資源簡介

模塊測評驗(yàn)收卷　
(滿分：100分)
一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一項(xiàng)是符合題目要求的。)
1.下列關(guān)于電磁波的說法不正確的是(　　)
生活中用微波爐來加熱食物，可見電磁波具有能量
湯洪波出艙活動的畫面從空間站傳到地面接收站最少需要約0.014 s
1888年，赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁場理論，為無線電技術(shù)的發(fā)展開拓了道路
英國物理學(xué)家麥克斯韋系統(tǒng)總結(jié)了人類直至19世紀(jì)中葉對電磁規(guī)律的研究成果，在此基礎(chǔ)上，他最終建立了經(jīng)典電磁場理論
2.電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示。現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(　　)
從a到b，上極板帶正電
從a到b，下極板帶正電
從b到a，上極板帶正電
從b到a，下極板帶正電
3.如圖所示，一質(zhì)量為m＝0.5 kg、帶電荷量q＝2 C的帶負(fù)電滑塊(可看作質(zhì)點(diǎn))以初速度v0＝6 m/s由水平面上的A點(diǎn)向右滑動，到達(dá)C點(diǎn)后恰好能通過半徑為R＝0.5 m的光滑半圓軌道的最高點(diǎn)D，已知水平軌道AC與半圓軌道相切于C點(diǎn)，整個(gè)裝置處在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2 T的勻強(qiáng)磁場中，重力加速度g＝10 m/s2，則(　　)
滑塊運(yùn)動到最高點(diǎn)D時(shí)的速度大小為1 m/s
滑塊運(yùn)動到最高點(diǎn)D時(shí)的速度大小為 m/s
滑塊從C運(yùn)動到D的過程中，機(jī)械能不守恒
滑塊從A到C的過程中克服阻力做功為3 J
4.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(　　)
5.如圖所示，固定在豎直平面內(nèi)的邊長為l的菱形線框MNPQ及其水平對角線NQ是由完全相同的導(dǎo)體棒連接而成的，該空間內(nèi)存在方向垂直于豎直面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線框的頂點(diǎn)M、P通過導(dǎo)線與直流電源的正、負(fù)極相連，如果通過MN導(dǎo)體棒的電流為I，則(　　)
導(dǎo)體棒MQ和QP受到的安培力的合力大小為2IlB，方向水平向右
菱形線框MNPQ受到的安培力的合力大小為0
導(dǎo)體棒NP和QP受到的安培力的合力大小為IlB，方向豎直向上
對角線NQ導(dǎo)體棒受到的安培力大小為0
6.如圖所示，在一平面正方形MNPQ區(qū)域內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v從Q點(diǎn)沿著與邊QP夾角為30°的方向垂直進(jìn)入磁場，從QP邊界射出。已知QP邊長為a，不計(jì)粒子的重力，下列說法正確的是(　　)
該粒子帶正電
運(yùn)動過程中粒子的速度不變
粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為
粒子的速度的最大值為
7.如圖所示的電路中，a、b、c為三個(gè)相同的燈泡，線圈L的自感系數(shù)很大，電阻不計(jì)，電源E內(nèi)阻不計(jì)，下列判斷正確的有(　　)
S閉合的瞬間，c燈最亮
S閉合的瞬間，b燈最亮
電路穩(wěn)定后，將S斷開的瞬間，a、c兩燈立即熄滅
電路穩(wěn)定后，將S斷開，a、c兩燈亮度相同且逐漸變暗
二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18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。全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)
8.在如圖甲所示的虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，設(shè)圖示磁場方向?yàn)檎鸥袘?yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。邊長為l、總電阻為R的正方形均勻線框abcd有一半處在磁場中，磁場方向垂直于線框平面，此時(shí)線框ab邊的發(fā)熱功率為P，則下列
說法正確的是(　　)
磁感應(yīng)強(qiáng)度B0＝ 線框中感應(yīng)電流為I＝2
線框cd邊的發(fā)熱功率為P a端電勢高于b端電勢
9.如圖所示，水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y軸且通有恒定電流I的長直導(dǎo)線。P、M和N為地面上的三點(diǎn)，P點(diǎn)位于導(dǎo)線正上方，MN平行于y軸，PN平行于x軸。一閉合的圓形金屬線圈，圓心在P點(diǎn)，可沿不同方向以相同的速率做勻速直線運(yùn)動，運(yùn)動過程中線圈平面始終與地面平行。下列說法正確的有(　　)
N點(diǎn)與M點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同
線圈沿PN方向運(yùn)動時(shí)，穿過線圈的磁通量不變
