选择性必修 第二册 模块综合检测(A卷) 基本能力评价（含解析）
文档属性
| 名称 | 选择性必修 第二册 模块综合检测(A卷) 基本能力评价（含解析） |  | |
| 格式 | DOC | ||
| 文件大小 | 1022.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-07-24 16:05:09 | ||
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文档简介
模块综合检测(A卷) 基本能力评价
(本试卷满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1．通信技术的发展离不开电磁波。下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．水波、声波和电磁波的传播都离不开介质
B．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同
C．所有物体都在不断发射出波长比可见光的波长更短的红外线
D．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
2．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500 m口径球面射电望远镜(FAST)。它通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波在任何介质中传播速度均为3×108 m/s
B．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
C．在真空中，紫外线的波长比红外线小
D．电磁波只能沿直线传播，不能发生干涉、衍射现象
3．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。如图中关于传感器的应用，说法正确的是( )
A．图甲中，干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
B．图乙中，机器人“眼睛”利用了光传感器
C．图丙中，红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．图丁中，火灾报警器是通过感知温度触发报警的
4．如图，是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2部分插在线圈3中，并且可以随着物体1在线圈中左右平移。要能够准确反映出物体1的左右位置变化，那么应该在a、b间连接的是( )
A．干电池和灵敏电流计 B．灵敏电流计
C．交流电源和灵敏电流计 D．电压表
5.工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是( )
A．金属中产生恒定感应电流
B．金属中产生交变感应电流
C．若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小
D．若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变
6．在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为( )
A．2∶1 B．1∶1
C．1∶2 D．1∶4
7．电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈，下列说法正确的是( )
A．穿过线圈的磁通量为BL2
B．永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大
C．永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小
D．永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向
8．手机无线充电技术越来越普及，图(a)是某款手机无线充电装置，其工作原理如图(b)所示。送电线圈ab间接入如图(c)所示的正弦交变电流。快充时，将S与1合上，送电线圈和受电线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，手机两端的电压为11 V，充电功率为44 W；慢充时，将S与2合上，送电线圈和受电线圈的匝数比n1∶n3＝5∶1，手机两端的电压为5 V，充电功率为10 W。装置线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是( )
A．R1的阻值为10 Ω B．R2的阻值为20 Ω
C．R1的阻值为11 Ω D．R2的阻值为22 Ω
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
9.LC振荡电路既可产生特定频率的信号，也可从复杂的信号中分离出特定频率的信号，是许多电子设备中的关键部件。如图所示，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在增加，下列说法正确的是( )
A．电容器上极板带负电
B．电路中的电场能正在增大
C．电路中的电流方向为由a到b
D．电容器两极板间的电场强度正在减小
10.如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。设质子的质量为m、电荷量为q，则下列说法正确的是( )
A．D形盒之间交变电场的周期为
B．质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大
C．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大
D．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值
