模塊綜合試卷(時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共計(jì)48分.17題為單選題，812題為多選題，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1如圖1所示，線(xiàn)圈L的電感很大，電源內(nèi)阻不可忽略，A、B是完全相同的兩只燈泡，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，下列判斷正確的是 ()圖1AA燈比B燈先亮，然后A燈熄滅BB燈比A燈先亮，然后B燈逐漸變暗CA燈與B燈一起亮，而后A燈熄滅DA燈與B燈一起亮，而后B燈熄滅答案B2.如圖2所示，光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬圓環(huán)直徑與磁場(chǎng)寬度相同若圓環(huán)以一定的初速度沿垂直于磁場(chǎng)邊界的水平虛線(xiàn)，從位置1到位置2勻速通過(guò)磁場(chǎng)，在必要的時(shí)間段內(nèi)施加必要的水平拉力保證其勻速前進(jìn)，以下說(shuō)法正確的是()圖2A金屬圓環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流方向先順時(shí)針再逆時(shí)針B金屬圓環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流經(jīng)歷兩次先增大后減小C水平拉力的方向先向右后向左D金屬圓環(huán)受到的安培力的方向先向左后向右答案B3如圖3甲所示的電路中，理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為101，A、V均為理想電表，R為光敏電阻(其阻值隨光強(qiáng)增大而減小)，L1和L2是兩個(gè)完全相同的燈泡原線(xiàn)圈接入如圖乙所示的正弦交流電壓u，下列說(shuō)法正確的是()圖3A電壓u的頻率為100 HzB電壓表V的示數(shù)為22 VC當(dāng)光強(qiáng)增大時(shí)，變壓器的輸入功率變大D當(dāng)L1的燈絲燒斷后，V示數(shù)變小答案C4如圖4甲所示，矩形線(xiàn)圈abcd固定于方向相反的兩個(gè)磁場(chǎng)中，兩磁場(chǎng)的分界線(xiàn)OO恰好把線(xiàn)圈分成對(duì)稱(chēng)的左右兩部分，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定磁場(chǎng)垂直紙面向內(nèi)為正，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎齽t線(xiàn)圈感應(yīng)電流隨時(shí)間的變化圖象為()圖4答案A解析因磁場(chǎng)是均勻變化的，由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律知，感應(yīng)電流的大小不變，故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤；在開(kāi)始階段OO左側(cè)磁場(chǎng)增強(qiáng)，OO右側(cè)磁場(chǎng)減弱，由楞次定律可知線(xiàn)圈中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤5用相同導(dǎo)線(xiàn)繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)線(xiàn)框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖5所示在每個(gè)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是()圖5AUaUbUcUdBUaUbUdUcCUaUbUcUd DUbUaUdUc答案B解析線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)后切割磁感線(xiàn)，a、b產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是c、d產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一半，而不同的線(xiàn)框的電阻不同，設(shè)a線(xiàn)框電阻為4r，b、c、d線(xiàn)框的電阻分別為6r、8r、6r，則有：UaBLv，UbBLv，UcB2Lv，UdB2Lv，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確6如圖6所示，10匝矩形線(xiàn)框在磁感應(yīng)強(qiáng)度B T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直磁場(chǎng)的軸OO以角速度100 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)框電阻不計(jì)，面積為S0.3 m2，線(xiàn)框通過(guò)滑環(huán)與一理想變壓器的原線(xiàn)圈相連，副線(xiàn)圈接有兩只燈泡L1(規(guī)格為“0.3 W,30 ”)和L2，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)兩燈泡正常發(fā)光，且原線(xiàn)圈中電流表示數(shù)為0.04 A，則下列說(shuō)法不正確的是()圖6A若從圖示線(xiàn)框位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為30cos (100t) VB理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為101C燈泡L2的額定功率為0.9 WD若開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電流表的示數(shù)將增大答案D解析變壓器的輸入電壓的最大值為UmnBS100.3100 V30 V；從垂直中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，故線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為uUmcos t30cos (100t) V，故A正確變壓器輸入電壓的有效值為U130 V開(kāi)關(guān)閉合時(shí)兩燈泡均正常發(fā)光，所以U2 V3 V，所以，故B正確原線(xiàn)圈的輸入功率為P1U1I1300.04 W1.2 W由于原線(xiàn)圈的輸入功率等于副線(xiàn)圈的輸出功率，所以PL2P1PL11.2 W0.3 W0.9 W，故C正確若開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，輸出電壓不變，輸出端電阻增大，輸出電流減小，故輸入電流也減小，電流表的示數(shù)減小，D錯(cuò)誤7如圖7甲所示的電路中，螺線(xiàn)管匝數(shù)n1 500，橫截面積S20 cm2，螺線(xiàn)管導(dǎo)線(xiàn)電阻r1.0 ，其余導(dǎo)線(xiàn)電阻不計(jì)，R14.0 ，R25.0 ，電容器電容C30 F.