線圈從P點(diǎn)開始豎直向上運(yùn)動時(shí)，線圈中無感應(yīng)電流
線圈從P到M過程的感應(yīng)電動勢與從P到N過程的感應(yīng)電動勢相等
10.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝55∶4，原線圈接有交流電流表A1，副線圈電路接有交流電壓表V、交流電流表A2、滑動變阻器R等，所有電表都是理想電表，二極管D正向電阻為零，反向電阻無窮大，燈泡L的阻值恒定。原線圈接入的交流電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，則下列說法正確的是(　　)
交流電壓表V的讀數(shù)為64 V
燈泡L兩端電壓的有效值為16 V
當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時(shí)，電流表A2示數(shù)增大，A1示數(shù)減小
由圖乙可知交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度為100π rad/s
三、非選擇題(本題共5小題，共54分)
11.(8分)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。他準(zhǔn)備了可拆變壓器、多用電表、開關(guān)和導(dǎo)線若干。
(1)實(shí)驗(yàn)需要以下哪種電源________。(1分)
A.低壓直流電源 B.高壓直流電源
C.低壓交流電源 D.高壓交流電源
(2)該同學(xué)認(rèn)真檢查電路無誤后，先保持原線圈匝數(shù)不變，改變副線圈匝數(shù)，再保持副線圈匝數(shù)不變，改變原線圈匝數(shù)，分別測出相應(yīng)的原、副線圈兩端的電壓值。由于交變電流電壓是變化的，所以，我們實(shí)際上測量的是電壓的________(2分)值(選填“有效”或“最大”)。其中一次多用電表讀數(shù)如圖所示，此時(shí)電壓表讀數(shù)為________。(2分)
(3)理想變壓器原、副線圈兩端的電壓應(yīng)與其匝數(shù)成________(1分)(選填“正比”或“反比”)，實(shí)驗(yàn)中由于變壓器的漏磁銅損和鐵損，導(dǎo)致原線圈與副線圈兩端的電壓之比一般________(1分)(選填“大于”“小于”或“等于”)原線圈與副線圈的匝數(shù)之比。
(4)實(shí)驗(yàn)中原、副線圈兩端的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別。原因不可能為________(1分)(填字母代號)。
A.原、副線圈上通過的電流發(fā)熱 B鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱
C.變壓器鐵芯漏磁 D.原線圈輸入電壓發(fā)生變化
12.(10分)磁力鎖主要由電磁鐵和銜鐵組成。某小組用如圖甲所示的裝置研究電磁鐵的工作電壓與銜鐵所受磁力大小的關(guān)系，彈性梁一端連接有銜鐵，在外力作用下可以上下運(yùn)動，另一端固定于墻壁，電磁鐵位于銜鐵正下方，V1為理想電壓表。
(1)為增大電磁鐵產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，滑動變阻器的滑片P應(yīng)向________(2分)端移動(選填“c”或“d”)。
(2)已知電磁鐵線圈的直流電阻為30 Ω，滑動變阻器的最大阻值為170 Ω，電源E的電動勢為12.0 V，滑動變阻器能提供的最大分壓為11.9 V，則電源E的內(nèi)阻為________(2分)Ω(保留2位有效數(shù)字)。
(3)同學(xué)們將阻值會因形狀變化而發(fā)生改變的金屬應(yīng)變片R1粘貼在彈性梁的上表面，然后將金屬應(yīng)變片R1、定值電阻R2和理想電壓表V2連接成如圖乙所示的電路。線圈通電吸引銜鐵下移時(shí)，應(yīng)變片變長，R1的阻值將________(2分)，電壓表V2的讀數(shù)將________(2分)(填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)在線圈通電吸合銜鐵后，用外力F使電磁鐵和銜鐵剛好分開，測得外力F與線圈兩端電壓U的關(guān)系如圖丙所示，若要求該鎖能抵抗1 200 N的外力，則工作電壓至少為________ V。(2分)
丙
13.(10分)如圖所示，垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻變化。正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場中，金屬框平面與磁場方向垂直，電阻R＝0.1 Ω，邊長l＝0.2 m。求：
(1)(3分)在t＝0到t＝0.1 s時(shí)間內(nèi)，金屬框中的感應(yīng)電動勢E；
(2)(3分)t＝0.05 s時(shí)，金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向；
(3)(4分)在t＝0到t＝0.1 s時(shí)間內(nèi)，金屬框中電流的電功率P。
14.(12分)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi)，第Ⅰ象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，第Ⅳ象限以O(shè)N為直徑的半圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電的粒子，從y軸正半軸上y＝h處的M點(diǎn)，以速度v0垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上x＝2h處的P點(diǎn)進(jìn)入磁場，最后以垂直于y軸的方向射出磁場，不計(jì)粒子重力。求：
