1、模块检测 B(时间：90 分钟 满分：100 分)一、单项选择题(本大题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得 4 分，选错或不答的得 0 分)1在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表
2、的变化答案 D解析 产生感应电流必须满足的条件：电路闭合；穿过闭合电路的磁通量要发生变化选项 A、B 电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项 A、B 不能观察到电流表的变化；选项 C 满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项 C 也不能观察到电流表的变化；选项 D 满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选 D.2将一个闭合金属环用丝线悬于 O 点，如图 1 所示虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场下列现象能够发生的是( )图 1A金属环的摆动不会停下来，一直做等幅摆动B金属环的
3、摆动幅度越来越小，小到某一数值后做等幅摆动C金属环的摆动会很快停下来D金属环最后一次向左摆动时，最终停在平衡位置左侧某一点处答案 C解析 左边有匀强磁场，金属 环在穿越磁场边界时(无论是进入还是穿出)，由于磁通量发生变化，环内一定有感应电流产生根据楞次定律，感应电流将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象若用能量守恒来解释：有电 流产生，就一定有机械能向电能转化，金属环的机械能将不断减小，摆动就会很快停下来3在图 2 中，L 为电阻很小的线圈，G 1 和 G2 为内阻可不计、零点在表盘中央的电流计当开关 K 处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方那么，当开关 K 断开时，将出现
4、( )图 2AG 1 和 G2 的指针都立即回到零点BG 1 的指针立即回到零点，而 G2 的指针缓慢地回到零点CG 1 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DG 1 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答案 D解析 K 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4如图 3 所示的电路中，电源电压 u311sin (100t) V，A、B 间接有“220V ，440W”的电暖宝、 “220V,220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝，下列说法正确的是 ( )图 3A交流电压表的示数为 311V
5、B电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于 3 A2C电暖宝发热的功率是抽油烟机发热功率的 2 倍D抽油烟机 1min 消耗的电能为 1.32104J答案 D解析 由交变电压的表达式可知，交 变电压的有效值 U 220V，所以交流电压表的示Um2数为有效值 220V，A 错误；电路正常工作时，通过保险丝的电流为 I 3A3 A，BP1U1 P2U2 2错误；若是纯电阻电路，电暖宝的功率是抽油烟机功率的 2 倍，但抽油烟机消耗的 电能主要转化为机械能，产生的热量很少，电暖宝的热功率大于抽油烟机 热功率的 2 倍，C 错误；抽油烟机 1min 消耗的电能为 WP 2t22060J1.3210 4J
6、，D 正确5钳形电流表的外形和结构如图 4(a)所示图(a) 中电流表的读数为 1.2A图(b)中用同一电缆线绕了 3 匝，则( )图 4A这种电流表能测直流电流，图 (b)的读数为 2.4AB这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为 0.4AC这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为 3.6AD这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 (b)的读数为 3.6A答案 C解析 钳形电流表是根据电磁感应原理制成的，故只能用来测量交流电流， 对钳形电流表的原、副线圈满足 ，I2 I1，钳形电流表在使用时，原线圈是串联在被测电路中的，故同n1n2 I2I1 n1n2一电缆线虽多绕了几匝，但电缆线
7、中的电流 I1 保持不变，故当 n1 增加 3 倍时 I23.6A，C 正确6如图 5 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表 均为理想电表，除滑动变阻器电阻 R 以外，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈 c、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为 u1220 sin (100t)V.下列说法中正确2的是( )图 5A当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表的示数为 22VBt s 时，c、d 两点间的电压瞬时值为 110V1600C单刀双掷开关与 a 连接，滑动变阻器触头向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D当单刀双掷开关由 a 扳向 b
