模塊綜合檢測（一）

模塊綜合檢測（一）(本試卷滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器。如圖所示為某型號(hào)電磁炮的軌道，該軌道長10m，寬2m。若發(fā)射質(zhì)量為100g的炮彈，從軌道左端以初速度為零開始加速，當(dāng)回路中的電流恒為100A時(shí)，最大速度可達(dá)2km/s，假設(shè)軌道間磁場為勻強(qiáng)磁場，不計(jì)空氣及摩擦阻力。下列說法正確的是()A．磁場方向豎直向下B．磁場方向水平向右C．電磁炮的最大加速度大小為4×105m/s2D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為100T解析：選D回路中電流方向如題圖所示，則根據(jù)安培定則可知磁場方向應(yīng)豎直向上，故A、B錯(cuò)誤；由題意可知，炮彈最大速度v＝2km/s，加速距離s＝10m，由速度和位移關(guān)系v2＝2as，解得最大加速度大小a＝2×105m/s2，由牛頓第二定律可得F＝ma，又F＝BIL，聯(lián)立解得B＝100T，故C錯(cuò)誤，D正確。2.如圖所示，輕質(zhì)彈簧下面掛有邊長為L，質(zhì)量為m的正方形金屬框，各邊電阻相同，金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于金屬框平面向里的勻強(qiáng)磁場中。若A、B兩端與電源相連，通以如圖所示方向的電流時(shí)，彈簧恰好處于原長狀態(tài)，則通入正方形金屬框AB邊的電流大小為()A.eq\f(4mg,3BL)B.eq\f(3mg,4BL)C.eq\f(mg,BL)D.eq\f(mg,4BL)解析：選B根據(jù)電流方向可知，AD邊、DC邊、CB邊串聯(lián)，再與AB邊并聯(lián)，設(shè)每邊電阻為R，根據(jù)平衡條件可知mg＝BIABL＋BIDCL，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知IAB＝3IDC，聯(lián)立兩式解得IAB＝eq\f(3mg,4BL)，B正確。3.在北半球，地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下(以“×”表示)。如果家中電視機(jī)顯像管的位置恰好處于南北方向，那么由南向北射出的電子束在地磁場的作用下將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)()A．不偏轉(zhuǎn)B．向東C．向西D．無法判斷解析：選B根據(jù)左手定則可判斷由南向北運(yùn)動(dòng)的電子束所受洛倫茲力方向向東，因此電子束向東偏轉(zhuǎn)，故B正確。4.薄鋁板將同一勻強(qiáng)磁場分成Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)區(qū)域，高速帶電粒子可穿過鋁板一次，在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，半徑R1＞R2。假定穿過鋁板前后粒子電荷量保持不變，則該粒子()A．帶正電B．在Ⅰ、Ⅱ區(qū)域的運(yùn)動(dòng)速度大小相同C．在Ⅰ、Ⅱ區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同D．從Ⅱ區(qū)域穿過鋁板運(yùn)動(dòng)到Ⅰ區(qū)域解析：選C粒子穿過鋁板受到鋁板的阻力，速度將減小。由r＝eq\f(mv,Bq)可得粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑將減小，故可得粒子是由Ⅰ區(qū)域運(yùn)動(dòng)到Ⅱ區(qū)域，結(jié)合左手定則可知粒子帶負(fù)電，A、B、D錯(cuò)誤；則T＝eq\f(2πm,Bq)可知粒子運(yùn)動(dòng)的周期不變，粒子在Ⅰ區(qū)域和Ⅱ區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均為t＝eq\f(1,2)T＝eq\f(πm,Bq)，C正確。5.霍爾元件是實(shí)際生活中的重要元件之一，廣泛應(yīng)用于測量和自動(dòng)化技術(shù)等領(lǐng)域。如圖所示為一長度一定的霍爾元件，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于霍爾元件的工作面向下，在元件中通入圖示從E到F方向的電流I，元件中的載流子帶負(fù)電荷，下列說法中正確的是()A．該元件能把電學(xué)量轉(zhuǎn)化為磁學(xué)量B．該元件C面的電勢高于D面的C．如果用該元件測赤道處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，應(yīng)保持C、D面水平D．如果流過霍爾元件的電流大小不變，則元件C、D面的電勢差與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比解析：選D霍爾元件是能夠把磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的傳感器，A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可知，帶負(fù)電荷的載流子向C面偏轉(zhuǎn)，C面帶負(fù)電荷，所以C面的電勢低于D面的電勢，B錯(cuò)誤；在測定地球赤道處的地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)將元件的C、D面保持豎直，讓磁場垂直通過元件的工作面，C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)電荷最終在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡狀態(tài)，設(shè)霍爾元件的長、寬、高分別為a、b、d，則有qeq\f(U,b)＝qvB，電流的微觀表達(dá)式為I＝nqvS＝nqvbd，所以U＝eq\f(BI,nqd)，如果流過霍爾元件的電流大小不變，則元件C、D面的電勢差與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，D正確。