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1、模块综合检测（一）（时间：90分钟分值：100分）一、单项选择题（本题共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.机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”， 以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯.下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是（）A.力传感器B.光传感器C.温度传感器 D.声音传感器解析：遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项B正确，选项A、C、D错误.答案：B2.现用电压为380 V的正弦式交变电流给额定电压为220 V的电灯供电，以下电路中不可能使灯泡正常发光的有 （）解析：由题图可知，A、B中均
2、有电阻分压，可以使灯泡正常发光；C为降压变压器，通过变压器降压也可以使灯泡正常发光；D为升压变压器，灯泡两端的电压要大于380 V，不可行.答案：D3.对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是（）A.电流大小变化，方向不变，是直流电流B.电流大小、方向都变化，是交变电流C.电流的周期是0.02 s，最大值是0.2 AD.电流做周期性变化，是交变电流解析：方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征，因为在此坐标系中电流的方向用正负表示，所以此电流的方向没有改变，是直流电流，A正确，B、D错误；由题图象可以看出电流的周期是0.01 s， 而不是0.02 s，C错误.答案
3、：A4.如图所示，北京某中学生在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1，方向由南向北，竖直分量大小为B2，假设自行车的车把为长为L的金属平把，下列结论正确的是（）A.图示位置中辐条上A点比B点电势低B.左车把的电势比右车把的电势低C.自行车左拐改为南北骑向，辐条上A点比B点电势高D.自行车左拐改为南北骑向，辐条上A点比B点电势低解析：自行车行驶时，辐条切割磁感线，从东往西沿直线以速度v骑行，根据右手定则判断可知，图示位置中辐条上A点电势比B点电势低，故A正确；在行驶过程中，车把与竖直分量的磁场切割，因此产生感应电流，根据右手定则可知，左车把的电势比右车把的电势高，
4、故B错误；自行车左拐改为南北骑向，自行车辐条没有切割磁感线，则没有电势的高低，故C、D错误.故选A.答案：A5.如图所示，在通电长直导线的下方放置一闭合导线框abcd，不能使abcd中产生感应电流的情况是（）A.长直导线中通以变化的电流B.长直导线中通以恒定的电流，线圈左右平移C.长直导线中通以恒定的电流，线圈上下平移D.长直导线中通以恒定的电流，线圈绕ad边转动解析：长直导线中通以变化的电流时，产生的磁场变化，穿过线框的磁通量变化，将产生感应电流；长直导线中通以恒定的电流，周围产生恒定的磁场，导线框左右移动时，虽然在切割磁感线，但磁通量没有变化，因此也不会产生感应电流；长直导线中通以恒定的电
5、流，周围产生恒定的磁场，线圈上下平移时，穿过线框的磁通量增加或减小，将产生感应电流；长直导线中通以恒定的电流，周围产生恒定的磁场，线圈绕ad边转动时，穿过线框的磁通量减小，将产生感应电流.故选B.答案：B6.两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图所示，线圈L的平面跟纸面平行.现将线圈从位置A沿M、N连线中垂线迅速平移到B位置，则在平移过程中，线圈中的感应电流（）A.沿顺时针方向，且越来越小B.沿逆时针方向，且越来越大C.始终为零D.先顺时针，后逆时针解析：整个过程中，穿过线圈的磁通量为0.答案：C7.在光滑的桌面上放有一条形磁铁，条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质
6、小圆环，如图所示.则以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的是（）A.释放圆环，环下落时环的机械能守恒B.释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C.给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做匀速运动D.给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左的运动趋势解析：根据条形磁铁的电场线的分布，铜质小圆环在下落过程中，磁通量始终为零，无电磁感应现象，释放圆环，环下落时环的机械能守恒，磁铁对桌面的压力等于磁铁的重力，故A对，B错.当磁铁左右移动时，铜质小圆环的磁通量发生变化，产生电磁感应现象，根据楞次定律可以判断，电磁感应的机械效果是阻碍它们之间的相对运动，给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动，C