11．如图，两条“”形的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为L，左、右两导轨面与水平面夹角均为30°，均处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为2B和B。将有一定阻值的导体棒ab、cd放置在导轨上，同时由静止释放，两棒在下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好。ab、cd的质量分别为2m和m，长度均为L。导轨足够长且电阻不计，重力加速度大小为g，两棒在下滑过程中( )
A．回路中的电流方向为abcda
B．ab中电流趋于
C．ab与cd加速度大小之比始终为2∶1
D．两棒产生的电动势始终相等
12．漏电断路器是家庭电路中必不可少的一种安全保护装置，如图为其基本原理图。电源线的火线与零线并行绕在铁芯上，当与放大器相连的线圈有微小电流时，即刻会驱动电磁继电器断开电源，实现安全保护。下列相关说法正确的是( )
A．当与地不绝缘的人不小心触碰到火线时，漏电断路器会即刻断开电源
B．当与地绝缘的人不小心同时触碰到火线与零线时，漏电断路器会即刻断开电源
C．当外接电网是恒定直流电源时，漏电断路器不能正常工作
D．在相同条件下，放大器绕在铁芯上的线圈匝数越多，越能检测到更微小的漏电
三、非选择题(本题共5小题，共60分)
13．(6分)某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。
图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表所示。
实验序号 原线圈匝数n1＝400原线圈两端电压U1/V 副线圈匝数n2＝200副线圈两端电压U2/V 副线圈匝数
n3＝1 400
副线圈两端
电压U3/V
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.0
3 12.6 6.2 44.0
请回答下列问题：
(1)在图乙中，应将A、B分别与________(填“a、b”或“c、d”)连接。
(2)根据表中数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于________________。
(3)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可移动铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压________(填正确答案标号)。
A．一定小于4.0 V
B．一定等于4.0 V
C．一定大于4.0 V
14．(8分)某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
(1)该同学首先利用多用电表电阻“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为RT＝________Ω。
(2)该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻R0＝2.0 kΩ，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最________(选填“左”或“右”)端；在某次测量中，若毫安表A1的示数为2.25 mA，A2的示数为1.50 mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为________ kΩ。
(3)探究得到的该热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图丙所示，该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E＝6.0 V，定值电阻R＝1.8 kΩ，长为l＝50 cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流I≥2.4 mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30 ℃，油液外热敏电阻的温度为70 ℃，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为__________cm。15.(12分)如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1，在原线圈回路中接阻值为100 Ω的电阻R1，副线圈回路中接阻值为7.5 Ω的电阻R2，原线圈输入端与交流电源相连接，交流电源电压u＝220sin 100πt(V)，电表均为理想电表，求：
(1)电源输出电压的有效值；
(2)电流表示数I1大小及电压表示数U2的大小。
16.(16分)如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带负电荷的粒子(不计重力)，从x轴上的P点以速度v射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好从y轴上的Q点垂直于y轴射出第一象限。已知v与x轴正方向成60°角，OQ＝a。
(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小；
(2)若只改变匀强磁场的磁感应强度B的大小，求B满足什么条件时，粒子不会从y轴射出第一象限。
17．(18分)如图甲所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L，在M点与P点间连接一个阻值为R的电阻，在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d0的匀强磁场，磁感应强度为B。一个质量为m、电阻为r、长度刚好为L的导体棒ab垂直置于导轨上，与磁场左边界相距d0。现用一个水平向右的力F拉棒ab，使它由静止开始运动，棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，棒ab与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F随ab与初始位置的距离x变化情况如图乙所示。求：