6.如圖所示，兩個(gè)相鄰的有界勻強(qiáng)磁場區(qū)，方向相反，且垂直紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，以磁場區(qū)左邊界為y軸建立坐標(biāo)系，磁場區(qū)在y軸方向足夠長，在x軸方向?qū)挾染鶠閍。矩形導(dǎo)線框ABCD的CD邊與y軸重合，AD邊長為a。線框從圖示位置水平向右勻速穿過兩磁場區(qū)域，且線框平面始終保持與磁場垂直。以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，線框中感應(yīng)電流i與線框移動(dòng)距離x的關(guān)系圖像正確的是()解析：選C設(shè)CD邊長為l，線框穿過磁場，在穿過磁場0～a的過程中，E＝Blv，電流I0＝eq\f(Blv,R)，方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，為正；在穿過磁場a～2a的過程中，電動(dòng)勢E＝2Blv，電流I1＝eq\f(2Blv,R)＝2I0，方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，為負(fù)；在穿過磁場2a～3a的過程中，E＝Blv，電流I2＝eq\f(Blv,R)＝I0，方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，為正，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。7．如圖甲所示，一圓形金屬線圈放置于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0?，F(xiàn)讓線圈繞其一條直徑以50Hz的頻率勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，較長時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q；若線圈不動(dòng)，讓磁場以圖乙所示規(guī)律周期性變化，要在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q，乙圖中磁場變化的周期T以s為單位，T數(shù)值應(yīng)為()A.eq\f(1,50π)B.eq\f(\r(2),50π)C.eq\f(\r(2),25π)D.eq\f(1,25π)解析：選C兩種情況下，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，說明電壓的有效值相同，現(xiàn)讓線圈繞其一條直徑以50Hz的頻率勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電壓有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(BSω,\r(2))＝eq\f(B0πr2×100π,\r(2))；磁場以圖乙所示規(guī)律周期性變化，電壓有效值為E＝eq\f(S·ΔB,Δt)＝eq\f(πr2×B0,\f(T,4))，解得T＝eq\f(\r(2),25π)s，C正確。8.如圖，機(jī)器人裝有作為眼睛的“傳感器”，猶如大腦的“控制器”，以及可以行走的“執(zhí)行器”，在它碰到障礙物前會(huì)自動(dòng)避讓并及時(shí)轉(zhuǎn)彎。下列有關(guān)該機(jī)器人“眼睛”的說法中正確的是()A．采用力傳感器 B．采用光傳感器C．采用溫度傳感器 D．采用聲音傳感器解析：選B由題圖可知，該傳感器可以作為機(jī)器人的眼睛，則說明它采用的應(yīng)是通過感光原理而確定障礙物的光傳感器。二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)9.如圖所示為調(diào)幅振蕩電流圖像，此電流存在于電磁波發(fā)射和接收中的哪些階段()A．經(jīng)調(diào)制后 B．經(jīng)調(diào)諧后C．經(jīng)檢波后 D．耳機(jī)中解析：選AB為了把信號(hào)傳遞出去，需要將信號(hào)“加”到高頻振蕩電流上，這就是調(diào)制。而圖像是將信號(hào)加上后使高頻振蕩電流的振幅隨信號(hào)變化，這叫調(diào)幅。在接收電路中，經(jīng)過調(diào)諧，回路中將出現(xiàn)調(diào)幅振蕩電流，經(jīng)檢波后，調(diào)幅振蕩電流將被削去一半，而在耳機(jī)中只有低頻信號(hào)電流。10.如圖所示，在一勻強(qiáng)磁場中有三個(gè)帶電粒子，其中1和2為質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡，3為α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。它們在同一平面內(nèi)沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，三者軌道半徑r1＞r2＞r3，并相切于P點(diǎn)，設(shè)T、v、a、t分別表示帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期、線速度、向心加速度以及從經(jīng)過P點(diǎn)算起到第一次通過圖中虛線MN所經(jīng)歷的時(shí)間，不計(jì)重力，則()A．