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1 模块综合检测(二) (时间:90 分钟 分值:100 分) 一、单项选择题(本大题共 10 小题,每小题 3 分,共 30 分在每小题给出的四个选项 中,只有一项符合题目要求) 1.如图所示,一个矩形线圈 abcd 放在垂直纸面向里的匀强磁场中,在进行下列操作时, 整个线圈始终处于磁场之内,线圈中能产生感应电流的是( ) A线圈沿纸面向右移动 B线圈沿纸面向下移动 C线圈垂直纸面向 外移动 D线圈以 ab 边为轴转动 解析:产生感应电流的条件是:穿过闭合回路的磁通量发生变化因此无论线圈如何运 动,关键是看其磁通量是否变化,从而判断出是否有感应电流产生由于磁场是匀强磁场, 把线圈向右拉动,或向上拉动,或垂直纸面向外运动,其磁通量均不变化,均无感应 电流 产生,故 A、B、C 错误;当线圈绕 ab 边转动时,其磁通量发生变化,有感应电流产生,故 D 正确 答案:D 2如图所示,理想变压器的 a、 b 端加上一交流电压(电压有效值保持不变),副线圈 c、 d 端所接灯泡 L 恰好正常发光此时滑动变阻器的滑片 P 位于图示位置现将滑片下移 (导线电阻不计),则以下说法中正确的是( ) A灯仍能正常发光,原线圈输入电流变小 B灯不能正常发光,原线圈输入功率变大 C灯不能正常发光,原线圈输入电压变大 D灯仍能正常发光,原线圈输入功率不变 解析:变压器的原、副线圈的电压比等于匝数比,与负载无关,将滑片 P 下移,副线圈 2 电压不变,灯仍能正常发光,电阻增大,流经电阻的电流减小,副线圈的电流减小,原线圈 的电流也变小 答案:A 3如图所示,理想变压器的原线圈接 u11 000 sin 100 t(V)的交变电压,副线圈2 通过电阻 r6 的导线对“220 V,880 W”的电器 RL供电,该电器正常工作由此可知( ) A原、副线圈的匝数比为 501 B交变电压的频率为 100 Hz C副线圈中电流的有效值为 4 A D变压器的输入功率为 880 W 解析:输入电压的有效值为 11 000 V,用电器的额定电压为 220 V,所以变压器的输出 电压大于 220 V,原、副线圈的匝数比小于 501,故 A 错误;由输入电压的表达式知, f 50 Hz,故 B 错误;副线圈中的电流与用电器中的电流相同, I4 A,故 C 正确;变 1002 压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和,大于 880 W,所以变压器的输 入功率大于 880 W,故 D 错误 答案:C 4如图所示,甲是闭合铜线框,乙是有缺 口的铜线框,丙是闭合的塑料线框,它们的 正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿至相同高度 H 处同时释放(各线框下落过程中 不翻转),则以下说法正确的是( ) A三者同时落地 B甲、乙同时落地,丙后落地 C甲、丙同时落地,乙后落地 D乙、丙同时落地,甲后落地 解析:甲是闭合铜线框,在下落过程中产生感应电流,所受的安培力阻碍它的下落,故 所需的时间长;乙没有闭合回路,丙是塑料线框,故都不会产生感应电流,它们做自由落体 3 运动,故 D 正确 答案:D 5如图所示,在铁芯上、下分别绕有匝数 n1800 和 n2200 的两个线圈,上线圈两 端与 u51sin 314t(V)的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读 数可能是( ) A2.0 V B9.0 V C12.7 V D144.0 V 解析:根据 u51sin 314t(V)可知交流电的最大值为 Um51 V,则其有效值 U1 512 V V;由图可知线圈 n1是原线圈,线圈 n2是副线圈,如果变压器是理想变压器,那 512 2 么输入电压和输出电压的关系有 可得 U2 U1 V V9 V,因为交流 U1U2 n1n2 n2n1 200800 512 518 2 电压表指示的是有效值,故如果是理想变压器则 B 正确但实际变压器存在漏磁现象,故通 过原线圈的磁通量大于通过副线圈的磁通量,故实际副线圈的输出电压小于 9 V,故 A 正 确 答案:A 6.