1、模块检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分。16题为单项选择题，710题为多项选择题)1.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em。下列说法正确的是()A.当磁通量为零时，感应电动势为零B.当磁通量减小时，感应电动势在减小C.当磁通量等于0.5m时，感应电动势等于0.5EmD.角速度等于解析根据正弦式交变电流的产生及其变化规律知(设从中性面开始)，eEmsin tBSsin tmsin t可知选项D正确。答案D2.阻值不计的矩形导体线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动，
2、线圈两端的电压随时间的变化规律如图1所示。则下列说法正确的是()图1A.线圈两端电压的平均值为10 VB.电压表连接在线圈两端时，其示数为20 VC.在0.01 s时，线圈平面与磁感线方向垂直D.当接外电路时，线圈内的电流方向在1 s内改变50次解析由于电压随时间按正弦规律变化，平均值不是10 V，选项A错误；电压表示数为有效值U14.14 V，选项B错误；0.01 s时，线圈两端电压为0，通过线圈的磁通量最大(线圈位于中性面位置)，选项C正确；当连接外电路时，线圈内的电流方向在1 s内改变100次，选项D错误。答案C3.用柔软的细金属丝弯成一个矩形闭合线框，用绝缘细线将其悬挂起来，如图2所示
3、，若匀强磁场与线框平面垂直，开始时磁场很强，当磁场均匀减弱时，下列说法正确的是()图2A.细线可能断掉B.线框将会收缩C.线框可能变成圆形D.线框绕过a的竖直轴转动解析准确理解“阻碍”含义，当磁场减弱时，线框内产生感应电流，感应电流产生的磁场阻碍磁通量变化，线框面积将扩大，而最大即为圆形，故选项B错误，C正确；线框悬线拉力未变，选项A错误；线框绕过a的竖直轴转动时通过线框的磁通量减小，故选项D错误。答案C4.某仪器内部电路如图3所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右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)。当金属块处于平衡时两
4、根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是()图3A.当汽车加速前进时，甲灯亮B.当汽车加速前进时，乙灯亮C.当汽车刹车时，乙灯亮D.当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮解析向右加速时，M向左移动，b与a接触，乙灯亮；当刹车时，M向右移动，b与c接触，甲灯亮，故选项B正确。答案B5.如图4所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为101，R120 ，R210 ，C为电容器，原线圈所加电压的瞬时值表达式为u220sin(100t)V。下列说法正确的是()图4A.通过电阻R3的电流始终为零B.副线圈两端交变电压的频率为5 HzC.电阻R2的电功率为48.4 WD.原、副线圈铁芯中磁通
5、量的变化率之比为101解析电容器能够通交流，选项A错误；变压器能够改变交流电的电压，但是不能改变交流电的频率，选项B错误；根据得U222 V，所以电阻R2的电功率为P248.4 W，选项C正确；原、副线圈绕在同一闭合铁芯上，所以磁通量的变化率之比为11，选项D错误。答案C6.如图5甲所示电路中，L1、L2、L3为三只“6 V3 W”的灯泡，变压器为理想变压器。各电表均为理想电表。当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法正确的是()图5A.变压器原副线圈的匝数比为12B.副线圈两端输出的交变电流频率为50 HzC.电流表的示数为0.5 AD.电压表的示数为18 V解析灯泡正
6、常发光时的电流I0 A0.5 A，则副线圈中电流I22I0，而原线圈中电流I1I0，则变压器原、副线圈的匝数比n1n2I2I121，选项A错误；由乙图可知交变电流的周期T0.02 s，则频率f50 Hz，变压器不改变交变电流的频率，选项B正确；电流表的示数IAI22I01 A，选项C错误；因灯泡正常发光，则副线圈的两端电压U26 V，则原线圈两端电压U1U212 V，电压表示数为12 V，选项D错误。答案B7.如图6甲所示是一种手摇发电的手电筒，内部有一固定的线圈和可来回运动的条形磁铁，其原理图如图乙所示。当沿图中箭头方向来回摇动手电筒过程中，条形磁铁在线圈内来回运动，灯泡发光。在此过程中，下
7、列说法正确的是()图6A.增加摇动频率，灯光变亮B.线圈对磁铁的作用力方向不变C.磁铁从线圈一端进入与从该端穿出时，灯泡中电流方向相反D.磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出过程，灯泡中电流方向不变解析增加摇动频率，磁通量变化率变大，根据法拉第电磁感应定律En可知，线圈产生的感应电动势增大，灯泡变亮，选项A正确；由于穿过线圈的磁通量大小和方向会发生变化，线圈产生的感应电流方向也会发生变化，则线圈对磁铁的作用力方向发生变化，选项B错误；磁铁从线圈一端进入时，磁通量增加，而从该端穿出时，磁通量减小，且磁场方向与进入时相同，由楞次定律可知，灯泡中电流方向相反，同理可以判断，磁铁从线圈一端进入再从另一端穿
8、出的过程，灯泡中电流方向也相反，选项C正确，D错误。答案AC8.手机充电器是先将市电通过变压器降压后，利用全波整流电路把正弦交变电流变成如图7所示的脉动直流电，则该脉动直流电的()图7A.瞬时值表达式为i8sin(t)AB.最大值为8 AC.有效值为4 AD.平均值可能为8 A解析在t的时间内，瞬时值表达式i8sin(t)A，而对整个脉动直流电，瞬时值表达式不能表示为i8sin(t)A，选项A错误；该脉动直流电的最大值为8 A，有效值为I A4 A，选项B、C正确；平均值等于图象与横轴所围面积除以时间，显然平均值一定小于8 A，选项D错误。答案BC9.如图8所示的电路中要使电流表读数变大，可采
9、用的方法有()图8A.将R上的滑片向上移动B.将R上的滑片向下移动C.将开关S由1掷向2D.将开关S由1掷向3解析在输入电压和原、副线圈匝数比一定的情况下，输出电压U2是一定的，当R减小时，由I2可知电流表读数变大，故应将R上的滑片向下移动，选项B正确；在输入电压U1一定的条件下，减小原、副线圈匝数比，则输出电压U2增大，故I2增大，开关S应掷向2，选项C正确。答案BC10.如图9所示，水平面内有两根足够长的平行导轨L1、L2，其间距d0.5 m，导轨左端接有电容C2 000 F的电容器。质量m20 g的导体棒可在导轨上无摩擦滑动，导体棒和导轨的电阻不计。整个空间存在着垂直导轨所在平面的匀强磁