7、错.线圈有向右运动的趋势，D错.答案：A8.如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略.A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大、电阻可忽略的线圈.关于这个电路的说法正确的是（）A.从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定B.从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定C.开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭D.开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯解析：开关闭合，由于L产生的自感电动势阻碍电流的增大，B灯将推迟一些时间才能正常发光，而A灯立刻亮，当L不起作用后，A灯亮度逐渐变暗，最后亮度稳定，选项A正确，B错误；
8、开关断开的瞬间，L作为电源，通过L中的电流值是逐渐减小的，由于稳定时灯泡A、B中电流大小相等，故A灯不会闪亮，而是慢慢熄灭的，选项C错误；开关由闭合到断开瞬间，电流自右向左通过A灯，选项D错误.答案：A9.如图所示，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b和下边界d水平.在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平.线圈从水平面a开始下落.已知磁场上、下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离.若线圈下边刚通过水平面b、c（位于磁场中）和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd，则（）A.FdFcFb B.FcFdFbFd D.Fc
9、FbFd解析：线圈从a到b做自由落体运动，在b处开始进入磁场切割磁感线，产生感应电流，受到安培力作用，由于线圈的上下边的距离很短，所以经历很短的变速运动而完全进入磁场，c处线圈中磁通量不变，不产生感应电流，不受安培力作用，但线圈在重力作用下依然加速，因此线圈在d处离开磁场切割磁感线时，产生的感应电流较大，故该处所受安培力必然大于b处.综合分析可知，选项D正确.答案：D10.如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQMN所围的面积为S，PQ之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻.导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在02t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示
10、，导体棒MN始终处于静止状态.下列说法正确的是 （）A.在0t0和t02t0时间内，导体棒受到的导轨的摩擦力方向相同B.在0t0时间内，通过导体棒的电流方向为N到MC.在t02t0时间内，通过电阻R的电流大小为D.在0t0时间内，通过电阻R的电荷量为解析：导体棒MN始终静止，与导轨围成的线框面积不变，根据电磁感应可得感应电动势ES，即感应电动势与B-t图象斜率成正比，0t0时间内的感应电流I1SS，t02t0时间内的感应电流I2SS，选项C错误.0t0时间内竖直向上的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向竖直向上，感应电流为N到M，选项B正确.0t0时间内磁通量在减小，根据楞次定律要阻碍
11、磁通量的减小，导体棒有向右运动的趋势，摩擦力水平向左；t02t0时间内磁通量增大，同理可判断导体棒有向左运动的趋势，摩擦力水平向右，选项A错误.在0t0时间内，通过电阻R的电荷量QttSt，选项D错误.答案：B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）11.如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度匀速转动.t0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则 （）A.1 s内电路中的电流方向改变了次B.滑片P向下滑动时，电压表的读数不变C.线圈匀速运动的角速度变大时
12、，电流表的读数也变大D.t0时，线圈中的感应电动势最大解析：交流电的频率为f，1 s内电流方向改变2f，即，故A正确；滑片P向下滑动时，电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所以电压表读数变大，故B错误；线圈匀速转动的角速度变大时，电动势的最大值EmNBS增大，电流表的读数变大，故C正确；t0时，线圈位于中性面，此时感应电动势为零，故D错误.答案：AC12.如图是远距离输电的示意图，则电压U1、U2、U3、U4之间的关系是（）A.U1U3C.U3U4 D.U3U1U2解析：由题图可知，左边是升压变压器，则U1U2，由于输电线有电阻，导致U3U4.故A、B、C正确，D错误.答案：ABC13.如图
13、所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数比n1n2111，a、b端接有正弦交变电流，电压随时间的变化规律如图乙所示.变压器右侧部分为一火警报警电路原理图，其中R2为用半导体热敏材料（电阻随温度升高而减小）制成的传感器，R1为一定值电阻，电压表和电流表可视为理想电表.下列说法中正确的是（）A.变压器副线圈的输出电压的表达式为u20sin 100t（V）B.当传感器R2所在处未出现火警时，电压表的示数为20 VC.当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小D.当传感器R2所在处出现火警时，电流表的示数减小解析：变压器次级电压最大值为U2mU1m220 V20 V，交流电100 rad/s，
