1、模块综合测评(分值：100分)1(3分)用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化成电信号的过程，下列属于这类传感器的是()A红外报警装置B走廊照明灯的声控装置C自动洗衣机中的压力传感装置D电饭煲中控制加热和保温的温控器A红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转化成电信号；走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转化成电信号；自动洗衣机中的压力传感装置是把位移信号转化成电信号；电饭煲中控制加热和保温的温控器是把温度信号转化成电信号。2(3分)如图(a)所示，有一个面积为100 cm2的金属圆环，电阻为0.1 ，圆环中磁感应强度的变化规律如图(b)所示，且磁场方向与圆环所在平面相垂直
2、，在AB过程中，圆环中感应电流I方向和流过它的电荷量q为()A逆时针，q0.01 CB逆时针，q0.02 CC顺时针，q0.02 C D逆时针，q0.03 CA由楞次定律可知，感应电流为逆时针方向；再由题图(b)可知B(0.20.1)T0.1 T，所以qIt0.01 C。3(3分)三角形导线框abc固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。规定线框中感应电流i沿顺时针方向为正方向，下列it图像中正确的是()ABCDB磁通量均匀变化，所以产生恒定的感应电流，因为第1 s内向里的磁通量增加，由楞次定律可判断感应电流方向
3、为逆时针方向，即规定的负方向，13 s时间内感应电流方向为顺时针方向，即规定的正方向，选项B正确。4(3分)如图所示，L为电阻很小的线圈，G1和G2为内阻可不计、零点在表盘中央的电流计。当开关S处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方。那么，当开关S断开时，将出现()AG1和G2的指针都立即回到零点BG1的指针立即回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点CG1的指针缓慢地回到零点，而G2的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点DG1的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点DS断开后，自感电流的方向与G1原电流方向相反，与G2原电流方向相同。故选D。5(3分)为了能安全对某一
4、高电压U、大电流I的线路进行测定，图中接法可行的是(绕组匝数n1n2)()ABCDB电流互感器是将大电流变成便于测量的小电流，由知I2I1，副线圈的匝数应大于原线圈的匝数且测量时应串联在被测电路中，A、C错误；电压互感器是将高电压变成低电压，由知U2U1，n1应大于n2，且测量时应并联在待测电路中，B正确，D错误。6(3分)图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为41，原线圈接图乙所示的正弦交流电。图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。则下列说法正确的是()甲乙A图乙所示电压的瞬时值表达式为u51sin 50t (V)B变压器原、副线圈中的电流
5、之比为14C变压器输入、输出功率之比为14DRt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大B题图乙所示电压的瞬时值表达式为u51sin 100t(V)，A错误；根据可知，原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，理想变压器的输入、输出功率相等，B正确，C错误；Rt处温度升高时，Rt的阻值减小，电压表示数不变，电流表示数变大，D选项错误。7(3分)(2020全国卷)CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图(甲)是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图(乙)所示。图(乙)中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止
6、开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)；将电子束打到靶上的点记为P点。则()甲乙AM处的电势高于N处的电势B增大M、N之间的加速电压可使P点左移C偏转磁场的方向垂直于纸面向外D增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移D电子在电场中加速运动，电场力的方向和运动方向相同，而电子所受电场力的方向与电场的方向相反，所以M处的电势低于N处的电势，A项错误；增大M、N之间的电压，根据动能定理可知，电子进入磁场时的初速度变大，根据r知其在磁场中的轨迹半径增大，偏转程度减小，P点将右移，B项错误；根据左手定则可知，磁场的方向应该垂直于纸面向里，C项错误；结合B项分析，
7、可知增大磁场的磁感应强度，轨迹半径将减小，偏转程度增大，P点将左移，D项正确。8(3分)(2020全国卷)真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为()A B C DC为使电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，电子进入匀强磁场中做匀速圆周运动的半径最大时轨迹如图所示，设其轨迹半径为r，轨迹圆圆心为M，磁场的磁感应强度最小为B，由几何关系有r3a，解得ra，电子在匀强磁场中做
8、匀速圆周运动有evBm，解得B，选项C正确。9(6分)如图为“研究电磁感应现象”实验中所用器材的示意图。试回答下列问题。(1)在该实验中电流计G的作用是检测感应电流的_和_。(2)请按实验要求在实物上连线。(3)在实验出现的电磁感应现象中，A、B线圈哪个相当于电源？_(选填“A”或“B”)。解析(1)电流计G的零刻度在表盘中央，电流流过时，指针偏转，既显示了电流的大小，也显示了电流的方向。(2)电源、开关、滑动变阻器和小线圈构成一闭合回路；大线圈和电流计构成闭合电路。电路如图所示：(3)B线圈与电流计相连，显示回路感应电流，即B线圈相当于电源。答案(1)大小方向(2)见解析图(3)B10(10
9、分)如图所示，水平桌面上有两个质量为m5.0103 kg、边长均为l0.2 m的正方形线框A和B，电阻均为R0.5 ，用绝缘细线相连静止于宽为d0.8 m的匀强磁场的两边，磁感应强度B1.0 T，垂直桌面向下，现用水平恒力F0.8 N拉线框B，不计摩擦，线框A的右边离开磁场时恰好做匀速运动，求：(1)线框匀速运动的速度；(2)线框产生的焦耳热。解析(1)线框A的右边离开磁场时EBlv，I平衡条件为FBIl，所以v10 m/s。(2)由能量守恒定律QF(dl)2mv2代入数据解得线框进出磁场过程中产生的焦耳热Q0.3 J。答案(1)10 m/s(2)0.3 J11(4分)(多选)如图所示，闭合金
10、属线框从一定高度自由下落进入匀强磁场中，磁场足够大，从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，线框运动的vt图像可能是()ABCDACD当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力等于重力，则线框在从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场前做匀速运动，故A是可能的；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力小于重力，则线框做加速度逐渐减小的加速运动，最后可能做匀速运动，故C情况也可能；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力大于重力，则线框做加速度逐渐减小的减速运动，最后可能做匀速运动，故D可能；线框在磁场中不可能做匀变速运动，故B项是不可能的。12(4分)(多选)通电矩形导线框abcd与无限长通
