高中物理粤教版选修3-2作业题 全册综合题（二）

模块综合检测(二)
(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4分，选错或不答的得0分)
1．如图所示，该图是一正弦式交流电的电压随时间变化的图象，下列说法中不正确的是(　　)
A．它的频率是50 Hz
B．电压的有效值为311 V
C．电压的周期是0.02 s
D．电压的瞬时表达式是u＝311sin 314t (V)
解析：从图象中可以知道电压最大值为311 V，周期是0.02 s，所以有效值为220 V，频率为50 Hz，所以A、C、D正确．
答案：B
2．指纹识别器在下列哪些方面可以得到广泛应用(　　)
A．乘坐客车购票时　　 B．过公路收费处时
C．放学出校门口时 D．开银行保险柜时
解析：指纹识别器是因为人的指纹各不相同且终生基本不变，才成为识别身份的有效手段，应用在个人信息有唯一性和稳定性的地方，故D项正确．
答案：D
3．一台家用电冰箱的铭牌上标有“220 V　100 W”，这表明所用交变电压的(　　)
A．峰值是380 V B．峰值是220 V
C．有效值是220 V D．有效值是311 V
解析：交流电表的示数，保险丝的熔断电流，铭牌上标有“220 V　100 W”，都是有效值，故C正确，A、B、D错误．
答案：C
4．英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电量为＋q的小球．已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是(　　)
A．0 B.r2qk
C．2πr2qk D．πr2qk
解析：由法拉第电磁感应定律得感生电动势：E＝＝πr2＝kπr2，而电场力做功W＝qU，小球在环上运动一周U＝E，故W＝qkπr2.
答案：D
5.在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为3B，其他条件不变，所产生的感应电动势大小变为E2，则E1与E2之比及通过电阻R的感应电流方向为(　　)
A．1∶3，a→b B．3∶1，b→a
C．3∶1，a→b D．1∶3，b→a
解析：PQ中产生的感应电动势E＝BLv，若磁感应强度增为3B，其他条件不变时，E与B成正比，则有E1∶E2＝1∶3，由右手定则知通过电阻R的感应电流方向为a→b.
答案：A
6.如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 000sin 100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V，880 W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知(　　)
A．原、副线圈的匝数比为50∶1
B．交变电压的频率为100 Hz
C．副线圈中电流的有效值为4 A
D．变压器的输入功率为880 W
解析：由P＝UI可得I＝＝4 A，选项C正确；根据Ur＝Ir＝24 V，得副线圈电压U2＝UL＋Ur＝244 V，再由＝，可得n1∶n2＝2 750∶61≈45∶1，选项A错误；由u＝11 000sin 100 πt (V)及f＝，可得f＝50 Hz，选项B错误；因导线电阻消耗电能，故变压器输入功率为P＝PL＋I2r＝976 W，选项D错误．
答案：C
7．如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨．空间存在垂直于纸面的均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触．下列关于回路中电流i与时间t的关系图线．可能正确的是(　　 )
解析：设“V”字形导轨夹角为2θ，MN向右匀速运动的速度为v，根据法拉第电磁感应定律：ε＝BLv＝B·2vt·tan θ·v，设回路中单位长度的导线的电阻为R0，R总＝R0，根据欧姆定律：I＝＝＝＝常数，选项A正确．
答案：A
8．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片的电极上时，以下说法中正确的是(　　)
①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流
②若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流
③若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流
④若电流表有示数，则说明压力F发生变化
⑤若电流表有示数，则说明压力F不发生变化
A．②④ B．①④
C．③⑤ D．①⑤
解析：当F向上压膜片电极时，板间距离减小，电容器的电容将增大．由于U不变，由Q＝CU知Q增大，电容器充电，?中电流方向为从b到a，故②正确，①、③错误；当F变化时，电容变化，而板间电压不变，由Q＝CU，故带电荷量Q发生变化，电容器将发生充、放电现象，回路中有电流，电流计有示数．反之，电流计有示数时，压力F必发生变化，故④正确，⑤错误．
答案：A
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. (多选)图示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动．若某次膜片振动时，膜片与极板间距离增大，则在此过程中(　　)
A．膜片与极板间的电容变小
B．极板的带电量增大
C．膜片与极板间的电场强度增大
D．电阻R中有电流通过
解析：当膜片与极板间距增大时，膜片与极板间的电容变小，A正确；由E＝可知，膜片与极板间的电场强度减小，C错误；由Q＝CU可知，极板所带电量减少，电容器处于放电状态，有电流通过电阻R，B错误，D正确．
答案：AD
10．某种角速度计，其结构如图所示．当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自然长度为l，电源的电动势为E，内阻不计．滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，不计摩擦，则(　　)
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．电路中电流随角速度的增大而减小
C．弹簧的伸长量为x＝
D．输出电压U与ω的函数式为U＝
解析：系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，与角速度无关，故A、B错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对于元件A，根据牛顿第二定律得kx＝mω2(L＋x)，解得x＝，又输出电压U＝E＝E，联立两式得U＝.故C错误，D正确．
答案：D
