模块综合测评

模块综合测评 满分 100 分 时间 90 分钟 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 4 分 共 40 分 在每小题 给出的四个选项中 有的小题只有一个选项正确 有的小题有多个 选项正确 全部选对的得 4 分 选不全的得 2 分 有选错或不答的 得 0 分 1 如图 1 闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁 磁铁的 N 极朝下 当磁铁向下运动时 但未插入线圈内 部 A 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互吸引 B 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相 同 磁铁与线圈相互排斥 C 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈 相互吸引 D 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈 相互排斥 答案 B 2 某仪器内部电路如图 2 所示 其中 M 是一个质量较大的金 属块 它的前后两端分别与金属丝制作的弹簧相连 并套在光滑水 平细杆上 a b c 三块金属片的间隙很小 b 固定在金属块上 当 图 1 金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态 若将该仪器固定在一 辆汽车上 发现乙灯亮时 汽车所做的运动是 图 2 A 匀速前进 B 加速前进 C 前进中刹车 D 倒车中刹车 解析 选 BD 依题意 a b 相连接才会有乙灯亮 对 M 受力分 析可知 合力必然向右 即 M 的加速度方向向右 满足车有向右的 加速度才符合题意 当车匀速前进时无加速度 A 错 加速前进 前进中刹车和倒车中刹车 这三种情景下判断加速度方向的方法是 加速直线运动是指 a v 方向同向 减速直线运动是指 a v 方向反 向 对加速前进 前进表示速度 v 向右 加速表示 a 也向右 B 对 对前进中刹车 前进表示速度 v 向右 刹车是减速 表示加速度方 向向左 C 错 对倒车中刹车 倒车表示速度 v 方向向左 刹车表 示减速 则 a 向右 D 对 3 如图 3 中画出的是穿过一个闭合线圈的磁通量随时间的变化 规律 以下哪些认识是正确的 图 3 A 第 0 6 s 末线圈中的感应电动势是 4 V B 第 0 9 s 末线圈中的瞬时电动势比 0 2 s 末的大 C 第 1 s 末线圈的瞬时电动势为零 D 第 0 2 s 末和 0 4 s 末的瞬时电动势的方向相同 解析 选 AB 由法拉第电磁感应定律 可以求得第 0 6 s 末线圈 中的感应电动势是 4 V 故 A 选项正确 从 0 8 s 1 s 磁通量变化 率比 0 0 3 s 时的大 故 B 选项正确 第 1 s 末线圈的磁通量变化 率不为零 即瞬时电动势不为零 故 C 选项不正确 第 0 2 s 末和 0 4 s 末的瞬时电动势的方向相反 故 D 选项不正确 4 某交变电流的图象如图 4 所示 则该交变电流的有效值为 图 4 A 2 A B 4 A 2 C 3 5 A D 6 A 2 解析 选 A 由于电流大小恒定 只有方向改变 故有效值为 2 A 2 5 图 5 中两个电路是研究自感现象的电路 对实验结果的描述 正确的是 图 5 接通开关时 灯 P2立即就亮 P1稍晚一会儿亮 接通开关 时 灯 P1立即就亮 P2稍晚一会儿亮 断开开关时 灯 P1立即 熄灭 P2稍晚一会儿熄灭 断开开关时 灯 P2立即熄灭 P1稍晚 一会儿熄灭 A B C D 解析 选 A 接通开关 L 对 P1的电流增大有阻碍作用 故 P1 稍晚一会儿亮 而 P2电路立刻接通 所以 P2立即亮 断开开关 P1立刻断路 熄灭 而 L 要给 P2通电 P2过一会儿熄灭 6 如图 6 所示 一理想变压器接在电压 为 U 的交流电源上 原线圈接入电路的匝数 可以通过调节滑动触头 P 来改变 副线圈连 接了交流电流表 定值电阻 R0和可变电阻 R 则 A 保持 P 的位置不动 将 R 的阻值增大 则电流表的读数变 图 6 小 B 保持 P 的位置不动 将 R 的阻值增大 则 R0的电功率变大 C 保持 R 的阻值不变 将 P 向上滑动 则电流表的读数变大 D 保持 R 的阻值不变 将 P 向上滑动 则 R0的电功率变大 解析 选 A 电压 U原决定 U副 而电流和功率均是负载部分决 定于电源部分 7 图 7 甲为一理想自耦变压器 