运动速率较大
C．b粒子运动时间较长
D．两粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相同
10．如图所示为一小型交流发电的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小B＝T．矩形线框ABCD匝数n＝100，面积S＝0.02m2，线圈内阻r＝5Ω，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′逆时针匀速转动，角速度ω＝100rad/s.矩形线框通过滑环与R＝15Ω的电阻相连，电压表为理想电表．则下列说法正确的是(　　)
A.从图示位置开始，产生感应电动势的表达式e＝200cos (100t)(V)
B．从图示位置开始转过90°时，电压表示数为零
C．该交流电可以直接加在最大电压为200V的用电器上
D．在0.5s的时间内电阻R上产生的热量为750J
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11．(6分)胡丽同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央．她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示．
　
(1)为了探究电磁感应规律，胡同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示．通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是________(填“向上拔出”或“向下插入”).
(2)胡丽同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路．此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，请问灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向________(选填“有”或“没有”)关系．她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________．
A．在A线圈中插入铁芯B．拔出A线圈
C．变阻器的滑片向右滑动D．变阻器的滑片向左滑动
(3)通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是___________________________．
12．(10分)为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，图甲是某光敏电阻阻值随光的照度的变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为勒克斯(lx).
　
(1)如图乙所示，电源电动势为3V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2V时控制开关自动启动照明系统．要求当天色渐暗照度降至1.0lx时控制开关接通照明系统，则R1＝________kΩ.
(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图戊所示的电路进行测量，电源电动势E＝3V，内阻未知，电阻箱的调节范围为0～99999Ω.实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丙为实验时电阻箱的阻值，其读数为________kΩ；然后将S2与2相连，调节电阻箱的阻值如图丁所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值R0＝________kΩ.
　
13.(10分)一矩形线圈放置在如图所示的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B，线圈的面积为S、匝数为n、总电阻为r.外电路中接入电阻R，线圈在t＝0时刻开始从图示位置以角速度ω绕轴匀速转动，求：
(1)线圈中的感应电动势的瞬时值的表达式；
(2)从t＝0到t＝过程中，线圈中的感应电动势的平均值；
(3)外电路R消耗的功率．
14.(12分)如图所示，在xOy直角坐标系中，第Ⅰ象限部分区域内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场．初速度为零、带电量为q、质量为m的离子经过电压为U的电场加速后，从x轴上的A点垂直x轴进入第一象限，经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域，在电场中偏转并击中x轴上的C点，速度与x轴负向夹角为θ.已知OC＝L，tanθ＝.(忽略重力影响)
(1)求射入磁场时的速度v0；
(2)求电场强度E的大小；
(3)实际科学研究中，要考虑磁场的占地面积．若仍满足上述粒子的运动轨迹，设置一个矩形磁场，则矩形磁场的最小面积为多少？
