1、模块综合检测(分值：100分时间：90分钟)一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，14小题为单选，59小题为双选，选对的得6分，双选只选一个且正确的得3分，选错或不答的得0分)1(2013牡丹江高二检测)在匀强磁场中有一圆形的闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪些运动时，线圈中能产生感应电流()A线圈沿自身所在的平面做匀速运动B线圈沿自身所在的平面做加速运动C线圈绕任意一条直径做转动D线圈沿着磁场方向向上移动【解析】线圈沿自身所在的平面运动、沿着磁场方向向上移动时，穿过线圈的磁通量不变化，不能产生感应电流，故A、B、D错误；线圈绕任意一条直径做转动时，穿过线
2、圈的磁通量变化，故能产生感应电流，故C正确【答案】C2(2012肇庆高二检测)一矩形金属线圈，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的电动势e随时间t变化的情况如图1所示下列说法正确的是()图1A此交流电的频率为0.5 HzB此交流电的电动势有效值为2 VCt0.01 s时，线圈平面与磁场方向垂直Dt0.02 s时，线圈磁通量为零【解析】由图象可以看出，此交变电流是正弦式电流，最大值为2 V，周期T0.02 s，所以频率f1/T50 Hz；电动势的有效值EEm/ V，所以选项A、B错；在t0.01 s和t0.02 s时，感应电动势为零，线圈没有切割磁感线的边，线圈平面与磁场方向垂
3、直，线圈的磁通量变化率为零，最大，D错误【答案】C3(2013成都高二检测)如图2所示，两根平行的光滑导轨竖直放置，处于垂直轨道平面的匀强磁场中，金属杆ab接在两导轨之间，在开关S断开时让ab自由下落，ab下落过程中始终保持与导轨接触良好，设导轨足够长，电阻不计从开关闭合开始计时，则ab下滑速度v随时间变化的图象不可能是()图2【解析】导体棒下落切割磁感线，产生感应电动势，当闭合开关时，若此时速度v恰好满足： mg，则导体棒做匀速下落运动，故A有可能；若刚闭合开关时，v，则导体棒将继续加速，但安培力逐渐增大，加速度逐渐减小，直到速度增加到v0，受力平衡，导体棒做匀速运动，故C有可能；若闭合开关
4、时，vv0，即mg，导体棒向下减速运动，直到速度减小到v0，受力平衡，导体棒做匀速运动，故D有可能；若速度均匀增加，则导体棒受到的安培力也随之变化，合外力变，则加速度也变化，与速度均匀变化矛盾，故B不可能【答案】B4图3为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是()图3A小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡B半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡C绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻D半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃【解析】控制电路含电磁继电器，甲的回路为控制电路，甲当然是半导体热敏电阻
5、；热敏电阻的特点是温度高，电阻小，电流大，继电器工作，触头被吸下，乙被接通应报警，即乙是小电铃；平常时，温度低，电阻大，电流小，丙导通，应是绿灯泡，即B正确【答案】B5如图4所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO对称的位置时，下列说法中正确的是()图4A穿过回路的磁通量为零B回路中感应电动势大小为2Blv0C回路中感应电流的方向为顺时针方向D回路中ab边与cd边所受安培力方向相反【解析】正方形闭合回路运动到关于OO对称的位置时，穿过回路的
6、合磁通量为零，A正确；由右手定则可以判断ab边上的电流方向为由a到b，cd边上的电流方向为由c到d，所以回路中感应电流的方向为逆时针方向，C错误；由法拉第电磁感应定律可知回路中感应电动势的大小为E感EabEcd2Blv0，B正确；由左手定则可以判定回路中ab边与cd边所受安培力方向相同，都是水平向左的，D错误【答案】AB6如图5所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的. 和为理想电压表，读数分别为U1和U2；、和为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是()图5AU2变小、I3变小BU2不变
7、、I3变大CI1变小、I2变小DI1变大、I2变大【解析】由U2U1得U1不变，U2就不变；S断开，R总增大，U2不变，则I2变小，由I1I2得I1也变小；I2变小，加在R1两端的电压变小，由UR3U2UR1得UR3增大，所以I3变大B、C正确【答案】BC7如图6所示Rt为金属热电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是()图6A金属热电阻温度升高，其他条件不变B金属热电阻温度降低，其他条件不变C光照增强，其他条件不变D光照减弱，其他条件不变【解析】电压表示数增大，而R3为定值电阻，说明通过R3的电流增大，由电路结
8、构可知，这可能是由于Rt减小或R1增大，由金属热电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误【答案】BD8(2013山东高考)图7甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是()甲乙图7A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左【解析】从交变电流图象获取交变电流的最大值、有效值根据it 图象可知，
