2018-2019学年物理（人教版）选修3-2试题：模块综合检测（一）

模块综合检测(一)
(时间：90分钟　分值：100分)
一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)
1．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”， 以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(　　)
A．力传感器　　　　 B．光传感器
C．温度传感器 D．声音传感器
解析：遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项B正确，选项A、C、D错误．
答案：B
2．法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，在物理学领域，法拉第有“电学之父”的美誉．下列陈述不符合历史事实的是(　　)
A．法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象
B．法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场
C．法拉第首先发现电磁感应现象
D．法拉第首先发现电流的磁效应
解析：奥斯特首先发现电流的磁效应，选项D错误；选项A、B、C正确．
答案：D
3．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是(　　)
A．电流大小变化，方向不变，是直流电
B．电流大小、方向都变化，是交流电
C．电流的周期是0.02 s，最大值是0.2 A
D．电流做周期性变化，是交流电
解析：方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征，因为在此坐标系中电流的方向用正负表示，所以此电流的方向没有改变，是直流电，A正确，B、D错误；由图象可以看出电流的周期是0.01 s, 而不是0.02 s，C错误．
答案：A
4．如图所示，北京某中学生在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1，方向由南向北，竖直分量大小为B2，假设自行车的车把为长为L的金属平把，下列结论正确的是(　　)
A．图示位置中辐条上A点比B点电势低
B．左车把的电势比右车把的电势低
C．自行车左拐改为南北骑向，辐条A点比B点电势高
D．自行车左拐改为南北骑向，辐条A点比B点电势低
解析：自行车行驶时，辐条切割磁感线，从东往西沿直线以速度v骑行，根据右手定则判断可知，图示位置中辐条A点电势比B点电势低，故A正确；在行驶过程中，车把与竖直分量的磁场切割，因此产生感应电流，根据右手定则可知，左车把的电势比右车把的电势高，故B错误．自行车左拐改为南北骑向，自行车辐条没有切割磁感线，则没有电势的高低，故C、D错误；故选A.
答案：A
5．我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，不久的将来中国人将真正实现飞天梦，进入那神秘的广寒宫．假如有一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是(　　)
A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无
B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场
D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
解析：电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生．A中，如果月球上有一个恒定的磁场，那么电流表不会有示数，A错误；同理，将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能判断出没有磁场，因为磁通量可能是恒定的，B错误；电流表有示数则说明一定有磁场，C正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一个与磁场平行的平面内沿各个方向运动，也不会有示数，D错误．
答案：C
6.两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图所示，线圈L的平面跟纸面平行．现将线圈从位置A沿M、N连线中垂线迅速平移到B位置，则在平移过程中，线圈中的感应电流(　　)
A．沿顺时针方向，且越来越小
B．沿逆时针方向，且越来越大
C．始终为零
D．先顺时针，后逆时针
解析：整个过程中，穿过线圈的磁通量为0.
答案：C
7．在光滑的桌面上放有一条形磁铁，条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质小圆环，如图所示．则以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的是(　　)
A．释放圆环，环下落时环的机械能守恒
B．释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大
C．给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做匀速运动
D．给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左的运动趋势
解析：根据条形磁铁的电场线的分布，铜质小圆环在下落过程中，磁通量始终为零，无电磁感应现象，释放圆环，环下落时环的机械能守恒，磁铁对桌面的压力等于磁铁的重力，故A对，B错．当磁铁左右移动时，铜质小圆环的磁通量发生变化，产生电磁感应现象，根据楞次定律可以判断，电磁感应的机械效果是阻碍它们之间的相对运动，给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动，C错；线圈有向右运动的趋势，D错．
答案：A
8．如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略．A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大、电阻可忽略的线圈．关于这个电路的说法正确的是(　　)
A．从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B．从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