(1)(4分)電場強(qiáng)度E的大小；
(2)(4分)粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑r；
(3)(4分)粒子從進(jìn)入電場到離開磁場經(jīng)歷的總時(shí)間t。
15.(14分)如圖甲所示，在水平面上固定有長為L＝2 m、寬為d＝0.5 m的光滑金屬“U”形導(dǎo)軌，導(dǎo)軌右端接有R＝1 Ω的電阻，在“U”形導(dǎo)軌右側(cè)l＝1 m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。在t＝0時(shí)刻，質(zhì)量為m＝0.1 kg、內(nèi)阻r＝1 Ω的導(dǎo)體棒ab以v0＝1 m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，g取10 m/s2。
(1)(4分)求0～1 s內(nèi)流過導(dǎo)體棒ab的電流的大小及方向；
(2)(4分)求導(dǎo)體棒ab進(jìn)磁場瞬間的加速度大小；
(3)(6分)導(dǎo)體棒ab最終停止在導(dǎo)軌上，求全過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱。
模塊測評驗(yàn)收卷
1.B　[生活中用微波爐來加熱食物，可見電磁波具有能量，故A正確；電磁波在真空中或空氣中傳播的速度v＝3.0×108 m/s，空間站到地球表面的距離s＝4×105 m，電磁波從空間站傳播到地面的時(shí)間t＝≈0.001 3 s，故B錯誤；1888年，赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁場理論，為無線電技術(shù)的發(fā)展開拓了道路，故C正確；英國物理學(xué)家麥克斯韋系統(tǒng)總結(jié)了人類直至19世紀(jì)中葉對電磁規(guī)律的研究成果，在此基礎(chǔ)上，他最終建立了經(jīng)典電磁場理論，故D正確。]
2.D　[磁鐵自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向下，穿過線圈的磁通量在增大，根據(jù)楞次定律可判斷出線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向上，利用安培定則可判斷出線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針繞向(由上向下看)，流過R的電流方向從b到a，電容器下極板帶正電，選項(xiàng)D正確。]
3.A　[已知m＝0.5 kg的滑塊恰好能通過半圓軌道的最高點(diǎn)D，在D點(diǎn)時(shí)，由重力和洛倫茲力的合力提供向心力得mg－qvDB＝m，解得vD＝1 m/s，故A正確，B錯誤；滑塊從C運(yùn)動到D的過程中，洛倫茲力不做功，軌道對滑塊也不做功，只有重力做功，所以滑塊的機(jī)械能守恒，故C錯誤；設(shè)滑塊從A到C的過程中克服阻力做的功為Wf。滑塊從A到D的過程中，根據(jù)動能定理得－Wf－mg·2R＝mv－mv，解得Wf＝3.75 J，故D錯誤。]
4.D　[扇形閉合導(dǎo)線框切割磁感線的有效長度始終為L，各點(diǎn)的平均速度v＝，導(dǎo)線框進(jìn)磁場和出磁場過程有感應(yīng)電流產(chǎn)生，由法拉第電磁感應(yīng)定律和有效值的定義有E＝，×＝I2RT，聯(lián)立可得I＝，故D正確，A、B、C錯誤。]
5.D　[根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒MQ和QP受到的安培力的合力大小為F＝2IlB sin 60°＝IlB，方向水平向右，選項(xiàng)A錯誤；菱形線框MNPQ受到的安培力的合力大小為2F＝2IlB，選項(xiàng)B錯誤；導(dǎo)體棒NP和QP受到的安培力的合力大小為F′＝2IlB cos 30°＝IlB，方向水平向右，選項(xiàng)C錯誤；對角線NQ導(dǎo)體棒通過的電流為0，則受到的安培力大小為0，選項(xiàng)D正確。]
6.C　[粒子從QP邊界射出勻強(qiáng)磁場，粒子剛射入磁場時(shí)受到的洛倫茲力方向垂直于速度斜向右下方，由左手定則可知，該粒子帶負(fù)電，故A錯誤；粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，粒子速度大小不變而方向發(fā)生變化，粒子速度發(fā)生變化，故B錯誤；粒子在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角θ＝2×30°＝60°，則粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動時(shí)間t＝T＝×＝，故C正確；粒子從P點(diǎn)射出磁場時(shí)軌道半徑最大，粒子速度最大，此時(shí)粒子軌道半徑r＝a，由牛頓第二定律得qvB＝m，粒子的最大速度v＝＝，故D錯誤。]
