模块综合检测(一)（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

本讲义聚焦电磁学核心知识点，系统涵盖电磁感应、磁场对电流的作用、带电粒子在磁场中的运动及变压器原理，从楞次定律、左手定则等基础规律延伸至霍尔元件、无线充电等实际应用，构建完整知识脉络，为学生提供从理论到实践的学习支架。 资料通过多样化题型培养科学思维与探究能力，如金属框受力分析训练模型建构，带电粒子轨迹问题强化科学推理，结合房卡电路、健身单车传感器等实例渗透科学态度与责任，课中辅助教师高效教学，课后助力学生查漏补缺，提升综合应用能力。

模块综合检测(一) (满分:100分) 一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分,每小题只有一个选项符合题意) 1.如图所示,蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO'转动,当从上往下看磁铁做逆时针转动后,则 (　 ) A.线圈将逆时针方向转动,转速与磁铁相同 B.线圈将逆时针方向转动,转速比磁铁小 C.线圈将逆时针方向转动,转速比磁铁大 D.线圈仍将静止 解析:选B　当转动磁铁时,导致线圈的磁通量发生变化,从而产生感应电流,产生安培力,导致线圈与磁铁转动方向相同,线圈的转速一定比磁铁转速小,B正确,A、C、D错误。 2.如图所示,轻质弹簧下面挂有边长为L、质量为m的正方形金属框,各边电阻相同,金属框放置在磁感应强度大小为B,方向垂直于金属框平面向里的匀强磁场中。若A、B两端与电源相连,通以如图所示方向的电流时,弹簧恰好处于原长状态,则通入正方形金属框AB边的电流大小为 (　 ) A. B. C. D. 解析:选B　根据电流方向可知,AD边、DC边、CB边串联,再与AB边并联,设每边电阻为R,根据平衡条件可知mg=BIABL+BIDCL,根据并联电路的特点可知IAB=3IDC,联立两式解得IAB=,B正确。 3.薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域,高速带电粒子可穿过铝板一次,在两个区域内运动的轨迹如图所示,半径R1>R2。假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变,则该粒子 (　 ) A.带正电 B.在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度大小相同 C.在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同 D.从Ⅱ区域穿过铝板运动到Ⅰ区域 解析:选C　粒子穿过铝板受到铝板的阻力,速度将减小。由r=可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径将减小,故可得粒子是由Ⅰ区域运动到Ⅱ区域,结合左手定则可知粒子带负电,A、B、D错误;则T=可知粒子运动的周期不变,粒子在Ⅰ区域和Ⅱ区域中运动的时间均为t=T=,C正确。 4.霍尔元件是实际生活中的重要元件之一,广泛应用于测量和自动化技术等领域。如图所示为一长度一定的霍尔元件,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下,在元件中通入图示从E到F方向的电流I,元件中的载流子带负电荷,下列说法中正确的是 (　 ) A.该元件能把电学量转化为磁学量 B.该元件C面的电势高于D面的 C.如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度,应保持C、D面水平 D.如果流过霍尔元件的电流大小不变,则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比 解析:选D　霍尔元件是能够把磁学量转换为电学量的传感器,A错误;根据左手定则可知,带负电荷的载流子向C面偏转,C面带负电荷,所以C面的电势低于D面的电势,B错误;在测定地球赤道处的地磁场的磁感应强度时,应将元件的C、D面保持竖直,让磁场垂直通过元件的工作面,C错误;运动电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态,设霍尔元件的长、宽、高分别为a、b、d,则有q=qvB,电流的微观表达式为I=nqvS=nqvbd,所以U=,如果流过霍尔元件的电流大小不变,则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比,D正确。 5.如图所示,两个相邻的有界匀强磁场区,方向相反,且垂直纸面,磁感应强度的大小均为B,以磁场区左边界为y轴建立坐标系,磁场区在y轴方向足够长,在x轴方向宽度均为a。矩形导线框ABCD的CD边与y轴重合,AD边长为a。线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域,且线框平面始终保持与磁场垂直。以逆时针方向为电流的正方向,线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图像正确的是 (　 ) 解析:选C　设CD边长为l,线框穿过磁场,在穿过磁场0~a的过程中,E=Blv,电流I0=,方向为逆时针方向,为正;在穿过磁场a~2a的过程中,电动势E=2Blv,电流I1==2I0,方向为顺时针方向,为负;在穿过磁场2a~3a的过程中,E=Blv,电流I2==I0,方向为逆时针方向,为正,C正确,A、B、D错误。 