15.(16分)如图甲所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，仅在0≤x≤1.0m区域内存在方向竖直向上的磁场，在0≤t≤1.0s内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图乙所示．边长＝L＝0.5m、电阻R＝0.25Ω的正方形线框abcd放在桌面上，且cd边平行于磁场边界．t＝0时刻，线框在沿x轴方向的外力F作用下开始进入磁场，直到ab边进入磁场时撤去外力，若在0≤t≤1.5s内线框始终以v＝1.0m/s的速度做匀速运动．求：
(1)外力F的大小；
(2)在0≤t≤1.0s内流过线框横截面的电荷量q；
(3)在1.0s≤t≤1.5s内，磁感应强度B的大小与时间t的关系．
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1．答案：D
解析：在0～t1时间内，电流增大，电容器放电，电场能转化为磁场能，故A错误；在t1～t2内，回路中的电流顺时针方向减小，则电容器正在充电，则电场能增加，磁场能减小；电容器下极板带正电，上极板带负电，则P的电势比点Q的电势低，故B错误；在t2～t3时间内，回路中电流逆时针方向增加，可知电容器C处于放电过程中，故C错误；在t3～t4内，回路中电流逆时针方向减小，电容器正在充电，则电容器C的上极板带正电，故D正确．
2．答案：D
解析：根据图像可知，周期为0.02s，所以1s内转50圈，一圈内电流方向改变两次，所以1s内电流方向改变100次，故A错误；电动势的最大值为Em＝NBSω＝NΦm＝10πV.电动势有效值E＝＝5πV
电压表的示数为U＝R＝4πV，故B错误；R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝Ucost(V)＝8πcos100πt(V)，故C错误；1s内电阻R产生的热量约为Q＝t≈39.4J，故D正确．
3．答案：C
解析：小球在穿过虚线时内部会产生涡流，穿过小球的磁通量发生变化，小球内部会产生涡流，小球在最低点除需做圆周运动的向心力以外，水平方向还受到向左的电磁阻尼，选项BD均错误，选项C正确；由于电磁阻尼，b点一定低于a点，选项A错误．
4．答案：D
解析：带电粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则，知该粒子带正电，A错误；粒子经过速度选择器时，所受的电场力和洛伦兹力平衡，电场力水平向左，则洛伦兹力水平向右，根据左手定则可知，匀强磁场的方向垂直纸面向里，B错误；能通过平板S上的狭缝P的粒子符合qE＝qvB，则v＝，即从P点进入磁场的粒子速度均相同，C错误；所有打在A1A2上的粒子，在磁场B′中做匀速圆周运动，根据qvB′＝m，可得r＝，从P点进入磁场的粒子速度均相同，粒子打在A1A2上的位置越远离P，则半径越大，粒子的比荷越小，D正确．
5．答案：B
解析：根据右手定则，dc刚进入磁场时线圈内感应电流的方向从d到c，dc边刚穿出磁场时感应电流的方向从c到d，即电流方向相反，故A错误；根据q＝Δt＝Δt＝Δt＝
线框从上端进入磁场的过程和从下端离开磁场的过程中，磁通量变化ΔΦ大小相等，则通过导体横截面的电量数值相等，故B正确；没有感应电流的时候，磁场对线圈没有阻碍作用，此时的加速度等于重力加速度，进入磁场和穿出磁场的过程中，根据楞次定律可知，线圈均受到阻碍下落的安培力，故进入磁场和穿出磁场的过程中加速度小于g，故C错误；根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得I＝＝，dc边刚进入磁场时与dc边刚穿出磁场时，若线圈的速度大小不相等，则dc边刚进入磁场时与dc边刚穿出磁场时，感应电流的大小不相等，故D错误．
6．答案：C
解析：由每转一圈改变方向两次，每秒钟改变方向100次，可知交流电频率f＝50Hz，根据ω＝2πf＝100π，则变压器ab端电压的瞬时值表达式为u＝10sin100πt(V)，A错误；小灯泡额定电流I2＝＝1A，负载总功率P2＝6W＋12×6.5W＝12.5W，电路总功率为R1功率加上负载功率10I1＝I×2＋12.5W，解得I1＝2.5A，故n1∶n2＝I2∶I1＝2∶5，故B错误；由B选项计算可知，当R′＝()2(RL＋R2)＝R1，此状态下变压器的输出功率最大，故C正确；滑片自上而下滑动时，R2减小，等效电阻R′减小，原线圈总电压恒定，原线圈电流I＝，可知电流增大，则副线圈电流也一直增大，D错误．
7．答案：C
解析：根据楞次定律可知，开始进入磁场时，线圈中电流为逆时针方向；BD还未进入磁场之前，设线圈切割磁感线的等效长度为L，BC与AC的夹角为θ，则有L＝2xtanθ，则产生的感应电流为I＝＝x，电流与位移成正比，图像为一条倾斜直线；同理BD进磁场后，线圈切割磁感线的等效长度随着时间的变化而减小，电流与位移关系图像也为一条倾斜直线；当C点开始进入垂直向外的磁场时，此时磁通量的变化率为C点刚进入左侧磁场时的两倍，所以电流与位移的关系图线斜率为最初时两倍，根据楞次定律可知，此时线圈中电流为顺时针方向；当A点进入垂直向外的磁场时，感应电流和BD还未进入磁场之前的图形一样；同理，当BD运动出磁场后，电流为逆时针，该过程线圈切割磁感线的等效长度随着位移的变化而减小．故选C.
