資源簡介

模塊綜合測評
一、單項選擇題
1．法拉第是十九世紀英國著名科學(xué)家，為物理學(xué)的發(fā)展做出了非常突出的貢獻，關(guān)于法拉第的研究工作，以下說法中符合事實的是(　　)
A．發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，從而揭示了電和磁的關(guān)系
B．發(fā)現(xiàn)了電荷間的相互作用規(guī)律，并用實驗測得元電荷的數(shù)值
C．發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件，并制作了發(fā)電機
D．發(fā)現(xiàn)了電流間相互作用的規(guī)律，并提出了判斷電流產(chǎn)生的磁場方向的方法
C　[1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，故A錯誤；美國科學(xué)家密立根通過油滴實驗測定了元電荷的數(shù)值，故B錯誤；法拉第發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件，并制作了發(fā)電機，故C正確；根據(jù)物理學(xué)史可知，安培發(fā)現(xiàn)了電流間相互作用的規(guī)律，并提出了判斷電流產(chǎn)生的磁場方向的方法，故D錯誤。]
2．下列說法中正確的是(　　)
A．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同
B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的
C．麥克斯韋預(yù)言了空間存在電磁波，赫茲用實驗證實了電磁波的存在
D．紅外線最顯著的作用是熒光效應(yīng)，紫外線最顯著的作用是熱效應(yīng)
C　[紅外線波長一定大于X射線波長，故A不符合題意；根據(jù)麥克斯韋的電磁理論可知，恒定不變的電場不會產(chǎn)生磁場，電磁波是變化磁場產(chǎn)生變化電場，變化電場又產(chǎn)生磁場，不斷交替變化產(chǎn)生的，故B不符合題意；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲證實了電磁波的存在，故C符合題意；紅外線最顯著的作用是熱效應(yīng)，紫外線最顯著的作用是熒光效應(yīng)，故D不符合題意。]
3．傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當(dāng)待測壓力作用于膜片電極上時，下列說法中正確的是(　　)
①若F向下壓膜片電極，電路中有從a到b的電流
②若F向下壓膜片電極，電路中有從b到a的電流
③若F向下壓膜片電極，電路中不會有電流產(chǎn)生
④若電流表有示數(shù)，說明壓力F發(fā)生變化
⑤若電流表有示數(shù)，說明壓力F不會發(fā)生變化
A．②④　　B．①④　　C．③⑤　　D．①⑤
A　[F向下壓膜片電極，使得電容器兩板間的距離減小，電容器的電容增大，又因電容器兩極板間的電壓不變，所以電容器的電荷量增加，電容器繼續(xù)充電，電路中有從b到a的電流；因此電流表有示數(shù)說明壓力發(fā)生了變化，因此②④正確，故選A。]
4．一學(xué)生小組在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，進行了如下比較實驗。用圖(a)所示纏繞方式將漆包線分別繞在幾何尺寸相同的有機玻璃管和金屬鋁管上，漆包線的兩端與電流傳感器接通。兩管皆豎直放置，將一很小的強磁體分別從兩管的上端由靜止釋放，在管內(nèi)下落至管的下端。實驗中電流傳感器測得的兩管上流過漆包線的電流I隨時間t的變化分別如圖(b)和圖(c)所示，分析可知(　　)
A．圖(c)是用玻璃管獲得的圖像
B．在鋁管中下落，小磁體做勻變速運動
C．在玻璃管中下落，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變
D．用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的短
A　[強磁體在鋁管中運動，鋁管會形成渦流，玻璃是絕緣體，故強磁體在玻璃管中運動，玻璃管不會形成渦流。強磁體在鋁管中加速后很快達到平衡狀態(tài)，近似做勻速直線運動，而玻璃管中的磁體則一直做加速運動，故由題圖可知題圖(c)的脈沖電流峰值不斷增大，說明強磁體的速度在增大，與玻璃管中磁體的運動情況相符，A正確；在鋁管中下落，脈沖電流的峰值一樣，磁通量的變化率相同，故小磁體近似做勻速運動，B錯誤；在玻璃管中下落，玻璃管為絕緣體，線圈的脈沖電流峰值增大，電流不斷在變化，故小磁體受到的電磁阻力在不斷變化，C錯誤；強磁體分別從兩管的上端由靜止釋放，在鋁管中，磁體在線圈間近似做勻速運動，在玻璃管中，磁體在線圈間做加速運動，故用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的長，D錯誤。故選A。]
