模塊綜合測評(時間：60分鐘，滿分：100分)一、選擇題(本題共10個小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．)1．關于電磁感應現象，下列說法中正確的是()【導學號：90270139】A．只要有磁通量穿過閉合電路，電路中就有感應電流B．只要閉合電路在做切割磁感線運動，電路中就有感應電流C．只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，電路中就有感應電流D．只要穿過閉合電路的磁通量足夠大，電路中就有感應電流【解析】產生感應電流的條件是穿過閉合回路的磁通量發生變化，與穿過線圈的磁通量的大小無關，C正確．【答案】C2．物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環實驗”．如圖1所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后，將一金屬套環置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環．閉合開關S的瞬間，套環立刻跳起．某同學另找來器材再探究此實驗．他連接好電路，經重復實驗，線圈上的套環均未動．對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環未動的原因可能是()圖1A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數過多D．所用套環的材料與老師的不同【解析】金屬套環跳起的原因是開關S閉合時，套環上產生感應電流與通電螺線管上的電流相互作用而引起的．線圈接在直流電源上，S閉合時，金屬套環也會跳起．電壓越高，線圈匝數越多，S閉合時，金屬套環跳起越劇烈．若套環是非導體材料，則套環不會跳起．故選項A、B、C錯誤，選項D正確．【答案】D3．(2023·青島高二期末)圓形導線框固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直．規定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應強度B隨時間變化的規律如圖2所示．若規定逆時針方向為感應電流i的正方向，下列i-t圖中正確的是()圖2【解析】由E＝neq\f(ΔB,Δt)S，i＝eq\f(E,R)可知，圓環內磁感應強度B的變化率恒定不變，電流大小也不變，A項錯誤；由楞次定律可知，第1s內導線框中的感應電流方向沿逆時針方向，與規定的正方向相同，故選項B、D一定錯誤，只有選項C正確．【答案】C4.(2023·汕尾高二期末)如圖3所示，平放在水平面的鐵芯上分別繞有線圈L1、L2，每個線圈各接有兩條光滑的平行金屬導軌，金屬棒MN、PQ均垂直于導軌放置，MN棒可自由移動而PQ棒固定．MN所在軌道之間有豎直向上的勻強磁場B1，PQ棒所在軌道之間有沿豎直方向的變化磁場B2，規定豎直向上為B2的正方向．當B2變化時，MN在磁場B1的作用下向右運動，則B2隨時間變化的B2-t圖象可能是下圖中的()【導學號：90270140】圖3ABCD【解析】由E2＝neq\f(ΔB2,Δt)S可知，若磁場B2均勻變化，產生的感應電動勢E2恒定不變，L2中的電流恒定不變，L1中將無感應電動勢，MN棒不會向右運動，A、B選項均錯誤；若B2豎直向上，逐漸減小，變化率也減小，由楞次定律可判斷，L1中的磁通量方向豎直向上，且在減小，MN棒中的感應電流方向由M→N，在B1中所變安培力水平向左，MN棒將向左運動，C選項錯誤；同樣道理可分析，D選項正確．【答案】D5．(2023·嘉興高二檢測)在勻強磁場中的矩形線圈從中性面開始勻速轉動，穿過線圈平面的磁通量與時間t的圖象是()【解析】設勻強磁場的磁感應強度為B，矩形線圈abcd的面積為S，如圖所示，從中性面位置開始逆時針方向勻速轉動，設經過時間t轉過的角度θ＝ωt，轉到位置a1d1，畫出它的正視圖如圖所示．由磁通量計算式Φ＝BS(S為垂直磁感線方向的面積)可知，在時刻t通過線圈平面的磁通量為Φ＝BScosθ＝BScosωt，即ω與t的關系按余弦函數規律變化．