11．如图所示，电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，R为定值电阻，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流，下列说法正确的是(　　)
A．保持U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率增大
B．保持U1不变，S由b切换到a，则I1减小
C．保持U1不变，S由b切换到a，则I1增大
D．保持U1不变，S由b切换到a，则I2减小
解析：理想变压器输入功率等于输出功率，原副线圈电压与匝数成正比．S由b切换到a，副线圈匝数变多，所以副线圈电压变大，电阻不变，副线圈中的电流I2增大，而根据P＝I2R知，R上消耗的功率变大，进一步推知原线圈的输入功率变大，根据P＝UI可知I1增大，故A、C正确，B、D错误．
答案：AC
12．如图所示是某同学站在压力传感器上做下蹲、起立的动作时，传感器所记录的压力随时间变化的图象．由图象可知，该同学的体重约为650 N，在2～8 s时间内(　　)
A．该同学做了一次下蹲再起立的动作
B．该同学做了两次下蹲再起立的动作
C．下蹲过程中人一直处于失重状态
D．下蹲过程中人先处于失重状态后处于超重状态
解析：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，物体处于失重状态，此时有向下的加速度；当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，物体处于超重状态，此时有向上的加速度．人做下蹲动作时分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重，起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲、起立的动作，故A正确，B错误；由图象可知，下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，故C错误，D正确．
答案：AD
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，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直. 已知线圈的匝数n＝100，边长ab＝1.0 m，bc＝0.5 m，电阻r＝2 Ω. 磁感应强度B 在0 ～1 s 内从零均匀变化到0.2 T, 在1～5 s 内从0.2 T 均匀变化到－0.2 T．取垂直纸面向里为磁场的正方向. 求：
(1)0.5 s 时线圈内感应电动势的大小E 和感应电流的方向；
(2)在1～5 s内通过线圈的电荷量q；
(3)在0～5 s 内线圈产生的焦耳热Q.
解析：(1)感应电流E1＝n，磁通量的变化ΔΦ1＝ΔB1S，
得E1＝n，
代入数据得E1＝10 V，感应电流的方向为a→d→c→b→a；
同理可得E2＝n，感应电流I2＝，
电量q＝I2Δt2，
解得q＝n，代入数据得q＝10 C.
(3)0～1 s内的焦耳热Q1＝IrΔt1，且I1＝，
1～5 s内的焦耳热Q2＝IrΔt2，
又Q＝Q1＋Q2，
代入数据得Q＝100 J.
答案：(1)10 V　a→d→c→b→a　 (2)10 C　 (3)100 J
14.(12分)如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝ T．当线圈以角速度ω＝4π rad/s的转速匀速转动时，求：
(1) 电路中交流电压表的示数；
(2) 线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量；
(3) 线圈从图示位置转过360°的过程中外力做的功．
解析：(1)线圈转动产生的最大感应电动势Em＝nBSω，代入数据得： Em＝20 V.
感应电动势有效值E＝＝10 V，电路中电流有效值I＝＝ A，交流电压表的示数U＝IR，
解得U＝9 V≈12.7 V.
(2) 线圈从图示位置转过90°的过程中，磁通量的变化ΔΦ＝BS，所用时间Δt＝T＝ ，感应电动势的平均值＝n，回路中感应电流的平均值＝，通过R的电荷量q＝Δt，联立解得： q＝ C≈0.16 C.
(3) 线圈从图示位置转过360°的过程中，外力做的功W＝Q ，回路中产生电热Q＝I2t ，转过360°所需时间t＝，联立解得W＝10 J.
答案：(1) 9 V(或12.7 V)　(2) C(或0.16 C)　(3)10 J
15．(12分)某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向远处供电．已知输电导线的电阻为25.6 Ω，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)输电线上的电流；
(2)输电线路上的电压损失；
(3)升压变压器的原副线圈匝数比．
解析：(1)输电线路损失的功率
P损＝P1×4%＝107×4% W＝4.0×105 W，
对输电线有P损＝IR，解得I2＝1.25×102 A.
(2)U线＝I2R＝3.2 kV.
(3)P1＝P2＝U2I2＝104 kW，
代入数据得U2＝80 kV，
升压变压器的原副线圈匝数比 ＝＝ .
答案：(1)1.25×102 A　(2)3.2 kV　(3)＝
16．(16分) 其同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示．一个半径为R＝0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上．转轴的左端有一个半径为r＝R/3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动．圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m＝0.5 kg的铝块．在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T．a点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连．测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度．铝块由静止释放，下落h＝0.3 m时，测得U＝0.15 V．(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g取10 m/s2)
(1)测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？
(2)求此时铝块的速度大小；
(3)求此下落过程中铝块损失的机械能．
解析： (1)根据右手定则可判断a点为电源的正极，故与a点相接的是电压表的正极．
(2)由电磁感应定律得U＝E＝，
又ΔΦ＝BR2Δθ，
得U＝BωR2，
又v＝rω＝ωR，
联立上式解得v＝2 m/s.
(3)下落过程中铝块损失的机械能ΔE＝mgh－mv2＝0.5 J.
答案：见解析