11、电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是()A线框有两条边所受的安培力方向相同B线框有两条边所受的安培力大小相同C线框所受安培力的合力方向向左D线框将绕MN转动BC通电矩形导线框abcd在无限长通电直导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad边和bc边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad边、bc边受磁场力(安培力)大小相同，方向相反，即ad边和bc边受合力为零。而对于ab和cd两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab边近而且由左手定则判断受力向左，cd边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab边、cd边受合力方向向
12、左，故B、C选项正确。13(4分)(多选)如图混合正离子束先后通过正交电场磁场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子束在区域中不偏转，进入区域后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的()A速度 B质量 C电荷 D比荷AD在正交的电磁场区域中，正离子不偏转，说明离子受力平衡，在区域中，离子受电场力和洛伦兹力，由qvBqE，得v，可知这些正离子具有相同的速度；进入只有匀强磁场的区域时，偏转半径相同，由R和v，可知，R；这些正离子具有相同的比荷。故选AD。14(4分)(多选)在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为50 ，在ab间加上如图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是()甲乙A交流电压的有效值
13、为100 VB电流表示数为2 AC产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14 rad/sD在1 min内电阻R上产生的热量为1.2104 JAD从题图乙中可以看出，交流电压的峰值为100 V，所以有效值U100 V，A项正确；通过电阻的电流I2 A，B错误；交流电的周期为T0.02 s，314 rad/s，C错误，1 min内QI2Rt1.2104 J，D正确。15(8分)(2020全国卷)已知一热敏电阻当温度从10 升至60 时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 )、电压表(可视为理想电表)和毫
14、安表(内阻约为100 )。(1)在方框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为_ k。(保留2位有效数字)实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图甲所示。(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 k。由图甲求得，此时室温为_ (保留3位有效数字)。(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图乙所示。图中，E为直流电源(电动势为10 V
15、，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警，若要求开始报警时环境温度为50 ，则图中_(填 “R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_ k(保留2位有效数字)。 甲 乙解析(1)由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻的阻值小得多，因此滑动变阻器应用分压式接法，由于电压表可视为理想电表，则电流表应用外接法，电路图如答案图所示。 (2)由欧姆定律得R 1.8103 1.8 k。(3)由题图(a)可直接读出热敏电阻的阻值为2.2 k时，室温为25.5 。(4)由题意可知随温度的升高R2两端的输出电压应增大，又由串联电路的特点可知，R1的阻值应
16、减小或R2的阻值应增大，而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此R1应为热敏电阻；当环境温度为50 时，热敏电阻的阻值为0.8 k，则由串联电路的特点有，解得R21.2 k。答案(1)如图所示(2)1.8(3)25.5(4)R11.216(10分)质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器。粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：(1)粒子的速度v为多少？(2)速度选择器的电压U2为多少？(3)粒子在B2
17、磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？解析(1)在a中，e被加速电场U1加速，由动能定理有eU1mv2得v。(2)在b中，e受的电场力和洛伦兹力大小相等，即eevB1代入v值得U2B1d。(3)在c中，e受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，做匀速圆周运动的半径R代入v值得R 。答案(1) (2)B1d (3) 17(12分)如图所示，在磁感应强度B1.0 T、方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成37角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab，已知接在滑轨中的电源电动势E12 V，内阻不计，ab杆长l0.5 m，质量m0.2 kg，杆与滑轨间的动摩擦因数0.1，滑轨与ab杆的电阻忽略不计
18、，g取10 m/s2，sin 370.6。接在滑轨上的滑动变阻器R的阻值在什么范围内变化时，可使ab杆在滑轨上保持静止？(结果保留一位有效数字)解析对金属杆受力分析，回路中的电流为：I金属杆受到的安培力为：FBIl当摩擦力沿斜面向上，电流强度最小，电阻最大，由共点力平衡得：mgsin 37fFcos 370mgcos 37Fsin 37FN0fFN联立解得：Rmax5 当摩擦力沿斜面向下，电流强度最大，电阻最小，由共点力平衡得：mgsin 37fFcos 370mgcos 37Fsin 37FN0fFN联立解得：Rmin3 故可变电阻在35 范围内。答案35 18(14分)交流发电机转子有N匝
19、线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈电阻为r，外电路电阻为R，当线圈处于中性面时开始计时，逆时针匀速转动180过程中，求：(1)写出R两端的电压瞬时值的表达式；(2)R上产生的电热Q；(3)通过R的电荷量q。解析按照电流的定义I，计算电荷量q应该用电流的平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值。电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR。这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。(1)线圈由中性面开始转动，感应电动势的瞬时值表达式为enBSsin t由闭合电路欧姆定律可知i电阻R两端的电压为：uiR解以上三式得：unBSsin t。(2)感应电动势的最大值为EmnBS感应电动势的有效值为E由闭合电路欧姆定律可知I由焦耳定律可知， QI2Rt，其中t解以上四式得： Q。(3)通过电阻R的电荷量为qt由闭合电路欧姆定律得： 由法拉第电磁感应定律得： nBS(BS)2BS联立以上四式得： q。答案(1)unBSsin t (2)Q (3)q