模块综合检测(二)（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）

模块综合检测(二) (满分:100分　网阅作业,选择题请在答题区内作答) 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目要求) 1.下列传感器能够将光学量转换为电学量的是 (　　) 2.如图所示,a、b、c为三个被悬挂起的小金属圆环,其中a位于螺线管左侧附近,b位于螺线管右侧附近,c位于螺线管中央的正上方,螺线管与电阻、电源以及开关串联组成一电路,当开关S闭合瞬间,忽略三环中感应电流之间的相互作用力,则a、b、c小金属圆环(不考虑形变)的运动情况是 (　　) A.如果电源左边是正极,a向左摆动,b向左摆动,c向左摆动 B.如果电源左边是负极,a向右摆动,b向右摆动,c向右摆动 C.如果电源左边是正极,从左边看,a、b的电流方向均是逆时针,c的电流方向是顺时针 D.无论电源正极在左边还是右边,a向右摆动,b向左摆动,c不动 3.如图所示,L为直流电阻可忽略的线圈,R为定值电阻,C为电容器,开关S处于闭合状态。现突然断开S,并开始计时,电路工作过程中会向外辐射电磁波。下列选项中能正确反映LC回路中电流i(顺时针方向为正)、电容器中电场E(竖直向下为正)以及两极板间电势差Uab随时间变化的图像是 (　　) 4.如图所示,A、B是两盏完全相同的白炽灯,L是电阻不计的电感线圈。若最初S1是接通的,S2是断开的,那么下列描述中正确的是 (　　) A.刚接通S2,A灯立即亮,B灯延迟一段时间才亮 B.刚接通S2时,A灯延迟一段时间才亮,B灯立即亮 C.接通S2到电路稳定,B灯由亮变暗最后熄灭 D.接通S2,电路稳定后再断开S2时,A、B灯均立即熄灭 5.如图所示,用绝缘轻丝线吊一质量为m的带电塑料小球在竖直平面内摆动,水平磁场垂直于小球摆动的平面向里,当小球自图示位置摆到最低点时,悬线上的张力恰好为零,若不计空气阻力,重力加速度为g,则小球自右侧相同摆角处摆到最低点时悬线上的张力大小为 (　　) A.mg B.2mg C.4mg D.6mg 6.自行车速度计利用霍尔传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示,自行车前轮上安装一块磁铁,轮子每转一圈,这块磁铁就靠近传感器一次,传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图,当磁场靠近霍尔元件时,导体内定向运动的自由电荷在洛伦兹力作用下偏转,最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差,即为霍尔电势差。下列说法正确的是 (　　) A.根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小 B.图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的 C.自行车的车速越大,霍尔电势差越高 D.如果长时间不更换传感器的电源,霍尔电势差不变 7.如图所示,在xOy平面内,第二象限和第四象限分别存在垂直平面向外和向里的匀强磁场,磁感应强度的大小分别为3B和B。四分之一圆弧形的闭合线圈的圆心位于原点O,并以角速度ω绕O点在xOy平面内匀速转动,已知线圈的半径为r、总电阻为R。则闭合线圈中产生的感应电流的有效值为 (　　) A. B. C. D. 二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。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 9.一质量为0.06 kg、长为0.1 m的金属棒MN用两根长度均为1 m的绝缘细线悬挂于天花板,现在金属棒所在的空间加一竖直向下的磁感应强度大小为0.5 T 的匀强磁场,当在金属棒中通有恒定的电流后,金属棒能在竖直平面内摆动。当金属棒摆到最高点时,细线与竖直方向的夹角为37°。