C選項正確．【答案】C6．(2023·全國卷Ⅱ)如圖4所示，在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導線框；在導線框右側有一寬度為d(d>L)的條形勻強磁場區域，磁場的邊界與導線框的一邊平行，磁場方向豎直向下．導線框以某一初速度向右運動．t＝0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導線框進入并通過磁場區域．下列v-t圖象中，可能正確描述上述過程的是()【導學號：90270141】圖4【解析】導體切割磁感線時產生感應電流，同時產生安培力阻礙導體運動，利用法拉第電磁感應定律、安培力公式及牛頓第二定律可確定線框在磁場中的運動特點．線框進入和離開磁場時，安培力的作用都是阻礙線框運動，使線框速度減小，由E＝BLv、I＝eq\f(E,R)及F＝BIL＝ma可知安培力減小，加速度減小，當線框完全進入磁場后穿過線框的磁通量不再變化，不產生感應電流，不再產生安培力，線框做勻速直線運動，故選項D正確．【答案】D7．如圖5所示是一火災報警器電路的示意圖．其中R3為用半導體熱敏材料制成的傳感器，這種半導體熱敏材料的電阻率隨溫度的升高而增大．值班室的顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接一報警器．當傳感器R3所在處出現火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是()圖5A．I變大，U變小 B．I變小，U變大C．I變小，U變小 D．I變大，U變大【解析】首先弄清電路的結構：R2與R3并聯，再與R1串聯，當R3所在處出現火情時，R3的溫度升高，則R3的電阻增大，故整個外電路的電阻要增大，路端電壓U也要增大，R3兩端電壓也要增大，即R2兩端電壓要增大，所以I要增大，故選D.【答案】D8．如圖6甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為10∶1，b是原線圈的中心抽頭，圖中電表均為理想的交流電表，定值電阻R＝10Ω，其余電阻均不計，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，則下列說法中正確的是()【導學號：90270142】圖6A．當單刀雙擲開關與a連接時，電壓表的示數為22VB．當單刀雙擲開關與a連接且t＝s時，電流表示數為零C．當單刀雙擲開關由a撥向b時，原線圈的輸入功率變大D．當單刀雙擲開關由a撥向b時，副線圈輸出電壓的頻率變為25Hz【解析】原線圈輸入電壓的有效值為U1＝eq\f(311,\r(2))V＝220V，當單刀雙擲開關與a連接時，U2＝eq\f(1,10)U1＝22V，A選項正確；當t＝s時，電流表示數不為零，電流表測量的是有效值，B選項錯誤；當單刀雙擲開關由a撥向b時，U2′＝eq\f(1,5)U1＝44V，輸出功率增大，原線圈的輸入功率也增大，此時輸出電壓的頻率不變，C選項正確，D選項錯誤．【答案】AC9.如圖7所示，阻值為R的金屬棒從圖示位置ab分別以v1、v2的速度沿光滑導軌(電阻不計)勻速滑到a′b′位置，若v1∶v2＝1∶2，則在這兩次過程中()圖7A．回路電流I1∶I2＝1∶2B．產生的熱量Q1∶Q2＝1∶2C．通過任一截面的電荷量q1∶q2＝1∶2D．外力的功率P1∶P2＝1∶2【解析】金屬棒切割磁感線產生的感應電動勢為BLv，感應電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLv,R)，其大小與速度成正比；產生的熱量Q＝I2Rt＝eq\f(B2L2v2,R)·eq\f(L′,v)＝eq\f(B2L2L′v,R)，B、L、L′、R是一樣的，兩次產生的熱量比等于運動速度的比；通過任一截面的電荷量q＝It＝eq\f(BLv,R)eq\f(L′,v)＝eq\f(BLL′,R)與速度無關，所以這兩個過程中，通過任一截面的電荷量之比應為1∶1；金屬棒運動過程中受磁場力的作用，為使棒勻速運動，外力大小要與磁場力相同．