1、模块综合测评(时间：90分钟分值：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如图所示的四种情形，下列说法正确的是()A(1)图中的圆形线圈水平，直导线在其某一条直径的正上方，直导线中通入变化的电流时，下面的线圈中会产生感应电流B(2)图中蹄形磁铁绕轴(虚线)旋转时，其下方静止不动的铜盘里会产生感应电流C若(3)图中导体棒沿图示方向在磁场中运动会产生感应电动势D(4)图中由于导体线圈不闭合，所以磁铁靠近导体线圈的过程中，导体线圈中无感应电动势
2、B直导线中电流产生磁场，但穿过线圈的磁通量叠加后为零，即使直导线中的电流变化，也不会导致线圈中的磁通量变化，故线圈中不会产生感应电流，A错误；当蹄形磁铁绕轴(虚线)旋转时，其下方静止不动的铜盘，相当于若干个过圆心的铜棒在切割磁感线，从而产生感应电流，B正确；导体棒沿图示方向在磁场中运动，没有切割磁感线，因此不会产生感应电动势，C错误；在磁铁靠近导体线圈的过程中，导体线圈中磁通量变化，从而产生感应电动势，由于不闭合，因此线圈中没有感应电流，D错误2如图所示，将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池(电池另一极与锉刀接触)，手执导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀表面凹凸不平，就会产
3、生电火花下列说法正确的是()A产生电火花的回路只由导线与电池组成B如果导线端只向一个方向划动也能产生电火花C锉刀采用什么材料制成对实验没有影响D导线端划动的方向决定了自感电动势的方向B由题图可知，产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，A错误；手执导线的另一端，在锉刀上来回划动时产生的电火花，是电路时通时断在回路中产生自感电动势产生的，与导线运动的方向无关，如果导线端只向一个方向划动也能产生电火花，B正确；产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，如果锉刀是绝缘体，则实验不能完成，C错误；自感电动势的方向与电流接通或电流断开有关，与导线端划动的方向无关，D错误3如图所示的电路中，a、b、c为三个
4、相同的灯泡，线圈L的自感系数很大，电阻不计，电源E内阻不计，下列判断正确的有()AS闭合的瞬间，a、b、c三灯一样亮BS闭合的瞬间，b灯最亮C电路稳定后，将S断开的瞬间，a、c两灯立即熄灭D电路稳定后，将S断开，a、c两灯亮度相同且逐渐变暗D由于通过线圈L的电流会缓慢变化，在开关S闭合的瞬间，L中的电流为零，电路的结构为b、c串联后与a并联，所以a支路的电阻值小，流过a的电流大，而流过b、c的电流相等，故S闭合的瞬间，b、c两灯一样亮，a灯最亮，A、B错误；当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，此时b被短路，a、c并联，电路稳定后，将S断开，此时线圈L产生感应电动势，相对于电源电路的结构是a
5、、c串联后与b并联，所以a、c两灯亮度相同且逐渐变暗，C错误，D正确4用电流传感器可以清楚地演示一些电学元件对电路中电流的影响，如图所示，在A、B间分别接入电容器、电感线圈、定值电阻闭合开关时，计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图中a、b、c所示，则下列判断中正确的是()AA、B间接入定值电阻显示图像aBA、B间接入电容器显示图像bCA、B间接入电感线圈显示图像cDA、B间接入电感线圈显示图像bDa图像电流瞬间增大后恢复为零，这是接入了电容器，充电时有瞬间电流而后不再通电，故A错误；b图电流逐渐增大到某一数值，这是接入了电感线圈，闭合开关时对电流增大有阻碍作用但电流还是增大，只是时间上被延
6、缓了，故B错误，D正确；c图电流瞬间增大后保持不变，这是接入了定值电阻，故C错误；所以正确答案为D.5如图甲所示，一矩形线圈位于随时间t变化的匀强磁场中，磁感应强度B随t的变化规律如图乙所示以i表示线圈中的感应电流，以图甲中线圈上箭头所示方向为电流正方向，以垂直纸面向里的磁场方向为正，则以下的it图像中正确的是 ()甲乙ABCDA由电磁感应定律和欧姆定律得I，线圈的面积S和电阻R都是定值，则线圈中的感应电流与磁感应强度B随t的变化率成正比由图乙可知，01时间内，B均匀增大，增大，根据楞次定律得知，感应磁场与原磁场方向相反(感应磁场的磁感应强度的方向向外)，由右手定则判断可知，感应电流是逆时针的
7、，因而是负值由于不变，所以可判断01为负的恒值；同理可知12为正的恒值；23为零；34为负的恒值；45为零；56为正的恒值，故选A.6如图所示，矩形线圈abcd与可变电容器C、理想电流表A构成闭合电路线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，转动的角速度100 rad/s.线圈的匝数n100，边长ab0.2 m、ad0.4 m，电阻不计磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小B T电容器放电时间不计下列说法正确的是()A该线圈产生的交流电动势峰值为50 VB该线圈产生的交流电动势有效值为25 VC电容器的耐压值至少为50 VD电容器的电容变大时，电流表的示数变小B该线圈产生的交流电动势
8、峰值EmnBS1000.20.4100 V50 V，选项A错误；设线圈产生的交流电动势有效值为E，则2T，解得E25 V，选项B正确；电容器的耐压值至少为50 V，选项C错误；电容器的电容变大时，电容器对交变电流的阻碍作用减小，电流表的示数增大，选项D错误7如图所示，一对平行光滑轨道水平放置轨道间距L0.20 m，电阻R10 ，有一质量为m1 kg的金属棒平放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面竖直向下的匀强磁场中现用一拉力F沿轨道方向拉金属棒，使之做匀加速运动，力F与时间t的关系为F(0.1t1)N，则下列说法正确的是()A金属棒的加速度a1 m/
