高二下期末模块综合测试卷02(原卷版+解析版)

2021—2022学年高二下期末模块综合测试卷【02卷】

（考试时间：75分钟  试卷满分：100分  命题范围：选择性必修第二册）

第Ⅰ卷（选择题 共43分）

一．选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）

1．（2022·山东·兰陵四中高二阶段练习）LC振荡电路中电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图线如图甲所示，某时刻线圈中的磁感应强度方向和极板间的电场强度方向如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．t1时刻线圈中自感电动势最小 B．t2时刻线圈中电流方向不发生变化

C．t1~t2中某时刻与图乙状态相对应 D．t3~t4时间内回路中的电流为逆时针方向

【答案】B

【解析】A．在时刻，上极板的电量达到最大，电流变化率最大，因此线圈中的自感电动势达到最大，故A错误；

B．时刻电量的变化率不变，线路中的电流变化率也不变，所以线圈的电流方向保持不变，故B正确；

C．时间内电量减少，而乙图电路电流为逆时针，电容器下极板带正电，电容器处于充电状态，电荷量变大，故C错误；

D．从，上极板的负电荷转移到下极板，这是电容的放电，所以线圈中的感应电流是顺时针，故D错误。

故选B。

2．（2020·江苏南通·三模）如图所示，一根两端开口、长为1 m的铜管竖直放置，把一个磁性很强的圆柱形磁体从管上端放入管中，磁体直径略小于铜管内径，磁体过了较长时间才从铜管下端落出，比自由落体慢了许多。则（　　）

A．磁体下落变慢，主要是因为磁体受到空气阻力作用

B．磁体下落变慢，主要是因为磁体受到金属铜的吸引

C．铜管内电流方向保持不变

D．铜管对磁体的作用力方向始终向上

【答案】D

【解析】磁体穿过铜管下落地过程中，穿过铜管的磁通量发生变化，铜管产生感应电流，根据楞次定律推论“来拒去留”，感应电流的磁场对磁体的作用力向上，从而导至磁体下落的时间变长，D正确，ABC错误。故选D。

3．（2021·吉林·长春十一高高二阶段练习）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）

A．t＝0.01s时穿过线框的磁通量最小

B．该交变电动势的瞬时值表达式为e＝22sin（100t）V

C．电动势瞬时值为22V时，线圈平面与磁感线的夹角为45°

D．从计时时刻开始转过90°过程的平均电动势为22V

【答案】C

【解析】A．由图象知：t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，故A错误；

B．由图可知，该交变电动势的最大值为，周期为T=0.02s，则

该交变电动势的瞬时值表达式为，故B错误；

C．由瞬时值表达式可知，当e=22V时，有，则可知线圈平面与磁感线的夹角为45°，故C正确；

D．从计时时刻开始转过90°过程的平均电动势为

联立方程，解得，故D错误。故选C。

4．（2022·青海·西宁北外附属新华联外国语高级中学有限公司高二阶段练习）如图所示，、为两个相同的灯泡，线圈的自感系数较大，直流电阻不计，下列说法正确的是（　　）

A．闭合开关时，先亮、后亮 B．闭合开关稳定后，、亮度相同

C．断开开关的瞬间，点的电势比点高 D．断开开关的瞬间，闪亮一下然后逐渐熄灭

【答案】D

【解析】A．开关闭合的瞬间，电压直接加到两个灯泡上，所以两个灯泡同时亮，故A错误；

B．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，由于线圈的阻碍，L中的电流逐渐增加，由于线圈L的直流电阻不计，故L1缓慢熄灭，L2灯泡逐渐变亮，故B错误；

C．开关在断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自右向左通过灯L1，a点的电势比b点高，故C错误；

D．开关断开后瞬间，线圈与灯泡L1组成自感回路，L1闪亮一下然后逐渐熄灭，L2不在自感回路中，立即熄灭，故D正确。故选D。

5．（2022·福建省建瓯市芝华中学高二阶段练习）如图所示，两平行光滑无限长导轨所在的平面与水平面夹角为，导轨的一端接有电动势为E、内阻不计的直流电源，两导轨间的距离为L，在导轨所在空间内分布着方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，一个质量为m的导体棒ab恰好静止在金属导轨上，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为R，金属导轨电阻不计，现把磁场的方向改为竖直向上，磁感应强度大小保持不变，则（　　）