10、场，磁感应强度B2 T。现用一沿导轨方向向右的恒力F0.22 N作用于导体棒，使导体棒从静止开始运动，经过一段时间t，速度达到v5 m/s。则()图9A.此时电容器两端电压为10 VB.此时电容器所带电荷量为1102 CC.导体棒做匀加速运动，且加速度为10 m/s2D.时间t0.4 s解析当棒运动速度达到v5 m/s时，产生的感应电动势EBdv20.55 V5 V，此时电容器两端电压等于电动势E，即UE5 V，选项A错误；电容器的带电荷量QCU2 0001065 C1102 C，选项B正确；由牛顿第二定律得FBidma，又i，qCU，UBdv，a，联立解得a，a为定值，因此导体棒做匀加速运动
11、，加速度a10 m/s2，时间t0.5 s，选项C正确，D错误。答案BC二、非选择题(共5小题，共60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)11.(10分)如图10甲所示是某同学探究热敏电阻的阻值随温度变化的规律时设计的电路图。图10(1)根据电路图，在图乙的实物上连线。(2)通过实验，他得到了该热敏电阻的伏安特性曲线如图11所示，由图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而_。图11(3)他将这个热敏电阻接入如图12所示的电路中，已知电源电压为9 V，R130 ，内阻不计的毫安表读数为500 mA，则R2的阻值为_。图12解析(2)由
12、热敏电阻伏安特性曲线可知：随电流、电压的增大，曲线斜率也增大，因此热敏电阻的阻值减小。(3)毫安表内阻不计，则通过R1的电流I1 A300 mA。通过R2和R的电流为I2IAI1500 mA300 mA200 mA，由R的伏安特性曲线可以读出，当I2200 mA时，R两端的电压为U4 V，则R2两端的电压U2EU5 V，所以R2 25 。答案(1)连接实物图如图所示(2)减小(3)25 12.(10分)如图13所示为交流发电机示意图，匝数为n100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B0.5 T的匀强磁场中绕OO轴以50 rad/s 的角速度匀速转动，线圈外
13、部和20 的电阻R相连接。求：图13(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？解析(1)感应电动势的最大值EmnBS1000.50.10.250 V50 VS断开时，电压表示数为电源电动势的有效值E50 V。(2)当开关S合上时，由闭合电路欧姆定律得I A2 AUIR220 V40 V故电压表的示数为40 V，电流表的示数为2 A。(3)通过R的电流最大值ImI2 A。电阻R上所消耗的电功率PUI402 W80 W。答案(1)50 V(2)40 V2 A(3)2 A80 W13.(12分)如图14甲
14、所示，固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一个小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n100匝，总电阻r1.0 ，所围成的矩形的面积S0.040 m2，小灯泡的电阻R9.0 ，磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为enBmScos ，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：图14(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在0时间内，通过小灯泡的电荷量。解析(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T3.14102 s，所以EmnBmS8.0 V。(
15、2)电流的最大值Im0.80 A，有效值I A，小灯泡消耗的电功率PI2R2.88 W。(3)在0时间内，电动势的平均值，平均电流，通过小灯泡的电荷量Qt4.0103 C。答案(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0103 C14.(14分)如图15甲所示，不计电阻的平行金属导轨与水平面成37夹角放置，导轨间距为L1 m，上端接有电阻R3 ，虚线OO下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m0.1 kg、电阻r1 的金属杆ab从OO上方某处垂直导轨由静止释放，杆下滑过程中始终与导轨垂直并保持良好接触，杆下滑过程中的vt图象如图乙所示。(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 37
16、0.8)求：图15(1)磁感应强度B；(2)杆在磁场中下滑0.1 s过程中电阻R产生的热量。解析(1)由题图乙得a m/s25 m/s20.1 s前，由牛顿第二定律有mgsin fma代入数据得f0.1 N0.1 s后匀速运动，有mgsin fFA0而FABILBL得B2 T(2)方法一：在磁场中下滑0.1 s的过程中，电流恒定，有I0.25 A，QRI2Rt1.875102 J。方法二：金属杆ab在磁场中匀速运动，则xvt0.05 m下落高度hxsin 0.03 m由能量守恒有mghQfx电阻R产生的热量QRQ(mghfx)1.875102 J。答案(1)2 T(2)1.875102 J15
17、.(14分)如图16，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上，t0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动，t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为。重力加速度大小为g。求：图16(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；(2)电阻的阻值。解析(1)由题意可知0t0时间内受力分析如图甲所示F合Fffmg物体做匀加速直线运动F合ma物体匀加速进入磁场瞬间的速度为v，则vat0由法拉第电磁感应定律可知EBlv由可得E(Fmg)(2)金属杆在磁场中的受力分析如图乙所示由杆在磁场中做匀速直线运动可知FF安f0fmg由安培力可知F安BIl由闭合电路欧姆定律可知I由可知R答案(1)(Fmg)(2)