T1＝T2＜T3 B．v1＝v2＞v3C．a(chǎn)1＞a2＞a3 D．t1＝t2＝t3解析：選AC各粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝eq\f(2πm,qB)，根據(jù)粒子的比荷大小eq\f(qα,mα)＝eq\f(2,4)＝eq\f(1,2)，eq\f(qp,mp)＝eq\f(1,1)，可知T1＝T2＜T3，A正確；由于r1＞r2＞r3，結(jié)合r＝eq\f(mv,qB)及粒子比荷關(guān)系可知v1＞v2＞v3，B錯(cuò)誤；又因?yàn)榱Ｗ舆\(yùn)動(dòng)的向心加速度a＝eq\f(qvB,m)，結(jié)合各粒子的比荷關(guān)系及v1＞v2＞v3，可得a1＞a2＞a3，C正確；由題圖分析可知，粒子從經(jīng)過P點(diǎn)算起到第一次運(yùn)動(dòng)到MN時(shí)所對(duì)應(yīng)的圓心角的大小關(guān)系為θ1＜θ2＜θ3，而T1＝T2，因此t1＜t2，由T2＜T3，且θ2＜θ3，可知t2＜t3，故t1＜t2＜t3，D錯(cuò)誤。11．如圖甲所示，一理想變壓器給一個(gè)小燈泡供電。當(dāng)原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時(shí)，額定電壓為U0的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為R，圖中電壓表為理想電表。下列說法正確的是()A．變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值u＝Umsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)t))VB．電壓表的示數(shù)為eq\r(2)U0C．變壓器的輸入功率為eq\f(U02,R)D．變壓器的匝數(shù)比為Um∶U0解析：選AC由題圖乙知，變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值為u＝Umsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)t))V，A正確；電壓表的示數(shù)為U0，B錯(cuò)誤；變壓器的輸入功率等于輸出功率為eq\f(U02,R)，C正確；由變壓器變壓公式，變壓器的匝數(shù)比為Um∶eq\r(2)U0，D錯(cuò)誤。12.如圖所示，足夠長的金屬導(dǎo)軌豎直放置，金屬棒ab、cd均通過棒兩端的環(huán)套在金屬導(dǎo)軌上。虛線上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，虛線下方有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，兩勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。ab、cd兩棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，兩棒總電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。開始兩棒靜止在圖示位置，當(dāng)cd棒由靜止釋放時(shí)，對(duì)ab棒施加豎直向上的力F使其沿導(dǎo)軌向上做勻加速運(yùn)動(dòng)。則()A．a(chǎn)b棒中的電流方向由b到aB．cd棒先加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)C．cd棒所受摩擦力的最大值大于cd棒的重力D．力F做的功等于兩棒產(chǎn)生的電熱與ab棒增加的機(jī)械能之和解析：選ACDab向上運(yùn)動(dòng)的過程中，穿過閉合回路abdc的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可得，ab棒中的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a，A正確；cd棒中感應(yīng)電流由c到d，其所在的區(qū)域有豎直向下的磁場，所受的安培力向里，cd棒所受的摩擦力豎直向上。ab棒做加速直線運(yùn)動(dòng)，速度增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大，cd棒所受的安培力增大，對(duì)導(dǎo)軌的壓力增大，則滑動(dòng)摩擦力增大，摩擦力先小于重力，后大于重力，所以cd棒先加速運(yùn)動(dòng)后減速運(yùn)動(dòng)，最后停止運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)動(dòng)能定理可得WF－W安培－WG＝eq\f(1,2)mv2－0，力F所做的功應(yīng)等于兩棒產(chǎn)生的電熱與ab棒增加的機(jī)械能之和，D正確。三、非選擇題(本題共5小題，共60分)13．(6分)(1)如圖甲所示為某賓館的房卡，只有把房卡插入槽中，房間內(nèi)的燈和插座才會(huì)有電。房卡的作用相當(dāng)于一個(gè)________(填電路元件名稱)接在干路上。(2)如圖乙所示，當(dāng)房客進(jìn)門時(shí)，只要將帶有磁鐵的卡P插入槽Q中，這時(shí)由于磁鐵吸引簧片，開關(guān)B就接通，通過繼電器J使整個(gè)房間的電器的總開關(guān)接通，房客便能使用室內(nèi)各種用電器。當(dāng)繼電器工作時(shí)，cd相吸，ab便接通。