C．开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯
解析：开关闭合，由于L产生的自感电动势阻碍电流的增大，B灯将推迟一些时间才能正常发光，而A灯立刻亮，当L不起作用后，A灯亮度逐渐变暗，最后亮度稳定，选项A正确，B错误；开关断开的瞬间，L作为电源，通过L中的电流值是逐渐减小的，由于稳定时灯泡A、B中电流大小相等，故A灯不会闪亮，而是慢慢熄灭的，选项C错误；开关由闭合到断开瞬间，电流自右向左通过A灯，选项D错误．
答案：A
9.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有(　　)
A．只增加原线圈的匝数n1
B．只减少副线圈的匝数n2
C．只减小负载电阻R的阻值
D．只增大负载电阻R的阻值
解析：由＝知，当n1增大时，U2减小；当n2减小时，U2也减小．又根据P入＝P出＝知，A、B两项均错，C项对，D项错．
答案：C
10．如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时所产生正弦式交变电流的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦式交变电流的图象如图线b所示，下列关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是(　　)
A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为0
B．线圈先后两次转速之比为3∶2
C．交变电流a的有效值为10 V
D．交变电流b的最大值为5 V
解析：电压为0时，磁通量变化率为0，此时磁通量最大，不为0，选项A错误；据图象知，Ta＝0.4 s，Tb＝0.6 s，又ω＝，所以ωa∶ωb＝Tb∶Ta＝3∶2，选项B正确；据图象可知Uma＝10 V，选项C错误；Um＝NBSω，则Uma∶Umb＝ωa∶ωb＝3∶2，得Umb＝ V，选项D错误．
答案：B
二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，全部选对得5分，漏选得3分，错选或不选得0分)
11．电吉他之所以能以其独特的魅力吸引众多的音乐爱好者，是因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫作“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美的音乐．如下图是“拾音器”的结构示意图，多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间，当琴弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流，关于感应电流以下说法正确的是(　　)
A．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是变化的
B．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化，方向不变
C．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化
D．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变，方向变化
解析：由题意及图可知，电吉他是利用振动的钢质琴弦使线圈切割磁感线而产生感应电流，再将该电流放大并与扩音器相连从而发出声音，属于法拉第电磁感应现象．因琴弦在振动时速度的大小和方向均变化，故感应电流不是恒定的，故A、C正确．
答案：AC
12．如图是远距离输电的示意图，则电压U1、U2、U3、U4之间的关系是(　　)
A．U1U3
C．U3>U4 D．U3＝U1＋U2
解析：由图可知，左边是升压变压器，则U1U4，故A、B、C正确，D错误．
答案：ABC
13．无线电力传输目前取得了重大突破，已有一种非接触式电源供应系统．这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力．两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示．下列说法正确的是(　　)
A．只要A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势
B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C．A线圈中电流越大，B线圈中感应电动势越大
D．A线圈中电流变化越快，B线圈中感应电动势越大
解析：根据产生感应电动势的条件可知，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，选项A错误，选项B正确；根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，选项C错误，选项D正确．
答案：BD
14．在如图(a)所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图(b)所示．边长为l、电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则下列说法正确的是(　　)
图(a)　　　　　图(b)
A．磁感应强度B0＝
B．线框中感应电流为I＝2
C．线框cd边的发热功率为P
D．a端电势高于b端电势
解析：由题图(b)可知，线框中产生的感应电动势恒定，线框ab边的发热功率为P＝，感应电动势E＝S＝·＝，所以B0＝，A错误；由P＝I2R可得线框中的感应电流I＝2，B正确；cd边电阻等于ab边电阻，而两边流过的电流相等，因此发热功率相等，C正确；由楞次定律可判断，线框中感应电流方向为adcba方向，因此a端电势比b端低，D错误．
答案：BC
三、计算题(本题共4小题，共50分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
15．(10分)半径为r、电阻为R的n匝圆形线圈在边长为l的正方形abcd外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图甲所示．当磁场随时间的变化规律如图乙所示时，则：
(1)穿过圆形线圈磁通量的变化率为多少？
(2)t0时刻线圈中产生的感应电流为多大？
图甲　　　图乙　　　
解析：(1)由题图乙可知，磁通量的变化率为＝S＝l2.
(2)根据法拉第电磁感应定律得线圈中的感应电动势
E＝＝nl2，再根据闭合电路欧姆定律得感应电流I＝＝n.