如图,边长为 d 的正方形线圈,从位置 A 开始向右运动,并穿过宽为 L(Ld)的匀强 磁场区域到达位置 B,则( ) A整个过程,线圈中始终有感应电流 B整个过程,线圈中始终没有感应电流 C线圈进入磁场和离开磁场的过程中,线圈中有感应电流,方向都是逆时针方向 D线圈进入磁场过程中,感应电流的方向为逆时针方向;穿出磁场的过程中,感应电 流的方向为顺时针方向 解析:在线圈进入或离开磁场的过程中,穿过线圈的磁通量发生变化,有感应电流产生, 线圈完全在磁场中时,穿过线圈的磁通量不变,没有感应电流产生;由右手定则可知,线圈 进入磁场过程中,线圈中感应电流沿逆时针方向,线圈离开磁场时,电流沿顺时针方向,由 4 以上分析可知,D 正确,A、B、C 错误 答案:D 7如图所示甲、乙两电路中,当 a、 b 两端与 e、 f 两端分别加上 220 V 的交流电压时, 测得 c、 d 间与 g、 h 间的电压均为 110 V若分别在 c、 d 两端与 g、 h 两端加上 110 V 的交 流电压,则 a、 b 间与 e、 f 间的电压分别为( ) A220 V,220 V B220 V,110 V C110 V,110 V D220 V,0 V 解析:首先要搞清楚变压器和分压器在改变电压原理上的本质不同对于变压器, a、 b 间与 c、 d 间的电压比总是等于它们间线圈的匝数比,与哪一个是原线圈无关,故 a、 b 间接 220 V 的交流电压, c、 d 间的电压为 110 V, c、 d 间改接 110 V 的交流电压,则 a、 b 间应输出电压为 220 V;而对于分压器,当 e、 f 间接 220 V 的电压时,电阻的 e、 g 与 f、 g 部分串联, g、 h 间电压仅是 f、 g 部分电阻的电压,当 g、 h 间接 110 V 的电压时, 由于 e、 g 部分无电流, e、 g 两点等电势,故 e、 f 间的电压等于 g、 h 间的电压,故只有选 项 B 正确 答案:B 8.交变电流电压的有效值为 6 V,它和电阻 R1、 R2及电容器 C、电压表一起连接成如图 所示的电路,图中电压表的读数为 U1,为了保证电容器 C 不被击穿,电容器的耐压值为 U2,电容器在电路中正常工作,则( ) A U16 V U26 V2 B U16 V U23 V2 C U16 V U26 V2 D U16 V U26 V2 解析:电压表读数为交流电压的有效值,所以电压表读数 U16 V,电容器耐压值应大 于交流电压的最大值, U26 V.2 答案:D 9如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为 2a,磁感应强度的大小为 B.一边 长为 a、电阻为 4R 的正方形均匀导线框 ABCD 从图示位置开始沿水平向右方向以速度 v 匀速 5 穿过磁场区域,在图乙中线框 A、 B 两端电压 UAB与线框移动距离的关系图象正确的是( ) 解析:进入磁场时,注意 UAB是路端电压,应该是电动势的四分之三,此时 E Bav,所 以 UAB ;完全进入后,没有感应电流,但有感应电动势,大小为 Bav,穿出磁场时电 3Bav4 压应该是电动势的四分之一, UAB ,电势差方向始终相同,即 A B,由以上分析可 Bav4 知选 D. 