A．磁场的磁感应强度大小为 B．导体棒仍保持静止

C．导体棒沿导轨下滑，最终静止 D．运动过程导体棒的最大加速度为gsinθ

【答案】A

【解析】A．导体棒ab恰好静止在金属导轨上时，受力分析如图

由平衡条件可得

由闭合电路的欧姆定理，可得

联立解得，故A正确；

BCD．把磁场的方向改为竖直向上，则安培力大小不变，方向变为水平向右，则不再平衡，导体棒一直沿导轨匀加速下滑，由牛顿第二定律可得，导体棒的加速度大小为

联立解得，故BCD错误。故选A。

6．（2022·江苏·苏州市相城区陆慕高级中学高二阶段练习）如图所示，为一火灾报警系统，其中为定值电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。理想变压器原、副线圈匝数比为，有一只电流表串在原线圈上，一只电压表并在副线圈上，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为，则（　　）

A．电压表的示数为

B．在R处出现火警时，电压表的示数将变大

C．在R处出现火警时，电流表的示数将变大

D．在R处出现火警时，定值电阻的电功率将变小

【答案】C

【解析】A．原线圈的输入电压为

则副线圈的输出电压为，即电压表的示数为22V，故A错误；

B．在R处出现火警时，由于U1不变，匝数比不变，则U2不变，即电压表示数不变，故B错误；

CD．在R处出现火警时，R阻值减小，则副线圈中的电流变大，原线圈中的电流变大，即电流表的示数将变大，定值电阻的电功率变大，故C正确，D错误。故选C。

7．（2022·福建·南靖县第二中学高二阶段练习）如图所示，磁感应强度为的有界匀强磁场的宽度为，一质量为、电阻为、边长为d（d<L）的正方形金属线框竖直放置。线框由静止释放，进入磁场过程中做匀速运动，完全离开磁场前已做匀速运动。已知重力加速度为，下列说法中错误的是（　　）

A．进、出磁场过程中电流方向不同

B．进、出磁场过程中通过线框某一横截面的电荷量相等

C．通过磁场的过程中产生的热量为

D．边离开磁场时的速度大小为

【答案】C

【解析】A．根据楞次定律可知，进磁场过程中电流方向为逆时针，出磁场时电流方向为顺时针，所以A正确，不符合题意；

B．根据则进、出磁场过程中通过线框某一横截面的电荷量相等，所以B正确，不符合题意；

C．通过磁场的过程中产生的热量为，所以C错误，符合题意；

D．边离开磁场时做匀速运动，则加速度为0，有

解得，所以D正确。不符合题意；故选C。

二．多选题（本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

8．（2021·安徽·安庆九一六学校高二阶段练习）如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时（　　）

A．输电线上损失的功率增大

B．电压表V1的示数减小，电流表A1的示数增大

C．电压表V2的示数增大，电流表A2的示数减小

D．用户功率与发电厂输出功率的比值减小

【答案】AD

【解析】A．当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则降压变压器副线圈的电流变大，即电流表A2的示数变大，由于匝数比不变，输电线上的电流I随之变大，A1的示数增大，输电线上损失的功率变大，A正确；

B．因发电厂的输出电压U1恒定，则升压变压器的副线圈两端的电压U2不变，即电压表V1的示数不变，故B错误；

C．输电线上的电压损失

变大，故降压器原线圈两端的电压减小，副线圈两端的电压也减小，即电压表V2的示数减小，C错误；

D．设电厂输出功率为P，输电线上电流为I，用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值

＝＝

因为输电线上的电流I增大，则电压损失增大，U2不变，所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小，D正确。故选AD。