(1)棒ab离开磁场右边界时的速度；
(2)棒ab通过磁场区域的过程中流过电阻R的电荷量；
(3)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路消耗的电能。
模块综合检测(A卷)
1．选D 水波、声波属于机械波，其传播需要介质，但电磁波的传播不需要介质，故A错误；不同频率的电磁波在真空中的传播速度均相同，故B错误；所有物体都在不断发射出波长比可见光的波长更长的红外线，故C错误；赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，故D正确。
2．选C 电磁波只有在真空中传播时速度才为3×108 m/s，在介质中传播时速度小于3×108 m/s，故A错误；麦克斯韦认为周期性变化的电场在周围能够激发出周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又会在较远的空间激发出新的周期性变化的电场，这样周期性变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波，而均匀变化的电场只能激发出恒定的磁场，不能产生电磁波，故B错误；在真空中，紫外线的波长比红外线小，故C正确；电磁波在同种均匀介质或真空中只能沿直线传播，并且能够发生干涉、衍射现象，故D错误。
3．选B 干簧管是利用磁场控制电路的通断，不是利用电磁感应原理工作的，A错误；机器人“眼睛”利用了光传感器，B正确；人体向红外测温仪发射红外线，从而测量人体温度，C错误；火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，利用的是光传感器，D错误。
4．选C 根据题意可知，软铁芯2随着物体1向左平移，可以使线圈3的自感系数增大，同理软铁芯2随着物体1向右平移，可以使线圈3的自感系数减小，这一变化通过转换电路和检测电路输出电流，就得到了被测物体位移的变化，则应将线圈3与灵敏电流计串联后与交流电源相连，线圈自感系数的变化将使它对交变电流的感抗发生变化，从而引起电路中电流的变化，再由灵敏电流计显现出来。故选C。
5．选B 当线圈中通有交变电流时，感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化，金属中产生交变感应电流，A错误，B正确；若线圈匝数增加，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势增大，则金属中感应电流变大，C、D错误。
6．选C 两个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大，二极管导通则与它并联的灯泡短路，此时另一个灯泡与电源串联，根据题示电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等，都为半个周期，则电压有效值相等，根据P＝，可知灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2＝RL2∶RL1＝1∶2，故选C。
7．选D 根据题图乙可知，两对永磁铁穿过线圈的磁场方向相反，且磁场分界线不会离开线圈，故穿过线圈的磁通量不可能为BL2，故A错误；根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁相对线圈上升越快，穿过线圈的磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故B、C错误；永磁铁相对线圈下降时，根据楞次定律结合安培定则可知，线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。
8．选C 由题图(c)可知，输入交流电的有效值U1＝ V＝220 V，S与1接通，此时次级线圈电流I2＝ A＝4 A，次级线圈电压U2＝U1＝55 V，则R1＝ Ω＝11 Ω，C正确，A错误；S与2接通，此时次级线圈电流I3＝ A＝2 A，次级线圈电压U3＝U1＝44 V，则R2＝ Ω＝19.5 Ω，B、D错误。
9．选AD 根据安培定则可知，电流方向从b流向a，此时电流正在增加，表明电容器正在放电，所以上极板带负电，下极板带正电，故A正确，C错误；由于电容器正在放电，根据能量守恒定律分析，能量正在从电场能转化为磁场能，电场能减小，磁场能增大，故B错误；电容器正在放电，电场能减小，两极板间的电场强度正在减小，故D正确。
10．选AB 质子每个运动周期内被加速两次，交流电每个周期方向改变两次，所以交流电的周期等于质子的运动周期T，根据牛顿第二定律有qvB＝mv，解得T＝，故A正确；设质子获得的最大速度为vm，根据牛顿第二定律有qvmB＝m，解得vm＝，故质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大，与加速电压无关，故B正确，C错误；任何物体的速度都不会超过光速，故并不是只要R足够大，质子的速度就可以被加速到任意值，故D错误。
11．选AB 由于ab和cd均沿导轨下滑，则通过abcd回路的磁通量向上增大，根据楞次定律结合安培定则可知，回路中的电流方向为abcda，A正确；对ab和cd分别受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律分别有2mgsin 30°－2BILcos 30°＝2ma1、mgsin 30°－BILcos 30°＝ma2，可得a1＝a2＝－，则ab与cd加速度大小之比始终为1∶1，C错误；当加速度趋于零时，两导体棒中的电流趋于稳定，结合C项分析可知，ab中的电流趋于，B正确；由于ab和cd加速度大小始终相等，则两导体棒的速度大小始终相等，则由法拉第电磁感应定律可知，两导体棒产生的感应电动势大小之比始终为2∶1，D错误。