8、时，电压表和电流表的示数均变小答案 A解析 由 知 U2 U1，当 单刀双掷开关与 a 连接时， U1220V ，n1n 2101，解得U1U2 n1n2 n2n1U222V，A 选项正确；由 u1220 sin (100t)V 知， t s 时，c、d 两点间的电压瞬时值为21600u1220 sin (100 ) V110 V，B 选项错误；滑动变阻器触头向上移动时，其 电阻 R21600 2变大，由欧姆定律得 I2 ，I2变小，电流表的示数变小，而电压表的示数不变，因此 C 错误；U2R当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，匝数 n1变小，匝数 n2 和输 入电压 U1 不变，由 U2 U
9、1，得n2n1U2变大，I 2变大，因此电压表和电流表的示数均变大，D 错误二、多项选择题(本大题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错或不答的得 0 分)7目前中国南极考察队队员正在地球南极考察，设想考察队队员在地球南极附近水平面上驾驶一辆冰车向前行进时，由于地磁场作用，冰车两端会有电势差，设驾驶员的左方电势为U1，右方电势为 U2，则下列说法正确的是( )A向着南极点行进时，U 1 比 U2 高B背着南极点行进时，U 1 比 U2 低C在水平冰面上转圈时，U 1 比 U2 高D无论怎样在
10、水平冰面上行进， U1 总是低于 U2答案 BD解析 在南极附近，地磁场磁感 线的方向都是向上的，向着南极点行进或者背着南极点行进时，冰车切割磁感线，由右手定则可知，驾驶员右方电势高于左方电势；不管冰车怎样在水平冰面上行进，依据右手定则可判定，驾驶员右方电势总是高于左方 电势故 B、D 正确8电阻为 1 的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图 6 所示，现把此交变电动势加在电阻为 9 的电热丝上，下列判断正确的是( )图 6A线圈转动的角速度为 100rad/sB在 00.005s 时间内，通过电阻的电荷量为 C15C电热丝两端的电压为 1
11、80VD电热丝的发热功率为 1800W答案 BD解析 由题图可知 T0.02s ， 100rad/s， A 错误在 00.005s 内，由 UmnBS ，得2TBS Wb，q C，B 正确 电热丝两端电压 U 90 V，C 错2 R r BS 0R r 15 RR rUm2 2误电热丝的发热功率 PI 2R W1800W，D 正确U2R 902299某发电站用 11kV 的交变电压输电，输送功率一定，输电线的总电阻为 R，现若用变压器将电压升高到 330kV 送电，下面选项正确的是 ( )A因 I 所以输电线上的电流增为原来的 30 倍URB因 I 所以输电线上的电流减为原来的PU 130C因
12、 P ，所以输电线上损失的功率为原来的 900 倍U2RD若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的半径减为原来的130答案 BD解析 输送功率 PUI 一定，电压升高后，电流变为原来的 ，A 错误，B 正确；P 损 I 2R，损130失功率变为原来的( )2 ，C 错误；输电线的半径变为原来的 ，根据公式 R ，电阻变130 1900 130 lS为原来的 900 倍，P 损 I 2R，输电线上损失的功率保持不变，D 正确10如图 7 所示，平行金属导轨与水平面间夹角为 ，导轨电阻不计，与阻值为 R 的定值电阻相连，磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直穿过导轨平面有一质量为 m、长为 l 的导体
13、棒从ab 位置(ab 与导轨垂直)获得平行斜面的大小为 v 的初速度向上运动，最远到达 ab的位置，滑行的距离为 x，导体棒的电阻也为 R，与导轨之间的动摩擦因数为 ，则( )图 7A上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B2l2vRB上滑过程中安培力、滑动摩擦力和重力对导体棒做的总功为mv22C上滑过程中电流做功产生的热量为 mgx(sincos)mv22D上滑过程中导体棒损失的机械能为 mgxsinmv22答案 CD解析 上滑过程中导体棒在初始位置所受的安培力最大，即 FBIlB l ，所以选Blv2R B2l2v2R项 A 错误；上滑过程中由动能定理可得安培力、滑动摩擦力和重力对导体棒做的总
14、功为 W 安培力 W 摩擦力 W GE k mv2，选项 B 错误；上滑过程中电流做功产生的热量等于克服安12培力所做的功，选项 C 正确；由能量守恒定律可判断 D 正确三、填空题(共 2 小题，共 10 分)11(4 分) 如图 8 所示，理想变压器的原线圈接在 220V 的正弦交流电源上，R10，副线圈 b、c 间匝数为 10 匝，当把电键 K 由 b 掷向 c 时，通过 R 上的电流增加 0.2A，则通过变压器铁芯的最大磁通量变化率为_图 8答案 Wb/s25解析 由 得 可得 0.2V/匝，即每匝线圈若接一个电压表，其示U1n1 U2n2 U3n3 U1n1 U3 U2n3 n2 U1