7.D　[由于線圈L的自感作用，電流會緩慢變化，當(dāng)開關(guān)S閉合的瞬間，線圈L中的電流為零，電路的結(jié)構(gòu)為b、c串聯(lián)后與a并聯(lián)，所以a所在支路的電阻值小，流過a的電流大，而流過b、c的電流小且相等，所以S閉合的瞬間，b、c兩燈一樣亮，a燈最亮，A、B均錯誤；當(dāng)電路穩(wěn)定后，線圈L不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此時(shí)b被短路，a、c并聯(lián)，將S斷開，此時(shí)線圈L產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于電源，電路的結(jié)構(gòu)是a、c串聯(lián)后與b并聯(lián)，所以a、c兩燈亮度相同且逐漸變暗，C錯誤，D正確。]
8.BC　[由圖乙看出，在每個(gè)周期內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，線圈產(chǎn)生大小恒定的感應(yīng)電流，設(shè)感應(yīng)電流的大小為I，則有對ab邊，P＝I2·R，得I＝2，由閉合電路歐姆定律得，感應(yīng)電動勢為E＝IR＝2，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝＝·l2，由圖乙知，＝，聯(lián)立以上三式得B0＝，故A錯誤，B正確；正方形四邊的電阻相等，電流相等，則發(fā)熱功率相等，都為P，故C正確；由楞次定律判斷得知，線圈中感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針，則a端電勢低于b端電勢，故D錯誤。]
9.AC　[依題意，M、N兩點(diǎn)連線與長直導(dǎo)線平行，兩點(diǎn)與長直導(dǎo)線的距離相等，根據(jù)右手螺旋定則可知，通電長直導(dǎo)線在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同，故A正確；根據(jù)右手螺旋定則，線圈在P點(diǎn)時(shí)，穿進(jìn)線圈中的磁感線與穿出線圈中的磁感線相等，磁通量為零，在向N點(diǎn)平移過程中，穿進(jìn)線圈中的磁感線與穿出線圈中的磁感線不再相等，線圈中的磁通量會發(fā)生變化，故B錯誤；根據(jù)右手螺旋定則，線圈從P點(diǎn)豎直向上運(yùn)動過程中，穿進(jìn)線圈中的磁感線與穿出線圈中的磁感線始終相等，穿過線圈的磁通量始終為零，沒有發(fā)生變化，線圈中無感應(yīng)電流，故C正確；線圈從P到M與從P到N，穿過線圈的磁通量變化量相同，從P到M所用時(shí)間較從P到N長，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可知兩次的感應(yīng)電動勢不相等，故D錯誤。]
10.BD　[由題圖乙可知，原線圈輸入電壓有效值為440 V，根據(jù)＝，可得副線圈兩端電壓有效值為32 V，交流電壓表V的示數(shù)為有效值，即為32 V，A錯誤；設(shè)燈泡L兩端電壓的有效值為U′，燈泡的阻值為r，交變電流的周期為T，根據(jù)交變電流有效值的定義有·＝T，解得U′＝16 V，B正確；當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時(shí)，滑動變阻器接入電路的阻值減小，則由歐姆定律可知，電流表A2示數(shù)增大，所以電流表A1示數(shù)也增大，C錯誤；根據(jù)ω＝＝ rad/s＝100π rad/s，可知交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度為100π rad/s，D正確。]
11.(1)C　(2)有效　7.6 V　(3)正比　大于　(4)D
解析　(1)探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，應(yīng)選擇低壓交流電源，故選C。
(2)多用電表測量的交流電壓為有效值，不是最大值；多用電表選用的是交流電壓的10 V擋位，所以應(yīng)該在0～10 V擋位讀數(shù)，讀數(shù)應(yīng)該是7.6 V。
(3)根據(jù)＝可知，理想變壓器原、副線圈兩端的電壓應(yīng)與其匝數(shù)成正比。實(shí)驗(yàn)中由于變壓器的漏磁銅損和鐵損，導(dǎo)致副線圈兩端的電壓實(shí)際值一般略小于理論值，所以導(dǎo)致＞。
(4)原、副線圈上通過的電流發(fā)熱，鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱，都會使變壓器輸出功率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別；變壓器鐵芯漏磁，也會導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別；原線圈輸入電壓發(fā)生變化，不會影響電壓比和匝數(shù)比，故選D。
12.(1)c　(2)0.21　(3)增大　增大　(4)6.0
解析　(1)根據(jù)電流的磁效應(yīng)，電流越大，產(chǎn)生的磁場越強(qiáng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，為了增大電磁鐵產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，滑動變阻器的滑片P應(yīng)向c端移動。
(2)當(dāng)滑動變阻器的滑片P滑到c端時(shí)，滑動變阻器提供的分壓最大，由閉合電路歐姆定律得
E＝Um＋I(xiàn)r
I＝，R＝ Ω＝25.5 Ω
聯(lián)立解得r＝0.21 Ω。