在一段時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙所示的規(guī)律變化則下列說(shuō)法中正確的是()圖7A螺線(xiàn)管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1.5 VB閉合開(kāi)關(guān)，電路中的電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電C電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率為5102 WD開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，流經(jīng)電阻R2的電荷量為1.8105 C答案D解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：EnnS，代入數(shù)據(jù)可求出：E1.2 V，故A錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可知，螺線(xiàn)管下端相當(dāng)于電源正極，則電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電，故B錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：I0.12 A，P1I2R15.76102 W，故C錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，流經(jīng)R2的電荷量即為開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電容器上所帶的電荷量Q，電容器兩端的電壓：U2IR20.6 V，流經(jīng)R2的電荷量QCU21.8105 C，故D正確；故選D.8如圖8所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形線(xiàn)圈周期為T(mén)，匝數(shù)為10匝，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線(xiàn)圈總電阻為2 ，從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)30時(shí)的電流為1 A，下列說(shuō)法中正確的是()圖8A線(xiàn)圈中電流的最大值為 AB線(xiàn)圈消耗的電功率為4 WC任意時(shí)刻線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流為i2sin (t) AD任意時(shí)刻線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流為i2cos (t) A答案BC解析從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為eEmsin t，則感應(yīng)電流isin t，由題給條件有：1 A，解得Em4 V，則Im2 A，I有效 A，線(xiàn)圈消耗的電功率PIR4 W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確iImsin t2sin (t) A，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤9如圖9甲所示是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線(xiàn)圈上，變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)分別為n1、n2，為交流電壓表當(dāng)變壓器副線(xiàn)圈電壓的瞬時(shí)值大于5 000 V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w以下判斷正確的是()圖9A電壓表的示數(shù)等于5 VB電壓表的示數(shù)等于 VC實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是>1 000D實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是<1 000答案BC解析由Ut圖象知，交變電壓的最大值Um5 V，所以電壓表的示數(shù)U V，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)得，變壓器副線(xiàn)圈電壓的最大值U2m5 000 V時(shí)，有效值U22 500 V，所以點(diǎn)火的條件是>1 000，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤10兩條平行虛線(xiàn)間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直邊長(zhǎng)為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導(dǎo)線(xiàn)框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場(chǎng)邊界平行，如圖10(a)所示已知導(dǎo)線(xiàn)框一直向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，cd邊于t0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng)線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取正)下列說(shuō)法正確的是()圖10A磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 TB導(dǎo)線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0.5 