1、1模块综合试卷(时间：90 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共计 48 分.17 题为单选题，812 题为多选题，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如图 1 所示，线圈 L 的电感很大，电源内阻不可忽略，A、B 是完全相同的两只灯泡，当开关 S 闭合时，下列判断正确的是 ( )图 1AA 灯比 B 灯先亮，然后 A 灯熄灭BB 灯比 A 灯先亮，然后 B 灯逐渐变暗CA 灯与 B 灯一起亮，而后 A 灯熄灭DA 灯与 B 灯一起亮，而后 B 灯熄灭答案 B2.如图 2 所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，金属圆环直径与磁
2、场宽度相同若圆环以一定的初速度沿垂直于磁场边界的水平虚线，从位置 1 到位置 2 匀速通过磁场，在必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其匀速前进，以下说法正确的是( )2图 2A金属圆环内感应电流方向先顺时针再逆时针B金属圆环内感应电流经历两次先增大后减小C水平拉力的方向先向右后向左D金属圆环受到的安培力的方向先向左后向右答案 B3如图 3 甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为 101，A、V 均为理想电表，R 为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，L 1和 L2是两个完全相同的灯泡原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压 u，下列说法正确的是( )图 3A电压 u 的频率为 100 HzB
3、电压表 V 的示数为 22 VC当光强增大时，变压器的输入功率变大D当 L1的灯丝烧断后，V 示数变小答案 C4如图 4 甲所示，矩形线圈 abcd 固定于方向相反的两个磁场中，两磁场的分界线 OO恰好把线圈分成对称的左右两部分，两磁场的磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，规定磁场垂直纸面向内为正，线圈中感应电流逆时针方向为正则线圈感应电流随时间的变化图象为( )图 43答案 A解析 因磁场是均匀变化的，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律知，感应电流的大小不变，故 C、D 项错误；在开始阶段 OO左侧磁场增强， OO右侧磁场减弱，由楞次定律可知线圈中有逆时针方向的感应电流，A 项正确，B 项错误
4、5用相同导线绕制的边长为 L 或 2L 的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图 5 所示在每个线框进入磁场的过程中， M、 N 两点间的电压分别为 Ua、 Ub、 Uc和Ud.下列判断正确的是( )图 5A Ua Ub Uc Ud B Ua Ub Ud UcC Ua Ub Uc Ud D Ub Ua Ud Uc答案 B解析 线框进入磁场后切割磁感线， a、 b 产生的感应电动势是 c、 d 产生的感应电动势的一半，而不同的线框的电阻不同，设 a 线框电阻为 4r， b、 c、 d 线框的电阻分别为6r、8 r、6 r，则有：Ua BLv ， Ub BLv ， Uc B2Lv
5、， Ud B2Lv 3r4r 3BLv4 5r6r 5BLv6 6r8r 3BLv2 4r6r 4Blv3，故 A、C、D 错误，B 正确6如图 6 所示，10 匝矩形线框在磁感应强度 B T 的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴210OO以角速度 100 rad/s 匀速转动，线框电阻不计，面积为 S0.3 m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡 L1(规格为“0.3 W,30 ”)和 L2，开关闭合时两灯泡正常发光，且原线圈中电流表示数为 0.04 A，则下列说法不正确的是( )4图 6A若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为 30 cos (100t) V