(3)線圈通電吸引銜鐵下移時(shí)，應(yīng)變片變長，根據(jù)電阻定律，R1的阻值將增大；根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律可知，電阻增大，R1兩端的電壓增大，所以電壓表V2的讀數(shù)將增大。
(4)由圖丙可知，F(xiàn)＝1 200 N時(shí)對應(yīng)的工作電壓為6.0 V，即要求該鎖能抵抗1 200 N的外力，則工作電壓至少為6.0 V。
13.(1)0.08 V　(2)0.016 N　垂直于ab向左　(3)0.064 W
解析　(1)在t＝0到t＝0.1 s的時(shí)間內(nèi)(即Δt＝0.1 s)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化量ΔB＝0.2 T，設(shè)穿過金屬框的磁通量變化量為ΔΦ，有
ΔΦ＝ΔBl2①
由于磁場均勻變化，金屬框中產(chǎn)生的電動勢是恒定的，
有E＝②
聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得
E＝0.08 V。③
(2)設(shè)金屬框中產(chǎn)生的電流為I，由閉合電路歐姆定律，有I＝④
由圖可知，t＝0.05 s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1＝0.1 T，金屬框ab邊受到的安培力
F＝IlB1⑤
聯(lián)立③④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得F＝0.016 N⑥
由楞次定律知金屬框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，由左手定則知，ab邊受到的安培力方向垂直于ab向左。⑦
(3)在t＝0到t＝0.1 s時(shí)間內(nèi)，金屬框中電流的電功率P＝I2R⑧
聯(lián)立③④⑧式，代入數(shù)據(jù)，解得
P＝0.064 W。
14.(1)　(2)　(3)＋
解析　(1)粒子運(yùn)動軌跡如圖所示
由題意得，帶電粒子垂直電場進(jìn)入后做類平拋運(yùn)動，有2h＝v0t，h＝at2
又qE＝ma
解得E＝。
(2)帶電粒子由M到P點(diǎn)過程，由動能定理得
qEh＝mv2－mv
解得v＝v0
粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由洛倫茲力提供向心力，有qvB＝m
解得r＝。
(3)粒子在電場中運(yùn)動的時(shí)間t1＝
粒子在磁場中運(yùn)動的周期T＝＝
根據(jù)粒子射入磁場時(shí)與x軸成45°角，射出磁場時(shí)垂直于y軸，可求出粒子在磁場中運(yùn)動的圓弧所對的圓心角為135°，故粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為t2＝T＝
所以粒子從進(jìn)入電場到離開磁場經(jīng)歷的總時(shí)間
t＝t1＋t2＝＋。
15.(1)0.25 A　由a流向b　(2)1.25 m/s2　(3)0.175 J
解析　(1)第1 s內(nèi)磁場隨時(shí)間均勻變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律有E1＝＝＝0.5 V
所以流過ab的電流I1＝＝0.25 A，方向由a流向b。
(2)ab棒在磁場外不受安培力，故做勻速直線運(yùn)動，經(jīng)t1＝＝1 s進(jìn)入磁場(速度仍為v0)，此后磁感應(yīng)強(qiáng)度保持不變
則感應(yīng)電動勢為E2＝Bdv0＝0.5 V
感應(yīng)電流為I2＝＝0.25 A
ab棒所受安培力為F＝I2dB
由牛頓第二定律，有F＝ma
聯(lián)立解得a＝1.25 m/s2。
(3)ab棒在0～1 s運(yùn)動的過程中，
依據(jù)焦耳定律有Q1＝I(R＋r)t1＝0.125 J
ab棒在磁場中運(yùn)動的過程中，根據(jù)功能關(guān)系有
Q2＝mv＝0.05 J
全過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝Q1＋Q2＝0.175 J。(共38張PPT)
模塊測評驗(yàn)收卷
(時(shí)間：75分鐘　滿分：100分)
B
一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一項(xiàng)是符合題目要求的。)
1.下列關(guān)于電磁波的說法不正確的是(　　)
A.生活中用微波爐來加熱食物，可見電磁波具有能量
B.湯洪波出艙活動的畫面從空間站傳到地面接收站最少需要約0.014 s
C.1888年，赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁場理論，為無線電技術(shù)的發(fā)展開拓了道路
D.英國物理學(xué)家麥克斯韋系統(tǒng)總結(jié)了人類直至19世紀(jì)中葉對電磁規(guī)律的研究成果，在此基礎(chǔ)上，他最終建立了經(jīng)典電磁場理論
D
2.電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示。現(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(　　)
A.從a到b，上極板帶正電
B.從a到b，下極板帶正電
C.從b到a，上極板帶正電
D.從b到a，下極板帶正電