m/sC磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D在t0.4 s至t0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框所受的安培力大小為0.1 N答案BC解析導(dǎo)線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)的速度v m/s0.5 m/s，根據(jù)EBLv0.01 V可知，B0.2 T，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)楞次定律可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外，C正確；在t0.4 s至t0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框中的感應(yīng)電流I A2 A，安培力大小為FBIL0.04 N，D錯(cuò)誤11一理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為n1n2553，原線(xiàn)圈輸入電壓u隨時(shí)間t的變化規(guī)律為u220sin (100t) V理想交流電壓表V、理想交流電流表A按如圖11所示方式連接，副線(xiàn)圈接入一個(gè)R6 的電阻，則()圖11A經(jīng)過(guò)1分鐘電阻R產(chǎn)生的熱量是1 440 JB與電阻R并聯(lián)的電壓表的示數(shù)約為20 VC電流表A的示數(shù)約為0.11 AD當(dāng)再將一個(gè)電阻與電阻R并聯(lián)時(shí)，變壓器的輸出電壓減小答案AC解析變壓器原線(xiàn)圈電壓有效值為220 V，則副線(xiàn)圈電壓為U2U1220 V12 V，則電壓表讀數(shù)為12 V，經(jīng)過(guò)1分鐘電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為：Qt60 J1 440 J，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；電流表A的讀數(shù)：I1I2 AA0.11 A，選項(xiàng)C正確；變壓器輸出電壓只與原線(xiàn)圈電壓和匝數(shù)比有關(guān)，與負(fù)載電阻無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選A、C.12如圖12所示，兩電阻可忽略不計(jì)的光滑平行長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌相距為d，導(dǎo)軌與水平面的夾角為30，上端ab處接有阻值為R的定值電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直軌道平面向上現(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻為R的金屬桿從軌道上端ab處?kù)o止釋放，向下運(yùn)動(dòng)的距離為x時(shí)達(dá)到最大速度，則下列說(shuō)法正確的是()圖12A金屬桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為B金屬桿從靜止釋放到達(dá)到最大速度過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量為C金屬桿從靜止釋放到達(dá)到最大速度過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為D金屬桿運(yùn)動(dòng)的最大加速度為答案AD解析金屬桿剛剛釋放時(shí)只受重力和支持力，其加速度最大，由mgsin 30ma得，a，D項(xiàng)正確；對(duì)金屬桿受力分析可得，mgsin 30F安ma，金屬桿的加速度為零時(shí)，金屬桿運(yùn)動(dòng)的速度最大，此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBdv，感應(yīng)電流I，金屬桿受到的安培力F安BId，則金屬桿運(yùn)動(dòng)的最大速度v，A項(xiàng)正確；金屬桿從靜止釋放到達(dá)到最大速度過(guò)程中，由法拉第電磁感應(yīng)定律得，通過(guò)電阻R的電荷量為q，B項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬桿從靜止釋放到達(dá)到最大速度過(guò)程中，由能量守恒可得，mgxsin 30mv22Q，解得，Q，C項(xiàng)錯(cuò)誤二、非選擇題(本題共5小題，共計(jì)52分)13(6分)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中(1)為了能明顯地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，請(qǐng)?jiān)谌鐖D13所示的實(shí)驗(yàn)器材中選擇必要的器材，在圖中用實(shí)線(xiàn)連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖圖13(2)將原線(xiàn)圈插入副線(xiàn)圈中，閉合開(kāi)關(guān)，副線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流方向與原線(xiàn)圈中電流的繞行方向_(填“相同”或“相反”)(3)將原線(xiàn)圈拔出時(shí)，副線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流與原線(xiàn)圈中電流的繞行方向_(填“相同”或“相反”)答案(1)見(jiàn)解析圖(2)相反(3)相同解析(1)實(shí)物電路圖如圖所示(2)因閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，穿過(guò)副線(xiàn)圈的磁通量增大，由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，故電流繞行方向相反(3)將原線(xiàn)圈拔出時(shí)，穿過(guò)副線(xiàn)圈的磁通量減小，由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，故電流繞行方向相同14(10分)如圖14所示，質(zhì)量m0.1 kg，電阻R10.3 ，長(zhǎng)度l0.4 m的導(dǎo)體棒ab橫放在U形光滑金屬框架上框架固定在絕緣水平面上，相距0.4 m的MM、NN相互平行，電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)電阻R20.1 的MN垂直于MM.