模块综合检测
(分值：100分 时间：60分钟)
一、选择题(本大题共8个小题，每小题6分，共计48分，每小题至少一个答案正确．)
1．(2012·延安高二检测)如图1所示，螺线管与电流表组成闭合电路，条形磁铁位于螺线管上方，下端为N极，则当螺线管中产生的感应电流( )
图1
A．方向与图示方向相同时，磁铁靠近螺线管
B．方向与图示方向相反时，磁铁靠近螺线管
C．方向与图示方向相同时，磁铁远离螺线管
D．方向与图示方向相反时，磁铁远离螺线管
【解析】 磁铁靠近螺线管时，根据楞次定律，螺线管中感应电流方向与图示方向相同，A对，B错；磁铁远离螺线管时，根据楞次定律，螺线管中感应电流方向与图示方向相反，C错，D对．
【答案】 AD
2．(2013·银川一中检测)如图2所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环．以下判断中正确的是( )
图2
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受的重力大
C．给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动
D．给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左运动的趋势
【解析】 由条形磁铁磁场分布特点可知，穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为零，所以在环下落的过程中，磁通量不变，没有感应电流，圆环只受重力，则环下落时机械能守恒，A对，B错；给磁铁水平向右的初速度，由楞次定律可知，圆环的运动总是阻碍自身磁通量的变化，所以环要受到向右的作用力，由牛顿第三定律可知，磁铁要受到向左的作用力而做减速运动(或据“总阻碍相对运动”的推论得出)，故C对，D错．
【答案】 AC
3．(2013·高新一中检测)
用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径．如图所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图3，磁感应强度大小随时间的变化率＝k(k<0)，则( )
图3
A．圆环中产生逆时针方向的感应电流
B．圆环具有扩张的趋势
C．圆环中感应电流的大小为
D．图中a、b两点间的电势差Uab＝|kπr2|
【解析】 根据楞次定律可知，磁通量减小，产生顺时针方向的感应电流，A选项不正确；圆环面积有扩张的趋势，B选项正确；产生的感应电动势为ΔΦ/Δt＝kπr2/2，则电流大小为||，C选项不正确；Uab等于kπr2的绝对值，D选项正确．
【答案】 BD
4．(2013·北京高考)如图4所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为( )
图4
A．c→a,2∶1 B．a→c,2∶1
C．a→c,1∶2 D．c→a,1∶2
【解析】 金属杆垂直平动切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，判断金属杆切割磁感线产生的感应电流方向可用右手定则．
由右手定则判断可得，电阻R上的电流方向为a→c，由E＝Blv知，E1＝Blv，E2＝2Blv，则E1∶E2＝1∶2，故选项C正确．
【答案】 C
5．下列四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是( )
【解析】 我国居民日常生活所用的是正弦式交流电，其电压的有效值是220 V，最大值为311 V，周期为0.02 s，所以只有C正确．
【答案】 C
6．如图5所示的交流电u＝311sin(314 t＋π/6) V，接在阻值220 Ω的电阻两端，则( )
图5
A．电压表的读数为311 V
B．电流表的读数为1.41 A
C．该交流电的频率为50 Hz
D．2 s内电阻产生的热量是440 J
【解析】 本题考查交流电的瞬时表达式、最大值、有效值．由u＝Umsin(ωt＋φ)可知：最大值是311 V，频率是50 Hz，故有效值是220 V，电压表、电流表的读数、计算电功率，用的都是有效值，电压表的读数为220 V，电流表的读数为1 A，故A、B错误．
【答案】 CD
7. (2013·新课标全国高考)如图6，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速度向右运动．t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域．下列v－t图象中，可能正确描述上述过程的是( )
图6
【解析】 导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动，利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点．
线框进入和离开磁场时，安培力的作用都是阻碍线框运动，使线框速度减小，由E＝BLv、I＝及F＝BIL＝ma可知安培力减小，加速度减小，当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化，不产生感应电流，不再产生安培力，线框做匀速直线运动，故选项D正确．
【答案】 D
8．(2013·济南一中检测)如图7所示的电路中，A1、A2为相同的电流表，电阻R1、R2的阻值相同，线圈L的电阻不计．理想变压器原线圈接入u＝Umsin 2πft的交变电流后，电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，则( )
图7
A．Um增大时，I1增大
B．f不变，Um增大时，I2减小
C．Um不变，f增大时，I1增大
D．Um不变，f增大时，I2减小
【解析】 根据理想变压器的变压比＝，当Um变大，则可知副线圈两端的电压也增大，根据欧姆定律可知I1增大，A对，B错；当交变电流的频率变大时，电感线圈的感抗增大，但是副线圈两端电压保持不变，故根据欧姆定律可判断I1不变，I2应变小，C错，D对．
【答案】 AD
二、非选择题(本大题共5个小题，共52分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)
9．(6分)由于国际空间站的运行轨道上各处的地磁场强弱及方向均有所不同，所以在运行过程中，穿过其外壳的地磁场的磁通量将不断变化，这样将会导致____________现象发生，从而消耗国际空间站的能量．为了减少这类消耗，国际空间站的外壳材料的电阻率应尽可能______________(填“大”或“小”)一些．
【解析】 电阻率较大，电阻也较大，同样的电磁感应现象，产生的电动势一定，由P＝可知，电阻较大时，消耗的电功率较小，可以减少能量消耗．
【答案】 电磁感应 大
10．(6分)我国南方山区的小水库有丰富的水力资源，有一个水力交流发电机在正常工作时，电动势e＝310sin 50πt V，由于洪涝，水库水位暴涨，为加快泄洪，水轮带动发电机的转速增加0.4倍，若其他条件不变，则电动势e′＝__________.