5．如圖甲所示，用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán)，ab為圓環(huán)的直徑。在ab的右側(cè)存在一個足夠大的勻強磁場，t＝0時刻磁場方向垂直于豎直圓環(huán)平面向里，磁場磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，則0～t1時間內(nèi)(　　)
A．圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向為逆時針
B．圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向先是順時針后是逆時針
C．圓環(huán)一直具有擴張的趨勢
D．圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為
D　[磁通量先向里減小再向外增加，由楞次定律“增反減同”可知，線圈中的感應(yīng)電流方向一直為順時針，故A、B錯誤；由楞次定律的“增縮減擴”可知，0～t0時間內(nèi)，為了阻礙磁通量的減小，線圈有擴張的趨勢，t0～t1時間內(nèi)為了阻礙磁通量的增大，線圈有縮小的趨勢，故C錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝，感應(yīng)電流I＝，故D正確。]
6．(2023·山東卷)某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓U1＝250 V，輸出功率為500 kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝50∶1，輸電線總電阻R＝62.5 Ω，其余線路電阻不計，用戶端電壓U4＝220 V，功率為88 kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是(　　)
A．發(fā)電機的輸出電流為368 A
B．輸電線上損失的功率為4.8 kW
C．輸送給儲能站的功率為408 kW
D．升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶44
C　[由P＝UI得發(fā)電機的輸出電流I＝ A＝2×103 A，A錯誤；用戶端電流I4＝ A＝400 A，由理想變壓器原、副線圈的電流之比與原、副線圈的匝數(shù)之比的關(guān)系得，則I3＝×400 A＝8 A，則輸電線上損失的功率ΔP＝R＝4 kW，B錯誤；輸送功率P2＝P4＋ΔP＝88 kW＋4 kW＝92 kW，則輸送給儲能站的功率P′＝P－P2＝500 kW－92 kW＝408 kW，C正確；輸送電壓U2＝ V＝1.15×104 V，由理想變壓器原、副線圈的電壓之比與原、副線圈的匝數(shù)之比的關(guān)系得，則升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶46，D錯誤。]
7．圖甲為一臺小型發(fā)電機的構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律如圖乙所示。發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1 Ω，外接燈泡的電阻為9 Ω 恒定不變，電流表內(nèi)阻不計，則下列說法中正確的為(　　)
A．電壓表的示數(shù)為6 V
B．發(fā)電機的輸出功率為4 W
C．在1.0×10-2s時刻，穿過線圈的磁通量最大
D．在1.0×10-2s時刻，穿過線圈的磁通量變化率最大
C　[由Em＝6 V知E＝6 V，電壓表示數(shù)U＝×6＝5.4 V，故A錯誤；燈泡實際消耗的功率即為電源的輸出功率，由功率公式可知P＝ W＝3.24 W，故B錯誤；在1.0×10-2s時刻，感應(yīng)電動勢為零，說明穿過線圈的磁通量最大，此時穿過線圈的磁通量的變化率為零，故C正確，D錯誤。]
8．如圖所示為四種亮度可調(diào)的臺燈的電路示意圖，它們所用的白熾燈燈泡相同，且都是“220 V　40 W”；當(dāng)燈泡所消耗的功率都調(diào)于20 W時，哪種臺燈消耗的功率最小(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
C　[臺燈的消耗功率包含燈泡和其他輔助器件消耗的總功率。由A、B、C、D四選項分析可知：C中理想變壓器功率損耗為零，電源輸出的總功率(臺燈消耗功率)只有燈泡的功率20 W。而其他選項中，不論滑動變阻器是分壓接法還是限流接法，滑動變阻器上總有功率損耗，臺燈的消耗功率都大于20 W。故選C。]