6.如图甲所示,一圆形金属线圈放置于匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度为B0。现让线圈绕其一条直径以50 Hz的频率匀速转动,较长时间t内产生的热量为Q;若线圈不动,让磁场以图乙所示规律周期性变化,要在t时间内产生的热量也为Q,乙图中磁场变化的周期T以s为单位,T数值应为 (　 ) A. B. C. D. 解析:选C　两种情况下,在相同时间内产生的热量相同,说明电压的有效值相同,现让线圈绕其一条直径以50 Hz的频率匀速转动,电压有效值为E===;磁场以图乙所示规律周期性变化,电压有效值为E==,解得T= s,C正确。 7.某款手机的无线充电技术是基于变压器原理,简化的充电原理图如图所示。发射线圈连接u=220sin 400πt(V)的交流电,接收线圈的输出电压为5 V,若工作状态下,变压器可看作理想变压器,下列说法正确的是 (　 ) A.发射线圈中的电流每秒钟方向变化50次 B.接收线圈中的电流小于发射线圈中的电流 C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为1∶44 D.发射线圈与接收线圈中磁通量变化率之比为 1∶1 解析:选D　交变电流的频率f==200 Hz,故发射线圈中的电流每秒钟方向变化400次,故A错误;由U1I1=U2I2,可知接收线圈中的电流大于发射线圈中的电流,故B错误;变压器原、副线圈中交变电流的频率相同,故C错误;任一瞬间穿过发射线圈的磁通量与穿过接收线圈的磁通量相同,故发射线圈与接收线圈中磁通量变化率之比为1∶1,故D正确。 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,连接平行金属板P1和P2(板面垂直于纸面)的导线的一部分CD与另一闭合回路的一部分GH平行,CD和GH均在纸平面内。金属板置于磁场中,磁场方向垂直纸面向里,金属杆ab在光滑导轨上向右匀速运动,当一束等离子体射入两金属板之间时,关于CD、GH段导线间的相互作用力说法正确的是 (　 ) A.等离子体从右方射入时,CD段导线和GH段导线相互吸引 B.等离子体从右方射入时,CD段导线和GH段导线相互排斥 C.等离子体从左方射入时,CD段导线和GH段导线相互吸引 D.等离子体从左方射入时,CD段导线和GH段导线相互排斥 解析:选BC　根据右手定则可知,GH中的感应电流的方向由G到H;当等离子体从右方射入时,由左手定则知金属板P2带正电,P1带负电,CD中电流的方向由D到C,CD中的电流方向与GH中的电流方向相反,两导线相互排斥,故A错误,B正确;等离子体从左方射入时,由左手定则知金属板P1带正电,P2带负电,CD中的电流方向由C到D,CD中的电流方向与GH中的电流方向相同,两导线相互吸引,故C正确,D错误。 9.如图甲所示,一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时,额定电压为U0的小灯泡恰好正常发光,已知灯泡的电阻为R,图中电压表为理想电表。下列说法正确的是 (　 ) A.变压器输入电压的瞬时值u=UmsinV B.电压表的示数为U0 C.变压器的输入功率为 D.变压器的匝数比为Um∶U0 解析:选AC　由题图乙知,变压器输入电压的瞬时值为u=UmsinV,A正确;电压表的示数为U0,B错误;变压器的输入功率等于输出功率为,C正确;由变压器变压公式,变压器的匝数比为Um∶U0,D错误。 10.如图所示,足够长的金属导轨竖直放置,金属棒ab、cd均通过棒两端的环套在金属导轨上。虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场,虚线下方有竖直向下的匀强磁场,两匀强磁场的磁感应强度大小均为B。ab、cd两棒与导轨间的动摩擦因数均为μ,两棒总电阻为R,导轨电阻不计。开始两棒静止在图示位置,当cd棒由静止释放时,对ab棒施加竖直向上的力F使其沿导轨向上做匀加速运动。则 (　 ) A.ab棒中的电流方向由b到a B.cd棒先加速运动后匀速运动 C.cd棒所受摩擦力的最大值大于cd棒的重力 D.力F做的功等于两棒产生的电热与ab棒增加的机械能之和 解析:选ACD　ab向上运动的过程中,穿过闭合回路abdc的磁通量增加,根据楞次定律可得,ab棒中的感应电流方向为b→a,A正确;cd棒中感应电流由c到d,其所在的区域有竖直向下的磁场,所受的安培力向里,cd棒所受的摩擦力竖直向上。ab棒做加速直线运动,速度增大,产生的感应电流增大,cd棒所受的安培力增大,对导轨的压力增大,则滑动摩擦力增大,摩擦力先小于重力,后大于重力,所以cd棒先加速运动后减速运动,最后停止运动,B错误,C正确;根据动能定理可得WF-W安培-WG=mv2-0,力F所做的功应等于两棒产生的电热与ab棒增加的机械能之和,D正确。 三、非选择题(本题共5小题,共54分) 11.(6分)(1)如图甲所示为某宾馆的房卡,只有把房卡插入槽中,房间内的灯和插座才会有电。房卡的作用相当于一个__________ (填电路元件名称)接在干路上。(2分)  (2)如图乙所示,当房客进门时,只要将带有磁铁的卡P插入盒子Q中,这时由于磁铁吸引簧片,开关B就接通,通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通,房客便能使用室内各种用电器。当继电器工作时,cd相吸,ab便接通。请你将各接线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来,构成正常的电门卡电路。