输入端接交流稳压电源 其电 压随时间变化关系如图乙所示 已知 n1 n2的比值为 2 1 负载电 阻 R 的阻值为 5 下面正确的说法有 图 7 A 通过负载电阻 R 的电流的最大值为 31 1 A B 通过负载电阻 R 的电流的有效值为 22 A C 通过负载电阻 R 的电流的频率为 100 Hz D 通过负载电阻 R 的电流的频率为 25 Hz 解析 选 AB 由图象可知电压最大值 Um 311 V 故其有效值 U Um 220 V 周期 T 0 02 s 频率 f 50 Hz 由 得 2 2 1 T U1 U2 n1 n2 U2 110 V 由欧姆定律 I2 22 A 最大值 Im2 22 31 1 U2 R2 A A B 正确 变压器只改变电压 电流 不改变交流电的频率和 功率 C D 错 8 等腰三角形内有垂直于纸面向外的匀强磁场 它的底边在 x 轴上且长为 2L 高为 L t 0 时刻 边长为 L 的正方形导线框从图 8 示位置沿 x 轴正方向匀速穿过磁场 取顺时针方向为电流的正方向 则能够正确表示导线框中电流 位移 i x 关系的是 图 8 解析 选 A 本题考查的是右手定则和 E BLv 中有效长度的问 题 本类问题注意切割磁感线的部分的长度 和产生感应电流的方 向问题 本题中导线框向右移动 0 L 过程中 只有导线框的右边切 割磁感线 且有效长度逐渐增大 感应电动势逐渐增大 电流逐渐 增大 此后导线框左边进入磁场 两边产生的感应电动势相反 电 流减小且都是正向的 直到运动到时 两边处在磁场中的有效长 3L 2 度相等 电动势为零 感应电流为零 此后导线框左边在磁场中部 分长度增大 导线框右边减小 感应电流改变方向 大小逐渐增大 当运动 2L 时导线框右边全部出磁场 导线框左边全部进入磁场 负 向电流最大 此后负向电流逐渐减小 直至导线框全部出磁场 故 选项 A 正确 9 如图 9 所示 水平放置的两根金属 导轨位于方向垂直于导轨平面并指向纸里 的匀强磁场中 导轨上有两根小金属导体 杆 ab 和 cd 其质量均为 m 能沿导轨无 摩擦地滑动 金属杆 ab 和 cd 与导轨及它们间的 接触等所有电阻可忽略不计 开始时 ab 和 cd 都是静止的 现突然 让 cd 杆以初速度 v 向右开始运动 如果两根导轨足够长 则 A cd 始终做减速运动 ab 始终做加速运动 并将追上 cd B cd 始终做减速运动 ab 始终做加速运动 但追不上 cd C 开始时 cd 做减速运动 ab 做加速运动 最终两杆以相同速 度做匀速运动 D 磁场力对两金属杆做功的大小相等 解析 选 C cd 杆将做加速度减小的减速运动 ab 杆做加速度减 小的加速运动 当两杆速度相等时 回路磁通量不再变化 回路中 电流为零 两杆不再受安培力作用 将以相同的速度向右匀速运动 故 C 正确 10 如图 10 所示 AB CD 为两个平 行的水平光滑金属导轨 处在方向竖直向 图 9 图 10 下 磁感应强度为 B 的匀强磁场中 AB CD 的间距为 L 左右两 端均接有阻值为 R 的电阻 质量为 m 有效长度为 L 且不计电阻的 导体棒 MN 放在导轨上 与导轨接触良好 并与轻质弹簧组成弹簧 振动系统 开始时 弹簧处于自然长度 导体棒 MN 具有水平向左 的初速度 v0 经过一段时间 导体棒 MN 第一次运动到最右端 这 一过程中 AC 间电阻 R 上产生的焦耳热为 Q 则 A 初始时刻棒所受的安培力大小为 2B2L2v0 R B 从初始时刻至棒第一次到达最右端的过程中 整个回路产 生的焦耳热为 2Q 3 C 当棒第一次到达最右端时 弹簧具有的弹性势能为 mv02 2Q 1 2 D 当棒再次回到初始位置时 AC 间电阻的热功率为 B2L2v02 R 解析 选 AC 初始时刻 棒两端的电动势 E0 BLv0 棒中的电 流 I0 棒所受的安培力大小 F 选项 A 正确 两 2BLv0 R 2B2L2v0 R 电阻的阻值相等 则热功率也相等 从初始时刻至棒第一次到达最 右端过程中 整个回路产生的焦耳热为 2Q 弹簧具有的弹性势能 Ep mv02 2Q 选项 B 错误 C 正确 当棒再次回到初始位置时速 1 2 度小于 v0 AC 间电阻的热功率也小于 选项 D 错误 B2L2v02 R 二 填空题 本题共 2 个小题 第 11 题 6 分 第 12 题 10 分 共 16 分 将答案填在题中的横线上 11 已知电流表的电流从 接线柱流 入时指针向右偏 在如图 11 所示的实验装 置中 1 合上 S 将线圈 A 插入 B 的过程中 电流表指针向 偏 2 合上 S 将线圈 A 插入 B 后 将变阻器触头向左移动时 电流 表指针向 偏 解析 合上 S 后 