二、多項選擇題
9．(2023·山東卷)足夠長U形導(dǎo)軌平置在光滑水平絕緣桌面上，寬為1 m，電阻不計。質(zhì)量為1 kg、長為1 m、電阻為1 Ω的導(dǎo)體棒MN放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌形成矩形回路并始終接觸良好，Ⅰ和Ⅱ區(qū)域內(nèi)分別存在豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度分別為B1和B2，其中B1＝2 T，方向向下。用不可伸長的輕繩跨過固定輕滑輪將導(dǎo)軌CD段中點與質(zhì)量為0.1 kg 的重物相連，繩與CD垂直且平行于桌面。如圖所示，某時刻MN、CD同時分別進入磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ并做勻速直線運動，MN、CD與磁場邊界平行。MN的速度v1＝2 m/s，CD的速度為v2且v2>v1，MN和導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.2。重力加速度大小取10 m/s2，下列說法正確的是(　　)
A．B2的方向向上 　 B．B2的方向向下
C．v2＝5 m/s 　 D．v2＝3 m/s
BD　[CD運動速度v2大于導(dǎo)體棒MN的速度v1，則導(dǎo)體棒MN受到水平向右的摩擦力，因為導(dǎo)體棒MN做勻速運動，所以導(dǎo)體棒MN受到的安培力方向水平向左，導(dǎo)體棒MN的質(zhì)量m＝1 kg，設(shè)MN受到的安培力大小為FMN，規(guī)定水平向右為正方向，對導(dǎo)體棒MN受力分析有μmg－FMN＝0，解得FMN＝2 N，根據(jù)左手定則可知，MN中電流從N流向M，設(shè)CD受到的安培力為FCD，重物質(zhì)量m0＝0.1 kg，對CD受力分析有－μmg＋FCD＋m0g＝0，解得FCD＝1 N，則CD受到的安培力向右，電流從D流向C，根據(jù)左手定則可知，B2的方向豎直向下，A錯誤，B正確；FMN＝B1IL，F(xiàn)CD＝B2IL，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝B1Lv1－B2Lv2，根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝IR，聯(lián)立解得v2＝3 m/s，C錯誤，D正確。]
10．如圖所示，豎直放置的兩根足夠長平行金屬導(dǎo)軌相距L，導(dǎo)軌間接有一阻值為R的定值電阻，質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸，且無摩擦，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，現(xiàn)將導(dǎo)體棒由靜止釋放，導(dǎo)體棒下落高度為h時開始做勻速運動，在此過程中(　　)
A．導(dǎo)體棒的最大速度為
B．通過定值電阻的電荷量為
C．導(dǎo)體棒克服安培力做的功等于定值電阻上產(chǎn)生的熱量
D．重力和安培力對導(dǎo)體棒做功的代數(shù)和等于導(dǎo)體棒動能的增加量
BD　[導(dǎo)體棒勻速運動時速度最大，由于導(dǎo)體棒做加速度減小的變加速運動，加速度小于g，根據(jù)功能關(guān)系可知最大速度小于，故A錯誤；通過電阻R的電荷量為q＝，故B正確；由功能原理可知，導(dǎo)體棒克服安培力做的功等于電阻R與r上產(chǎn)生的熱量之和，故C錯誤；根據(jù)動能定理可知，重力和安培力對導(dǎo)體棒做功的代數(shù)和等于導(dǎo)體棒動能的增加量，故D正確。故選BD。]
11．如圖所示，平行板電容器和電池組相連，用絕緣工具將電容器兩板間的距離逐漸增大的過程中，關(guān)于電容器兩極板間的電場和磁場，下列說法中正確的是(　　)
A．兩極板間的電壓和場強都將逐漸減小
B．兩極板間的電壓不變，場強逐漸減小
C．兩極板間將產(chǎn)生順時針方向的磁場(俯視)
D．兩極板間將產(chǎn)生逆時針方向的磁場(俯視)
BD　[電容器兩極間電壓一定，等于電源的電動勢，根據(jù)U＝Ed可知，兩板間的距離逐漸增大的過程中，電場強度逐漸減小，故A錯誤，B正確；電容器間距增加，由C＝可知電容減小，根據(jù)Q＝CU可知電容器要放電，兩極板間將產(chǎn)生逆時針方向的磁場(俯視)，故C錯誤，D正確。]
12．如圖(a)所示，A、B為兩個相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置，A線圈中通有如圖(b)所示的電流i，則下列說法中錯誤的是(　　)
A．t1時刻兩線圈間的相互作用力為零
