1、模块综合检测卷(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用下列叙述不符合史实的是()A奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系B安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流D楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化解析：选C通有恒定电流的静止导线附近产生的磁场是不变的，在其附近的固定导线圈中
2、没有磁通量的变化，因此，不会出现感应电流，选项C错误2如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为()Aca,21Bac,21Cac,12 Dca,12解析：选C杆MN向右匀速滑动，由右手定则判知，通过R的电流方向为ac；又因为EBLv，所以E1E212，故选项C正确3.如图所示，金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN，拉动MN使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动，若导轨和金属棒都是粗细相同
3、的均匀导体，它们的电阻率相同，则在MN运动过程中闭合电路的()A感应电动势保持不变 B感应电流逐渐增大C感应电流将保持不变 D感应电流逐渐减小解析：选C拉动MN使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动，t时刻，导体棒切割磁感线的有效长度Lvttan ，产生的感应电动势EBLvBv2ttan ，感应电动势逐渐增大，选项A错误；粗细相同的均匀导体，它们的电阻率相同，单位长度电阻相同，设为R，回路总电阻R总RRvt，产生的感应电流I是一恒量，选项C正确，B、D错误4.用柔软的细金属丝弯成一个矩形闭合线框，用绝缘细线将其悬挂起来，如图所示，若匀强磁场与线框平面垂直，开始时磁场很强，当磁场均匀减弱时，下列说
4、法正确的是()A细线可能断掉B线框将会收缩C线框可能变成圆形D线框绕过a的竖直轴转动解析：选C准确理解“阻碍”含义，当磁场减弱时，线框内产生感应电流，感应电流产生的磁场阻碍磁通量变化，线框面积将扩大，而最大即为圆形，B错误，C正确；线框悬线拉力未变，A错误；线框各边受的安培力与线框共面，向线框外侧，线框不会产生转动效果，故D错误5在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，外电路如图所示，其中三个灯泡都可视为阻值相等的定值电阻，如果线圈在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕OO轴匀速转动的角速度由增大到2，则下列说法中正确的是()A线圈转动的角速度为时，灯泡L1
5、两端的电压的最大值为nBSB线圈转动的角速度为2时，通过灯泡L3的电流一定变为原来的2倍C不论线圈转动的角速度大小怎么变化，都是灯泡L1最亮D线圈的角速度由增大到2后，灯泡L1上消耗的功率一定变为原来的4倍解析：选C根据法拉第电磁感应定律可知，线圈内产生的交流电的最大值为EmnBS，根据闭合电路的欧姆定律可知，灯泡L1两端的电压的最大值小于nBS，故A错误；将线圈转动的角速度增大到2，则线圈内产生的交流电的最大值、有效值都增大为原来的2倍，同时频率增大，感抗增大，容抗减小，可知通过灯泡L3的电流一定大于原来的2倍，故B错误；由于线圈与电容器都有一定的感抗或容抗，所以灯泡L1的支路的电阻值最小，
6、所以不论线圈转动的角速度大小怎么变化，都是灯泡L1最亮，故C正确；灯泡L1上的电压是路端电压，将线圈转动的角速度增大到2，则线圈内产生的交流电的最大值、有效值都增大为原来的2倍，同时频率增大，感抗增大，容抗减小，所以外电路的总电阻可能增大，也可能减小，所以电源的路端电压不一定是原来的2倍，所以灯泡L1上消耗的功率不一定变为原来的4倍，故D错误6图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为50 .降压变压器右侧部分为火灾报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻
7、值变小，电压表V可以显示加在报警器两端的电压(报警器未画出)未出现火警时，升压变压器的输入功率为660 kW.下列说法中正确的是()A0.01 s时刻，电压表的示数是0 VB未出现火警时，远距离输电线路损耗的功率为45 kWC当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大D当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变小解析：选B电压表测量的为交流电的有效值，故任意时刻的示数都是电阻R2两端的电压，故不为零，故A错误；升压变压器输入端电压有效值为220 V，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端电压为22 000 V，所以输电线中的电流I30 A，输电线损失的电压UIR3050 V1 500 V
8、，输电线路损耗功率PUI1 5003045 kW，故B正确；当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V的示数减小，故C错误；当传感器R2所在处出现火警时，副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流增大，故D错误7某同学用粗细均匀的同一种导线制成“9”字形线框，放在有理想边界的匀强磁场旁，磁感应强度为B，如图甲所示已知磁场的宽度为2d，abbccddaceefd，导线框从紧靠磁场的左边界以速度v向x轴的正方向匀速运动，设U0Bdv.在图乙中最能体现be两点间的电压随坐标x变化关系的图象是()解析：选Ax在Od过程：线框进入磁场，bc、ce