9．（2021·黑龙江·哈尔滨市第六中学校模拟预测）如图所示，一根导线制成的斜边AB长为2L的等腰直角三角形线框ABC，以速度v匀速穿过宽度为2L的匀强磁场，电流以逆时针方向为正方向，回路中的感应电流I和AB两端的电势差UAB随线框位移x变化的关系图像正确的是（　　）

A． B． C． D．

【答案】AD

【解析】AB．线框进入磁场过程中，穿过线框垂直于纸面向里的磁通量增加，感应电流沿逆时针方向，线框出磁场过程中，穿过线框垂直于纸面向里的磁通量减少，感应电流沿顺时针方向，线框进入磁场过程中切割磁感线的有效长度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，感应电流先增大后减小，线框出磁场过程中，切割磁感线的有效长度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，感应电流先增大后减小，B错误，A正确；

CD．线框进入磁场，电流方向从A到B，，大小随电流先增大后减小，线框出磁场过程，电流方向从B到A，，大小随电流先增大后减小，C错误，D正确。故选AD。

10．（2022·河南新乡·高二期末）电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。对以下四个科技实例，说法正确的是（　　）

A．图甲的速度选择器能使速度大小的粒子沿直线匀速通过，与粒子的带电性质及带电量无关

B．图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为，电阻两端的电势差等于发电机的电动势

C．图丙为回旋加速器，若增大形盒狭缝之间的加速电压，则粒子射出加速器时的最大动能增大

D．图丁为霍尔元件，若载流子带负电，稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势，电势差与元件中的电流成正比

【答案】AD

【解析】A．电场的方向与B的方向垂直，带电粒子进入复合场，受电场力和安培力，且二力是平衡力，即

所以

不管粒子带正电还是带负电都可以匀速直线通过，所以与粒子的带电性质及带电量无关，A正确；

B．由左手定则知正离子向上偏转，负离子会向下偏转，所以P板是电源正极，Q板是电源负极，常工作时电流方向为，但电路工作时等离子体也有电阻，故电阻两端的电势差等于发电机的路段电压，小于电动势，B错误；

C．根据公式得

故最大动能，与加速电压无关，C错误；

D．若载流子带负电，由左手定则可知，负粒子向左端偏转，所以稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势；根据稳定时对负粒子受力分析得得

又因为电流的微观表达解得

故电势差与元件中的电流成正比，D正确。故选AD。

第Ⅱ卷  （非选择题  共57分）

三、非选择题（共57分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

11．（6分）（2022·广东·大埔县虎山中学高二阶段练习）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的S极位于两导轨的正上方，N极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。

（1）在图中画出连线，完成实验电路；要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向运动。______

（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议:

A．适当减小两导轨间的距离

B．换一根更长的金属棒

C．适当增大金属棒中的电流

其中正确的是____（填入正确选项前的字母）。 

（3）根据磁场会对电流产生作用力的原理,人们发明了____（填入正确选项前的字母）。 

A．回旋加速器                    B．电磁炮                    C．质谱仪

【答案】     见解析     C     B

【解析】（1）[1]电路连线如图;

（2）[2]根据公式可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理有

则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A错误，C正确；

若换用一根更长的金属棒，但导轨间的距离不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度为

速度变小，B错误。故选C。

（3）[3]根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了电磁炮；回旋加速器和质谱仪都是根据带电粒子在磁场中做圆周运动制成的，故选B。

12．（9分）（2021·山东·模拟预测）要测定一个自感系数很大的线圈的直流电阻，实验室提供下列器材。

A．多用电表一只

B．电压表（量程，内阻约为）

C．电压表（量程，内阻约为）

D．滑动变阻器（阻值）

E．滑动变阻器（阻值）

F．电池（电动势，内阻很小）

G．开关、，导线若干

（1）首先用多用电表粗测线圈的电阻，操作步骤如下：

①机械调零后将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”“-”插孔，选择欧姆“”挡：

②把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，发现多用电表的指针读数太小；

③为了较准确地进行测量，重新选择恰当的倍率；

④把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，稳定后多用电表表盘示数如图a所示。

上述步骤中遗漏的重要步骤是___________，此自感线圈的直流电阻约为___________。

（2）根据多用电表的示数，为了减少实验误差，并在实验中获得尽可能大的电压调节范围，应从图b中的A、B、C、D四个电路中选择___________电路来测量自感线圈的电阻；其中电流表用多用电表代替，多用电表的电流挡有①、②、③、④，则应选的电流挡为___________（填序号），滑动变阻器应选___________（填器材符号）。