(4分) 解析:(1)房卡可以控制房间内的灯和插座,不插入槽中,所有房间内的灯和插座都不工作,所以房卡相当于干路上的开关。 (2)将开关B与电源E、线圈连成一个回路;将三个灯泡所在电路与交流电流接成回路,即按8—7,4—5,6—9,1—3,2—10连接起来,构成正常的电门卡电路,如图所示。 答案:(1)开关　(2)见解析图 12.(8分)如图所示是三个成功的演示实验,回答下列问题。 (1)在实验中,电流表指针偏转的原因是_________________________________________________________。(2分)  (2)电流表指针偏转角跟感应电动势的大小成__________关系。(1分)  (3)第一个成功实验(如图甲)中,将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置,快速插入和慢速插入有什么量是相同的? _______________。什么量是不同的? _______________。(2分)  (4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是: __________________________________________________。(3分)  解析:(1)在实验中,电流表指针偏转的原因是电流表所在回路有感应电流产生。 (2)感应电动势越大,则感应电流越大,电流表指针偏转角越大,故电流表指针偏转角跟感应电动势的大小成正比关系。 (3)第一个成功实验(如题图甲)中,将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置,快速插入和慢速插入时磁通量的变化量是相同的,但是由于快速插入时间短,磁通量的变化率较大,故两次磁通量的变化率不同。 (4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是:只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流产生。 答案:(1)电流表所在回路有感应电流产生 (2)正比　(3)磁通量的变化量　磁通量的变化率　 (4)只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流产生 13.(12分)如图所示,一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为0.1 T,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连,电路总电阻为2 Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm,重力加速度大小g取10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量。 解析:金属棒通电后,闭合回路电流 I===6 A 金属棒受到的安培力大小为F=BIL=0.06 N 由左手定则判断可知金属棒受到的安培力方向竖直向下 由平衡条件知开关闭合前:2kx=mg 开关闭合后:2k(x+Δx)=mg+F 代入数值解得m=0.01 kg。 答案:竖直向下　0.01 kg 14.(12分)在高能粒子探测实验中,可以通过外加磁场来改变粒子的运动方向,从而确定粒子的动量。现将某粒子探测仪的部分装置简化为如图所示的模型,即在一个圆柱形空间中存在着垂直于底面的圆柱形匀强磁场,一电荷量为-q(q>0)、质量为m的电荷从A点以速度v0沿横截面半径方向进入磁场,从B点(图中未画出)飞出。已知B点与A点在同一横截面上,粒子在磁场中的位移大小为l,速度方向偏转了90°。 (1)求磁场的磁感应强度;(5分) (2)若磁感应强度变为原来的一半,粒子仍以原速度射入磁场,求粒子在磁场中的位移大小。(7分) 解析:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律有 qv0B=m ① 由题意可知,从左侧看,粒子的轨迹如图甲所示,根据几何关系得r2+r2=l2 ② 解得B=。 ③ (2)当磁感应强度变为原来的一半时,根据牛顿第二定律有 qv0=m ④ 联立①④得r'=2r ⑤ 由(1)可知,圆柱体横截面的半径也为r,从左侧看,粒子的运动轨迹如图乙所示,根据几何关系可知,粒子在磁场中的位移x= ⑥ 解得x=l。 ⑦ 答案:(1)　(2)l 15.(16分)图1为健身用的单车,在人骑行时,车内的传感器可以把轮盘的速度值以及人体骑行消耗的能量转化为电信号显示在车头的显示屏上。它的工作原理可以简化成图2,其中a、b分别是从轮盘边缘和中心引出的导线的端点。已知匀强磁场磁感应强度B=2 T,方向与轮盘垂直,轮盘半径r=0.25 m,轮盘和导线电阻可忽略不计。某人在骑行时,保持轮盘边缘的线速度大小为v=8 m/s。 (1)请判断a、b哪一点电势高;(2分) (2)求a、b两点间的电压;(6分) (3)若在a、b间接一个阻值R=10 Ω的电阻,假定人体消耗的能量转化为电能的效率为50%,请问此人骑行该单车一小时,消耗了身体多少能量?(8分) 解析:(1)转动的轮盘相当于切割磁感线的导体,根据右手定则,可知在外电路中,电流由a点流向b点,所以a点电势高。 (2)由法拉第电磁感应定律得Uab====2 V。 (3)由焦耳定律得电阻R一小时消耗的电能为 Q=t=1 440 J 所以此人骑行一小时消耗的能量 E==2 880 J。 答案:(1)a　(2)2 V　(3)2 880 J 学科网（北京）股份有限公司 $