B．t2時刻兩線圈間的相互作用力最大
C．在t1～t2時間內(nèi)A、B兩線圈相斥
D．在t2～t3時間內(nèi)A、B兩線圈相斥
BC　[由題意可知，在t1時刻，線圈A中的電流最大，而磁通量的變化率最小，為零，所以線圈B中的感應(yīng)電流也是零，因此兩線圈間作用力為零，故A正確，不符合題意；在t2時刻，線圈A中的電流為零，而磁通量的變化率是最大的，所以線圈B感應(yīng)電流最大，但由于A中電流為零，故A、B間的相互作用力最小，故B錯誤，符合題意；在t1到t2時間內(nèi)，若設(shè)逆時針(從左向右看)方向為正，則線圈A中電流方向為逆時針且大小減小，所以根據(jù)右手螺旋定則可判定穿過線圈B的方向向左的磁通量大小減小，由楞次定律可知，線圈B的電流方向為逆時針方向，因此A、B中電流方向相同，出現(xiàn)相互吸引現(xiàn)象，故C錯誤，符合題意；在t2到t3時間內(nèi)，若設(shè)逆時針方向(從左向右看)為正，則線圈A電流方向順時針且大小增大，所以根據(jù)右手螺旋定則可判定穿過線圈B方向向右的磁通量大小增大，由楞次定律可知，線圈B的電流方向為逆時針方向，因此A、B中電流方向相反，A、B相互排斥，故D正確，不符合題意。]
三、非選擇題
13．(1)某學(xué)生選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗時，原線圈接在學(xué)生電源上，用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是________。
A．原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋
B．原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋
C．原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋
D．原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋
(2)該學(xué)生繼續(xù)做實驗，先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)。上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系過程中采用的實驗方法是控制變量法。
[解析]　(1)變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，故原線圈接交流電壓，輸出電壓也是交流電壓，故電表用交流電壓擋，故A、B、C錯誤，D正確。
(2)根據(jù)變壓比公式可知，保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓增大；保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓減小。
[答案]　(1)D　(2)增大　減小
14．?dāng)?shù)字體溫計是常用的體溫測量工具，它的核心元件是熱敏電阻，某實驗小組利用如下器材探究熱敏電阻的溫度特性：
熱敏電阻R(常溫下約8 kΩ)；
電流表A(量程1 mA，內(nèi)阻約200 Ω)；
電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約10 kΩ)；
電池組E(電動勢4.5 V，內(nèi)阻約1 Ω)；
滑動變阻器R(最大阻值為20 Ω)；
開關(guān)S、導(dǎo)線若干、燒杯和水、溫度計。
(1)先用螺旋測微器測量此熱敏電阻的直徑如圖甲所示，其直徑為________mm；
(2)根據(jù)提供器材的參數(shù)將圖乙所示的實物圖中所缺的導(dǎo)線補接完整；
(3)實驗開始前，滑動變阻器的滑動觸頭P應(yīng)置于______端(選填“a”或“b”)；
(4)利用圖乙的電路測出熱敏電阻的阻值比真實值________(選填“大”或“小”)；
(5)本實驗測得熱敏電阻的阻值R與溫度t的關(guān)系如圖丙所示，現(xiàn)將此熱敏電阻接在電流恒定的電路中，當(dāng)它產(chǎn)生的熱量與向周圍環(huán)境散發(fā)的熱量達到平衡時，熱敏電阻的溫度穩(wěn)定在某一值t，且滿足關(guān)系式I2R＝k(t－t0)，其中k是散熱系數(shù)，t是電阻的溫度，t0是周圍環(huán)境溫度，I為電流強度，已知I＝40 mA，t0＝15 ℃，k＝0.16 W/℃，由丙圖可知該熱敏電阻的溫度穩(wěn)定在________℃。
[解析]　(1)其直徑為0.5 mm＋2.0×0.01 mm＝0.520 mm。
(2)如圖。
(3)實驗開始前，為了安全，滑動變阻器的滑動觸頭P應(yīng)置于最大阻值處，故置于a端。