8．答案：BC
解析：LC振荡电路中磁场正在减弱，则磁场能正在减小，电场能正在增大，则电容器正在充电，则电容器的带电量正在增大，电容器两极板间场强正在增大，故BC正确；电容器正在充电时，电流在减小，故A错误；磁场正在减弱，根据楞次定律可知自感电动势为逆时针方向，则充电电流使得电容器下极板带正电，故D错误．
9．答案：AD
解析：根据左手定则可知两个粒子都带正电，故A正确；如图所示
由图可知a粒子的运动半径小于b粒子的半径，即ra根据qvB＝m，可得v＝，可知vaθb，粒子在磁场中运动的时间t＝T，可知a粒子运动时间较长，故D正确，C错误．
10．答案：AD
解析：线圈中感应电动势的最大值为Em＝nBSω＝(100××0.02×100)V＝200V，图示位置线圈平面垂直于中性面，从该时刻开始计时，线圈中产生的感应电动势瞬时值表达式为e＝200cos (100t)(V)，A正确；电压表示数为交流电压的有效值，所以电压表示数不为零，B错误；该交流电电压最大值为200V，超过用电器的最大电压200V，C错误；线圈和R组成闭合电路，电路中电流的有效值为I＝＝A＝10A，则在0.5s的时间内电阻R上产生的热量为Q＝I2Rt＝(102×15×0.5)J＝750J，D正确．
11．答案：(1)向下插入　(2)有　BC　(3)阻碍引起感应电流的磁通量的变化
解析：(1)根据图甲可知，电流从灵敏电流计的左接线柱流入，指针往左偏；由乙可知，螺线管中的电流方向为逆时针方向，根据安培定则，螺线管中感应电流的磁场方向竖直向下；条形磁铁在螺线管中的磁场方向(原磁场方向)竖直向上，可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，根据楞次定律可知穿过线圈的原磁通量增加，所以条形磁铁向下插入线圈．
(2)由右手螺旋定则可知，用右手握住螺线管，四指的方向和电流方向相同，大拇指指的方向为N极方向，螺线管B中导线的绕向不同，则右手握住螺线管的方式不同，故灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向有关．
胡丽合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了，说明B线圈中磁通量增加时，电流计指针右偏；现在要使灵敏电流计的指针向左偏转，因此穿过B线圈的磁通量应该减小；
在A线圈中插入铁芯，穿过B线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈中产生的电流方向与开关合上瞬间线圈B中的电流方向相同，灵敏电流计指针右偏，故A错误；拔出A线圈，则穿过B线圈的磁通量应该减小，根据楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈中的感应电流方向相反，灵敏电流计左偏，故B正确；由图丙可知，变阻器的滑片向右滑动，电路中的电流减小，线圈A的磁感应强度减小，穿过线圈B的磁通量减小，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相反，灵敏电流计左偏，故C正确；由图丙可知，变阻器的滑片向左滑动，电路中的电流增大，线圈A的磁感应强度增大，穿过线圈B的磁通量增大，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相同，灵敏电流计右偏，故D错误．故选BC.(3)根据楞次定律可知感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
12．答案：(1)10　(2)62.5　40
解析：(1)电阻R1和R0串联＝＝
当照度1.0(lx)时，电阻R0＝20kΩ
则可求得R1＝10kΩ.
(2)由图可知，图丙的电阻为R2＝62.5kΩ
图丁的电阻R′2＝22.5kΩ
本题采用等效法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的电阻相等，则有R2＝R0＋R′2
所以R0＝40kΩ.
13．答案：(1)e＝nBωScosωt　(2)　(3)
解析：(1)由闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e＝Emcosωt
得回路中感应电动势表达式为e＝nBSωcosωt.
(2)从t＝0到t＝时间内，每匝线圈的磁通量变化量大小为ΔΦ＝BS
根据法拉第电磁感应定律得＝n＝.
(3)交变电流的最大值为Im＝＝
电流有效值为I＝
因此电阻R上消耗的电功率为P＝I2R＝.
14．答案：(1) 　(2)　(3)
解析：(1)设带电粒子经电压为U的电场加速后获得速度为v0，由动能定理得qU＝mv，解得v0＝.
(2)带电粒子在电场中偏转，做类平抛运动，从P点到达C点，由运动学公式得
L＝v0t，PO＝at2，a＝，tanθ＝
联立解得E＝，PO＝L.
(3)带电粒子进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，如图所示
有几何关系可得，带电粒子在第一象限的运动半径为r＝L
则矩形磁场的最小长度为a＝r＝L
矩形磁场的最小宽度为b＝r－r＝(－)L
即最小面积为S＝ab＝.
15．答案：(1)0.0625N　(2)0.5C　(3)B＝
解析：(1)由图可知，在t0＝0时，磁感应强度大小为B0＝0.25T
感应电动势为E＝B0Lv
感应电流为I＝
线框所受安培力F安＝B0IL
线框匀速运动有F＝F安
代入数据解得F＝N＝0.0625N
(2)根据法拉第电磁感应定律有＝
根据闭合电路欧姆定律有＝
则在流过线框横截面的电荷量为q＝·Δt＝
在0≤t≤0.5s内，电荷量为q1＝＝0.25C
在0.5s≤t≤1.0s时间内，电荷量为q2＝＝0.25C.
两段时间通过线圈的感应电流方向相同，故总电荷量为q＝q1＋q2＝0.5C
(3)在1.0s≤t≤1.5s内，线框匀速离开磁场，线框中的感应电流为0，磁通量不变，有Φ1＝Φ
在t1＝1.0s时，磁感强度大小为B1＝0.5T，此时的磁通量为Φ1＝B1L2
因此在t时刻，磁通量为Φ＝BL[L－v(t－t1)]
解得B＝