答案:D 10如图所示,甲、乙两图是两个与匀强磁场垂直放置的金属框架,乙图中除了一个电 阻极小、自感系数为 L 的线圈外,两图其他条件均相同如果两图中 AB 杆均以相同初速度、 相同加速度向右运动相同的距离,外力对 AB 杆做功的情况是( ) A甲图中外力做功多 B两图中外力做功相等 C乙图中外力做功多 D无法比较 解析:两图中 AB 杆均做加速运动,电流将增大,图乙中由于线圈自感的阻碍作用,感 应电流较甲图小,安培阻力也较小, 又加速度相同,则外力较甲图小, 甲图中外力做功 多,A 正确 答案:A 二、多项选择题(本题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分在每小题给出的四个选项中有 多项符合题目要求,全部选对得 5 分,漏选得 3 分,错选或不选得 0 分) 6 11.如图所示,将条形磁铁插入闭合线圈,第一次用 0.2 s,第二次用 0.4 s,并且两次 插入过程中磁铁相对于线圈的起始和终止位置相同, 则( ) A第一次穿过线圈的磁通量的最大值比第二次的大 B第一次穿过线圈的磁通量的变化比第二次的快 C第一次线圈中产生的感应电流比第二次的大 D第一次线圈中产生的感应电流比第二次的小 解析:磁通量变化相同,第一次时间短,则第一次线圈中磁通量变化较快,而不是 大故 A 错误,B 正确;感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,磁通量的变化率大, 感应电动势大,产生的感应电流大,故 C 正确,D 错误 答案:BC 12如图所示,在水平面上有一固定的 U 形光滑金属框架,框架上放置一金属杆 ab.在 垂直纸面方向有一匀强磁场,下列情况中可能的是( ) A若磁场方向垂直纸面向外,并且磁感应强度增大时,杆 ab 将向右移动 B若磁场方向垂直纸面向外,并且磁感应强度减小时,杆 ab 将向右移动 C若磁场方向垂直纸面向里,并且磁感应强度减小时,杆 ab 将向右移动 D若磁场方向垂直纸面向里,并且磁感应强度增 大时,杆 ab 将向右移动 解析:若磁场方向垂直纸面向外,并且磁感应强度增大时,根据楞次定律,感应电流的 方向为顺时针方向,根据左手定则,杆所受的安培力方向向左,将向左运动故 A 错误;若 磁场方向垂直纸面向外,并且磁感应强度减小时,根据楞次定律,感应电流的方向为逆时针 方向,根据左手定则,杆所受的安培力方向向右,将向右 运动故 B 正确;若磁场方向垂 直纸面向里,并且磁感应强度减小时,根据楞次定律,感应电流的方向为顺时针方向,根据 左手定则,杆所受的安培力方向向右,将向右运动,故 C 正确;若磁场方向垂直纸面向里, 并且磁感应强度增大时,根据楞次定律,感应电流的方向为逆时针方向,根据左手定则,杆 所受的安培力方向向左,将向左运动,故 D 错误 7 答案:BC 13图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,A 为交流电流表线圈绕垂直于磁场方向的水平轴 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( ) A电流表的示数为 10 A B线圈转动的角速度为 100 rad/s C0.01 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:由题图乙可知交流电电流的最大值是 Im10 A,周期 T0.02 s,由于电流表2 的示数为有效值,故示数 I 10 A,选项 A 正确;角速度 100 rad/s,选 Im2 2T 项 B 正确;0.01 s 时线圈中的感应电流达到最大,感应电动势最大,则穿过线圈的磁通量 变化最快,磁通量为 0,故线圈平面与磁场方向平行,选项 C 正确;由楞次定律可判断出 0.02 s 时流过电阻的电流方向自左向右,选项 D 错误 答案:ABC 14传感器是能将感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量量(一般是电 学量)的一种元件,在自动控制中有相当广泛的应用,如图所示的装置是一种测定液面高度 的电容式传感器,金属芯线与导电液体构成一个电容器,从电容 C 大小的变化情况就能反映 出液面高度 h 的高低情况,则二者的关系是( ) 8 A C 增大表示 h 增大 B C 增大表示 h 减小 C C 减小表示 h 减小 D C 减小表示 