解析　磁鐵自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，磁鐵產(chǎn)生的磁場方向向下，穿過線圈的磁通量在增大，根據(jù)楞次定律可判斷出線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向上，利用安培定則可判斷出線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針繞向(由上向下看)，流過R的電流方向從b到a，電容器下極板帶正電，選項(xiàng)D正確。
A
3.如圖所示，一質(zhì)量為m＝0.5 kg、帶電荷量q＝2 C的帶負(fù)電滑塊(可看作質(zhì)點(diǎn))以初速度v0＝6 m/s由水平面上的A點(diǎn)向右滑動，到達(dá)C點(diǎn)后恰好能通過半徑為R＝0.5 m的光滑半圓軌道的最高點(diǎn)D，已知水平軌道AC與半圓軌道相切于C點(diǎn)，整個(gè)裝置處在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2 T的勻強(qiáng)磁場中，重力加速度g＝10 m/s2，則(　　)
D
4.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(　　)
D
5.如圖所示，固定在豎直平面內(nèi)的邊長為l的菱形線框MNPQ及其水平對角線NQ是由完全相同的導(dǎo)體棒連接而成的，該空間內(nèi)存在方向垂直于豎直面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線框的頂點(diǎn)M、P通過導(dǎo)線與直流電源的正、負(fù)極相連，如果通過MN導(dǎo)體棒的電流為I，則(　　)
C
6.如圖所示，在一平面正方形MNPQ區(qū)域內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v從Q點(diǎn)沿著與邊QP夾角為30°的方向垂直進(jìn)入磁場，從QP邊界射出。已知QP邊長為a，不計(jì)粒子的重力，下列說法正確的是(　　)
D
7.如圖所示的電路中，a、b、c為三個(gè)相同的燈泡，線圈L的自感系數(shù)很大，電阻不計(jì)，電源E內(nèi)阻不計(jì)，下列判斷正確的有(　　)
A.S閉合的瞬間，c燈最亮
B.S閉合的瞬間，b燈最亮
C.電路穩(wěn)定后，將S斷開的瞬間，a、c兩燈立即熄滅
D.電路穩(wěn)定后，將S斷開，a、c兩燈亮度相同且逐漸變暗
解析　由于線圈L的自感作用，電流會緩慢變化，當(dāng)開關(guān)S閉合的瞬間，線圈L中的電流為零，電路的結(jié)構(gòu)為b、c串聯(lián)后與a并聯(lián)，所以a所在支路的電阻值小，流過a的電流大，而流過b、c的電流小且相等，所以S閉合的瞬間，b、c兩燈一樣亮，a燈最亮，A、B均錯誤；當(dāng)電路穩(wěn)定后，線圈L不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此時(shí)b被短路，a、c并聯(lián)，將S斷開，此時(shí)線圈L產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于電源，電路的結(jié)構(gòu)是a、c串聯(lián)后與b并聯(lián)，所以a、c兩燈亮度相同且逐漸變暗，C錯誤，D正確。
BC
二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18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。全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)
8.在如圖甲所示的虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，設(shè)圖示磁場方向?yàn)檎鸥袘?yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。邊長為l、總電阻為R的正方形均勻線框abcd有一半處在磁場中，磁場方向垂直于線框平面，此時(shí)線框ab邊的發(fā)熱功率為P，則下列說法正確的是(　　)
AC
9.如圖所示，水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y軸且通有恒定電流I的長直導(dǎo)線。P、M和N為地面上的三點(diǎn)，P點(diǎn)位于導(dǎo)線正上方，MN平行于y軸，PN平行于x軸。一閉合的圓形金屬線圈，圓心在P點(diǎn)，可沿不同方向以相同的速率做勻速直線運(yùn)動，運(yùn)動過程中線圈平面始終與地面平行。下列說法正確的有(　　)
A.N點(diǎn)與M點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同
B.線圈沿PN方向運(yùn)動時(shí)，穿過線圈的磁通量不變
C.線圈從P點(diǎn)開始豎直向上運(yùn)動時(shí)，線圈中無感應(yīng)電流
D.線圈從P到M過程的感應(yīng)電動勢與從P到N過程的感應(yīng)電動勢相等
解析　依題意，M、N兩點(diǎn)連線與長直導(dǎo)線平行，兩點(diǎn)與長直導(dǎo)線的距離相等，根據(jù)右手螺旋定則可知，通電長直導(dǎo)線在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同，故A正確；根據(jù)右手螺旋定則，線圈在P點(diǎn)時(shí)，穿進(jìn)線圈中的磁感線與穿出線圈中的磁感線相等，磁通量為零，在向N點(diǎn)平移過程中，穿進(jìn)線圈中的磁感線與穿出線圈中的磁感線不再相等，線圈中的磁通量會發(fā)生變化，故B錯誤；根據(jù)右手螺旋定則，線圈從P點(diǎn)豎直向上運(yùn)動過程中，穿進(jìn)線圈中的磁感線與穿出線圈中的磁感線始終相等，穿過線圈的磁通量始終為零，沒有發(fā)生變化，線圈中無感應(yīng)電流，故C正確；線圈從P到M與從P到N，穿過線圈的磁通量變化量相同，從P到M所用時(shí)間較從P到N長，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可知兩次的感應(yīng)電動勢不相等，故D錯誤。