12．选AD 由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等、方向相反，因此合磁通量为0，线圈中的磁通量为0，而当地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流突然变大，即线圈中的磁场发生变化，导致线圈中的磁通量变化，产生感应电流，从而使电磁继电器工作，电磁铁将开关吸起，断开电源，A正确；当与地绝缘的人不小心同时触碰到火线与零线时，火线和零线的电流仍大小相等、方向相反，从而不会引起电磁感应现象，故漏电断路器不会断开电源，B错误；当外接电网是恒定直流电源时，如果有人触电仍会产生电磁感应现象，故能正常工作，C错误；在相同条件下，放大器绕在铁芯上的线圈匝数越多，产生的感应电动势越大，越能检测到更微小的漏电，D正确。
13．解析：(1)在探究变压器线圈两端电压与匝数的关系的实验中，原线圈两端应接入交流电，故应将A、B分别与c、d连接。
(2)根据题表中数据可得，在实验误差允许范围内＝，＝，得出结论：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。
(3)若把题图丙中的可移动铁芯取走，磁损耗变大，原线圈中磁通量变化率比副线圈磁通量变化率大，根据法拉第电磁感应定律知，副线圈两端电压一定小于4.0 V。故选A。
答案：(1)c、d (2)两个线圈的匝数之比 (3)A
14．解析：(1)由多用电表电阻挡的读数规则可知，此时热敏电阻的阻值为RT＝19×100 Ω＝1.9×103 Ω。
(2)滑动变阻器采用分压接法，为保护电路安全，在开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于最左端。
由于RT和R0并联，故有I1R0＝I2RT
代入数据解得RT＝3.0 kΩ。
(3)设警戒液面到油箱底部的距离为x，由题图丙可知，温度为30 ℃时热敏电阻的阻值为RT1＝1.5 kΩ，则在油液内的热敏电阻的阻值为R1＝RT1
同理可得油液外的热敏电阻的阻值为R2＝RT2，其中RT2＝0.5 kΩ，由闭合电路欧姆定律有E＝I，将E＝6 V、I＝2.4 mA、R＝1.8 kΩ代入解得x＝10 cm。
答案：(1)1.9×103 (2)左 3.0(或3) (3)10
15．解析：(1)该交流电源电压的表达式为
u＝Umsin ωt＝220sin 100πt(V)
可得电源输出电压的有效值为U＝＝ V＝220 V。
(2)设变压器输入端电压为U1，输出端电流为I2，则输出电压为U2＝I2R2
根据＝＝，＝＝
结合U＝I1R1＋U1
代入数据解得I1＝1 A，U2＝30 V
即电流表示数为1 A，电压表示数为30 V。
答案：(1)220 V (2)1 A 30 V
16．解析：(1)根据题意，画出带电粒子运动轨迹如图1所示
由几何关系有r1＋r1sin 30°＝a
解得轨迹半径为r1＝a
由洛伦兹力提供向心力可得qvB＝m
解得匀强磁场的磁感应强度的大小为B＝。
(2)由上述分析可得OP＝r1cos 30°＝a
粒子刚好不会从y轴射出第一象限的轨迹如图2所示
由几何关系得OP＝r2＋r2cos 30°
由洛伦兹力提供向心力可得qvB0＝m
联立解得B0＝
所以要使粒子不会从y轴射出第一象限，磁感应强度大小满足的条件为B≥。
答案：(1) (2)B≥
17．解析：(1)棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，根据平衡条件得2F0＝BIL
又E＝BLv，I＝
联立解得v＝。
(2)流过电阻R的电荷量q＝，
且ΔΦ＝BLd0
解得q＝。
(3)根据动能定理得
F0d0＋2F0d0＋W安＝mv2－0
根据功能关系可得E电＝－W安
解得E电＝3F0d0－。
答案：(1) (2) (3)3F0d0－
8 / 8
(本试卷满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1．通信技术的发展离不开电磁波。下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．水波、声波和电磁波的传播都离不开介质
B．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同
C．所有物体都在不断发射出波长比可见光的波长更短的红外线
D．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
2．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500 m口径球面射电望远镜(FAST)。它通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波在任何介质中传播速度均为3×108 m/s
B．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
C．在真空中，紫外线的波长比红外线小
D．电磁波只能沿直线传播，不能发生干涉、衍射现象
3．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。如图中关于传感器的应用，说法正确的是( )
A．图甲中，干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
B．图乙中，机器人“眼睛”利用了光传感器
C．图丙中，红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．图丁中，火灾报警器是通过感知温度触发报警的
4．如图，是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2部分插在线圈3中，并且可以随着物体1在线圈中左右平移。要能够准确反映出物体1的左右位置变化，那么应该在a、b间连接的是( )
A．干电池和灵敏电流计 B．灵敏电流计
C．交流电源和灵敏电流计 D．电压表
5.工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是( )
A．金属中产生恒定感应电流
B．金属中产生交变感应电流
C．若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小
D．若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变
6．在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为( )