6、2B理想变压器原、副线圈匝数比为 101C灯泡 L2的额定功率为 0.9 WD若开关 S 断开，电流表的示数将增大答案 D解析 变压器的输入电压的最大值为 Um nBS 10 0.3100 V30 V；从垂直中210 2性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为 u Umcos t 30 cos (100t) V，2故 A 正确变压器输入电压的有效值为 U1 30 V开关闭合时两灯泡均正常发光，所Um2以 U2 V3 V，所以 ，故 B 正确原线圈的输入功率PR 0.330n1n2 U1U2 30 V3 V 101为 P1 U1I1300.04 W1.2 W由于原线圈的输入功率等于副线圈的
7、输出功率，所以PL2 P1 PL11.2 W0.3 W0.9 W，故 C 正确若开关 S 断开，输出电压不变，输出端电阻增大，输出电流减小，故输入电流也减小，电流表的示数减小，D 错误7如图 7 甲所示的电路中，螺线管匝数 n1 500，横截面积 S20 cm2，螺线管导线电阻r1.0 ，其余导线电阻不计， R14.0 ， R25.0 ，电容器电容 C30 F.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度 B 随时间 t 按图乙所示的规律变化则下列说法中正确的是( )图 7A螺线管中产生的感应电动势为 1.5 VB闭合开关，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电C电路中的电流稳定后，电阻 R1的电
8、功率为 5102 WD开关断开，流经电阻 R2的电荷量为 1.8105 C5答案 D解析 根据法拉第电磁感应定律： E n nS ，代入数据可求出： E1.2 V，故 A 错 t B t误；根据楞次定律可知，螺线管下端相当于电源正极，则电流稳定后电容器下极板带正电，故 B 错误；根据闭合电路欧姆定律，有： I 0.12 A， P1 I2R15.7610 2 ER1 R2 rW，故 C 错误；开关断开，流经 R2的电荷量即为开关闭合时电容器上所带的电荷量 Q，电容器两端的电压： U2 IR20.6 V，流经 R2的电荷量 Q CU21.810 5 C，故 D 正确；故选D.8如图 8 所示，在匀
9、强磁场中匀速转动的圆形线圈周期为 T，匝数为 10 匝，转轴 O1O2垂直于磁场方向，线圈总电阻为 2 ，从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，线圈转过 30时的电流为 1 A，下列说法中正确的是( )图 8A线圈中电流的最大值为 A2B线圈消耗的电功率为 4 WC任意时刻线圈中的感应电流为 i2sin ( t) A2TD任意时刻线圈中的感应电流为 i2cos ( t) A2T答案 BC解析 从线圈平面与磁场方向垂直时开始计时，感应电动势的表达式为 e Emsin t ，则感应电流 i sin t ，由题给条件有：1 A ，解得 Em4 V，则 Im2 A， IeR EmR Em2 12有效 A
10、，线圈消耗的电功率 P I R4 W，选项 A 错误，选项 B 正确 i Imsin 2 2有 效t 2sin ( t) A，故选项 C 正确，D 错误2T9如图 9 甲所示是某燃气炉点火装置的原理图转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、 n2， 为交流电压表当变压器副线圈电压的瞬时值大于 5 000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体以下判断正确的是( )6图 9A电压表的示数等于 5 VB电压表的示数等于 V522C实现点火的条件是 1 000n2n1D实现点火的条件是 1 000，故选项 C 正确，
11、DU2m2 2 n2n12 5002 V522 V错误10两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直边长为 0.1 m、总电阻为 0.005 的正方形导线框 abcd 位于纸面内， cd 边与磁场边界平行，如图 10(a)所示已知导线框一直向右做匀速直线运动， cd 边于 t0 时刻进入磁场线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)下列说法正确的是( )图 10A磁感应强度的大小为 0.5 T7B导线框运动速度的大小为 0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向外D在 t0.4 s 至 t0.6 s 这段时间内，导线框所受的安培力大