14、变压器副线圈的输出电压的表达式为u20sin 100t（V），选项A正确；变压器次级电压有效值为U220 V，故当传感器R2所在处未出现火警时，电压表的示数小于20 V，选项B错误；当传感器R2所在处出现火警时，R2阻值减小，次级电流增大，电阻R1的电压增大，R2上的电压减小，故电压表的示数减小，选项C正确；由于次级电流增大，故初级电流增大，电流表的读数增大，选项D错误.答案：AC14.如图所示，用两根足够长的粗糙金属条折成“”型导轨，右端水平，左端竖直，与导轨等宽的粗糙金属细杆ab、cd与导轨垂直且接触良好.已知ab、cd杆的质量、电阻值均相等，导轨电阻不计.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中
15、.当ab杆在水平向右的拉力F作用下沿导轨向右匀速运动时，cb杆沿轨道向下运动，以下说法正确的是（）A.cd杆一定向下做匀加速直线运动B.拉力F的大小一定不变C.回路中的电流强度一定不变D.拉力F的功率等于ab杆上的焦耳热功率与摩擦热功率之和解析：由题图看出，ab匀速切割磁感线，产生恒定的感应电动势，cd不切割磁感线，不产生感应电动势，回路中感应电流恒定，C正确.cd杆竖直方向上受到向下的重力和向上的滑动摩擦力f，水平方向受到轨道的支持力N和安培力FA，则fNFABIL，可知f大小不变.若重力大于滑动摩擦力，cd杆做匀加速运动，若重力等于滑动摩擦力，cd杆做匀速运动，故A错误.对于ab杆：水平方
16、向受到F、安培力和滑动摩擦力fmg，安培力和滑动摩擦力大小不变，则知F不变，故B正确.根据能量转化和守恒定律可知：拉力F的功率与cd杆重力功率之和等于两杆上的焦耳热功率与摩擦热功率之和，故D错误.答案：BC三、计算题（本题共4小题，共50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）15.（10分）半径为r、电阻为R的n匝圆形线圈在边长为l的正方形abcd外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图甲所示.当磁场随时间的变化规律如图乙所示时，则：（1）穿过圆形线圈磁通量的变化率为多少？（2）t0时刻线圈中产生的感
17、应电流为多大？图甲图乙解析：（1）由题图乙可知，磁通量的变化率为Sl2.（2）根据法拉第电磁感应定律得线圈中的感应电动势为Enl2，再根据闭合电路欧姆定律得感应电流In.16.（10分）如图所示，水平桌面上有两个质量为m5.0103kg、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，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.
18、（2）由能量守恒定律QFd2mv2，代入数据解得线框进出磁场过程中产生的焦耳热Q0.14 J.17.（15分）一个直流电动机的内电阻r2 ，与R8 的电阻串联后接在线圈上，如图所示.已知线圈的面积为S m2，共100 匝，线圈的电阻为r2 ，线圈在BT的匀强磁场中绕OO以转速n600 r/min匀速转动，在合上开关S后电动机正常工作时，电压表的示数为U100 V，求电动机正常工作时的输出功率.解析：线圈的角速度2n2rad/s20 rad/s，线圈转动时产生的电动势的最大值为EmNBS200V，有效值为E200 V，则电路中的电流为I10 A.故电动机正常工作时的输出功率为PUII2r800
19、W.18.（15分）如图甲所示，两根光滑固定导轨相距0.4 m竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端P、Q两点处用两根等长的细导线悬挂金属棒cd.棒cd的质量为0.01 kg，长为0.2 m，处于磁感应强度为B00.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里.相距0.2 m的水平虚线MN和JK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示.在t0时刻，质量为0.02 kg、阻值为0.3 的金属棒ab从虚线MN上方0.2 m高度处，由静止开始释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒ab在t1时刻从上边界MN进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在t2
20、时刻从下边界JK离开磁场，g取10 m/s2.求：（1）在0t1时间内，电路中感应电动势的大小；（2）在t1t2时间内，棒cd受到细导线的总拉力；（3）棒cd在0t2时间内产生的焦耳热.图甲图乙解析：（1）棒ab自由下落过程中，有t10.2 s.磁感应强度的变化率为 T/s2.5 T/s.由法拉第电磁感应定律得，0t1时间内感应电动势E1Labh.联立以上各式并代入数据可得E10.2 V.（2）由棒ab匀速进入磁场区域可知BI2Labmabg，代入数据，可解得I21 A.在t1t2时间内，对棒cd受力分析，可得FTmcdgB0I2Lcd，代入数据，可解得FT0.2 N.（3）棒ab刚进入磁场时的速度为vgt12 m/s，棒ab刚进入磁场时的感应电动势为E2BLabv0.4 V，则RcdRab0.1 .在0t1时间内，感应电流为I10.5 A.棒cd在0t2时间内产生的焦耳热QcdQ1Q2IRcdt1IRcd0.015 J.