A．2∶1 B．1∶1
C．1∶2 D．1∶4
7．电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈，下列说法正确的是( )
A．穿过线圈的磁通量为BL2
B．永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大
C．永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小
D．永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向
8．手机无线充电技术越来越普及，图(a)是某款手机无线充电装置，其工作原理如图(b)所示。送电线圈ab间接入如图(c)所示的正弦交变电流。快充时，将S与1合上，送电线圈和受电线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，手机两端的电压为11 V，充电功率为44 W；慢充时，将S与2合上，送电线圈和受电线圈的匝数比n1∶n3＝5∶1，手机两端的电压为5 V，充电功率为10 W。装置线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是( )
A．R1的阻值为10 Ω B．R2的阻值为20 Ω
C．R1的阻值为11 Ω D．R2的阻值为22 Ω
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
9.LC振荡电路既可产生特定频率的信号，也可从复杂的信号中分离出特定频率的信号，是许多电子设备中的关键部件。如图所示，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在增加，下列说法正确的是( )
A．电容器上极板带负电
B．电路中的电场能正在增大
C．电路中的电流方向为由a到b
D．电容器两极板间的电场强度正在减小
10.如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。设质子的质量为m、电荷量为q，则下列说法正确的是( )
A．D形盒之间交变电场的周期为
B．质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大
C．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大
D．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值
11．如图，两条“”形的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为L，左、右两导轨面与水平面夹角均为30°，均处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为2B和B。将有一定阻值的导体棒ab、cd放置在导轨上，同时由静止释放，两棒在下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好。ab、cd的质量分别为2m和m，长度均为L。导轨足够长且电阻不计，重力加速度大小为g，两棒在下滑过程中( )
A．回路中的电流方向为abcda
B．ab中电流趋于
C．ab与cd加速度大小之比始终为2∶1
D．两棒产生的电动势始终相等
12．漏电断路器是家庭电路中必不可少的一种安全保护装置，如图为其基本原理图。电源线的火线与零线并行绕在铁芯上，当与放大器相连的线圈有微小电流时，即刻会驱动电磁继电器断开电源，实现安全保护。下列相关说法正确的是( )
A．当与地不绝缘的人不小心触碰到火线时，漏电断路器会即刻断开电源
B．当与地绝缘的人不小心同时触碰到火线与零线时，漏电断路器会即刻断开电源
C．当外接电网是恒定直流电源时，漏电断路器不能正常工作
D．在相同条件下，放大器绕在铁芯上的线圈匝数越多，越能检测到更微小的漏电
三、非选择题(本题共5小题，共60分)
13．(6分)某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。
图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表所示。
实验序号 原线圈匝数n1＝400原线圈两端电压U1/V 副线圈匝数n2＝200副线圈两端电压U2/V 副线圈匝数
n3＝1 400
副线圈两端
电压U3/V
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.0
3 12.6 6.2 44.0
请回答下列问题：
(1)在图乙中，应将A、B分别与________(填“a、b”或“c、d”)连接。
(2)根据表中数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于________________。
(3)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可移动铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压________(填正确答案标号)。
A．一定小于4.0 V
B．一定等于4.0 V
C．一定大于4.0 V
14．(8分)某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
(1)该同学首先利用多用电表电阻“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为RT＝________Ω。
(2)该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻R0＝2.0 kΩ，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最________(选填“左”或“右”)端；在某次测量中，若毫安表A1的示数为2.25 mA，A2的示数为1.50 mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为________ kΩ。