則外力的功率P＝Fv＝BILv＝eq\f(B2L2v2,R)，其中B、L、R相同，外力的功率與速度的平方成正比，所以外力的功率之比應為1∶、B正確．【答案】AB10．豎直放置的平行光滑導軌，其電阻不計，磁場方向如圖8所示，磁感應強度B＝T，導體桿ab和cd的長均為m，電阻均為Ω，所受重力均為N，現在用力向上推導體桿ab，使之勻速上升(與導軌接觸始終良好)，此時cd恰好靜止不動，ab上升時下列說法正確的是()【導學號：90270143】圖8A．ab受到的推力大小為2NB．ab向上的速度為2m/sC．在2s內，推力做功轉化的電能是JD．在2s內，推力做功為J【解析】以ab、cd為整體可知向上推力F＝2mg＝N，對cd可得BIl＝mg，所以I＝eq\f(mg,Bl)＝eq\f,×A＝1A，設ab運動速度為v，則Blv＝I×2R，所以v＝eq\f(2RI,Bl)＝eq\f(2××1,×m/s＝2m/s,2s內轉化的電能W電＝I2×2Rt＝J,2s內推力做的功WF＝Fvt＝J．故選項B、C正確．【答案】BC二、非選擇題(本題共3小題，共40分．)11．(12分)(2023·鎮安高二檢測)交流發電機的原理如圖9甲所示，閉合的矩形線圈放在勻強磁場中，繞OO′軸勻速轉動，在線圈中產生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示，已知線圈的電阻為R＝Ω，求：甲乙圖9(1)通過線圈導線的任一個橫截面的電流的最大值是多少？(2)矩形線圈轉動的周期是多少？(3)線圈電阻上產生的電熱功率是多少？(4)保持線圈勻速轉動，1min內外界對線圈做的功是多少？【解析】(1)由i-t圖可知通過線圈導線的任一個橫截面的電流的最大值Im＝A.(2)矩形線圈轉動的周期T＝×10－3s.(3)由有效值I＝eq\f(Im,\r(2))，線圈電阻上產生的電熱功率為P＝I2R＝eq\f(I\o\al(2,m),2)R＝4W.(4)外界對線圈做功轉化成電能再轉化成電熱，1min內外界對線圈做的功W＝Pt＝240J.【答案】(1)A(2)×10－3s(3)4W(4)240J12．(14分)某電子天平原理如圖10所示，E形磁鐵的兩側為N極，中心為S極，兩極間的磁感應強度大小均為B，磁極寬度均為L，忽略邊緣效應，一正方形線圈套于中心磁極，其骨架與秤盤連為一體，線圈兩端C、D與外電路連接，當質量為m的重物放在秤盤上時，彈簧被壓縮，秤盤和線圈一起向下運動(骨架與磁極不接觸)，隨后外電路對線圈供電，秤盤和線圈恢復到未放重物時的位置并靜止，由此時對應的供電電流I可確定重物的質量．已知線圈匝數為n，線圈電阻為R，重力加速度為g，問：圖10(1)線圈向下運動過程中，線圈中感應電流是從C端還是從D端流出？(2)供電電流I是從C端還是從D端流入？求重物質量與電流的關系．(3)若線圈消耗的最大功率為P，該電子天平能稱量的最大質量是多少？【導學號：90270144】【解析】(1)由右手定則知：感應電流從C端流出．(2)設線圈受到的安培力為FA.外加電流從D端流入．由FA＝mg和FA＝2nBIL，得m＝eq\f(2nBL,g)I.(3)設能稱量的最大質量為m0.由m＝eq\f(2nBL,g)I和P＝I2R，得m0＝eq\f(2nBL,g)eq\r(\f(P,R)).【答案】(1)感應電流從C端流出(2)供電電流從D端流入m＝eq\f(2nBL,g)I(3)eq\f(2nBL,g)eq\r(\f(P,R))13．(14分)如圖11甲所示，足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ豎直放置，其寬度L＝1m，一勻強磁場垂直穿過導軌平面，導軌的上端M與P之間連接一阻值為R＝Ω的電阻，質量為m＝kg、電阻為r＝Ω的金屬棒ab緊貼在導軌上．現使金屬棒ab由靜止開始下滑，下滑過程中ab始終保持水平，且與導軌接觸良好，其下滑距離x與時間t的關系如圖乙所示，圖象中的OA段為曲線，AB段為直線，導軌電阻不計，g取10m/s2(忽略ab棒運動過程中對原磁場的影響)．甲乙圖11(1)判斷金屬棒兩端a、b的電勢高低；(2)求磁感應強度B的大小；(3)在金屬棒ab從開始運動的s內，電阻R上產生的熱量．【解析】(1)由右手定則判斷φb>φa.(2)當