請(qǐng)你將各接線端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10適當(dāng)?shù)剡B接起來，構(gòu)成正常的電門卡電路。解析：(1)房卡可以控制房間內(nèi)的燈和插座，不插入槽中，所有房間內(nèi)的燈和插座都不工作，所以房卡相當(dāng)于干路上的開關(guān)。(2)將開關(guān)B與電源E、線圈連成一個(gè)回路；將三個(gè)燈泡所在電路與交流電流接成回路，即按8—7,4—5,6—9,1—3,2—10連接起來，構(gòu)成正常的電門卡電路，如圖所示。答案：(1)開關(guān)(2)見解析圖14．(8分)如圖所示是三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)，回答下列問題。(1)在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因是______________________________________________________________________________________________________________。(2)電流表指針偏轉(zhuǎn)角跟感應(yīng)電動(dòng)勢的大小成________關(guān)系。(3)第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)(如圖甲)中，將條形磁鐵從同一高度插入到線圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？________，什么量是不同的？________。(4)從三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)可歸納出的結(jié)論是：_______________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因是電流表所在回路有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(2)感應(yīng)電動(dòng)勢越大，則感應(yīng)電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角越大，故電流表指針偏轉(zhuǎn)角跟感應(yīng)電動(dòng)勢的大小成正比關(guān)系。(3)第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)(如題圖甲)中，將條形磁鐵從同一高度插入到線圈中同一位置，快速插入和慢速插入時(shí)磁通量的變化量是相同的，但是由于快速插入時(shí)間短，磁通量的變化率較大，故兩次磁通量的變化率不同。(4)從三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)可歸納出的結(jié)論是：只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。答案：(1)電流表所在回路有感應(yīng)電流產(chǎn)生(2)正比(3)磁通量的變化量磁通量的變化率(4)只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生15.(15分)如圖所示，一長為10cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢為12V的電池相連，電路總電阻為2Ω。已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量均為0.5cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3cm，重力加速度大小g取10m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。解析：金屬棒通電后，閉合回路電流I＝eq\f(U,R)＝eq\f(12V,2Ω)＝6A金屬棒受到的安培力大小為F＝BIL＝0.06N由左手定則判斷可知金屬棒受到的安培力方向豎直向下由平衡條件知開關(guān)閉合前：2kx＝mg開關(guān)閉合后：2k(x＋Δx)＝mg＋F代入數(shù)值解得m＝0.01kg。答案：豎直向下0.01kg16.(15分)在高能粒子探測實(shí)驗(yàn)中，可以通過外加磁場來改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向，從而確定粒子的動(dòng)量?，F(xiàn)將某粒子探測儀的部分裝置簡化為如圖所示的模型，即在一個(gè)圓柱形空間中存在著垂直于底面的圓柱形勻強(qiáng)磁場，一電荷量為－q(q＞0)、質(zhì)量為m的電荷從A點(diǎn)以速度v0沿橫截面半徑方向進(jìn)入磁場，從B點(diǎn)(圖中未畫出)飛出。已知B點(diǎn)與A點(diǎn)在同一橫截面上，粒子在磁場中的位移大小為l，速度方向偏轉(zhuǎn)了90°。(1)求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼囊话?，粒子仍以原速度射入磁場，求粒子在磁場中的位移大小。解析?1)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有qv0B＝meq\f(v02,r)①由題意可知，從左側(cè)看，粒子的軌跡如圖甲所示，根據(jù)幾何關(guān)系得r2＋r2＝l2②解得B＝eq\f(\r(2)mv0,ql)。③(2)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有qv0eq\f(B,2