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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
2、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()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)，L1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
3、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4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
4、()图5AUaUbUcUdBUaUbUdUcCUaUbUcUd DUbUaUdUc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、8r、6r，则有：UaBLv，UbBLv，UcB2Lv，UdB2Lv，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OO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
5、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()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30cos (100t) VB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UmnBS100.3100 V30 V；从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为uUmcos t30cos (100t) V，故A正确变压器输入电压的有效值为U130 V开关闭合时两灯泡均正常发光，所以U2 V3 V，所以，故B正确原线圈的输入功率为P1U1I1300.04 W1.
6、2 W由于原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，所以PL2P1PL11.2 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的电功率为
7、5102 WD开关断开，流经电阻R2的电荷量为1.8105 C答案D解析根据法拉第电磁感应定律：EnnS，代入数据可求出：E1.2 V，故A错误；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：I0.12 A，P1I2R15.76102 W，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：U2IR20.6 V，流经R2的电荷量QCU21.8105 C，故D正确；故选D.8如图8所示，在匀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
8、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 AB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) AD任意时刻线圈中的感应电流为i2cos (t) A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eEmsin t，则感应电流isin t，由题给条件有：1 A，解得Em4 V，则Im2 A，I有效 A，线圈消耗的电功率PIR4 W，选项A错误，选项B正确iImsin t2sin (t) A，故选项C正确，D错误9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
9、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()图9A电压表的示数等于5 VB电压表的示数等于 VC实现点火的条件是1 000D实现点火的条件是1 000，故选项C正确，D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
10、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 TB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EBLv0.01 V可知，B0.2 T，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，安培力大小为FBIL0.04 N，D错误11一理想变压器原、副线圈匝数比为n1n2553，原线圈输入电压u随
11、时间t的变化规律为u220sin (100t) V理想交流电压表V、理想交流电流表A按如图11所示方式连接，副线圈接入一个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U2U1220 V12 V，则电压表读数为12 V，经过1分钟电阻R产生的焦耳热为：Qt60 J1 440 J，选项A正确，B错误；电流表A的读数：I1I2 AA0.11 A，选项C正确；变压器输出电压只与原线圈电压和匝数
12、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()图12A金属杆运动的最大速度为B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C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D金属杆运动的最大加速度为答案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 30ma得，a，D项正确
13、；对金属杆受力分析可得，mgsin 30F安ma，金属杆的加速度为零时，金属杆运动的速度最大，此时的感应电动势EBdv，感应电流I，金属杆受到的安培力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；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 30mv22Q，解得，Q，C项错误二、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
14、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，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
15、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保持良好接触图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vmFF安BIlIEBlvm得vm5 m/s.(2)棒ab从静止到刚好达到vm
16、的过程中，设闭合电路产生的总热量为Q总，对整个电路由功能关系得FxQ总mv解得x1.425 m.15(10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n1n2；(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n3n4.答案(1)15(2)20 (3)9511解析(1)升压变压器原、副线圈的匝数比.(2)输电线损失的功率P0.5 kWIR又P1P2U2I2所以I25 A，
17、R20 .(3)降压变压器原线圈电压U3U2I2R降压变压器原、副线圈匝数比解得.16.(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)0.02 C(3)5 J解析(1)设正弦交流电源的电压峰值为Em，
18、有效值为E有EmNBSNBl240 VE有40 V由闭合电路欧姆定律得电流表示数I2 A电压表示数为UIR30 V.(2)设线圈在这一过程所用时间为t，流过R的电荷量为qqtN21BSsin 450Bl2sin 45由以上各式求得qNN0.02 C(3)转动一周所用时间为T s外力所做的功等于闭合电路一个周期内产生的热量即WQT.解得W5 J.17(14分)如图17所示，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R
19、0.1 ，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/s2，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在共点力作用下平衡，则Fcdmgsin 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FabFcd对棒ab由共点力平衡有Fmgsin 30IlB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，由焦耳定律可知QI2Rt设ab棒匀速运动的速度大小为v，则产生的感应电动势EBlv由闭合电路欧姆定律知I由运动学公式知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移xvt力F做的功WFx综合上述各式，代入数据解得W0.4 J.