(3)探究得到的该热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图丙所示，该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E＝6.0 V，定值电阻R＝1.8 kΩ，长为l＝50 cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流I≥2.4 mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30 ℃，油液外热敏电阻的温度为70 ℃，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为__________cm。15.(12分)如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1，在原线圈回路中接阻值为100 Ω的电阻R1，副线圈回路中接阻值为7.5 Ω的电阻R2，原线圈输入端与交流电源相连接，交流电源电压u＝220sin 100πt(V)，电表均为理想电表，求：
(1)电源输出电压的有效值；
(2)电流表示数I1大小及电压表示数U2的大小。
16.(16分)如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带负电荷的粒子(不计重力)，从x轴上的P点以速度v射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好从y轴上的Q点垂直于y轴射出第一象限。已知v与x轴正方向成60°角，OQ＝a。
(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小；
(2)若只改变匀强磁场的磁感应强度B的大小，求B满足什么条件时，粒子不会从y轴射出第一象限。
17．(18分)如图甲所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L，在M点与P点间连接一个阻值为R的电阻，在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d0的匀强磁场，磁感应强度为B。一个质量为m、电阻为r、长度刚好为L的导体棒ab垂直置于导轨上，与磁场左边界相距d0。现用一个水平向右的力F拉棒ab，使它由静止开始运动，棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，棒ab与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F随ab与初始位置的距离x变化情况如图乙所示。求：
(1)棒ab离开磁场右边界时的速度；
(2)棒ab通过磁场区域的过程中流过电阻R的电荷量；
(3)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路消耗的电能。
模块综合检测(A卷)
1．选D 水波、声波属于机械波，其传播需要介质，但电磁波的传播不需要介质，故A错误；不同频率的电磁波在真空中的传播速度均相同，故B错误；所有物体都在不断发射出波长比可见光的波长更长的红外线，故C错误；赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，故D正确。
2．选C 电磁波只有在真空中传播时速度才为3×108 m/s，在介质中传播时速度小于3×108 m/s，故A错误；麦克斯韦认为周期性变化的电场在周围能够激发出周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又会在较远的空间激发出新的周期性变化的电场，这样周期性变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波，而均匀变化的电场只能激发出恒定的磁场，不能产生电磁波，故B错误；在真空中，紫外线的波长比红外线小，故C正确；电磁波在同种均匀介质或真空中只能沿直线传播，并且能够发生干涉、衍射现象，故D错误。
3．选B 干簧管是利用磁场控制电路的通断，不是利用电磁感应原理工作的，A错误；机器人“眼睛”利用了光传感器，B正确；人体向红外测温仪发射红外线，从而测量人体温度，C错误；火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，利用的是光传感器，D错误。
4．选C 根据题意可知，软铁芯2随着物体1向左平移，可以使线圈3的自感系数增大，同理软铁芯2随着物体1向右平移，可以使线圈3的自感系数减小，这一变化通过转换电路和检测电路输出电流，就得到了被测物体位移的变化，则应将线圈3与灵敏电流计串联后与交流电源相连，线圈自感系数的变化将使它对交变电流的感抗发生变化，从而引起电路中电流的变化，再由灵敏电流计显现出来。故选C。
5．选B 当线圈中通有交变电流时，感应电炉金属内的磁通量也不断随之变化，金属中产生交变感应电流，A错误，B正确；若线圈匝数增加，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势增大，则金属中感应电流变大，C、D错误。
6．选C 两个二极管正向电阻为0，反向电阻无穷大，二极管导通则与它并联的灯泡短路，此时另一个灯泡与电源串联，根据题示电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等，都为半个周期，则电压有效值相等，根据P＝，可知灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2＝RL2∶RL1＝1∶2，故选C。
7．选D 根据题图乙可知，两对永磁铁穿过线圈的磁场方向相反，且磁场分界线不会离开线圈，故穿过线圈的磁通量不可能为BL2，故A错误；根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁相对线圈上升越快，穿过线圈的磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故B、C错误；永磁铁相对线圈下降时，根据楞次定律结合安培定则可知，线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。