已知一切阻力可忽略不计,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。下列说法正确的是 (　　) A.金属棒在摆动到最高点的过程中,机械能增加 B.金属棒在摆动到最高点的过程中,机械能先增加后减少 C.通入金属棒中的电流为9 A D.通入金属棒中的电流为4 A 10.如图所示,理想变压器原线圈接e=220sin(100πt)V的交流电,原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶5,已知定值电阻r=20 Ω、R0=25 Ω,R是滑动变阻器,电压表和电流表均为理想交流电表,以下说法正确的是 (　　) A.R=100 Ω时,理想变压器的输出功率最大 B.理想变压器的最大输出功率为Pm=650 W C.理想变压器的输出功率最大时,电流表的示数为1.25 A D.R=150 Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大 三、非选择题(本题共5小题,共54分) 11.(7分)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中,利用如图甲中可拆变压器、学生电源和导线进行研究。 (1)除图甲中所给器材外,实验还需要的器材是　　　。(1分)  A.直流电流表　　　　　　 B.直流电压表 C.条形磁铁 D.多用电表 (2)观察变压器的结构,其铁芯采用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯,防止铁芯中　　　　过大而导致浪费能量,损坏电器。(2分)  (3)小明同学选用变压器原线圈匝数n1=800匝和副线圈匝数n2=400匝的位置进行实验,并把输入电压调至恒定电压U1=4 V,则用合适测电压的装置测得副线圈电压U2为　　　　 V。(2分)  (4)小李同学实验中将原线圈接在交流电源上,将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上,观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图乙所示,在t1时刻该同学先断开开关,t2时刻再闭合开关,则t1~t2时间内进行的操作可能是　　　　。(2分)  A.拧紧了松动的铁芯　 B.增加了交流电源的频率 C.减少了副线圈的匝数 D.减少了原线圈的匝数 12.(9分)酒驾严重危害交通安全,“喝酒不开车”已经成为准则。酒精检测仪核心部件为酒精气体传感器,其阻值R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示,某同学想利用该酒精气体传感器及实验室提供的如下器材设计一款酒精检测仪。 A.干电池组(电动势E=3.0 V,内阻r=1.3 Ω) B.电阻箱R1(最大阻值9 999.9 Ω) C.电压表V(满偏电压0.6 V,内阻未知) D.电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω) E.多用电表 F.开关及导线若干 (1)该同学用选择开关指向电阻挡“×100”挡位且已经欧姆调零的多用电表测量电压表V的内阻大小时,发现指针的偏转角度太大,这时他应将选择开关换成电阻挡的　　　(选填“×1 k”或“×10”)挡位,然后进行欧姆调零,再次测量电压表V的内阻值,其表盘及指针所指位置如图乙所示,则测量的电压表V的内阻为　　　 Ω(结果保留两位有效数字),该同学进一步用其他方法测得其准确值与多用电表测得的电压表内阻值相等;(4分)  (2)该同学设计的测量电路如图丙所示,他首先将电压表V与电阻箱R1串联改装成量程为3 V的电压表; (3)该同学想将酒精气体浓度为零的位置标注在电压表上0.4 V处,则应将电阻箱R2的阻值调为　　　　 Ω(结果保留三位有效数字);(3分)  (4)完成步骤(3)后,某次在实验室中测试酒精浓度时,电压表指针如图丁所示,已知酒精气体浓度在0.2~0.8 mg/mL之间属于饮酒驾驶,酒精气体浓度达到或超过0.8 mg/mL属于醉酒驾驶,则该次测试的酒精气体浓度在　　　　　　(选填“饮酒驾驶”或“醉酒驾驶”)范围内。