BD
10.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝55∶4，原線圈接有交流電流表A1，副線圈電路接有交流電壓表V、交流電流表A2、滑動變阻器R等，所有電表都是理想電表，二極管D正向電阻為零，反向電阻無窮大，燈泡L的阻值恒定。原線圈接入的交流電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，則下列說法正確的是(　　)
三、非選擇題(本題共5小題，共54分)
11.(8分)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。他準(zhǔn)備了可拆變壓器、多用電表、開關(guān)和導(dǎo)線若干。
(1)實(shí)驗(yàn)需要以下哪種電源________。
A.低壓直流電源 B.高壓直流電源
C.低壓交流電源 D.高壓交流電源
(2)該同學(xué)認(rèn)真檢查電路無誤后，先保持原線圈匝數(shù)不變，改變副線圈匝數(shù)，再保持副線圈匝數(shù)不變，改變原線圈匝數(shù)，分別測出相應(yīng)的原、副線圈兩端的電壓值。由于交變電流電壓是變化的，所以，我們實(shí)際上測量的是電壓的________值(選填“有效”或“最大”)。其中一次多用電表讀數(shù)如圖所示，此時(shí)電壓表讀數(shù)為________。
(3)理想變壓器原、副線圈兩端的電壓應(yīng)與其匝數(shù)成________(選填“正比”或“反比”)，實(shí)驗(yàn)中由于變壓器的漏磁銅損和鐵損，導(dǎo)致原線圈與副線圈兩端的電壓之比一般________(選填“大于”“小于”或“等于”)原線圈與副線圈的匝數(shù)之比。
(4)實(shí)驗(yàn)中原、副線圈兩端的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別。原因不可能為________(填字母代號)。
A.原、副線圈上通過的電流發(fā)熱
B.鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱
C.變壓器鐵芯漏磁
D.原線圈輸入電壓發(fā)生變化
答案　(1)C　(2)有效　7.6 V　(3)正比　大于　(4)D
解析　(1)探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，應(yīng)選擇低壓交流電源，故選C。
(2)多用電表測量的交流電壓為有效值，不是最大值；多用電表選用的是交流電壓的10 V擋位，所以應(yīng)該在0～10 V擋位讀數(shù)，讀數(shù)應(yīng)該是7.6 V。
(4)原、副線圈上通過的電流發(fā)熱，鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱，都會使變壓器輸出功率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別；變壓器鐵芯漏磁，也會導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別；原線圈輸入電壓發(fā)生變化，不會影響電壓比和匝數(shù)比，故選D。
12.(10分)磁力鎖主要由電磁鐵和銜鐵組成。某小組用如圖甲所示的裝置研究電磁鐵的工作電壓與銜鐵所受磁力大小的關(guān)系，彈性梁一端連接有銜鐵，在外力作用下可以上下運(yùn)動，另一端固定于墻壁，電磁鐵位于銜鐵正下方，V1為理想電壓表。
(1)為增大電磁鐵產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，滑動變阻器的滑片P應(yīng)向________端移動(選填“c”或“d”)。
(2)已知電磁鐵線圈的直流電阻為30 Ω，滑動變阻器的最大阻值為170 Ω，電源E的電動勢為12.0 V，滑動變阻器能提供的最大分壓為11.9 V，則電源E的內(nèi)阻為________ Ω(保留2位有效數(shù)字)。
(3)同學(xué)們將阻值會因形狀變化而發(fā)生改變的金屬應(yīng)變片R1粘貼在彈性梁的上表面，然后將金屬應(yīng)變片R1、定值電阻R2和理想電壓表V2連接成如圖乙所示的電路。線圈通電吸引銜鐵下移時(shí)，應(yīng)變片變長，R1的阻值將________，電壓表V2的讀數(shù)將________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)在線圈通電吸合銜鐵后，用外力F使電磁鐵和銜鐵剛好分開，測得外力F與線圈兩端電壓U的關(guān)系如圖丙所示，若要求該鎖能抵抗1 200 N的外力，則工作電壓至少為________ V。
丙
答案　(1)c　(2)0.21　(3)增大　增大　(4)6.0
解析　(1)根據(jù)電流的磁效應(yīng)，電流越大，產(chǎn)生的磁場越強(qiáng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，為了增大電磁鐵產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，滑動變阻器的滑片P應(yīng)向c端移動。
