高考物理模拟专题：电磁感应与交变电流模块终结模拟测评

模块终结测评(一)本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共36分)一、选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分)1．(多选)下列应用中与涡流有关的是()A．高频感应冶炼炉B．金属探测器C．电磁灶D．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生电流2．一只“220V100W”的灯泡接在u＝311sin314t(V)的交变电源上，则下列判断错误的是()A．在1min内，灯泡上产生的热量是22000JB．与灯泡串联的电流表的示数为0.45AC．与灯泡并联的电压表的示数为220VD．通过灯泡的电流的表达式为i＝0.64sin314t(A)3．关于磁通量，正确的说法有()A．磁通量不仅有大小，而且有方向，所以是矢量B．在同一匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大C．磁通量大的磁感应强度不一定大D．把某线圈放在磁场中的m、n两点，若放在m处的磁通量大，则m处的磁感应强度一定比n处的大4．长为4L的粗细均匀的金属杆围成一个正方形闭合框架，框架放在光滑的水平桌面上，另一根长为L的同种材料、同样粗细的金属杆ab搁在其上，如图M­1­1所示．匀强磁场垂直穿过框架平面，不计一切摩擦．当金属杆ab获得一个初速度沿框架从左向右运动的过程中()图M­1­1A．任一时刻ab杆的加速度大小均是框架加速度大小的4倍B．任一时刻ab杆的加速度方向均和框架的加速度方向相同C．ab杆对地做匀减速运动，框架对地做匀加速运动D．任一时刻ab杆的发热功率均是框架发热功率的145．(多选)在如图M­1­2(a)所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图(b)所示．边长为l，电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则下列说法正确的是()图M­1­2A．磁感应强度B0＝T2l2PRB．线框中感应电流为I＝2PRC．线框cd边的发热功率为PD．a端电势高于b端电势6．(多选)半导体中参与导电的电流载体称为载流子．N型半导体的载流子是带负电的电子，P型半导体的载流子是带正电的“空穴”．一块厚度为d、底面边长为l的长方体半导体样品，置于方向如图M­1­3所示、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，当半导体样品中通以图示方向、大小为I的恒定电流时，样品的上、下底面出现恒定电势差U，且上表面带正电、下表面带负电．设半导体样品中每个载流子带电荷量为q，半导体样品中载流子的密度(单位体积内载流子的个数)用n表示，则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度n的大小，正确的是()图M­1­3A．是N型半导体B．是P型半导体C．n＝BIqdUD．n＝BIqlU7．如图M­1­4所示，交流电流表A1、A2、A3分别与电阻R1、电容器C和电感线圈L串联后接在正弦式交流电源上，交流电流表A4与电阻R2串联后接在理想变压器副线圈的两端．如果保持供电电压的最大值不变，而增大供电电压的频率，电流表示数不变的是()图M­1­4A．电流表A1和A2B．电流表A1和A4C．电流表A3和A2D．电流表A3和A48．(多选)利用如图M­1­5所示的电流互感器可图M­1­5以测量被测电路中的大电流，若互感器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶100，交流电流表A的示数是50mA，则()A．被测电路的电流的有效值为5AB．被测电路的电流的平均值为0.5AC．被测电路的电流的最大值为52AD．原、副线圈中的电流同时达到最大值9．随着社会经济的发展，人们对能源的需求日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电．若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是()A．输电线上损耗的功率为P20RU22B．输电线上损耗的功率为P20RU21C．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D．采用更高的电压输电会降低输电的效率请将选择题答案填入下表：题号123456789总分答案第Ⅱ卷(非选择题共64分)二、实验题(本题共2小题，10题6分，11题9分，共15分)10．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律，以下是实验探究过程的一部分．(1)如图M­1­6甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道_______________________________________________．图M­1­6(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转．电路稳定后，若向左移动滑片，此过程中电流表指针向________偏转；若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向________偏转．(均选填“左”或“右”)11．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材：A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)；B．条形磁铁；C．直流电源；D．多用电表；E．开关、导线若干．上述器材在本实验中不必用到的是________(填器材前的序号)，本实验中还需用到的器材有________________．三、计算题(本题共4小题，12题11分，13题11分，14题13分，15题14分，共49分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分)12．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一台小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝2πT．为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有“220V11kW”字样的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图M­1­7所示．