12、小为 0.1 N答案 BC解析 导线框运动的速度 v m/s0.5 m/s，根据 E BLv0.01 V 可知， B0.2 Lt1 0.10.2T，A 错误，B 正确；根据楞次定律可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，C 正确；在t0.4 s 至 t0.6 s 这段时间内，导线框中的感应电流 I A2 A，安培力大小ER 0.010.005为 F BIL0.04 N，D 错误11一理想变压器原、副线圈匝数比为 n1 n2553，原线圈输入电压 u 随时间 t 的变化规律为 u220 sin (100 t) V理想交流电压表 V、理想交流电流表 A 按如图 11 所示方2式连接，副线圈接入一个
13、R6 的电阻，则( )图 11A经过 1 分钟电阻 R 产生的热量是 1 440 JB与电阻 R 并联的电压表的示数约为 20 VC电流表 A 的示数约为 0.11 AD当再将一个电阻与电阻 R 并联时，变压器的输出电压减小答案 AC解析 变压器原线圈电压有效值为 220 V，则副线圈电压为 U2 U1 220 V12 V，n2n1 355则电压表读数为 12 V，经过 1 分钟电阻 R 产生的焦耳热为： Q t 60 J1 440 U2R 1226J，选项 A 正确，B 错误；电流表 A 的读数： I1 I2 A A0.11 A，选项 C 正n2n1 355 126 655确；变压器输出电压
14、只与原线圈电压和匝数比有关，与负载电阻无关，故选项 D 错误；故选A、C.12如图 12 所示，两电阻可忽略不计的光滑平行长金属导轨相距为 d，导轨与水平面的夹角为 30，上端 ab 处接有阻值为 R 的定值电阻，磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直轨道平面向上现有质量为 m、电阻为 R 的金属杆从轨道上端 ab 处静止释放，向下运动的距离为 x时达到最大速度，则下列说法正确的是( )8图 12A金属杆运动的最大速度为mgRB2d2B金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，通过电阻 R 的电荷量为BdxRC金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，电阻 R 上产生的热量为 mgx2 m3g2R22B4d
15、4D金属杆运动的最大加速度为g2答案 AD解析 金属杆刚刚释放时只受重力和支持力，其加速度最大，由 mgsin 30 ma 得，a ，D 项正确；对金属杆受力分析可得， mgsin 30 F 安 ma，金属杆的加速度为零g2时，金属杆运动的速度最大，此时的感应电动势 E Bdv，感应电流 I ，金属杆受到的安E2R培力 F 安 BId，则金属杆运动的最大速度 v ，A 项正确；金属杆从静止释放到达到最mgRB2d2大速度过程中，由法拉第电磁感应定律得，通过电阻 R 的电荷量为 q ，B 项错误； 2R Bdx2R金属杆从静止释放到达到最大速度过程中，由能量守恒可得， mgxsin 30 mv2
16、2 Q，解12得， Q ，C 项错误mgx4 m3g2R24B4d49二、非选择题(本题共 5 小题，共计 52 分)13(6 分)在研究电磁感应现象的实验中(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图 13 所示的实验器材中选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图图 13(2)将原线圈插入副线圈中，闭合开关，副线圈中的感应电流方向与原线圈中电流的绕行方向_(填“相同”或“相反”)(3)将原线圈拔出时，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向_(填“相同”或“相反”)答案 (1)见解析图 (2)相反 (3)相同解析 (1)实物电路图如图所示(2)因闭合开关时，穿过副线圈的磁通量增大，
17、由楞次定律知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故电流绕行方向相反(3)将原线圈拔出时，穿过副线圈的磁通量减小，由楞次定律知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，故电流绕行方向相同14(10 分)如图 14 所示，质量 m0.1 kg，电阻 R10.3 ，长度 l0.4 m 的导体棒 ab横放在 U 形光滑金属框架上框架固定在绝缘水平面上，相距 0.4 m 的 MM、 NN相互平行，电阻不计且足够长电阻 R20.1 的 MN 垂直于 MM.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度 B1.0 T现垂直于 ab 施加 F2 N 的水平恒力，使棒 ab 从静止开始运动，棒始终与 MM、 NN保