h 增大 解析:金属芯线与导电液体形成一个电容器,液面高度 h 变化相当于正对面积变化,根 据电容的决定式 C 分析电容的变化,当电容 C 增大时,根据电容的决定式 C rS4 kd 分析正对面积应增大,则知,液面高度 h 增大,当电容 C 减小时,则液面高度减小, rS4 kd 故 A、C 正确,B、D 错误 答案:AC 三、实验题(本题共 2 小题,共 15 分) 15(6 分)在探究产生感应电流条件的实验中,实验室提供了下列器材:电源、开关、 电流表、大小螺线管、铁芯、滑动变阻器、导线若干,如图所示请按照实验的要求连好实 验电路 解析:大螺线管和电流表组成闭合电路;带铁芯的小螺线管、滑动变阻器、电源、开关 组成闭合回路如图所示 16(9 分)如图所示,上海某校操场上,两同学相距 L 为 10 m 左右,在东偏北、西偏 南 11的沿垂直于地磁场方向的两个位置上,面对面将一并联铜芯双绞线,像甩跳绳一样 摇动,并将线的两端分别接在灵敏电流计上,双绞线并联后的电阻 R 约为 2 ,绳摇动的 频率配合节拍器的节奏,保持频率在 2 Hz 左右如果同学摇动绳子的最大圆半径 h 约为 1 m,电流计读 数的最大值 I 约为 3 mA. (1)试估算地磁场的磁感应强度的数值约为_;数学表达式 B_(由 9 R, I, L, f, h 等已知量表示) (2)将两人站立的位置,改为与刚才方向垂直的两点上,那么电流计计数约为 _ 解析:(1)摇动绳子的过程中,绳切割地磁场,当摆动速 度与地磁场垂直时,感应电动 势最大,电流最大,由 E BLv, v h , 2 f, E IR,得 B .代入题目中已知 IR2 fLh 数据,得 B510 5 T. (2)绳与磁均平行,不切割磁感线,电统计读数为 0. 答案:(1)510 5 T (2)0 IR2 fLh 四、计算题(本题共 3 小题,共 35 分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的 演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 17(8 分)如图甲所示,在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的半径为 r1 m、电阻为 R3.14 的金属圆形线框,当磁场按图乙所示规律变化时,线框中有感应电流 产生 (1)在图丙中画出感应电流随 时间变化的 i t 图象(以逆时针方向为正); (2)求出线框中感应电流的有效值 解析:(1)如图所示 (2)设电流的有效值为 I,则有: I2RT I R I R ,21 T3 2 2T3 得 I A.2 10 18(12 分)在航天事业中要用角速度计测量航天器的自转角速度 ,结构如图所示, 当系统绕轴 OO转动时,元件 A 在光滑杆上发生滑动,并输出电信号成为航天器的制导信 号源,已知 A 质量为 m,弹簧的劲度系数为 k,原长为 l0,电源电动势为 E,内阻不计,滑 动变阻器总长为 l,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器触头 P 在中点,与固定接头 Q 正 对,当系统以角速度 转动时,求: (1)弹簧形变量 x 与 的关系式; (2)电压表示数 U 与角速度 的关系式 解析:(1)由圆周运动规律知: kx m 2R m 2(l0 x), 即 kx m 2x m 2l0, 所以 x . m 2l0k m 2 (2)由串联电路的规律知: U E . xl m 2l0El( k m 2) 19(15 分)如图所示, a、 b 是两根平行直导轨, MN 和 OP 是垂直跨在 a、 b 上并可左右 滑动的两根平行直导线,每根长为 l,导轨上接入阻值分别为 R 和 2R 的两个电阻和一个板 长为 L,间距为 d 的平行板电容器

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