9、s2B磁感应强度B5 TC当F3 N时，电路消耗的电功率P60 WD若拉力F的最大值为5 N，则金属棒所能达到的最大速度为50 m/sABDt0时，F1 N，此时金属棒的速度为零，不受安培力，由牛顿第二定律得a m/s21 m/s2，A正确；根据牛顿第二定律得Fma，将F(0.1t1)N，vat代入解得B5 T，B正确；当F3 N时，由F(0.1t1)N，得t120 s，v1at120 m/s，EBLv150.2020 V20 V，电路消耗的电功率P W40 W，C错误；若拉力F的最大值为5 N，则当F时金属棒做匀速直线运动，解得速度最大值vmax50 m/s，D正确8某物理兴趣小组设计了如图
10、所示的火情报警系统，其中M是理想变压器，将a、b接在恒定电压的正弦交流电源上，RT为用半导体热敏材料制成的传感器(其电阻率随温度升高而减小)，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R2为定值电阻若传感器RT所在处出现火警时，以下说法中正确的是()A电流表A1的示数不变，电流表A2的示数增大B电流表A1的示数增大，电流表A2的示数减小C电压表V1的示数增大，电压表V2的示数增大D电压表V1的示数不变，电压表V2的示数变小BD当传感器RT所在处出现火情时，RT的电阻减小，导致电路中总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，A1测量的是原线
11、圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流A1示数也要增加；由于电源的电压不变，匝数比不变，原副线圈的电压也不变，所以V1的示数不变；由于副线圈中电流增大，R2两端的电压变大，所以V2的示数要减小；R1两端的电压也要减小，所以A2的示数要减小；由可知A错误，B正确；由可知C错误，D正确9如图所示的正方形导线框abcd，电阻为R，线框以恒定速度v沿x轴正方向运动，并穿过图中所示的磁感应强度为B的匀强磁场区域如果以x轴正方向为力的正方向，线框在图示位置的时刻作为计时零点，则磁场对线框的作用力F、线框的ab边两端的电势差Uab随时间变化的图像正确的是()BD0时间内线框在磁场外，力与电
12、流为零.时间内，由右手定则可得出电流的方向为逆时针方向，线框以恒定速度运动，所以感应电动势和感应电流不变，根据法拉第电磁感应定律有EBlv，I，UabBlv，由左手定则可知，线框受到的安培力沿x轴负方向，FBIl.时间内，线框全部进入磁场，感应电流为0，但UabBlv，安培力为零.时间内，线框cd边切割磁感线，由右手定则可得电流的方向为顺时针方向，因为线框以恒定速度v沿x轴正方向运动，所以感应电动势和电流不变，EBlv，I，UabBlv.根据左手定则，安培力向左，FBIl，故B、D正确10如图甲所示，垂直纸面向里的有界匀强磁场的磁感应强度B1.0 T，质量m0.04 kg、高h0.05 m、总
13、电阻R5 ，n100匝的矩形线圈竖直固定在质量M0.08 kg的小车上，小车与线圈的水平长度l相等线圈和小车一起沿光滑水平面运动，并以初速度v110 m/s进入磁场，线圈平面和磁场方向始终垂直若小车运动的速度v随位移x变化的vx图像如图乙所示，则根据以上信息可知()甲乙A小车的水平长度l10 cmB磁场的宽度d35 cmC小车的位移x10 cm时线圈中的电流I7 AD线圈通过磁场的过程中线圈产生的热量Q1.92 JAC闭合线圈在进入或离开磁场时的位移即为线圈的长度，线圈进入或离开磁场时受安培力作用，将做减速运动，由乙图可知，线圈的长度l10 cm，故A正确；磁场的宽度等于线圈刚进入磁场到刚离开
14、磁场时的位移，由乙图可知，515 cm是进入的过程，1530 cm是完全在磁场中运动的过程，3040 cm是离开磁场的过程，所以d30 cm5 cm25 cm，故B错误；位移x10 cm时线圈的速度为7 m/s，线圈进入磁场过程中，根据I7 A，故C正确；线圈通过磁场过程中运用动能定理得：(Mm)v(Mm)vW安，由乙图可知v110 m/s，v23 m/s，代入数据得：W安5.46 J，所以克服安培力做功为5.46 J，即线圈通过磁场过程中产生的热量为5.46 J，故D错误二、非选择题(本题共5小题，共60分)11(10分)如图所示器材可用来研究电磁感应现象及确定感应电流方向(1)在给出的实物
15、图中，用实线作为导线将实验仪器连成实验电路(2)线圈L1和L2的绕向一致，将线圈L1插入L2中，合上开关能使L2中感应电流的流向与L1中电流的流向相同的实验操作是_A插入软铁棒B拔出线圈L1C增大接入电路中的滑动变阻器的阻值D断开开关解析：(1)将线圈L2和电流计串联形成一个回路，将开关、滑动变阻器、电源、线圈L1串联而成另一个回路即可(2)根据楞次定律可知，若使感应电流与原电流的绕行方向相同，则线圈L2中的磁通量应该减小，故拔出线圈L1、使变阻器阻值变大、断开开关均可使线圈L2中的磁通量减小，故A错误，B、C、D正确答案：(1)电路图如图所示 (2)B、C、D12(10分)为了节能环保，一些
16、公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)甲乙丙(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线由图像可求出照度为1.0 lx时的电阻约为_k.照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻/k5.83.72.82.31.8(2)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在_(填“AB”或“BC”)之间，请用笔画线代替导线，正确连接电