(4)利用題圖乙的電路測出熱敏電阻的電壓包含了電流表的分壓，根據(jù)R＝可知，U偏大，故測出的阻值比真實值偏大。
(5)將I2R＝k(t－t0)
變形得R＝
代入數(shù)據(jù)得R＝100t－1500(Ω)＝0.1t－1.5 (kΩ)
在題圖丙中作出其圖線如下，兩條圖線的交點即為電阻的實際工作狀態(tài)，可以看出溫度約為45 ℃。
[答案]　(1)0.520
(2)
(3)a　(4)大　(5)45(43～46)
15．如圖所示，面積為S的單匝圓形金屬線圈與阻值為R的電阻連接成閉合電路，不計圓形金屬線圈及導(dǎo)線的電阻。線圈內(nèi)存在一個方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小均勻增加且變化率為k的磁場Bt。電阻R兩端并聯(lián)一對平行金屬板M、N，兩板間距為d，N板右側(cè)xOy坐標系(坐標原點O在N板的下端)的第一象限內(nèi)有垂直紙面向外的勻強磁場，磁場邊界OA和y軸的夾角∠AOy＝45°，AOx區(qū)域為無場區(qū)。在靠近M板處的P點由靜止釋放一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的粒子(不計重力)，經(jīng)過N板的小孔，從點Q(0，l)垂直y軸進入第一象限，經(jīng)OA上某點離開磁場，最后垂直x軸離開第一象限。求：
(1)平行金屬板M、N獲得的電壓U；
(2)yOA區(qū)域內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小。
[解析]　(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，閉合電路的電動勢為E＝S＝kS ①
因平行金屬板M、N與電阻并聯(lián)，故M、N兩板間的電壓為U＝UR＝E＝kS。 ②
(2)帶電粒子在M、N間做勻加速直線運動，有qU＝mv2 ③
帶電粒子進入磁場區(qū)域的運動軌跡如圖所示，有qvB＝m ④
由幾何關(guān)系可得r＋r cot 45°＝l ⑤
聯(lián)立②③④⑤得B＝。
[答案]　(1)kS　(2)
16．如圖所示，空間有磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向上的勻強磁場，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，其電阻不計、間距為L，左端接有阻值為R的定值電阻。一質(zhì)量為m、電阻也為R的導(dǎo)體棒與兩導(dǎo)軌接觸良好，在水平力F的作用下在O位置兩側(cè)M、N間做往復(fù)運動，t＝0時刻起導(dǎo)體棒從M位置開始向右運動，其速度變化規(guī)律為v＝vmsin ωt，在O位置速度最大。
(1)寫出定值電阻中的電流i隨時間t變化的表達式；
(2)導(dǎo)體棒從M位置開始運動到O位置的過程中，經(jīng)過的時間t＝，求定值電阻中產(chǎn)生的焦耳熱Q及水平力F做的功W。
[解析]　(1)導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e＝BLv＝BLvmsin ωt(V)
由歐姆定律，導(dǎo)體棒中的電流i＝
則電流隨時間變化的表達式為i＝sin ωt(A)。
(2)導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值E＝
導(dǎo)體棒中電流的有效值I＝
定值電阻中產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt
聯(lián)立解得Q＝
根據(jù)功能關(guān)系得W＝2Q＋
解得W＝。
[答案]　(1)i＝sin ωt(A)　(2)
17．如圖甲所示，M、N為豎直放置、彼此平行的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個小孔O、O′正對，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場，磁感應(yīng)強度隨時間的變化如圖乙所示，設(shè)垂直紙面向里的磁場方向為正方向。有一群正離子在t＝0時垂直于M板從小孔O射入磁場。已知正離子質(zhì)量為m、帶電荷量為q，正離子在磁場中做勻速圓周運動的周期與磁感應(yīng)強度變化的周期都為T0，不考慮由于磁場變化而產(chǎn)生的電場的影響，不計離子重力。求：
(1)磁感應(yīng)強度B0的大小；
(2)要使正離子從O′孔垂直于N板射出磁場，正離子射入磁場時的速度v0的可能值。
[解析]　(1)正離子射入磁場，由洛倫茲力提供向心力，即：qv0B0＝
做勻速圓周運動的周期：T0＝
聯(lián)立兩式得磁感應(yīng)強度：B0＝。