(2分)  13.(10分)如图甲所示,磁电式电流表的基本组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。当电流通过线圈时,导线受到安培力的作用,使安装在轴上的线圈发生转动,指针与轴固定在一起,指针随之发生偏转。磁场沿辐向均匀分布,如图乙所示,设线圈共n匝,垂直于纸面的边长为l1,平行于纸面的边长为l2,线圈垂直于纸面的边所在处磁感应强度大小为B。 (1)当线圈内通过的电流为I时,求线圈垂直于纸面的一条边上受到的安培力大小F;(3分) (2)当线圈内无电流通过时,指针不发生偏转。拨动电流表指针,当指针角速度为ω时,求穿过线圈的磁通量的变化率。(7分) 14.(13分)在某项科研实验中,需要将电离后得到的氢离子和氮离子组成的混合离子分离。小李同学设计了如图甲所示的方案:从离子发生器逸出的离子经过P、Q两平行板间的电场加速,再通过极板上的小孔S进入Q板右侧的匀强磁场中,偏转后到达磁场边界,被离子接收器D接收。已知氢离子的质量为m、电荷量为+e,氦离子的质量为4m、电荷量为+2e,P、Q间的电压为U,磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里,装置放置在真空环境中,不计离子之间的相互作用力及离子所受的重力,且不计离子进入加速装置时的速度。求: (1)氢离子离开加速电场时的速度大小;(3分) (2)氢、氦离子在磁场中的运动半径,并根据计算结果判断该方案是否可行;(4分) (3)小王同学设计了如图乙所示的另一方案:在Q板右侧空间中将磁场更换为匀强电场,场强大小为E、方向向上,离子偏转后被离子接收器D接收。请你论证该方案是否可行。(6分) 15.(15分)我国在高铁列车和电动汽车的设计与制造领域处于世界领先水平,为了节约利用能源,在“刹车”时采用了电磁式动力回收装置,可将部分动能转化为电能并储存起来。如图所示为该装置的简化模型,在光滑的水平面内,一个“日”字形的金属线框,各边长l=0.5 m,其中CD、JK、MN边电阻均为R= Ω,CM、DN边电阻可忽略,线框以v0=9 m/s的速度冲进宽度也为l、磁感应强度大小为B=0.4 T的匀强磁场,最终整个线框恰好能穿出磁场,忽略空气阻力的影响,求: (1)线框刚进磁场时流过MN的电流大小和方向,并指出M、N哪端电势高;(5分) (2)整个线框的质量m;(5分) (3)MN边穿过磁场过程中,MN边中产生的焦耳热Q。(5分)s 1 / 7 学科网（北京）股份有限公司 模块综合检测(二) 1．选C　电阻应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量，故A错误；干簧管是将磁学量转化为电学量，故B错误；光敏电阻是将光学量转化为电学量，故C正确；霍尔元件是将磁学量转化为电学量，故D错误。 2．选C　当开关S闭合瞬间，穿过金属圆环的磁通量增大，根据“增斥减吸”可知，无论电源正极在左边还是右边，a向左摆动，b向右摆动，c不左右摆动，故A、B、D错误；如果电源左边是正极，a、b处磁场方向向右，c处磁场方向向左，根据楞次定律结合安培定则可知，从左边看，a、b的电流方向均是逆时针，c的电流方向是顺时针，故C正确。 3．选A　L为直流电阻可忽略的线圈，可知在开关闭合稳定时，电容器带电荷量为零，通过线圈L的电流向下；断开S后，电流在LC电路中开始振荡，电容器开始充电，电流方向沿逆时针方向(负方向)且电流大小逐渐减小，b板带正电荷且逐渐增加，即负方向的电场强度逐渐增加，则两极板间电势差Uab逐渐增大，且为负方向，故A正确，B、C、D错误。 4．选C　刚接通S2时，由于电感线圈L会发生通电自感现象，使通过线圈的电流由零逐渐增大，所以灯泡A、B会同时变亮；从接通S2到电路稳定，由于线圈的电阻不计，B灯相当于与一段导线并联，则B灯被短路，B灯由亮变暗最后熄灭，故A、B错误，C正确；接通S2，电路稳定后再断开S2时，A灯与电路断开将立即熄灭，而B灯与电感线圈构成闭合电路，由于线圈的自感现象，B灯会先亮一下，然后熄灭，故D错误。 