17、路元件(3)用多用电表“10 ”挡，按正确步骤测量图中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙所示则线圈的电阻为_.已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合图中直流电源的电动势E6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(010 ，2 A)、R2(0200 ，1 A)、R3(01 750 ，0.1 A)要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择_(填“R1”“R2”或“R3”)为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地_(填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻解析：(1)根据图像直接读出照度为1.0 lx时对应的电阻约为2.0 k.(2)光敏电阻的电阻值随
18、光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与A接通所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间电路图如图所示：(3)欧姆表的读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“10 ”，所以电阻值是1410 140 ；天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2 k，电路中的电流是2 mA，RR光 2 000 1 000 ，所以要选择滑动变阻器R3.由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小
19、滑动变阻器的电阻答案：(1)2.0(2)AB电路图见解析图(3)140R3减小13(10分)电磁弹是我国最新研究的重大科技项目，原理可用下述模型说明如图甲所示，虚线MN右侧存在竖直向上的匀强磁场，边长为L的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上，电阻为R，质量为m，ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界t0时起磁感应强度B随时间t的变化规律是BB0kt(k为大于零的常数)空气阻力忽略不计甲乙(1)求t0时刻，线框中感应电流的功率P；(2)若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为M的负载物，证明：载物线框匝数越多，t0时线框加速度越大解析：(1)t0时刻线框中的感应电
20、动势，由法拉第电磁感应定律得E0L2功率P.(2)n匝线框中t0时刻产生的感应电动势E0n线框的总电阻R总nR线框中的感应电流It0时刻线框受到的安培力FnB0IL设线框的加速度为a，根据牛顿第二定律有F(nmM)a解得：a可知n越大，a越大证得：若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为M的负载物，载物线框匝数越多，t0时线框加速度越大答案：(1)(2)证明过程见解析14(14分)如图所示，左右两根金属导轨分别平行且相距均为L，左导轨与水平面夹角为30，右导轨与水平面夹角为60，左右导轨上端用导线连接，而下端与水平面绝缘导轨空间内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，
21、左边磁场垂直于左导轨平面斜向下，右边磁场垂直于右导轨平面斜向上质量均为m的导体杆ab和cd分别垂直于左右导轨放置，且两杆与两侧导轨间的动摩擦因数均为，回路电阻恒为R，若同时无初速释放两杆，发现cd杆沿右导轨下滑距离s时，ab杆才开始运动已知两侧导轨都足够长，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，试求：(1)ab杆刚要开始运动时cd杆的速度；(2)以上过程中，回路中共产生多少焦耳热解析：(1)ab杆刚运动时，有mgsin 30F安mgcos 30解得F安mg由安培力公式F安BIL得I由闭合电路欧姆定律得EIR对cd杆，由法拉第电磁感应定律EBLv得v.(2)对cd杆由动能定理得mgssin 60mgsco
22、s 60W克安mv2而W克安Q，故Qmgs.答案：(1)(2)mgs15(16分)如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动求：(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q.解析：(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时有mgf解得v2.(2)由动能定理，线框从离开磁场至上升到最高点的过程有(mgf)hmv线框从最高点回落至进入磁场瞬间有(mgf)hmv两式联立解得v1.(3)线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有mvmvQ(mgf)(ab)且由已知v02v1解得Q(mg)2f2(mgf)(ab)答案：(1)(2)(3)(mg)2f2(mgf)(ab)
