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
2、常发光的有 （ ）解析：由题图可知，A、B 中均有电阻分压，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
3、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：A4.如图所示，北京某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
4、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，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
5、；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
6、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
7、 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 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
8、.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；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
9、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、F c和 Fd，则（ ）A.FdFcFb B.FcFbFd D.FcU3C.U3U4 D.U3U 1U 2解析：由题图可知，左边是升压变压器，则 U1U4.故 A、B 、C 正确，D 错误.答案：ABC13.如图所示，M 是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数比 n1n 2111，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
10、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，R 1 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 u20 sin 100t（V）2B.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 U2m U1m 220 V20 V，交流电n2n1 111 2 2 100 rad/s，变压器副线圈的输出电压的表达式为 u20 sin 100t（V） ，选项 A2T 2正确
11、；变压器次级电压有效值为 U2 20 V，故当传感器 R2所在处未出现火警时，U2m2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，R 2阻值减小，次级电流增大，电阻 R1的电压增大，R 2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.当 ab 杆在水平向右的
12、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 fNF ABIL，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
13、A 错误.对于 ab 杆：水平方向受到 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
14、乙所示时，则：（1）穿过圆形线圈磁通量的变化率为多少？（2）t 0 时刻线圈中产生的感应电流为多大？图甲 图乙 解析：（1）由题图乙可知，磁通量的变化率为 S l2.t Bt B0t0（2）根据法拉第电磁感应定律得线圈中的感应电动势为 E n l2，再根据闭nt B0t0合电路欧姆定律得感应电流 I n .ER B0l2t0R16.（10 分）如图所示，水平桌面上有两个质量为 m5.010 3 kg、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，
15、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 .ER平衡条件为 FBIL，所以 v 10 m/s.FRB2L2（2）由能量守恒定律 QFd 2mv2，12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 B T220 2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
16、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 2 n2 rad/s20 rad/s，线圈转动时产生的电动势的60060最大值为 EmNBS200 V，有效值为 E 200 V，则电路中的电流为2Em2I 10 A.E UR r故电动机正常工作时的输出功率为 PUII 2r800 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
17、 .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 时刻从下边界 JK 离开磁场，g 取 10 m/s2.求：（1）在 0t 1 时间内，电路中感应电动势的大小；（2）在 t1t 2 时间内，棒 cd 受到细导线的总拉力；（3）棒 cd 在 0t 2 时间内
18、产生的焦耳热.图甲 图乙解析：（1）棒 ab 自由下落过程中，有t1 0.2 s.2hg磁感应强度的变化率为 T/s2.5 T/s.Bt 0.50.2由法拉第电磁感应定律得，0t 1时间内感应电动势 E1 Labh.t Bt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 BI2Labm abg，代入数据，可解得 I21 A.在 t1t 2时间内，对棒 cd 受力分析，可得 FTm cdgB 0I2Lcd，代入数据，可解得 FT0.2 N.（3）棒 ab 刚进入磁场时的速度为 vgt 12 m/s ，棒 ab 刚进入磁场时的感应电动势为 E2BL abv0.4 V，则 Rcd R ab0.1 .E2I2在 0t 1时间内，感应电流为 I1 0.5 A.E1Rab Rcd棒 cd 在 0t 2时间内产生的焦耳热 QcdQ 1Q 2I Rcdt1 I Rcd 0.015 J.21 2hv
