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1、模块综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第16题只有一项符合题目要求,第710题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.一圆形线圈位于垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示。下列操作中,始终保证整个线圈在磁场中,能使线圈中产生感应电流的是()A.把线圈向右拉动B.把线圈向上拉动C.垂直纸面向外运动D.以圆线圈的任意直径为轴转动解析:只有圆线圈的任意直径为轴转动时线圈的磁通量才有变化,有感应电流,其他情况下磁通量都不变化,不能产生感应电流,选项D正确。答案:D2.如图所示是观察电阻值
2、随温度变化情况的示意图。现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是()A.如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显B.如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化非常明显D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化不明显解析:金属热电阻的电阻随温度升高而变大,变化不明显,而半导体热敏电阻的阻值随温度升高而变小,非常明显,选项C正确。答案:C3.三角形导线框abc固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。规定线框中感应电流i沿顺时针方向为正
3、方向,下列i-t图象中正确的是()解析:磁通量均匀变化,所以产生恒定的感应电流,因为第1 s内向里的磁通量增加,由楞次定律可判断感应电流方向为逆时针方向,即规定的负方向,13 s时间内感应电流方向为顺时针方向,即规定的正方向,选项B正确。答案:B4.如图所示,闭合金属线框从一定高度自由下落进入匀强磁场中,磁场足够大,从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内,线框运动的v-t图象不可能是()解析:当ab边刚进入磁场时,若线框所受安培力等于重力,则线框在从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场前做匀速运动,故A是可能的;当ab边刚进入磁场时,若线框所受安培力小于重力,则线框做加速度逐渐减小
4、的加速运动,最后可能做匀速运动,故C情况也可能;当ab边刚进入磁场时,若线框所受安培力大于重力,则线框做加速度逐渐减小的减速运动,最后可能做匀速运动,故D可能;线框在磁场中不可能做匀变速运动,故B项是不可能的,应选B。答案:B5.在匀强磁场中,ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动,如图所示,下列情况中,能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是()A.v1=v2,方向都向右B.v1=v2,方向都向左C.v1v2,v1向右,v2向左D.v1v2,v1向左,v2向右解析:当ab棒和cd棒分别向右和向左运动时,两棒均相当于电源,且串联,电路中有最大电动势,电阻上有最高电压,所以电
5、容器上有最多电荷量,电路中电流沿顺时针方向,左极板带正电,选项C正确。答案:C6.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为201,原线圈接正弦式交变电流,副线圈接入“220 V60 W”灯泡一只,且灯泡正常发光。则()A.电流表的示数为 AB.电源输出功率为1 200 WC.电流表的示数为 AD.原线圈端电压为11 V解析:灯泡正常发光,则副线圈的电流为I1= A,根据变压器的电流关系可得,原线圈中的电流I0= A,即电流表的示数为 A,选项A错误,C正确;电源的输出功率P=UI=4 400 W=60 W,选项B错误;根据电压与匝数成正比可知,原线圈端电压为4 400 V,选项D错误。答案:C
6、7.如图所示,三个相同的灯泡a、b、c和电阻不计的线圈L与内阻不计的电源连接,下列判断正确的有()A.K闭合的瞬间,c灯先亮B.K闭合的瞬间,a灯最亮C.K断开的瞬间,a、c两灯立即熄灭D.K断开之后,a、c两灯逐渐变暗且亮度相同解析:因为三个灯泡电阻相同,线圈电阻不计,K闭合瞬间L中电流为零,b、c串联后与a并联,所以b、c同时亮起,且b、c亮度相同,小于a的亮度,选项A错误,选项B正确;K断开瞬间L相当于电源,a、c串联后与b并联,都有电流流过,最后逐渐变暗后熄灭,选项C错误,选项D正确。答案:BD8.如图甲所示,一个理想变压强原、副线圈的匝数比n1n2=61,副线圈两端接三条支路,每条支
7、路上都接有一只灯泡,电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。当原线圈两端接有如图乙所示的交变电流时,三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交变电流的最大值保持不变,而将其频率变为原来的2倍,则对于交变电流的频率改变之后与改变前相比,下列说法中正确的是()A.副线圈两端的电压有效值均为216 VB.副线圈两端的电压有效值均为6 VC.灯泡变亮D.灯泡变亮解析:由变压器变压公式,将其频率变为原来的2倍,副线圈输出电压不变,副线圈两端的电压有效值均为 6 V,选项A错误,B正确;将其频率变为原来的2倍,灯泡亮度不变。由于容抗变小,感抗变大,灯泡变亮,灯泡变暗,选项C错误,D正确。答案:BD9.