8．选C 由题图(c)可知，输入交流电的有效值U1＝ V＝220 V，S与1接通，此时次级线圈电流I2＝ A＝4 A，次级线圈电压U2＝U1＝55 V，则R1＝ Ω＝11 Ω，C正确，A错误；S与2接通，此时次级线圈电流I3＝ A＝2 A，次级线圈电压U3＝U1＝44 V，则R2＝ Ω＝19.5 Ω，B、D错误。
9．选AD 根据安培定则可知，电流方向从b流向a，此时电流正在增加，表明电容器正在放电，所以上极板带负电，下极板带正电，故A正确，C错误；由于电容器正在放电，根据能量守恒定律分析，能量正在从电场能转化为磁场能，电场能减小，磁场能增大，故B错误；电容器正在放电，电场能减小，两极板间的电场强度正在减小，故D正确。
10．选AB 质子每个运动周期内被加速两次，交流电每个周期方向改变两次，所以交流电的周期等于质子的运动周期T，根据牛顿第二定律有qvB＝mv，解得T＝，故A正确；设质子获得的最大速度为vm，根据牛顿第二定律有qvmB＝m，解得vm＝，故质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大，与加速电压无关，故B正确，C错误；任何物体的速度都不会超过光速，故并不是只要R足够大，质子的速度就可以被加速到任意值，故D错误。
11．选AB 由于ab和cd均沿导轨下滑，则通过abcd回路的磁通量向上增大，根据楞次定律结合安培定则可知，回路中的电流方向为abcda，A正确；对ab和cd分别受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律分别有2mgsin 30°－2BILcos 30°＝2ma1、mgsin 30°－BILcos 30°＝ma2，可得a1＝a2＝－，则ab与cd加速度大小之比始终为1∶1，C错误；当加速度趋于零时，两导体棒中的电流趋于稳定，结合C项分析可知，ab中的电流趋于，B正确；由于ab和cd加速度大小始终相等，则两导体棒的速度大小始终相等，则由法拉第电磁感应定律可知，两导体棒产生的感应电动势大小之比始终为2∶1，D错误。
12．选AD 由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等、方向相反，因此合磁通量为0，线圈中的磁通量为0，而当地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流突然变大，即线圈中的磁场发生变化，导致线圈中的磁通量变化，产生感应电流，从而使电磁继电器工作，电磁铁将开关吸起，断开电源，A正确；当与地绝缘的人不小心同时触碰到火线与零线时，火线和零线的电流仍大小相等、方向相反，从而不会引起电磁感应现象，故漏电断路器不会断开电源，B错误；当外接电网是恒定直流电源时，如果有人触电仍会产生电磁感应现象，故能正常工作，C错误；在相同条件下，放大器绕在铁芯上的线圈匝数越多，产生的感应电动势越大，越能检测到更微小的漏电，D正确。
13．解析：(1)在探究变压器线圈两端电压与匝数的关系的实验中，原线圈两端应接入交流电，故应将A、B分别与c、d连接。
(2)根据题表中数据可得，在实验误差允许范围内＝，＝，得出结论：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。
(3)若把题图丙中的可移动铁芯取走，磁损耗变大，原线圈中磁通量变化率比副线圈磁通量变化率大，根据法拉第电磁感应定律知，副线圈两端电压一定小于4.0 V。故选A。
答案：(1)c、d (2)两个线圈的匝数之比 (3)A
14．解析：(1)由多用电表电阻挡的读数规则可知，此时热敏电阻的阻值为RT＝19×100 Ω＝1.9×103 Ω。
(2)滑动变阻器采用分压接法，为保护电路安全，在开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于最左端。
由于RT和R0并联，故有I1R0＝I2RT
代入数据解得RT＝3.0 kΩ。
(3)设警戒液面到油箱底部的距离为x，由题图丙可知，温度为30 ℃时热敏电阻的阻值为RT1＝1.5 kΩ，则在油液内的热敏电阻的阻值为R1＝RT1
同理可得油液外的热敏电阻的阻值为R2＝RT2，其中RT2＝0.5 kΩ，由闭合电路欧姆定律有E＝I，将E＝6 V、I＝2.4 mA、R＝1.8 kΩ代入解得x＝10 cm。
答案：(1)1.9×103 (2)左 3.0(或3) (3)10
15．解析：(1)该交流电源电压的表达式为
u＝Umsin ωt＝220sin 100πt(V)
可得电源输出电压的有效值为U＝＝ V＝220 V。
(2)设变压器输入端电压为U1，输出端电流为I2，则输出电压为U2＝I2R2
根据＝＝，＝＝
结合U＝I1R1＋U1
代入数据解得I1＝1 A，U2＝30 V
即电流表示数为1 A，电压表示数为30 V。
答案：(1)220 V (2)1 A 30 V
16．解析：(1)根据题意，画出带电粒子运动轨迹如图1所示
由几何关系有r1＋r1sin 30°＝a
解得轨迹半径为r1＝a
由洛伦兹力提供向心力可得qvB＝m
解得匀强磁场的磁感应强度的大小为B＝。
(2)由上述分析可得OP＝r1cos 30°＝a
粒子刚好不会从y轴射出第一象限的轨迹如图2所示
由几何关系得OP＝r2＋r2cos 30°
由洛伦兹力提供向心力可得qvB0＝m
联立解得B0＝
所以要使粒子不会从y轴射出第一象限，磁感应强度大小满足的条件为B≥。
答案：(1) (2)B≥
17．解析：(1)棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，根据平衡条件得2F0＝BIL
又E＝BLv，I＝
联立解得v＝。
(2)流过电阻R的电荷量q＝，
且ΔΦ＝BLd0
解得q＝。
(3)根据动能定理得
F0d0＋2F0d0＋W安＝mv2－0
根据功能关系可得E电＝－W安
解得E电＝3F0d0－。
答案：(1) (2) (3)3F0d0－
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