1、1模块综合检测（一）(时间：90 分钟 满分：100 分)一、单项选择题(本小题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。每小题只有一个选项正确)1目前金属探测器已经广泛应用于安检、高考及一些重要场所，关于金属探测器的下列有关论述正确的是( )A金属探测器可用于月饼生产中，用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中B金属探测器能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物，是因为探测器的线圈中能产生涡流C使用金属探测器的时候，应该让探测器静止不动，探测效果会更好D能利用金属探测器检测考生是否携带手机等违禁物品，是因为探测器的线圈中通有直流电解析：选 A 金属探测器是通过其通有交流电的探测线圈，能在隐藏
2、金属中激起涡流，反射回探测线圈，改变原交流电的大小和相位，从而起到探测作用。当探测器与被测金属发生相对移动时，探测器中的线圈的交流电产生的磁场相对变化较快，在金属中产生的涡流会更强，检测效果更好，综上所述，正确选项为 A。2.如图所示，电感 L 的电感很大，电源内阻不可忽略，A、B 是完全相同的两只灯泡，当开关 S 闭合时，下列判断正确的是( )A灯 A 比灯 B 先亮，然后灯 A 熄灭B灯 B 比灯 A 先亮，然后灯 B 逐渐变暗C灯 A 与灯 B 一起亮，而后灯 A 熄灭D灯 A 与灯 B 一起亮，而后灯 B 熄灭解析：选 B 开关 S 闭合时，B 灯立即亮，A 灯由于电感 L 的自感作用
3、，将逐渐变亮，由于总电流逐渐变大，路端电压变小，B 灯逐渐变暗，选项 B 正确。3法拉第通过精心设计的一系列实验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来。在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是( )A既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流B既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流C既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势D既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电
4、动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流2解析：选 A 静止的线圈放于通有稳恒电流的静止导线附近，线圈中的磁通量不变，故不会感应出电流，故 A 错误；通有恒定电流的导线只要与闭合线圈有相对运动，线圈中就会感应出电流，B、D 正确；运动的导体在磁铁附近做切割磁感线运动时，会产生感应电动势，C 正确。4(2017浙江台州检测)图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是( )A图甲表示交流电，图乙表示直流电B电压的有效值是 311 VC电压的有效值图甲大于图乙D图甲所示电压的瞬时值表达式为 u220sin 100 t V解析：选 C 由于题图
5、中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故 A 错误；两种电压的最大值是 311 V，有效值要小于 311 V，故 B 错误；由于对应相同时刻，题图甲电压比题图乙电压大，根据有效值的定义可知，题图甲有效值要比题图乙有效值大，故 C正确；从题图甲可知， Em311 V， 100 rad/s，所以题图甲电压的瞬时值表达2T式为 u311sin 100 t V，故 D 错误。5.如图所示，三只完全相同的灯泡 a、 b、 c 分别与盒子、中的三种元件串联，再将三者并联，接在正弦交变电路中，三只灯泡亮度相同。若保持电路两端电压有效值不变，将交变电流的频率增大，观察到灯 a 变暗、灯 b 变亮、灯
6、c 亮度不变。则三个盒子中的元件可能是( )A为电阻，为电容器，为电感器B为电感器，为电阻，为电容器C为电感器，为电容器，为电阻D为电容器，为电感器，为电阻解析：选 C 当交变电流的电压不变，频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯 a 变暗，灯 b 变亮可知，为电容器，为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故为电阻。C 正确。6.(2016浙师大二附中月考)如图所示，电源电压 u311sin 100 t V， A、 B 间接有“220 V 440 W”的电暖宝、 “220 V 220 W”的抽油烟机、交流3电压表及保险丝。下列说法正确的是( )A交流电压表的示数为 311 VB电
7、路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于 3 A2C电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍D1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104 J解析：选 D 由 u311sin 100 t V 可知，交变电压的有效值为 220 V，故交流电压表的示数为 220 V，选项 A 错误；由两用电器总的额定功率为 660 W，根据 P UI 可知，保险丝的额定电流应不小于 3 A，选项 B 错误；因抽油烟机 220 W 的功率包括热功率及机械功率，故电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍还要多，选项 C 错误；根据 W Pt 可得 1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32104 J，选项
8、D 正确。7如图所示，水平桌面上一个面积为 S 的圆形金属框置于匀强磁场中，金属框平面与磁场垂直，磁感应强度 B1 随时间 t 的变化关系如图(1)所示。0 到 1 s 内磁场方向垂直线框平面向下。圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为 L，电阻为 R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为 B2，方向垂直导轨平面向下，如图(2)所示。若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力 Ff随时间变化的图象是选项图中的(设向右为静摩擦力的正方向)哪一个( )解析：选 A 根据楞次定律、左手定则和平衡条件可知 A 项正确。8.北半球地磁场的竖直分