整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0 T現(xiàn)垂直于ab施加F2 N的水平恒力，使棒ab從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，棒始終與MM、NN保持良好接觸圖14(1)求棒ab能達(dá)到的最大速度的大小；(2)若棒ab從靜止到剛好達(dá)到最大速度的過(guò)程中，導(dǎo)體棒ab上產(chǎn)生的熱量QR11.2 J，求該過(guò)程中棒ab的位移大小答案(1)5 m/s(2)1.425 m解析(1)ab棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a0時(shí)，達(dá)到最大速度vmFF安BIlIEBlvm得vm5 m/s.(2)棒ab從靜止到剛好達(dá)到vm的過(guò)程中，設(shè)閉合電路產(chǎn)生的總熱量為Q總，對(duì)整個(gè)電路由功能關(guān)系得FxQ總mv解得x1.425 m.15(10分)如圖15所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為10 kW，輸出電壓為400 V，向距離較遠(yuǎn)的用戶(hù)供電，為了減少電能損失，使用2 kV高壓輸電，最后用戶(hù)得到220 V、9.5 kW的電力，變壓器可視為理想變壓器，求：圖15(1)升壓變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n1n2；(2)輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)的總電阻R；(3)降壓變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n3n4.答案(1)15(2)20 (3)9511解析(1)升壓變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比.(2)輸電線(xiàn)損失的功率P0.5 kWIR又P1P2U2I2所以I25 A，R20 .(3)降壓變壓器原線(xiàn)圈電壓U3U2I2R降壓變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比解得.16.(12分)如圖16所示是一個(gè)交流發(fā)電機(jī)的示意圖，線(xiàn)圈abcd處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，已知ab、bc邊長(zhǎng)都為l20 cm，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B T，線(xiàn)圈的匝數(shù)N10，線(xiàn)圈的總電阻r5 ，外電路負(fù)載電阻R15 ，線(xiàn)圈以100 rad/s的角速度繞垂直磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電表是理想電表求：圖16(1)兩個(gè)電表的示數(shù)；(2)從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)45過(guò)程中通過(guò)R的電荷量；(3)線(xiàn)圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力所做的功答案(1)電壓表示數(shù)為30 V，電流表示數(shù)為2 A (2)0.02 C(3)5 J解析(1)設(shè)正弦交流電源的電壓峰值為Em，有效值為E有EmNBSNBl240 VE有40 V由閉合電路歐姆定律得電流表示數(shù)I2 A電壓表示數(shù)為UIR30 V.(2)設(shè)線(xiàn)圈在這一過(guò)程所用時(shí)間為t，流過(guò)R的電荷量為qqtN21BSsin 450Bl2sin 45由以上各式求得qNN0.02 C(3)轉(zhuǎn)動(dòng)一周所用時(shí)間為T(mén) s外力所做的功等于閉合電路一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量即WQT.解得W5 J.17(14分)如圖17所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l0.5 m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30角完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，兩棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0.02 kg，電阻均為R0.1 ，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.2 T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能保持靜止取g10 m/s2，問(wèn)：圖17(1)通過(guò)cd棒的電流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每產(chǎn)生Q0.1 J的熱量，力F做的功W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FcdIlB棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則Fcdmgsin 30聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得I1 A，方向由d到c.(2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等FabFcd對(duì)棒ab由共點(diǎn)力平衡有Fmgsin 30IlB代入數(shù)據(jù)解得F0.2 N(3)設(shè)在時(shí)間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生Q0.1 J熱量，由焦耳定律可知QI2Rt設(shè)ab棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlv由閉合電路歐姆定律知I由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知，在時(shí)間t內(nèi)，棒ab沿導(dǎo)軌的位移xvt力F做的功WFx綜合上述各式，代入數(shù)據(jù)解得W0.4 J.