9、产生的感应电动势都是EBdvU0.根据右手定则判断可知，b点的电势高于c点的电势bc间的电势差为UbcEU0，则be两点间的电压UbeUbcEU0U0U0；在d2d过程：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生，ad、bc、ce产生的感应电动势都是EBdvU0.根据右手定则判断可知，b点的电势高于e点的电势be两点间的电压Ube2E2U0.在2d3d过程：线框穿出磁场，ad边产生的感应电动势是EBdvU0.根据右手定则判断可知，a点的电势高于d点的电势，则得b点的电势高于e点的电势be两点间的电压UbeEU0.故A正确8.如图所示为含有理想变压器的电路，图中的三个灯泡L1、L2、L3都标
10、有“5 V5 W”字样，L4标有“5 V10 W”字样，若它们都正常发光，不考虑导线的能耗，则该电路的输入功率Pab和输入电压Uab应为()A20 W25 V B20 W20 VC25 W25 V D25 W20 V解析：选C该电路的输入功率为4盏灯的功率总和，即Pab5 W5 W5 W10 W25 W通过L1的电流I11 A，根据输入功率等于输出功率可得U1I120 W，解得U120 V，故电源输入电压UabU1UL125 V故选C.二、多项选择题(本题共7小题，每小题3分，共21分全选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)9置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在
11、铁芯上部的线圈A相连套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中下列说法中正确的是()A圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动B圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动C圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动D圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向左运动解析：选BD圆盘顺时针加速转动时，产生感应电流，根据右手定则可知，感应电流由圆心流向边缘，根据安培定则可知，线圈A中产生方向向下的磁场，且逐渐增强，由楞次定律得，线圈B中的感应磁场方向向上，由安培定则可知，ab棒中感应电流方向由ab.由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒将向
12、左运动，A选项错误，D选项正确；圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动，B选项正确；当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么线圈B的磁通量不变，则ab棒没有感应电流，则将不会运动，C选项错误10.电源、开关S和S、定值电阻R1、光敏电阻R2和电容器连接成如图所示电路，电容器的两平行板水平放置当开关S、S闭合，并且无光照射光敏电阻R2时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，则()A液滴向下运动B液滴向上运动CR2两端的电势差是否升高无法分析D当光照强度不变时断开S，把电容器的上极板向上移一小段距离，则上极板的电势比A点的电势高解析：选
13、BD当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，R2两端的电势差降低，R1两端的电势差升高，电容器极板之间电压升高，液滴向上运动，选项B正确，A、C错误；当光照强度不变时，断开S，电容器所带电荷量不变且上板带正电，把电容器的上极板向上移一小段距离，则上极板的电势比A点的电势高，选项D正确11.如图所示，边长为L的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，中途穿越垂直纸面向里、有理想边界的匀强磁场区域，磁场的宽度大于L，以i表示导线框中的感应电流，从线框刚进入磁场开始计时，取逆时针方向为电流正方向，以下it关系图象，可能正确的是 ()解析：选BC边长为L的正方形线框，从图示位置开始沿光滑
14、斜面向下滑动，若进入磁场时所受安培力与重力沿斜面方向的分力平衡，则线框做匀速直线运动，感应电流为一恒定值；完全进入后磁通量不变，感应电流为零，线框做匀加速直线运动；从磁场中出来时，感应电流方向相反，所受安培力大于重力沿斜面方向的分力，线框做加速度减小的减速运动，感应电流减小，选项B正确同理可知，C正确12去年底，我省启动“263”专项行动，打响碧水蓝天保卫战暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U，显示仪器显示污
15、水流量Q(单位时间内排出的污水体积)则()Aa侧电势比c侧电势高B污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大C若污水从右侧流入测量管，显示器显示为负值，将磁场反向则显示为正值D污水流量Q与U成正比，与L、D无关解析：选AC根据左手定则可知，正离子向a侧偏转，则仪器显示a侧电势比c侧电势高，故A正确；根据qvBq可得UBDv，可知显示仪器的示数与污水中离子浓度无关，故B错误；若污水从右侧流入测量管，则受磁场力使得正离子偏向c侧，则c端电势高，显示器显示为负值，将磁场反向，则受磁场力使得正离子偏向a侧，则显示为正值，故C正确；污水流量QSvD2，则污水流量Q与U成正比，与D有关，与L无关，故D错误1
