高中物理粤教版选修3-2作业题 全册综合检测题（一）

模块综合检测(一)
(时间：90分钟　分值：100分)
一、单项选择题(本大题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)
1．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是(　　)
A．金属导体　　　　 B．绝缘体
C．半导体 D．超导体
解析：金属导体温度升高时电阻增加；绝缘体温度升高时电阻保持绝缘；对于超导体，在其临界温度以下，温度升高电阻为零不变，高于临界温度，温度升高电阻往往增加；半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强，电阻却大幅度减小．
答案：C
2．某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是(　　)
A．交变电流的频率为0.02 Hz
B．交变电流的瞬时表达式为i＝5cos 50πt (A)
C．在t＝0.01 s时，交流发电机线圈位于中性面
D．在t＝0.015 s时，电流改变方向
解析：由图象可知，交流电的周期为20×10－3 s＝0.02 s，频率为f＝＝50 Hz，故A错误；交流电的角频率为ω＝＝100π rad/s，根据图象可得，交变电流的瞬时表达式为i＝5cos ωt＝5cos 100πt (A)，故B错误；在t＝0.01 s时，感应电流最大，所以此时穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，所以交流发电机线圈垂直于中性面，故C错误；在t＝0.015 s时，电流改变方向，故D正确．
答案：D
3．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后．将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是(　　)
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
解析：在开关闭合的瞬间，线圈中的电流变大，磁场变强，穿过金属套环的磁通量变大，在金属套环内产生感应电流．感应磁场必然阻碍原磁场的增大，所以金属套环会受到线圈的斥力而跳起．在实验时电源一般采用直流电源，电压不能太大(以不烧导线和电源的条件下电压大现象明显)，所选线圈的匝数越多，现象也越明显．如果该学生所用套环的材料为非金属，则不会观察到“跳环实验”．
答案：D
4．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是(　　)
图甲　　　　　　图乙　　
A．图甲中，A1与L1的电阻值相同
B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
解析：断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，由于线圈L1的自感，通过L1的电流逐渐减小，且通过A1，即自感电流会大于原来通过A1的电流，说明闭合S1，电路稳定时，通过A1的电流小于通过L1的电流，L1的电阻小于A1的电阻，A、B错误；闭合S2，电路稳定时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2的电阻值相同，C正确；闭合开关S2，A2逐渐变亮，而A3立即变亮，说明L2中电流与变阻器R中电流不相等，D错误．
答案：C
5．如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)(　　)
A．向右偏到某一刻度后回到零刻度
B．向左偏到某一刻度后回到零刻度
C．向右偏到某一刻度后不动
D．向左偏到某一刻度后不动
解析：压力F作用时，极板间距d变小，由C＝知，电容器电容C变大，又根据Q＝CU，极板带电量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度．
答案：A
6．如图所示，一正方形线圈的匝数为 n，边长为 a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中. 在 Δt 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由 B 均匀地增大到 2 B．在此过程中，线圈中产生的感应电动势为(　　)
A. B.
C. D.
解析：当磁场增强时线圈中产生感生电动势，由法拉第电磁感应定律得E＝＝nS＝n·a2，选项B正确．
答案：B
7．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其自感系数很大，直流电阻忽略不计．下列说法正确的是(　　)
A．S闭合瞬间，A先亮
B．S闭合瞬间，A、B同时亮
C．S断开瞬间，B逐渐熄灭
D．S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭
解析：开关S闭合瞬间线圈相当于断路，二极管为反向电压，故电流不经过A灯泡，A、B都不亮，故A、B错误；开关S断开瞬间B立刻熄灭，由于二极管正向导通，故自感线圈与A形成回路，A闪亮一下，然后逐渐熄灭，故C错误，D正确．
答案：D
8．如图甲，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，与副线圈相连的两个灯泡完全相同，闭合电键K后，正确的是(　　)
图甲　　　　　　图乙　　
A．电流表示数变小
B．电压表示数增大
C．变压器的输入功率增大
D．如图乙所示的交流电每秒钟方向改变50次
解析：原线圈输入电压不变，线圈匝数不变，则副线圈电压不变，即电压表示数不变，灯泡电阻不变，则电流表示数不变，故A、B错误；当K接通后，两个灯泡并联，增加一个负载，则副线圈功率增大，所以变压器的输入功率增大，故C正确；根据图乙可知，周期T＝0.02 s，则频率f＝50 Hz，交流电每个周期方向改变两次，每秒钟方向改变100次，故D错误．
答案：C
二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，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，有选错或不选的得0分)
9. 如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好．在向右匀速通过M、N两区域的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示．不计轨道电阻，以下叙述正确的是(　　)
A．FM向右 B．FN向左
C．FM逐渐增大 D．FM逐渐减小
解析：根据楞次定律，在M区受安培力的方向也向左，在N区受安培力的方向也向左，因此选项B正确，A错误；根据法拉第电磁感应定律，可知受到安培力的大小F＝BIL＝，由于在M区磁感应强度越来越大，因此安培力FM越来越大，而在N区磁感应强度越来越小，因此安培力FM越来越小，选项C、D正确．
答案：BCD
10．(多选)如图所示，两块金属板水平放置，与左侧水平放置的线圈通过开关S用导线连接．压力传感器上表面绝缘，位于两金属板间，带正电的小球静置于压力传感器上，均匀变化的磁场沿线圈的轴向穿过线圈．S未接通时传感器的示数为1 N，S闭合后传感器的示数变为2 N．则磁场的变化情况可能是(　　)