(2)要使正離子從O′孔垂直于N板射出磁場，兩板之間正離子只運動一個周期即T0時，v0的方向應(yīng)如圖所示，有：r＝
當(dāng)在兩板之間正離子共運動n個周期，即nT0時，有r＝(n＝1，2，3，…)
聯(lián)立方程求解，得正離子的速度的可能值為：v0＝(n＝1，2，3，…)。
[答案]　(1)　(2)(n＝1，2，3，…)
18．(2023·江蘇卷)霍爾推進器某局部區(qū)域可抽象成如圖所示的模型。Oxy平面內(nèi)存在豎直向下的勻強電場和垂直坐標平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從O點沿x軸正方向水平入射。入射速度為v0時，電子沿x軸做直線運動；入射速度小于v0時，電子的運動軌跡如圖中的虛線所示，且在最高點與在最低點所受的合力大小相等。不計重力及電子間的相互作用。
(1)求電場強度的大小E；
(2)若電子入射速度為，求運動到速度為時位置的縱坐標y1；
(3)若電子入射速度在0[解析]　(1)根據(jù)電子在復(fù)合場中做直線運動，有eE＝ev0B，
解得E＝v0B。
(2)電子在復(fù)合場的運動過程中，洛倫茲力不做功，只有電場力做功，根據(jù)動能定理，有eE·y1＝，
解得y1＝。
(3)由分析可知，電子在最高點速度最大，設(shè)能到達的最大高度為y2的電子的入射速度為v，在最大高度處的速度為vm，
由題意有eE－evB＝evmB－eE，
根據(jù)動能定理有eE·y2＝mv2，
聯(lián)立解得v＝v0，
則入射速度在0，所以＝90%。
[答案]　(1)v0B　(2)　(3)90%(共45張PPT)
模塊綜合測評
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一、單項選擇題
1．法拉第是十九世紀英國著名科學(xué)家，為物理學(xué)的發(fā)展做出了非常突出的貢獻，關(guān)于法拉第的研究工作，以下說法中符合事實的是(　　)
A．發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，從而揭示了電和磁的關(guān)系
B．發(fā)現(xiàn)了電荷間的相互作用規(guī)律，并用實驗測得元電荷的數(shù)值
C．發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件，并制作了發(fā)電機
D．發(fā)現(xiàn)了電流間相互作用的規(guī)律，并提出了判斷電流產(chǎn)生的磁場方向的方法
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C　[1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，故A錯誤；美國科學(xué)家密立根通過油滴實驗測定了元電荷的數(shù)值，故B錯誤；法拉第發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件，并制作了發(fā)電機，故C正確；根據(jù)物理學(xué)史可知，安培發(fā)現(xiàn)了電流間相互作用的規(guī)律，并提出了判斷電流產(chǎn)生的磁場方向的方法，故D錯誤。]
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2．下列說法中正確的是(　　)
A．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同
B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的
C．麥克斯韋預(yù)言了空間存在電磁波，赫茲用實驗證實了電磁波的存在
D．紅外線最顯著的作用是熒光效應(yīng)，紫外線最顯著的作用是熱效應(yīng)
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C　[紅外線波長一定大于X射線波長，故A不符合題意；根據(jù)麥克斯韋的電磁理論可知，恒定不變的電場不會產(chǎn)生磁場，電磁波是變化磁場產(chǎn)生變化電場，變化電場又產(chǎn)生磁場，不斷交替變化產(chǎn)生的，故B不符合題意；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲證實了電磁波的存在，故C符合題意；紅外線最顯著的作用是熱效應(yīng)，紫外線最顯著的作用是熒光效應(yīng)，故D不符合題意。]
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3．傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當(dāng)待測壓力作用于膜片電極上時，下列說法中正確的是(　　)