9、电流最大值Im10 A，有效值I10 A，A选项正确；交变电流的周期T2102s，角速度100 rad/s.从图示位置开始转动时，经0.01 s线圈回到水平状态，线圈平面与磁场方向平行根据右手定则，在0.02 s时，线圈经过一个周期，即在图示位置，电阻R中的电流方向自左向右，因此选项A、C正确【答案】AC9如图8所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v1、v2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到ab位置，若v1v212，则在这两次过程中()图8A回路电流I1I212B产生的热量Q1Q212C通过任一截面的电荷量q1q212D外力的功率P1P212【解析】金属棒切割磁感线产生的感应电动势为B
10、Lv，感应电流I，其大小与速度成正比；产生的热量QI2Rt，B、L、L、R是一样的，两次产生的热量比等于运动速度的比；通过任一截面的电荷量qIt与速度无关，所以这两个过程中，通过任一截面的电荷量之比应为11；金属棒运动过程中受磁场力的作用，为使棒匀速运动，外力大小要与磁场力相同则外力的功率PFvBILv，其中B、L、R相同，外力的功率与速度的平方成正比，所以外力的功率之比应为14.A、B正确【答案】AB二、非选择题(本题共5小题，共46分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)图910(6分)(2013绵阳高二检测)在如图9所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，外电路上
11、接有一电阻值为R的电阻和一个自感系数很大、电阻不计的线圈，电流表和电压表均为理想电表，当开关S闭合后电压表的示数从_变化到_，电流表的示数从_变化到_(用含有E、R、r等物理量来表述结果)【解析】由于线圈自感系数很大，刚闭合开关时，线圈上产生自感电动势等于电源的电动势，所以回路中瞬时电流为零；等稳定后，由于线圈的电阻不计，所以线圈两端的电压为零，回路的电流IE/(Rr)所以，电压表的示数从E变化到0；电流表的示数从0变化到E/(Rr)【答案】E00E/(Rr)11(8分)某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处的用户供电已知输电线的电阻率为2.
12、4108 m，导线横截面积为1.5104 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%.求：(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失【解析】(1)导线电阻r 25.6 输电线路上损失的功率为输出功率的4%，则4%PI2r代入数据得I125 A由理想变压器P入P出及PUI得输出电压U V8104 V(2)输电线路上的电压损失UIr12525.6 V3.2103 V【答案】(1)8104 V(2)3.2103 V12(8分)如图10所示，匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金属框架，框架宽为L，右端接有电阻R，磁感应强度为B，一根质量为m、电阻不计的金属棒以v0的初速度沿框架向左运动，棒与框架
13、的动摩擦因数为，测得棒在整个运动过程中，通过任一截面的电量为q，求：图10(1)棒能运动的距离；(2)R上产生的热量【解析】(1)设在整个过程中，棒运动的距离为l，磁通量的变化量BLl，通过棒的任一截面的电量qIt，解得l.(2)根据能的转化和守恒定律，金属棒的动能的一部分克服摩擦力做功，一部分转化为电能，电能又转化为热能Q，即有mvmglQ，解得Qmvmglmv.【答案】(1)(2)mv13(10分)将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图11所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直方向运动当箱以a2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力
14、为6.0 N，下底板的传感器显示的压力为10.0 N(取g10 m/s2)图11(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况(2)要使上顶板传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？【解析】(1)下底板传感器的示数等于轻弹簧的弹力F，金属块受力如图所示，上顶板的压力为FN6.0 N，金属块受到上顶板向下的压力、弹簧向上的弹力F10.0 N和向下的重力mg，加速度为a，方向向下由牛顿第二定律有mgFNFma，求得金属块的质量m0.5 kg.当上顶板传感器的示数是下底板传感器示数一半时，弹簧的弹力仍是F10.0 N，则上顶板的压力为，设箱和金属块的加速度
15、为a1，有mgFma1，解得a10，表明箱处于静止状态或匀速直线运动状态(2)当上顶板的压力恰好等于零时，有mgFma2，解得加速度a210 m/s2，负号表示加速度方向向上若箱和金属块竖直向上的加速度大于a210 m/s2，弹簧将被进一步压缩，金属块要离开上顶板，上顶板压力传感器的示数也为零，只要竖直向上的加速度大于或等于10 m/s2，不论箱子是向上加速运动或向下减速运动，上顶板压力传感器的示数都为零【答案】(1)箱子处于静止或匀速直线运动状态(2)箱子坚直向上的加速度大于或等于10 m/s2，上顶板压力传感器示数都为零14(14分)如图12所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行
16、金属导轨相距1 m，导轨平面与水平面成37角，下端连接阻值为R的电阻，匀强磁场方向与导轨平面垂直，质量为0.2 kg.电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8 W，求该速度的大小；(3)在上问中，若R2 ，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)图12【解析】(1)对棒由牛顿运动定律得：mgsin mgcos ma解得：a4 m/s2.(2)当棒稳定时，则有：mgsin mgcos F0PFv联立解得：v10 m/s.(3)由闭合电路欧姆定律得：IPI2R联立解得，B0.4 T由右手定则知磁场方向垂直于导轨平面向上【答案】(1)4 m/s2(2)10 m/s(3)0.4 T方向垂直于导轨平面向上