(2)當(dāng)滑動變阻器的滑片P滑到c端時(shí)，滑動變阻器提供的分壓最大，由閉合電路歐姆定律得
E＝Um＋I(xiàn)r
聯(lián)立解得r＝0.21 Ω。
(3)線圈通電吸引銜鐵下移時(shí)，應(yīng)變片變長，根據(jù)電阻定律，R1的阻值將增大；根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律可知，電阻增大，R1兩端的電壓增大，所以電壓表V2的讀數(shù)將增大。
(4)由圖丙可知，F(xiàn)＝1 200 N時(shí)對應(yīng)的工作電壓為6.0 V，即要求該鎖能抵抗1 200 N的外力，則工作電壓至少為6.0 V。
13.(10分)如圖所示，垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻變化。正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場中，金屬框平面與磁場方向垂直，電阻R＝0.1 Ω，邊長l＝0.2 m。求：
(1)在t＝0到t＝0.1 s時(shí)間內(nèi)，金屬框中的感應(yīng)電動勢E；
(2)t＝0.05 s時(shí)，金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向；
(3)在t＝0到t＝0.1 s時(shí)間內(nèi)，金屬框中電流的電功率P。
答案　(1)0.08 V　(2)0.016 N　垂直于ab向左　(3)0.064 W
解析　(1)在t＝0到t＝0.1 s的時(shí)間內(nèi)(即Δt＝0.1 s)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化量ΔB＝0.2 T，設(shè)穿過金屬框的磁通量變化量為ΔΦ，有
ΔΦ＝ΔBl2①
由于磁場均勻變化，金屬框中產(chǎn)生的
電動勢是恒定的，
聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得
E＝0.08 V。③
由圖可知，t＝0.05 s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1＝0.1 T，金屬框ab邊受到的安培力
F＝IlB1⑤
聯(lián)立③④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得F＝0.016 N⑥
由楞次定律知金屬框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，由左手定則知，ab邊受到的安培力方向垂直于ab向左。⑦
(3)在t＝0到t＝0.1 s時(shí)間內(nèi)，金屬框中電流的電功率P＝I2R⑧
聯(lián)立③④⑧式，代入數(shù)據(jù)，解得
P＝0.064 W。
14.(12分)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi)，第Ⅰ象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，第Ⅳ象限以O(shè)N為直徑的半圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電的粒子，從y軸正半軸上y＝h處的M點(diǎn)，以速度v0垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上x＝2h處的P點(diǎn)進(jìn)入磁場，最后以垂直于y軸的方向射出磁場，不計(jì)粒子重力。求：
(1)電場強(qiáng)度E的大小；
(2)粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑r；
(3)粒子從進(jìn)入電場到離開磁場經(jīng)歷的總時(shí)間t。
解析　(1)粒子運(yùn)動軌跡如圖所示
又qE＝ma
(2)帶電粒子由M到P點(diǎn)過程，由動能定理得
15.(14分)如圖甲所示，在水平面上固定有長為L＝2 m、寬為d＝0.5 m的光滑金屬“U”形導(dǎo)軌，導(dǎo)軌右端接有R＝1 Ω的電阻，在“U”形導(dǎo)軌右側(cè)l＝1 m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。在t＝0時(shí)刻，質(zhì)量為m＝0.1 kg、內(nèi)阻r＝1 Ω的導(dǎo)體棒ab以v0＝1 m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，g取10 m/s2。
(1)求0～1 s內(nèi)流過導(dǎo)體棒ab的電流的大小及方向；
(2)求導(dǎo)體棒ab進(jìn)磁場瞬間的加速度大小；
(3)導(dǎo)體棒ab最終停止在導(dǎo)軌上，求全過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱。
答案　(1)0.25 A　由a流向b　(2)1.25 m/s2　
(3)0.175 J
則感應(yīng)電動勢為E2＝Bdv0＝0.5 V
ab棒所受安培力為F＝I2dB
由牛頓第二定律，有F＝ma
聯(lián)立解得a＝1.25 m/s2。
全過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝Q1＋Q2＝0.175 J。

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