16、3如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为51，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小下列说法中正确的是 ()A图乙中电压的有效值为220 VB电压表的示数为44 VCR处出现火警时电流表示数增大DR处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大解析：选CD根据正弦式交流电最大值和有效值的关系可知，T，解得图乙中电压的有效值为110 V，A选项错误；电压表的示数为有效值，根据理想变压器电压和匝数的关系可知，解得电压表示数U222 V，B选项错误；R处出现火警时，阻值减小，流过的电流
17、增大，故变压器输入电流增大，电流表示数增大，C选项正确；根据功率公式得，PI2R0，电阻R0消耗的电功率增大，D选项正确14如图所示，一个匝数为N100匝的线圈以固定转速50转/秒在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n1n2101的变压器给阻值R20 的电阻供电，已知电压表的示数为20 V，从图示位置开始计时，则下列说法正确的是()A电阻R消耗的电功率为10 WB穿过线圈平面的最大磁通量为 WbCt0时刻流过线圈的电流不为零Dt0.002 5 s时刻穿过线圈平面的磁通量为 Wb解析：选BD电阻R消耗的电功率为P20 W，故A错误；变压器的匝数比为n1n2101，故输入电压为200 V
18、，最大值为200 V，转速50转/秒，故角速度：2n100 rad/s，根据公式EmNBSN，穿过线圈平面的最大磁通量为Wb，故B正确；图示时刻为中性面位置，故感应电动势为零，故感应电流为零，故C错误；转速为50转/秒，故100 rad/s，t0.002 5 s时，磁通量为mcos t Wb Wb，故D正确15如图甲所示，AB、CD是间距l1 m的足够长的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面夹角为，在虚线下方的导轨平面内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，导轨电阻不计，长为1 m的导体棒ab垂直AB，CD放置在导轨上，导体棒电阻R2 ；AB、CD右侧连接一电路，已知灯泡L的规格是“3 V1.5 W
19、”，定值电阻R13 、R26 ，在t0时，将导体棒ab从某一高度由静止释放，导体棒的速度时间图象如图乙所示，其中OP段是直线，PM段是曲线，M点后是水平直线若导体棒沿导轨下滑12.5 m时，导体棒达到最大速度，并且此时灯泡L正常发光假设灯泡的电阻恒定不变，重力加速度g10 m/s2，则下列说法正确的是()A37B匀强磁场的磁感应强度大小B为0.5 TC导体棒的质量为0.05 kgD从导体棒由静止释放至速度达到最大的过程中，通过小灯泡的电荷量为1 C解析：选BC导体棒在磁场外运动时，由图乙得：a15 m/s2，由牛顿第二定律知：a1gsin ，可得30，故A错误；小灯泡正常发光时，I0.5 A，
20、导体棒中的电流也为I0.5 A，导体棒达到最大速度时，I，其中R灯6 ，R122 ，由图乙知最大速度为vm10 m/s，解得B0.5 T，故B正确；达到最大速度时，mgsin BIl，解得m0.05 kg，故C正确；导体棒在磁场中滑行的距离x12.5a1t210 m，通过小灯泡的总电荷量q0.5 C，故D错误三、非选择题(本题共5小题，共55分)16(7分)(2019浙江模拟)(1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是_A有闭合铁芯的原副线圈B无铁芯的原副线圈C交流电源D直流电源E多用电表(交流电压挡)F多用电表(交流电流挡)用匝数na60匝和nb120匝的变压
21、器，实验测量数据如表：Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98根据测量数据可判断连接电源的线圈是_(选填“na”或“nb”)(2)用如图1所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁铁从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向从_(选填“a到b”或“b到a”)在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图象(图2)应该是_解析：(1)根据理想变压器的工作原理可知，必须使用交流电源，测量时使用多用电表的交流电压挡，当线圈内有铁芯时，磁场会更强，选用含有闭合铁芯的原副线圈，A、C、E选项正确；实际变压器存在漏
22、磁现象，导致副线圈测量电压应该小于理论变压值，nb为输入端，na为输出端(2)磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如图所示的位置时，根据楞次定律可知，感应磁场方向向下，根据安培定则可知，感应电流方向向上，流过线圈的感应电流方向为“b到a”当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，则磁铁会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁铁进入线圈时位置，根据法拉第电磁感应定律，则到达底部的感应电流较大，由楞次定律可知，进与出的感应电流方向相反，A选项正确答案：(1)ACEnb(2)b到aA17(8分)电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到