螺线管中存在向下的磁场 若将线圈 A 插入 B 在插入 B 的过程中 穿过 B 线圈的磁场方向向下 其磁通量增 加 由楞次定律和安培定则 可得电流表中存在 接线柱流入 的电流应右偏 若将变阻器触头向左移动 线圈 A 中电流增大 磁 场增强 由楞次定律及安培定则可得电流表中存在由 接线柱 流入的电流 应右偏 若 A 中插入铁芯 其磁性增强 同理可得电 流表指针右偏 答案 1 右 2 右 12 如图 12 所示 理想变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 4 1 原线圈输入电压 u1 1410sin100 t V 副线圈通过电 阻 R 1 的输电线对用户供电 则用户处最多接 盏 220 V 40 W 电灯可保证正常发光 图 11 图 12 解析 原线圈输入电压 U1 V 1000 V 1410 2 由 得副线圈两端电压 U2 U1 250 V 因用户处电 U1 U2 n1 n2 n2 n1 压为 220 V 所以线圈回路中线路上损失电压 U线 30 V 所以副线 圈回路中电流 I2 30 A 用户处所接电灯 N 165 盏 U线 R线 30 40 220 答案 165 三 计算题 本题共 4 小题 共 44 分 计算题必须有必要的文 字说明和解题步骤 有数值计算的要注明单位 只写出最后答案的 不得分 13 10 分 如图 13 所示为交流发电机示意图 匝数为 n 100 匝的矩形线圈 边长分别为 10 cm 和 20 cm 内阻为 5 在磁感应强度 B 0 5 T 的匀强磁场中绕 OO 轴 图 13 以 50 rad s 的角速度匀速转动 线圈和外部 20 的电阻 R 相 2 接 求 1 S 断开时 电压表示数 2 电键 S 合上时 电压表和电流表示数 解析 1 感应电动势最大值 Em nBS 100 0 5 0 1 0 2 50 V 50 V 22 S 断开时 电压表示数为电源电动势有效值 E 50 V Em 2 2 电键 S 合上时 由闭合电路欧姆定律 I A 2 0 A E R r 50 20 5 U IR 2 20 V 40 V 即电流表示数为 2 A 电压表示数为 40 V 答案 1 50 V 2 40 V 2 A 14 10 分 如图 14 所示 匝数 n 100 匝 截面积 S 0 2 m2 电阻 r 0 5 的圆形线圈 MN 处于垂直纸面向里的匀强磁场内 磁 感应强度随时间按 B 0 6 0 02t T 的规律变化 处于磁场外的电 阻 R1 3 5 R2 6 电容 C 30 F 开关 S 开始时未闭合 求 图 14 1 闭合 S 后 线圈两端 M N 两点间的电压 UMN和电阻 R2消耗 的电功率 2 闭合 S 一段时间后又断开 S 则 S 断开后通过 R2的电荷量为 多少 解析 1 线圈中感应电动势 E n nS 100 0 02 0 2 V 0 4 V t B t 通过电源的电流 I A 0 04 A E R1 R2 r 0 4 3 5 6 0 5 线圈两端 M N 两点间的电压 UMN E Ir 0 4 V 0 04 0 5 V 0 38 V 电阻 R2消耗的电功率 P2 I2R2 0 04 0 04 6 W 9 6 10 3 W 2 闭合 S 一段时间后 电路稳定 电容器 C 相当于开路 其两 端电压 UC等于 R2两端的电压 即 UC IR2 0 04 6 V 0 24 V 电容器充电后所带电荷量为 Q CUC 30 10 6 0 24 C 7 2 10 6 C 当 S 再断开后 电容器通过电阻 R2放电 通过 R2 的电荷量为 7 2 10 6 C 答案 1 0 38 V 9 6 10 3 W 2 7 2 10 6 C 15 12 分 空间某区域内存在水平方向的匀强磁场 B 在磁场 区域内有两根相距 l1的平行金属导轨 PQ MN 固定在竖直平面内 如图 15 所示 PM 间连接有阻值为 R 的电阻 QN 间连接着两块水 平放置的平行金属板 a b 两板相距 l2 一根电阻为 r 的细导体棒 cd 导体棒与导轨接触良好 不计导轨和导线的电阻 若导线棒 cd 以速率 v 向右匀速运动时 在平行金属板 a b 之间有一个带电液滴 恰好在竖直平面内做匀速圆周运动 求 图 15 1 液滴带什么电 为什么 2 若带电液滴的重力为 mg 求滴液的电荷量 q 是多少 解析 1 正电 因为液滴在竖直平面内做匀速圆周运动 说明 重力与电场力平衡 故电场力方向向上 又经判定 a 板带负电 b 板带正电 所以液滴必带正电 2 因为 mg qE l2E Ucd Ucd e e Bl1v R R r 所以 q l2mg R r l1vRB 答案