（3）某学生进行的实验步骤如下：

a．按电路图连接好实验电路；

b．合上开关、，移动滑动变阻器的滑片到适当位置，稳定后读出电流表和电压表的读数、；

c．重复b步骤多次；

d．先断开开关，再断开开关，拆除实验装置，整理好器材；

e．求出每次、的比值，并求出它们的平均值即为自感线圈的直流电阻。

请指出上述实验步骤中的错误___________。

【答案】     每次使用欧姆表和换挡后都要进行欧姆调零     22     D     ④          步骤d中应该先断开，再断开

【解析】(1)[1]因为欧姆表每次改换挡位，相当于改变了欧姆表的内部构造，所以每次使用时都要欧姆调零。

[2]因为第一次使用的是“”挡，指针读数太小，故应该换成“”挡，题图a中指针指在“22”，所以电阻约为。

(2)[3]因为题目要求获得尽可能大的电压调节范围，故采用分压电路，多用电表的直流电流挡的内阻与线圈的直流电阻相比不可忽略，故采用电流表外接法，故选D。

[4]因线圈的直流电阻约，可能通过的最大电流为，故应选用挡。

[5]为了操作方便，用分压电路就要用阻值较小的滑动变阻器，故选用。

(3)[6]断开电路应该考虑线圈的自感，先断开开关，再断开开关，会产生反向感应电压加在电压表两端，可能会使电压表指针迅速反转而受损，故应先断开，再断开。

13．（12分）（2022·吉林·梅河口市第五中学高二阶段练习）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03 m2，线圈匀速转动的角速度ω=100π rad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻R=10 Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4=10∶1，若用户区标有“220 V，8.8 kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：

（1）输电线路上损耗的电功率ΔP；

（2）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶8，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。

【答案】（1）；（2）

【解析】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有，

所以输电线路上损耗的电功率

计算可得，，

（2）电动势的最大值

可得，，，

升压变压器的原线圈输入功率

电机线圈内阻上消耗的热功率

得，，

所以

14．（12分）（2022·江苏·涟水县第一中学高二阶段练习）如图所示，矩形区域宽度为l，其内有磁感应强度大小末知、方向垂直纸面向外的匀强磁场。一带电粒子以初速度v0垂直左边界射入，飞出磁场时偏离原方向30°，不计粒子的重力，求∶

（1）带电粒子在磁场中的运动半径。

（2）磁感应强度B的大小。

（3）带电粒子在磁场中运动的时间。

【答案】（1）2l；（2） ；（3）

【解析】粒子运动轨迹如图所示

（1）根据轨迹图可知，粒子在磁场中运动的轨道半径 

（2）由可得

（3）由题可知圆心角为30°，则运动的时间   

15．（18分）（浙江省9 1高中联盟2021-2022学年高二（下）期中考试物理试题）如图所示，竖直放置的圆弧导轨与足够长的水平导轨平滑连接，且轨道间距为，右侧空间中有竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，质量为、电阻为的金属棒和质量为m，电阻为R的金属棒垂直导轨放置且与导轨接触良好，现将金属棒静止在水平导轨上，将棒从距离水平导轨高度h处时静止释放，除金属棒外其余电阻不计，所有轨道均光滑。求：

（1）棒滑至瞬间的速度大小；

（2）棒最终的速度大小和棒最终的速度大小；

（3）整个过程中棒产生的焦耳热Q；

（4）整个过程中通过棒的电荷量q。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

【解析】（1）设棒到达瞬间的速度为，根据动能定理得

得

（2）根据动量守恒定律得

得

则

（3）根据能量守恒得

所以

（4）对棒列动量定理

则