18、持良好接触10图 14(1)求棒 ab 能达到的最大速度的大小；(2)若棒 ab 从静止到刚好达到最大速度的过程中，导体棒 ab 上产生的热量 QR11.2 J，求该过程中棒 ab 的位移大小答案 (1)5 m/s (2)1.425 m解析 (1) ab 棒做加速度逐渐减小的加速运动，当 a0 时，达到最大速度 vmF F 安 BIlIER1 R2E Blvm得 vm 5 m/s.FR1 R2B2l2(2)棒 ab 从静止到刚好达到 vm的过程中，设闭合电路产生的总热量为 Q 总 ，Q总QR1 R1 R2R1对整个电路由功能关系得Fx Q 总 mv12 2m解得 x1.425 m.15(10
19、分)如图 15 所示，某小型水电站发电机的输出功率为 10 kW，输出电压为 400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用 2 kV 高压输电，最后用户得到 220 V、9.5 kW 的电力，变压器可视为理想变压器，求：图 15(1)升压变压器原、副线圈的匝数比 n1 n2；(2)输电线路导线的总电阻 R；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比 n3 n4.11答案 (1)15 (2)20 (3)9511解析 (1)升压变压器原、副线圈的匝数比 .n1n2 U1U2 15(2)输电线损失的功率 P0.5 kW I R2又 P1 P2 U2I2所以 I25 A， R20 .(3)降压变压
20、器原线圈电压 U3 U2 I2R降压变压器原、副线圈匝数比 n3n4 U3U4解得 .n3n4 951116.(12 分)如图 16 所示是一个交流发电机的示意图，线圈 abcd 处于匀强磁场中，已知ab、 bc 边长都为 l20 cm，匀强磁场的磁感应强度 B T，线圈的匝数 N10，线圈的2总电阻 r5 ，外电路负载电阻 R15 ，线圈以 100 rad/s 的角速度绕垂直磁场的轴匀速转动，电表是理想电表求：图 16(1)两个电表的示数；(2)从图示位置开始转过 45过程中通过 R 的电荷量；(3)线圈匀速转动一周外力所做的功答案 (1)电压表示数为 30 V，电流表示数为 2 A (2)
21、0.02 C (3)5 J解析 (1)设正弦交流电源的电压峰值为 Em，有效值为 E 有Em NBS NBl2 40 V2E 有 40 VEm2由闭合电路欧姆定律得电流表示数I 2 AE有R r电压表示数为 U IR30 V.(2)设线圈在这一过程所用时间为 t，流过 R 的电荷量为 qq tI12IER r NE t 2 1 BSsin 450 Bl2sin 45由以上各式求得q N N 0.02 C R r Bl2sin 45R r(3)转动一周所用时间为 T s2 50外力所做的功等于闭合电路一个周期内产生的热量即 W Q T.E2有R r解得 W5 J.17(14 分)如图 17 所示
22、，两根足够长的光滑金属导轨 MN、 PQ 间距为 l0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成 30角完全相同的两金属棒 ab、 cd 分别垂直导轨放置，两棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为 0.02 kg，电阻均为R0.1 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B0.2 T，棒ab 在平行于导轨向上的力 F 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒 cd 恰好能保持静止取g10 m/s 2，问：图 17(1)通过 cd 棒的电流 I 是多少，方向如何？(2)棒 ab 受到的力 F 多大？(3)棒 cd 每产生 Q0.1 J 的热量，力 F 做的功 W
23、 是多少？答案 (1)1 A 方向由 d 到 c (2)0.2 N (3)0.4 J解析 (1)棒 cd 受到的安培力 Fcd IlB棒 cd 在共点力作用下平衡，则 Fcd mgsin 30联立并代入数据解得 I1 A，方向由 d 到 c.(2)棒 ab 与棒 cd 受到的安培力大小相等 Fab Fcd对棒 ab 由共点力平衡有 F mgsin 30 IlB代入数据解得 F0.2 N(3)设在时间 t 内棒 cd 产生 Q0.1 J 热量，13由焦耳定律可知 Q I2Rt设 ab 棒匀速运动的速度大小为 v，则产生的感应电动势 E Blv由闭合电路欧姆定律知 IE2R由运动学公式知，在时间 t 内，棒 ab 沿导轨的位移x vt力 F 做的功 W Fx综合上述各式，代入数据解得 W0.4 J.