A．向上均匀增大 B．向上均匀减小
C．向下均匀减小 D．向下均匀增大
解析：S闭合后，磁场向上均匀增大或向下均匀减小都能使上金属板带正电，下金属板带负电，带正电的小球受竖直向下的电场力，传感器示数变大．
答案：AC
11.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u＝100sin 50πt (V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R，电容器并联在电阻R两端，电阻阻值R＝10 Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是(　　)
A．电流表示数是1 A
B．电流表示数是 A
C．电阻R消耗的电功率为10 W
D．电容器的耐压值至少是10 V
解析：由题意知原线圈输入电压有效值为100 V，所以副线圈电压为10 V，由于电容器通交流，所以电流表示数大于1 A，故A、B错误；电阻R消耗的电功率为P＝＝ W＝10 W，故C正确；副线圈电压最大值为10 V，电容器的耐压值至少是10 V，所以D正确．
答案：CD
12.如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一材料相同、粗细均匀的正方形导体框abcd.现将导体框先后朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框在上述两过程中，下列说法正确的是(　　)
A．导体框中产生的感应电流方向相同
B．通过导体框截面的电量相同
C．导体框中产生的焦耳热相同
D．导体框cd边两端电势差大小相同
解析：在两次线框离开磁场的过程中，磁通量都减少，由楞次定律知，感应电流的方向都为逆时针方向，A正确；两次离开的过程磁通量的变化量相同，根据q＝n知通过导体框截面的电量相同，B正确；产生的焦耳热Q＝t＝，由于两次的速度不同，故产生的热量不同，C错误；以速度v匀速拉出磁场时，cd切割磁感线，相当于电源，所以导体框cd边两端电势差大小等于BLv，以速度3v匀速拉出磁场时，导体框cd边两端电势差大小等于BLv，D正确．
答案：ABD
三、非选择题(本题共4小题，共52分．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)
13.(12分)如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线框abcd，线框的匝数为n，电阻为R，ab＝cd＝L1，ad＝bc＝L2.线框绕垂直于磁感线的轴OO′以角速度ω做匀速转动．求：
(1)线框中感应电动势的最大值；
(2)线框中感应电流的有效值．
解析：(1)线框中感应电动势的最大值
Em＝2nBL1ω＝nBL1L2ω.
(2)感应电动势的有效值E＝，
感应电流的有效值I＝＝.
答案：(1)nBL1L2ω　 (2)
14.(12分)如图所示，交流发电机电动势的有效值E＝20 V，内阻不计，它通过一个R＝6 Ω的指示灯L1连接变压器．变压器输出端并联24个彩色小灯泡，每个灯泡都是“6 V　0.25 W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：
(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比；
(2)发电机的输出功率．
解析：(1)彩色小灯泡额定电流IL＝＝ A＝ A，次级线圈总电流I2＝24IL＝1 A．变压器输入功率等于I1U1＝I2U2＝6 W，变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E＝U1＋I1R＝＋6I1，代入E值解得I1＝ A (I1＝3 A应舍去，据题意是降压变压器，应I1＜I2＝1 A)，所以＝＝.
(2)发电机输出功率P＝I1E＝6.67 W.
答案：(1)3∶1　(2)6.67 W
15．(12分)做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流. 某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径 r ＝5.0 cm，线圈导线的截面积 A＝0.80 cm2，电阻率ρ＝1.5 Ω·m. 如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度 B 在 0.3 s 内从1.5 T 均匀地减为零，求(计算结果保留一位有效数字)：
(1)该圈肌肉组织的电阻 R；
(2)该圈肌肉组织中的感应电动势 E;
(3)0.3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量 Q.
解析：(1) 由电阻定律得R＝ρ，
代入数据得R＝6×103 Ω.
(2) 感应电动势E＝，
代入数据得E＝4×10－2 V.
(3)由焦耳定律得Q＝Δt，
代入数据得Q＝4×10－8 J.
答案：(1)6×103 Ω　(2)4×10－2V　(3)4×10－8J
16．(16分) 如图甲所示，在水平面上固定有长为L＝2 m、宽为d＝1 m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l＝0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t＝0时刻，质量为m＝0.1 kg的导体棒以v0＝1 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ＝0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ＝0.1 Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(g取10 m/s2)．
(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；
(2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；
(3)计算4 s内回路产生的焦耳热．
解析：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有－μmg＝ma，v1＝v0＋at，x＝v0t＝at2，
代入数据解得：t＝1 s，x＝0.5 m.
导体棒没有进入磁场区域，导体棒在1 s末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x＝0.5 m.
(2)前2 s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E＝0，I＝0，
后2 s回路产生的电动势为E＝＝ld＝0.1 V，
回路的总长度为5 m，因此回路的总电阻为R＝5λ＝0.5 Ω，
电流为I＝＝0.2 A，根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向．
(3)前2 s电流为零，后2 s有恒定电流，焦耳热为Q＝I2Rt＝0.04 J.
答案：(1)导体棒在1 s前做匀减速运动，在1 s后以后一直保持静止．
(2)0.2 A，电流方向是顺时针方向．
(3)0.04 J