8、如图所示,甲、乙、丙中除导体棒ab可动外,其余部分均固定不动,甲图中的电容器C原来不带电。设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略,导体棒和导轨间的摩擦也不计,图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直于水平面(即纸面)向下的匀强磁场中,导轨足够长。现给导体棒ab一个向右的初速度v0,在甲、乙、丙三种情形下导体棒ab的最终运动状态是()A.甲情况下棒最终匀速运动B.甲、丙中,ab棒最终将以不同速度做匀速运动;乙中,ab棒最终静止C.甲、丙中,ab棒最终将以相同速度做匀速运动;乙中,ab棒最终静止D.三种情形下导体棒ab最终都静止解析:题图甲中ab棒运动后给电容器充电,当充电完成后,棒以一个小于v0的
9、速度向右匀速运动。题图乙中构成了回路,最终棒的动能完全转化为电热,棒停止运动。题图丙中棒先向右减速为零,然后反向加速至匀速,选项A、B正确。答案:AB10.如图所示,边长为L=0.2 m的正方形线圈abcd,其匝数为n=10、总电阻为r=2 ,外电路的电阻为 R=8 ,ab的中点和cd的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度 B=1 T,若线圈从图示位置开始,以角速度=2 rad/s绕OO轴匀速转动,则以下判断中正确的是()A.在t=时刻,磁场穿过线圈的磁通量为零,但此时磁通量随时间变化最快B.闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e=0.8sin 2tC.从t=0时刻到t=时刻
10、,电阻R上产生的热量Q=3.210-4 JD.从t=0时刻到t=时刻,通过R的电荷量 q=0.02 C解析:线圈在磁场中转动,Em=nBS=0.4 V,B项错误;当线圈平面与磁场平行时磁通量变化最快,A正确;QR=I2Rt=Rt=1.610-3 J,C错误;q=n=0.02 C,D正确。答案:AD二、填空题(本题共2小题,每小题6分,共12分。将正确答案填在题中横线上或按题目要求作答)11.图甲为某同学研究自感现象的实验电路图,用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻R1=6.0 ,定值电阻R=2.0 ,AB间电压U=6.0 V。开关S原来闭合,电路处于稳定状态,在t1=1.0
11、10-3 s时刻断开开关S,此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示。则线圈L的直流电阻 RL=;断开开关后通过电灯的电流方向为(选填“向左”或“向右”);在t2=1.610-3 s时刻线圈L中的感应电动势的大小为。解析:由题图读出,开始时流过电感线圈L的电流 I0=1.5 AI0=解得RL=2 由自感知,电灯中的电流方向为向左由题图读出t=1.610-3 s时流过电感线圈的电流I=0.2 A闭合电路欧姆定律E=I(RL+R+R1)得 E=2.0 V。答案:2 向左2.0 V12.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计(零刻线在正中位置)及开关如图所示连接在一起
12、,在开关闭合、线圈A在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流计指针向右偏转,由此可以推断:如果将线圈A从线圈B中抽出时,电流表指针。当开关由断开状态突然闭合,电流表指针将。当滑动变阻器滑片P向右滑动时,电流表指针。(均选填“右偏”或“左偏”)解析:因为滑动变阻器的滑片P向左滑动时,接入电路的电阻增大,电流减小,穿过线圈B的磁通量减小,指针右偏。反之穿过线圈B的磁通量增大,指针左偏,所以A抽出时磁通量减小,电流表指针右偏,开关接通瞬间和滑动变阻器滑片P向右滑动时,磁通量增大,指针左偏。答案:右偏左偏左偏三、解答题(本题共4小题,共48分。解答应写出必要的文字说明、方
13、程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(11分)在B=0.5 T的匀强磁场中,有一个匝数N=100匝的矩形线圈,边长为Lab=0.2 m,Lbc=0.1 m,线圈绕中心轴OO以角速度=314 rad/s由如图所示位置逆时针方向转动(从上往下看),试求:(1)线圈中产生感应电动势的最大值;(2)线圈转过30时感应电动势的瞬时值;(3)线圈转过周期的过程中感应电动势的平均值。解析:(1)将立体图改画成平面俯视图,如图所示。当线圈平面与磁感线平行时,ab、cd两边垂直切割磁感线,线圈中产生感应电动势最大Em=2NBLv=2NBLab=NBL
14、abLbc=314 V。(2)当线圈转过30时,如图所示,E=2NBLabvcos 30=2NBLabcos 30=NBLabLbccos 30=314 V271.9 V。(3)线圈转过周期过程中感应电动势的平均值由磁通量变化率得=N=N=4N=4NBS=200 V。答案:(1)314 V(2)271.9 V(3)200 V14.(11分)发电厂输出的交流电压为22 kV,输送功率为2.2106 W,现在用户处安装一降压变压器,用户的电压为220 V,发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22 。求:(1)输电导线上损失的电功率。(2)变压器原、副线圈匝数之比。解析:(1)输送电流I线= A=10
15、0 A则损失功率为P损=R线=100222 W=2.2105 W。(2)变压器原线圈电压U1=U总-U线=U总-I线R线=2.2104 V-10022 V=19 800 V所以原、副线圈匝数之比=901。答案:(1)2.2105 W(2)90115.(13分)如图所示,光滑的金属导轨间距为L,导轨平面与水平面成角,导轨下端接有阻值为R的电阻,质量为m的金属杆ab与绝缘轻质弹簧相连静止在导轨上,弹簧劲度系数为k,上端固定,弹簧与导轨平面平行,整个装置处在垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。现给金属杆一沿轨道向下的初速度v0,金属杆向下运动至速度为零后,再沿轨道平面向上运动达最大速度,大小为v1,然后减速为零,再沿轨道平面向下运动一直往复运动到静止(导轨与金属杆的电阻忽略不计)。试求:(1)金属杆获得初速度瞬间,通过R的电流大小;(2)当金属杆速度为v1时离最初静止时位置的距离L1;(3)金属杆由初速度v0开始运动直到最后静止,电阻R