【解析】 据Emax＝nBSω，ω＝2πn
当n增加0.4倍时，ω′＝1.4ω
所以Emax′＝1.4Emax＝1.4×310 V＝434 V
故e′＝434sin 70πt V.
【答案】 434sin 70πt V
11．(8分)我国的“嫦娥二号”探月卫星在发射1 533秒后进入近地点高度为200 km的地月转移轨道．假设卫星中有一边长为50 cm的正方形导线框，由于卫星的调整由水平方向转至竖直方向，此时地磁场磁感应强度B＝4×10－5 T，方向如图8所示．
图8
(1)该过程中磁通量的改变量是多少？
(2)该过程线框中有无感应电流？设线框电阻为R＝0.1 Ω，若有电流则通过线框的电量是多少？(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
【解析】 (1)设线框在水平位置时法线n方向竖直向上，穿过线框的磁通量Φ1＝BScos 53°＝6.0×10－6 Wb.
当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右，与磁感线夹角θ＝143°，穿过线框的磁通量Φ2＝BScos 143°＝－8.0×10－6 Wb
该过程磁通量的改变量大小ΔΦ＝Φ1－Φ2＝1.4×10－5 Wb.
(2)因为该过程穿过闭合线框的磁通量发生了变化， 所以一定有感应电流．根据电磁感应定律得，
＝＝.通过的电量为q＝Δt＝＝1.4×10－4 C.
【答案】 (1)1.4×10－5 Wb (2)1.4×10－4 C
12．(12分)一台理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈接u＝100 sin 100πt(V)的交变电压、副线圈两端用导线接规格为“6 V 12 W”的小灯．已知导线总电阻r＝0.5 Ω，试求：副线圈应接几盏小灯？这些小灯应如何连接才能使这些小灯都正常发光？
【解析】 由＝，副线圈两端电压的有效值
U2＝U1＝100× V＝10 V
导线上的电压U线＝10 V－6 V＝4 V
副线圈中的输出电流I2＝ A＝8 A
每个小灯的额定电流I＝＝ A＝2 A
应接小灯的盏数：n＝＝4(盏)
连接方式为并联．
【答案】 4盏 并联
13．(12分)(2013·镇安中学检测)交流发电机的原理如图9甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图9乙所示，已知线圈的电阻为R＝2.0 Ω，求：
甲 乙
图9
(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？
(2)矩形线圈转动的周期是多少？
(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？
(4)保持线圈匀速运动，1 min内外界对线圈做的功是多少？
【解析】 (1)由i－t图可知通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值Im＝2.0 A.
(2)矩形线圈转动的周期T＝4.0×10－3 s.
(3)由有效值I＝，线圈电阻上产生的电热功率为P＝I2R＝ R＝4 W.
(4)外界对线圈做功转化成电能再转化成电热，1 min内外界对线圈做的功W＝Pt＝240 J.
【答案】 (1)2.0 A (2)4.0×10－3 s (3)4 W
(4)240 J
课件86张PPT。楞次定律和右手定则的应用 法拉第电磁感应定律的应用 电磁感应图象问题 电磁感应电路、力学、能量综合问题 交变电流的产生及描述 变压器和交变电流电路问题