23、瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间变化的图象按图甲连接电路，提供8 V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的It曲线，如图乙所示(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，其面积表示的物理意义是_(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是_C.(3)根据以上数据估算，电容器的电容是_F.解析：(1)图象纵坐标为电流I，横坐标为时间t，由公式qIt可知，矩形面积为放电电荷量(2)每个小方格的面积代表放电电荷量q00.08103 C，
24、共有75格，则放电电荷量Q75q06.0103 C.(3)由QCU可知C7.5104 F.答案：(1)0.1 s内的放电电荷量(2)6.0103(3)7.510418(12分)如图甲所示，电阻不计，间距为l的平行长直金属导轨置于水平面内，阻值为R的导体棒ab固定连接在导轨左端，另一阻值也为R的导体棒ef垂直放置到导轨上，ef与导轨接触良好，并可在导轨上无摩擦移动现有一根轻杆一端固定在ef中点，另一端固定于墙上，轻杆与导轨保持平行，ef、ab两棒间距为d.若整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，且从某一时刻开始，磁感应强度B随时间t按图乙所示的方式变化求：(1)在0t0时间内流过导体棒ef的电流
25、的大小与方向；(2)在t02t0时间内导体棒ef产生的热量；(3)1.5t0时刻杆对导体棒ef的作用力的大小和方向解析：(1)在0t0时间内，磁感应强度的变化率，产生感应电动势的大小E1Sld，流过导体棒ef的电流大小I1，由楞次定律可判断导体棒ef的电流方向为ef.(2)在t02t0时间内，磁感应强度的变化率，产生感应电动势的大小E2Sld，流过导体棒ef的电流大小I2，在t02t0时间内导体棒ef产生的热量QI22Rt0.(3)在t1.5t0时，磁感应强度BB0，ef棒受安培力FB0I2l，方向水平向左，根据导体棒ef受力平衡，杆对导体棒ef的作用力为F，方向水平向右答案：(1)方向为ef
26、(2) (3)方向水平向右19(14分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，边长L10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r1 ，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度2 rad/s，外电路电阻R4 ，求：(1)转动过程中感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60角时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置转过60角的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)线圈转动一周外力所做的功；(6)线圈转过60角的过程中，通过R的电荷量解析：(1)感应电动势的最大值为EmnBS V.(2)由于从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时，线圈中的瞬
27、时感应电动势用余弦函数表示，即线圈转过60角时的瞬时感应电动势为eEmcos 600.5 V V.(3)线圈转过60角过程中产生的平均感应电动势为nn100 V V.(4)电压表示数为外电路电压的有效值，则UR4 V V.(5)线圈转动一周，外力所做的功等于电流产生的热量，WQ2T2 J.(6)线圈转过60角的过程中，通过电阻R的电荷量为q C.答案：(1) V(2) V(3) V(4) V(5) J(6) C20(14分)(2018天津卷)真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置图1是某种动力系统的简化模型，图中粗实线表示固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，
28、电阻忽略不计ab和cd是两根与导轨垂直、长度均为l、电阻均为R的金属棒，通过绝缘材料固定在列车底部，并与导轨良好接触，其间距也为l，列车的总质量为m.列车启动前，ab、cd处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，如图1所示，为使列车启动，需在M、N间连接电动势为E的直流电源，电源内阻及导线电阻忽略不计列车启动后电源自动关闭(1)要使列车向右运行，启动时图1中M、N哪个接电源正极，并简要说明理由；(2)求刚接通电源时列车加速度a的大小；(3)列车减速时，需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场宽度和相邻磁场间距均大于l.若某时刻列车的速度为v0，此时a
29、b、cd均在无磁场区域，试讨论：要使列车停下来，前方至少需要多少块这样的有界磁场？解析：(1)M接电源正极，列车要向右运动，安培力方向应向右，根据左手定则，接通电源后，金属棒中电流方向由a到b，由c到d，故M接电源正极(2)由题意，启动时ab、cd并联，设回路总电阻为R总，由电阻的串并联知识得R总设回路总电流为I，根据闭合电路欧姆定律有I设两根金属棒所受安培力之和为F，有FBIl根据牛顿第二定律有Fma联立式得a.(3)设列车减速时，cd进入磁场后经t时间ab恰好进入磁场，此过程中穿过两金属棒与导轨所围回路的磁通量的变化量为，平均感应电动势为E1，由法拉第电磁感应定律有E1其中Bl2设回路中平均电流为I，由闭合电路欧姆定律有I设cd受到的平均安培力为F，有FIlB以向右为正方向，设t时间内cd受安培力冲量为I冲，有I冲Ft同理可知，回路出磁场时ab受安培力冲量仍为上述值，设回路进出一块有界磁场区域安培力冲量为I0，有I02I冲设列车停下来受到的总冲量为I总，由动量定理有I总0mv0联立式得.讨论：若恰为整数，设其为n，则需设置n块有界磁场；若不是整数，设的整数部分为N，则需设置N1块有界磁场答案：(1)M接电源正极理由见解析(2)(3)见解析