9、量方向向下。如图所示，在某中学实验室的水平桌面上，放置边长为 L 的正方形闭合导体线圈 abcd，线圈的 ab 边沿南北方向， ad边沿东西方向。下列说法中正确的是( )A若使线圈向东平动，则 a 点的电势比 b 点的电势低B若使线圈向北平动，则 a 点的电势比 b 点的电势低4C若以 cd 为轴将线圈向上翻转，则开始一段时间内线圈中感应电流方向为a d c b aD若以 ab 为轴将线圈向上翻转，则开始一段时间内线圈中感应电流方向为a d c b a解析：选 A 线圈向东平动时， ba 和 cd 两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，根据右手定则知， a 点的电势比 b
10、点的电势低，故 A 正确；向北平动时， bc 和 ad 两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同， a、 b 两点的电势相等，故 B 错误；若以 cd 为轴线将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向应该向下，则感应电流的方向为 a b c d a，故 C 错误；若以 ab 为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向应该向下，则感应电流的方向为a b c d a，故 D 错误。9图甲所示电路中，A 1、A 2、A 3为相同的电流表， C 为电容器，电阻 R1、 R2、 R3的阻值相同，线圈 L 的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所
11、示，则在 t1 t2时间内( )A电流表 A1的示数比 A2的小B电流表 A2的示数比 A3的小C电流表 A1和 A2的示数相同D电流表的示数都不为零解析：选 C 磁场均匀变化，线圈中产生的感应电动势恒定，所以 A1、A 2、A 3的示数都为零。C 正确。10为了减少输电线路中电能损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压。某变电所将电压 u011 000 sin 100 t V 的交2流电降为 220 V 供居民小区用电，则变电所变压器( )A原、副线圈匝数比为 501B副线圈中电流的频率是 100 HzC原线圈的导线比副线圈的要粗D输入原线圈的电流等
12、于居民小区各用电器电流的总和解析：选 A u011 000 sin 100 t V 中的 11 000 V 指的是电压的峰值，有效值2 2为 11 000 V，则原、副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比，即 501，A 正确；由 100 rad/s 可得频率为 50 Hz，变压器不改变电流的频率，因此，副线圈的频率5也是 50 Hz，B 错误；电流与匝数成反比，即原线圈的电流比副线圈电流要小，因此，副线圈的导线要比原线圈粗，C 错误；居民小区各个用电器都是并联的，它们的电流总和等于副线圈中的电流，故 D 错误。二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。选对但不全的得
13、2 分，错选不得分)11.如图所示，边长为 l 的正方形闭合导线框置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线框平面与磁感线的方向垂直。用力将线框分别以速度 v1和 v2匀速拉出磁场，比较这两个过程，以下判断正确的是( )A若 v1 v2，通过线框导线的电荷量 q1 q2B若 v1 v2，拉力 F1 F2C若 v12 v2，拉力的功率 P12 P2D若 v12 v2，拉力所做的功 W12 W2解析：选 BD 由于 ， ， q t，所以 q ，由于 及 R 一定，故E t I ER I Rq1 q2，所以 A 错误；由于 F F 安 ，而 F 安 BIl， I ， E Blv，所以 F F 安 。ER
14、 B2l2vR由此可看出，若 v1 v2，则 F1 F2，B 正确；由 P Fv， F F 安 ，所以 P 。B2l2vR B2l2v2R由于 v12 v2，则 P14 P2，故 C 错误；由拉力做功 W Fl F 安 l l ，又因B2l2vR B2l3vRv12 v2，故 W12 W2，故 D 正确。12如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动。为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是( )A若线圈闭合
15、，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动B若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动C从图中可以看出，第 3 个线圈是不合格线圈D从图中可以看出，第 4 个线圈是不合格线圈6解析：选 AC 若线圈闭合进入磁场时，由于产生电磁感应现象，根据楞次定律可判断线圈相对传送带向后滑动，故 A 正确；若线圈不闭合，进入磁场时，不会产生感应电流，故线圈相对传送带不发生滑动，故 B 错误；从图中可以看出，第 3 个线圈是不合格线圈，第 4 个线圈是合格线圈，C 正确，D 错误。13图甲为某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝
16、数分别为 n1、 n2。V 为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于 5 000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是( )A电压表的示数等于 5 VB电压表的示数等于 V52C实现点火的条件是 1 000n2n1D实现点火的条件是 5 000 V，所以 1 000，选项 C 正确，D 错误。n2n1 U2U114.实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈(电阻不计)在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的 OO轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻 R 和一理想电压表，并让线圈每秒转25 圈，读出电压表的示数为 10 V。已知 R10 ，下列说法