求：(1)发电机的输出电压；(2)变压器原、副线圈的匝数比；(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数．图M­1­713．均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd的边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场的上方h处，如图M­1­8所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与磁场边界平行．当cd边刚进入磁场时，求：(1)线框中产生的感应电动势大小；(2)c、d两点间的电势差；(3)若此时线框的加速度恰好为零，求线框下落的高度h.图M­1­814．为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置，如图M­1­9所示，自行车的后轮由半径r1＝5.0×10－2m的金属内圈、半径r2＝0.40m的金属外圈和绝缘辐条构成．后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联一个阻值为R的小灯泡．在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B＝0.10T、方向垂直于纸面向外的“扇形”匀强磁场区域，其内半径为r1、外半径为r2、张角θ＝π6.后轮以ω＝2πrad/s的角速度相对于转轴转动．若不计其他电阻，忽略磁场的边缘效应．(1)当金属条ab进入“扇形”磁场区域时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向．(2)从金属条ab进入“扇形”磁场区域开始，经计算画出后轮转一圈的过程中，内圈与外圈的之间电势差Uab随时间t变化的图像．(3)若选择的是“1.5V0.3A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度ω和张角θ等物理量的大小可以优化小明同学的设计方案，请给出你的评价．图M­1­915．光滑的平行金属导轨长为L＝2m，两导轨间距d＝0.5m，轨道平面与水平面的夹角为θ＝30°，导轨上端接一个阻值为R＝0.6Ω的电阻，导轨所在空间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B＝1T，如图M­1­10所示，一根质量m＝0.5kg、电阻r＝0.4Ω的金属棒ab垂直于导轨放在导轨最上端，且与导轨接触良好，其余部分电阻不计．已知棒ab从导轨最上端由静止开始下滑到最底端脱离导轨的过程中，电阻R上产生的热量Q1＝0.6J，棒与导轨始终垂直，g取10m/s2，试求：(1)当棒的速度v＝2m/s时，电阻R两端的电压；(2)棒下滑到导轨最底端时速度的大小；(3)棒下滑到导轨最底端时加速度a的大小．图M­1­10答案：模块终结测评(一)1．ABC[解析]真空冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，炉内的金属中产生涡流；金属探测器和电磁灶是利用涡流工作的；闭合线圈在匀强磁场中转动产生感应电流，不同于涡流．故选项A、B、C正确，选项D错误．2．A[解析]在1min内，灯泡上产生的热量是W＝Pt＝100×60J＝6000J，选项A错误；从电压瞬时值的表达式知，电压的有效值为220V，通过灯泡的电流I＝100W220V＝0.45A，也是与灯泡串联的电流表的示数，故选项B正确；电压表与灯泡并联，测得的是灯泡电压的有效值，故示数为220V，所以选项C正确；通过灯泡的电流的有效值为0.45A，故其最大值Im＝2×0.45A＝0.64A，故选项D正确．3．C[解析]磁通量是双向标量，选项A错误；在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的大，但穿过a线圈的磁通量不一定比穿过b线圈的大，选项B错误；磁通量大的磁感应强度不一定大，选项C正确；把某线圈放在磁场中的m、n两点，当放在m处的磁通量大时，m处的磁感应强度不一定比n处的大，选项D正确．4．A[解析]任一时刻ab杆和框架所受的安培力大小相等、方向相反，由于ab杆的质量只有框架质量的14，故ab杆的加速度大小是框架加速度大小的4倍，选项A正确，选项B错误．由于安培力的大小在变化，故ab杆和框架的加速度是变化的，选项C错误．ab杆在框架上滑动时，框架的等效电阻不断变化，选项D错误．5．BC[解析]由题图(b)可知，线框中产生的感应电动势恒定，线框ab边的发热功率为P＝E24R，感应电动势E＝ΔBΔtS＝2B0T·l22＝B0l2T，所以B0＝2Tl2PR，A错误；由P＝14I2R可得线框中的感应电流I＝2PR，B正确；cd边电阻等于ab边电阻，而两边流过的电流相等，因此发热功率相等，C正确；由楞次定律可判断，线框中感应电流方向为adcba方向，因此a端电势比b端低，D错误．6．BD[解析]若载流子为电子，则可判断电子受洛伦兹力而向上表面运动，故上表面带负电，因此，此材料为P型半导体．根据I＝nqSv＝nqdlv，所受洛伦兹力与电场力平衡，qUd＝qInqdlB.解得n＝BIqlU.综上所述，选项B、D正确．7．B[解析]随着交变电流频率的增大，电阻原件的阻抗(电阻)不变，电感原件的感抗增大，电容器的容抗减小，根据欧姆定律可得：通过电阻的电流不变，通过电容器的电流变大，通过电感线圈的电流变小，选项B正确．(由于供电电压的最大值不变，原、副线圈的匝数比不变，故电流表A4的示数也不变)8．AC[解析]交流电流表的示数为副线圈中电流的有效值，即I2＝50mA＝0.05A，根据I1I2＝n2n1得，I1＝5A，选项A正确，选项B错误．原线圈(被测电路)中电流的最大值I1m＝2I1＝52A，选项C正确．原、副线圈中的电流有相位差，故不能同时达到最大值，选项D错误．9．C[解析]在计算输电线上损耗的功率时，ΔP＝I2R＝U2R中I指的是通过输电线的电流，U指的是输电线上损耗的电压，选项A、B错误；采用更高的电压输电，可以减小输电线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，提高输电的效率，选项C正确，选项D错误．10．(1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系(2)右左[解析](1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系．(2)如图乙所示，实