①若F向下壓膜片電極，電路中有從a到b的電流
②若F向下壓膜片電極，電路中有從b到a的電流
③若F向下壓膜片電極，電路中不會有電流產(chǎn)生
④若電流表有示數(shù)，說明壓力F發(fā)生變化
⑤若電流表有示數(shù)，說明壓力F不會發(fā)生變化
A．②④　　B．①④　　C．③⑤　　D．①⑤
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A　[F向下壓膜片電極，使得電容器兩板間的距離減小，電容器的電容增大，又因電容器兩極板間的電壓不變，所以電容器的電荷量增加，電容器繼續(xù)充電，電路中有從b到a的電流；因此電流表有示數(shù)說明壓力發(fā)生了變化，因此②④正確，故選A。]
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4．一學(xué)生小組在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，進行了如下比較實驗。用圖(a)所示纏繞方式將漆包線分別繞在幾何尺寸相同的有機玻璃管和金屬鋁管上，漆包線的兩端與電流傳感器接通。兩管皆豎直放置，將一很小的強磁體分別從兩管的上端由靜止釋放，在管內(nèi)下落至管的下端。實驗中電流傳感器測得的兩管上流過漆包線的電流I隨時間t的變化分別如圖(b)和圖(c)所示，分析可知(　　)
A．圖(c)是用玻璃管獲得的圖像
B．在鋁管中下落，小磁體做勻變速運動
C．在玻璃管中下落，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變
D．用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的短
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A　[強磁體在鋁管中運動，鋁管會形成渦流，玻璃是絕緣體，故強磁體在玻璃管中運動，玻璃管不會形成渦流。強磁體在鋁管中加速后很快達到平衡狀態(tài)，近似做勻速直線運動，而玻璃管中的磁體則一直做加速運動，故由題圖可知題圖(c)的脈沖電流峰值不斷增大，說明強磁體的速度在增大，與玻璃管中磁體的運動情況相符，A正確；在鋁管中下落，脈沖電流的峰值一樣，磁通量的變化率相同，故小磁體近似做勻速運動，B錯誤；在玻璃管中下落，玻璃管為絕緣體，線圈的脈沖電流峰值增大，電流不斷在變化，故小磁體受到的電磁阻力在不斷變化，C錯誤；強磁體分別從兩管的上端由靜止釋放，在鋁管中，磁體在線圈間近似做勻速運動，在玻璃管中，磁體在線圈間做加速運動，故用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的長，D錯誤。故選A。]
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6．(2023·山東卷)某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓U1＝250 V，輸出功率為500 kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝50∶1，輸電線總電阻R＝62.5 Ω，其余線路電阻不計，用戶端電壓U4＝220 V，功率為88 kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是(　　)
A．發(fā)電機的輸出電流為368 A
B．輸電線上損失的功率為4.8 kW
C．輸送給儲能站的功率為408 kW
D．升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶44
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7．圖甲為一臺小型發(fā)電機的構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律如圖乙所示。發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1 Ω，外接燈泡的電阻為9 Ω 恒定不變，電流表內(nèi)阻不計，則下列說法中正確的為(　　)
A．電壓表的示數(shù)為6 V
B．發(fā)電機的輸出功率為4 W
C．在1.0×10-2s時刻，穿過線圈的磁通量最大
D．在1.0×10-2s時刻，穿過線圈的磁通量變化率最大
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8．如圖所示為四種亮度可調(diào)的臺燈的電路示意圖，它們所用的白熾燈燈泡相同，且都是“220 V　40 W”；當(dāng)燈泡所消耗的功率都調(diào)于20 W時，哪種臺燈消耗的功率最小(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