15、n1数为 0.2V，所以结合法拉第电磁感应定律可知，通 过变压器铁芯的最大磁通量变化率为Wb/s.2512(6 分) 如图 9 甲所示，调压器装置可视为理想变压器，负载电路中 R55， 、 分别为理想电流表和理想电压表，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V，则电流表 的示数为_A， 的示数为_A，原线圈中电流的瞬时值表达式为：_.图 9答案 2 1 i sin(100t) A2四、解答题(本题共 4 小题，共 46 分解答应写出必要的文字说明、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)13(10 分) 在拆装某种大型电磁设备的过程中，需将设
16、备内部的处于匀强磁场中的线圈先闭合，然后再提升直至离开磁场操作时通过手摇轮轴 A 和定滑轮 O 来提升线圈假设该线圈可简化为水平长为 L、上下宽度为 d 的矩形线圈，其匝数为 n，总质量为 M，总电阻为R，如图 10 所示开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐转动手摇轮轴 A，在时间t 内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场此过程中，通过线圈中每匝导线横截面的电荷量为 q，求：图 10(1)磁场的磁感应强度；(2)在转动轮轴时，人至少需做多少功？( 不考虑摩擦影响)答案 (1) (2) MgdqRnLd q2Rt解析 (1)设磁场的磁感应强度为 B，在匀速提升过程中线圈运动速度 v dt线圈中感
17、应电动势 EnBLv产生的感应电流 I ER通过导线横截面的电荷量 qIt联立得 BqRnLd(2)匀速提升过程中，人要克服重力和安培力做功即 WW GW 安 又 WG MgdW 安 nBILdn qRnLdqt q2Rt联立可得 WMgdq2Rt14(10 分) 如图 11 所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为 L 的单匝正方形线框 abcd，在外力的作用下以恒定的速率 v 向右运动进入磁感应强度为 B 的有界匀强磁场区域线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的 ab 边始终平行于磁场的边界已知线框的四个边的电阻值相等，均为 R.求：图 11(1)在 ab 边刚进入磁场
18、区域时，线框内的电流大小；(2)在 ab 边刚进入磁场区域时，ab 边两端的电压；(3)在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量答案 (1) (2) (3)BLv4R 3BLv4 B2L3v4R解析 (1)ab 边切割磁感线产生的电动势为 EBLv所以通过线框的电流为 I E4R BLv4R(2)ab 边两端电压为路端电压，故 UabI 3R3BLv4(3)线框被拉入磁场的整个过程所用时间 tLv线框中产生的热量 QI 24RtB2L3v4R15(12 分) 如图 12 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10cm 和 20cm，内阻为 5，在磁感应强度 B
19、0.5T 的匀强磁场中绕 OO轴以 50 rad/s 的2角速度匀速转动，线圈外部和 20 的电阻 R 相连接求：图 12(1)S 断开时，电压表的示数；(2)开关 S 合上时，电压表和电流表的示数；(3)通过电阻 R 的电流最大值是多少？电阻 R 上所消耗的电功率是多少？答案 (1)50V (2)40V 2A (2)2 A 80W2解析 (1)感应电动势的最大值Em nBS100 0.50.10.250 V50 V2 2S 断开时，电压表示数为电源电动势的有效值 E 50 V.Em2(2)当开关 S 合上时，由闭合电路欧姆定律得I A2 AER r 5020 5UIR220 V40 V故电压
20、表的示数为 40 V，电流表的示数为 2 A.(3)通过 R 的电流最大值 Im I2 A.2 2电阻 R 上所消耗的电功率 PUI402 W80 W.16(14 分) 如图 13 甲所示，光滑且足够长的金属导轨 MN、PQ 平行地固定在同一水平面上，两导轨间距 L0.2m ，电阻 R0.4，导轨上停放一质量 m0.1kg 的金属杆 ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻 r0.1 ，导轨的电阻可忽略不计整个装置处于磁感应强度B0.5T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下现用一水平外力 F 水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U 随时
21、间 t 变化的关系如图乙所示从金属杆开始运动经 t5s 时，求：图 13(1)通过金属杆的感应电流的大小和方向；(2)金属杆的速度大小；(3)外力 F 的瞬时功率答案 (1)1A 电流方向由 b a (2)5m/s (3)1W解析 (1)由题图乙可知， t5s 时的 U0.4V此时电路中的电流(即通过金属杆的 电流) I 1AUR用右手定则判断出，此时电流的方向 为由 b 指向 a(2)金属杆产生的感应电动势 EI (Rr)0.5V因 EBLv，所以 5s 时金属杆的速度大小v 5m/sEBL(3)金属杆速度为 v 时， 电压表的示数应为 U BLvRR r由题图乙可知，U 与 t 成正比，由于 R、r、B 及 L 均为不变量，所以 v 与 t 成正比，即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动金属杆运动的加速度 a 1m/s 2vt根据牛顿第二定律，在 5s 末时对 金属杆有FBILma，解得 F0.2N此时 F 的瞬时功率 PF v1W