5．选C　设小球自题图示位置摆到最低点时速度大小为v，因洛伦兹力不做功，只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律有mgL(1－cos 60°)＝mv2，小球自题图示位置摆到最低点时，悬线上的张力恰好为零，可知洛伦兹力方向向上，在最低点合力提供向心力，由牛顿第二定律有qvB－mg＝m；当小球自右侧相同摆角处摆到最低点时，根据左手定则，可知洛伦兹力方向向下，摆动过程中洛伦兹力不做功，机械能守恒，则小球摆到最低点时速度大小仍为v，由牛顿第二定律有F－mg－qvB＝m，联立解得F＝4mg，故选C。 6．选A　设单位时间内的脉冲数为N，自行车车轮的半径为r，则自行车的速度为v＝＝2Nπr，故根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小，故A正确；由左手定则可知，形成电流的自由电荷向外侧偏转，由题图乙可知，霍尔元件的外侧为负极，即题图乙中霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的，故B错误；设霍尔电势差为UH，霍尔元件宽度为d，则qvB＝q，解得UH＝Bdv，电流的微观表达式为I＝nqSv，其中n为单位体积内的自由电荷数，S为横截面积，v为自由电荷定向移动的速度，解得自由电荷定向移动的速度为v＝，联立解得UH＝，可知电流一定时，霍尔电势差与车速无关，故C错误；如果长时间不更换传感器的电源，电源内阻增大，电流减小，由UH＝，可知霍尔电势差将减小，故D错误。 7．选A　线圈进入或离开第二象限磁场时，相当于导体杆转动切割磁感线，产生的感应电动势大小为E1＝×3Br2ω，产生的感应电流大小为i1＝，由楞次定律结合安培定则可知，线圈进入第二象限磁场时，产生的感应电流方向沿顺时针方向，线圈离开第二象限 磁场时，产生的感应电流方向沿逆时针方向；同理可知，线圈进入或离开第四象限磁场时，产生的感应电动势大小为E2＝Br2ω，产生的感应电流大小为i2＝，线圈进入第四象限磁场时，产生的感应电流方向沿逆时针方向，线圈离开第四象限磁场时，产生的感应电流方向沿顺时针方向；作出的感应电流随时间变化的图像如图所示，根据电流有效值的定义可知2R·＋2R·＝I有2RT，解得I有＝，故选A。 8．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．选AD　通电金属棒在磁场中受到安培力，金属棒在摆动到最高点的过程中，安培力一直做正功，故机械能一直增加，故A正确，B错误；金属棒受到的安培力大小为F＝IBL1，当金属棒摆到最高点时，根据动能定理可得FL2sin 37°－mgL2(1－cos 37°)＝0，其中L1＝0.1 m，L2＝1 m，解得通入金属棒中的电流为I＝4 A，故C错误，D正确。 10．选AD　 根据题意，电源电动势有效值为E＝220 V，设原线圈中的电压为U1，电流为I1，如图1所示，可认为虚线框中为等效电阻R′＝，又＝，＝，＝R0＋R，解得R′＝，则电路可看成是由r和R′组成的电路，若使变压器输出功率最大，则R′的功率最大，根据P出＝PR′＝I12R′＝2R′＝，由数学知识可知，当R′＝r＝20 Ω时，R′的功率最大，此时可得R＝100 Ω，输出的最大功率Pm＝＝ W＝605 W，A正确，B错误；理想变压器的输出功率等于负载电阻总功率，则有Pm＝I22，可得I2＝2.2 A，故C错误；把r等效到副线圈中， 由＝，U1I1＝U2I2，U1I1＋I12r＝U2I2＋I22r′，整理得r＝r′，解得r′＝125 Ω，如图2所示，把虚线框看成是电源，内阻r′＝125 Ω，当r′＋R0＝R时，滑动变阻器消耗功率最大，此时R＝150 Ω，D正确。 11．解析：(1)变压器的工作原理是互感，变压器原、副线圈中的电流是交流电，测量电压与电流时需要用交流电表，可知除题图甲中所给器材外，实验还需要的器材是多用电表。故选D。 (2)变压器的铁芯采用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯，防止铁芯中的涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 (3)变压器工作原理是互感，若输入电压调至恒定电压，原、副线圈通过的磁通量不变，没有产生互感现象，则测得副线圈电压为0。 (4)根据题图乙可知，t2时刻之后，副线圈两端电压的峰值增大，即副线圈两端电压的有效值增大，但是电压的周期没有发生变化，则频率没有发生变化，变压器不改变频率，即交流电源的频率没有发生变化，故B错误；若拧紧了松动的铁芯，变压器漏磁减小，副线圈磁通量的变化率增大，副线圈两端电压增大，故A正确；若没有漏磁与铁损，根据原、副线圈电压与匝数的关系有＝，可知若减少了副线圈的匝数，副线圈电压减小，若减小原线圈匝数，副线圈两端电压增大，故C错误，D正确。 答案：(1)D　(2)涡流　(3)0　(4)AD 12．解析：(1)电阻挡从左到右读数逐渐减小，测量时发现指针偏转角度太大，说明电阻太小，选择的挡位太大，所以换成“×10”挡位，表盘上的读数为8.0，所以测量的电压表内阻为8.0×10 Ω＝80 Ω。 (3)电压表V与电阻箱R1串联改装成量程为3 V的电压表，则有R1＝×80 Ω－80 Ω＝320 Ω，由电表改装可知改装后的电压表内阻为RV＝80 Ω＋320 Ω＝400 Ω，由题图甲可知，当酒精气体浓度为零时，该酒精气体传感器的阻值R＝80 Ω，并联电阻为R并＝＝ Ω，电压表读数为0.4 V，则并联电压为U并＝×3 V＝2 V，由串联分压原理可知U并＋(r＋R2)＝E，解得R2≈32.0 Ω。 (4)电压表指针如题图丁所示，并联电压为U并′＝×3 V＝1 V，由串联分压原理可知U并′＋(r＋R2)＝E，而R并′＝，联立并代入数据解得此时酒精气体传感器的电阻为R′≈17.4 Ω，由题图甲可知酒精气体浓度大于0.8 mg/mL，在醉酒驾驶范围内。 答案：(1)×10　80　(3)32.0　(4)醉酒驾驶 13．解析：(1)安培力大小为 F＝nBIl1。 (2)根据法拉第电磁感应定律有Em＝2nBl1v 结合v＝ωl2 解得Em＝nBl1l2ω 再根据法拉第电磁感应定律有Em＝n 可得＝Bl1l2ω。 答案：(1)nBIl1　(2)Bl1l2ω 14．解析：(1)氢离子在电场中做匀加速运动，由动能定理有eU＝mv12 解得v1＝。 (2)氢离子在磁场中做匀速圆周运动时，根据洛伦兹力提供向心力有ev1B＝m 解得氢离子在磁场中的运动半径为r1＝ 氦离子在电场中做匀加速运动，由动能定理有 2eU＝×4mv22 氦离子在磁场中做匀速圆周运动时，根据洛伦兹力提供向心力有2ev2B＝4m 解得氦离子在磁场中的运动半径r2＝ 可知，氢、氦离子到达离子接收器的位置不同，可以将其分开，该方案可行。 (3)电荷量为q、质量为m′的正离子经电场加速，由动能定理有qU＝m′v2，垂直进入匀强电场中后，水平方向上做匀速直线运动，当运动的位移为x时，其运动时间为t＝ 离子在竖直方向做匀加速运动，根据牛顿第二定律有Eq＝m′a 沿竖直方向的偏转位移为y＝at2 解得y＝ 由此可见，离子在偏转电场中运动的轨迹相同，所以该方案不能将两种离子分离，该方案不可行。 答案：(1) 　(2)　　可行　(3)不可行 15．解析：(1)线框刚进入磁场时MN边切割磁感线产生的感应电动势为E＝Blv0＝1.8 V 回路的总电阻为R总＝＋R＝ Ω 流过MN的电流大小为I＝＝3.6 A 根据右手定则，电流的方向为从N到M；M端电势高。 (2)最终整个线框恰好能穿出磁场，则最后的速度为0，取向右为正方向，整个过程根据动量定理可得－Blt＝0－mv0 即＝mv0，其中t＝3l 解得m＝ kg。 (3)对MN边穿过磁场的过程，取向右为正方向，t1为MN穿过磁场的时间，由动量定理有 －B1lt1＝mv－mv0 其中t1＝ 解得v＝6 m/s 根据能量守恒定律有 Q总＝mv02－mv2 MN边产生的焦耳热Q＝Q总＝0.2 J。 答案：(1)3.6 A　从N到M　M端电势高　(2) kg　(3)0.2 J 1 / 80 学科网（北京）股份有限公司 $