17、正确的是( )A线圈位于图中位置时，线圈中的瞬时电流为零B从线圈经过中性面开始计时，线圈中电压瞬时值表达式为 U10sin 50 t VC流过电阻 R 的电流的方向每秒改变 50 次D电阻 R 上的热功率等于 10 W解析：选 CD 题图所示位置线圈与中性面垂直，此时产生的感应电流最大，故 A 错；产生的最大电压 Um U10 V， 225 rad/s50 rad/s，从中性面开始计2 2时的瞬时值表达式是 U Umsin t 10 sin 50 t V，故 B 错；交变电流在一个周期内27方向改变 2 次，因此流过电阻 R 的电流每秒钟方向改变 50 次，故 C 对； P 10 W，故U2R
18、D 对。三、非选择题(本题共 5 小题，共 44 分)15(8 分)有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示。它有两个外观基本相同的线圈A、 B，线圈外部还可以绕线。(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了线圈 A、 B 的电阻值，指针分别对应图乙中的 a、 b 位置，由此可推断线圈_的匝数较多(选填“ A”或“ B”)。(2)如果把它看成理想变压器，现要测量线圈 A 的匝数，提供的器材有，一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)。_线圈 A 的匝数为 nA_。(用所测物理量符号表示)解析：(1)由图乙可知 a 位置的阻值大于
19、b 位置的阻值，由电阻定律可得线圈 A 的匝数多于线圈 B 的匝数。(2)用长导线绕一个 n 匝线圈，作为副线圈替代线圈 A；把低压电源接线圈 B，测得线圈的输出电压 U；用线圈 A 换下绕制的线圈测得线圈 A 输出电压 UA。由变压器的变压比易得， nA n。UAU答案：(1) A (2)步骤见解析 nUAU16.(4 分)在研究电磁感应现象的实验中：(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图。(2)将原线圈插入副线圈中，闭合开关，副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向_(选填“相同”或“相反”)。(3)将原线圈拔出时，副
20、线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向_(选填“相同”或“相反”)。解析：(1)实验电路如图所示。(2)闭合开关，磁通量增大，由楞次定律可判断，感应电流的磁8场阻碍原磁场的增加，即副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向相反。(3)将原线圈拔出时，由楞次定律可判断，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向相同。答案：(1)见解析图 (2)相反 (3)相同17(10 分)轻质细线吊着一质量为 m0.32 kg、边长为 L0.8 m、匝数 n10 的正方形线圈，总电阻为 r1 。边长为 的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如L2图甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化关系如图乙所示
21、，从 t0 开始经 t0时间细线开始松弛，取 g10 m/s 2。求：(1)在前 t0时间内线圈中产生的电动势；(2)在前 t0时间内线圈的电功率；(3)t0的值。解析：(1)由法拉第电磁感应定律得E n n ( )2 10 ( )20.5 V0.4 V。 t 12 L2 B t 12 0.82(2)I 0.4 A， P I2r0.16 W。Er(3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有：F 安 nBt0I mg， IL2 ErBt0 2 T2mgrnEL由题图乙知： Bt010.5 t0(T)，解得 t02 s。答案：(1)0.4 V (2)0.16 W (3)2 s18.(10 分)如图所示为
22、交流发电机示意图，匝数为 n100 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，线圈外部和阻值为 20 的电阻 R 相连接。求：2(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；电阻 R 上所消耗的电功率。9解析：(1)感应电动势的最大值Em nBS 1000.50.10.250 V50 V2 2S 断开时，电压表示数为感应电动势的有效值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
23、r 5020 5U IR220 V40 V(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 P UI402 W80 W。答案：(1)50 V (2)40 V 2 A (3)2 A 80 W219(12 分)如图甲所示，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 L0.2 m，定值电阻 R0.4 ，导轨上停放一质量 m0.1 kg 的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻 r0.1 ，导轨电阻忽略不计。整个装置处于磁感应强度 B0.5 T 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
24、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 随时间 t 变化的关系如图乙所示。从金属杆开始运动至 t5 s 时，求：(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。解析：(1)由题图乙可知， t5 s 时， U0.4 V此时电路中的电流(即通过金属杆的电流) I 1 AUR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 E I(R r)0.5 V因 E BLv，所以 t5 s 时金属杆的速度大小v 5 m/s。EBL(3)金属杆速度为 v 时，电压表的示数为 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，10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 1 m/s 2vt根据牛顿第二定律，在 t5 s 末时对金属杆有F BIL ma，解得 F0.2 N此时 F 的瞬时功率 P Fv1 W。答案：(1)1.0 A b a (2)5 m/s (3)1 W