16．如图甲所示，一能承受最大拉力为16 N的轻绳吊一质量为m＝0.8 kg ，边长为L＝ m正方形线圈ABCD，已知线圈总电阻为R总＝0.5 Ω，在线圈上半部分分布着垂直于线圈平面向里，大小随时间变化的磁场，如图乙所示，已知t1时刻轻绳刚好被拉断，g取10 m/s2，求：
(1)在轻绳被拉断前线圈感应电动势大小及感应电流的方向；
(2)t＝0时AB边受到的安培力的大小；
(3)t1的大小．
图甲　　　　　　　图乙
解析：(1)轻绳被拉断前，由法拉第电磁感应定律得感应电动势E＝＝·S，①
由图乙知＝1 T/s，②
由题意知S＝L2＝1 m2.③
由①②③得E＝1 V，
根据楞次定律，感应电流方向为逆时针．
(2)由图知t＝0时，感应强度B0＝1 T，④
感应电流I＝＝2 A，⑤
AB边受到的安培力F安＝B0IL＝2 N．⑥
(3)由题意知F拉max＝16 N，⑦
t1时刻轻绳受力为F拉max＝mg＋B1IL，⑧
由⑤⑦⑧得B1＝2 T，
由图乙可查出B1对应的时刻t1＝1 s.
17．(15分)U形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与bc等长的金属棒PQ平行bc放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e、f.已知磁感应强度B＝0.8 T，导轨质量M＝2 kg，其中bc段长0.5 m、电阻r＝0.4 Ω，其余部分电阻不计，金属棒PQ质量m＝0.6 kg、电阻R＝0.2Ω、与导轨间的摩擦因数μ＝0.2.若向导轨施加方向向左、大小为F＝2 N的水平拉力，如图所示．求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度(设导轨足够长，g取10 m/s2)．
解析：导轨受到PQ棒水平向右的摩擦力Ff＝μmg，
根据牛顿第二定律并整理得F－μmg－F安＝Ma，
刚拉动导轨时，I感＝0，安培力为零，导轨有最大加速度：
am＝＝ m/s2＝0.4 m/s2，
随着导轨速度的增大， 感应电流增大，加速度减小，当a＝0时，速度最大．设速度最大值为vm，电流最大值为Im，此时导轨受到向右的安培力F安＝BImL，
F－μmg－BImL＝0，
Im＝，
代入数据得Im＝ A＝2 A.
由I＝，Im＝得：
vm＝＝ m/s＝3 m/s.
18．(15分)如图甲所示，两根光滑固定导轨相距0.4 m竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端P、Q两点用两根等长的细导线悬挂金属棒cd.棒cd的质量为0.01 kg，长为0.2 m，处于磁感应强度为B0＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里．相距0.2 m的水平虚线MN和JK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示．在t＝0时刻，质量为0.02 kg、阻值为0.3 Ω的金属棒ab从虚线MN上方0.2 m高度处，由静止开始释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒ab在t1时刻从上边界MN进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在t2时刻从下边界JK离开磁场，g取10 m/s2.求：
图甲　　　　　图乙
(1)在0～t1时间内，电路中感应电动势的大小；
(2)在t1～t2时间内，棒cd受到细导线的总拉力为多大；
(3)棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热．
解析：(1)对棒ab自由下落过程，有
t1＝＝0.2 s
磁感应强度的变化率为＝ T/s＝2.5 T/s
由法拉第电磁感应定律得，0～t1时间内感应电动势E1＝＝Labh
联立以上各式并代入数据可得E1＝0.2 V
(2)由棒ab匀速进入磁场区域可知BI2Lab＝mabg
代入数据，可解得I2＝1 A
在t1～t2时间内，对棒cd受力分析，可得
FT＝mcdg＋B0I2Lcd，
代入数据，可解得FT＝0.2 N
(3)棒ab刚进入磁场时的速度为v＝gt1＝2 m/s
棒ab刚进入磁场时的感应电动势为E2＝BLabv＝0.4 V
则Rcd＝－Rab＝0.1 Ω
在0～t1时间内，感应电流为I1＝＝0.5 A
棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热Qcd＝Q1＋Q2＝IRcdt1＋IRcd＝0.015 J.