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C　[臺燈的消耗功率包含燈泡和其他輔助器件消耗的總功率。由A、B、C、D四選項分析可知：C中理想變壓器功率損耗為零，電源輸出的總功率(臺燈消耗功率)只有燈泡的功率20 W。而其他選項中，不論滑動變阻器是分壓接法還是限流接法，滑動變阻器上總有功率損耗，臺燈的消耗功率都大于20 W。故選C。]
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二、多項選擇題
9．(2023·山東卷)足夠長U形導(dǎo)軌平置在光滑水平絕緣桌面上，寬為1 m，電阻不計。質(zhì)量為1 kg、長為1 m、電阻為1 Ω的導(dǎo)體棒MN放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌形成矩形回路并始終接觸良好，Ⅰ和Ⅱ區(qū)域內(nèi)分別存在豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度分別為B1和B2，其中B1＝2 T，方向向下。用不可伸長的輕繩跨過固定輕滑輪將導(dǎo)軌CD段中點與質(zhì)量為0.1 kg 的重物相連，繩與CD垂直且平行于桌面。
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如圖所示，某時刻MN、CD同時分別進入磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ并做勻速直線運動，MN、CD與磁場邊界平行。MN的速度v1＝2 m/s，CD的速度為v2且v2>v1，MN和導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.2。重力加速度大小取10 m/s2，下列說法正確的是(　　)
A．B2的方向向上 　
B．B2的方向向下
C．v2＝5 m/s 　
D．v2＝3 m/s
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BD　[CD運動速度v2大于導(dǎo)體棒MN的速度v1，則導(dǎo)體棒MN受到水平向右的摩擦力，因為導(dǎo)體棒MN做勻速運動，所以導(dǎo)體棒MN受到的安培力方向水平向左，導(dǎo)體棒MN的質(zhì)量m＝1 kg，設(shè)MN受到的安培力大小為FMN，規(guī)定水平向右為正方向，對導(dǎo)體棒MN受力分析有μmg－FMN＝0，解得FMN＝2 N，根據(jù)左手定則可知，MN中電流從N流向M，設(shè)CD受到的安培力為FCD，重物質(zhì)量m0＝0.1 kg，對CD受力分析有－μmg＋FCD＋m0g＝0，解得FCD＝1 N，則CD受到的安培力向右，電流從D流向C，根據(jù)左手定則可知，B2的方向豎直向下，A錯誤，B正確；FMN＝B1IL，F(xiàn)CD＝B2IL，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝B1Lv1－B2Lv2，根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝IR，聯(lián)立解得v2＝3 m/s，C錯誤，D正確。]
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11．如圖所示，平行板電容器和電池組相連，用絕緣工具將電容器兩板間的距離逐漸增大的過程中，關(guān)于電容器兩極板間的電場和磁場，下列說法中正確的是(　　)
A．兩極板間的電壓和場強都將逐漸減小
B．兩極板間的電壓不變，場強逐漸減小
C．兩極板間將產(chǎn)生順時針方向的磁場(俯視)
D．兩極板間將產(chǎn)生逆時針方向的磁場(俯視)
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12．如圖(a)所示，A、B為兩個相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置，A線圈中通有如圖(b)所示的電流i，則下列說法中錯誤的是(　　)


A．t1時刻兩線圈間的相互作用力為零
B．t2時刻兩線圈間的相互作用力最大
C．在t1～t2時間內(nèi)A、B兩線圈相斥
D．在t2～t3時間內(nèi)A、B兩線圈相斥
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BC　[由題意可知，在t1時刻，線圈A中的電流最大，而磁通量的變化率最小，為零，所以線圈B中的感應(yīng)電流也是零，因此兩線圈間作用力為零，故A正確，不符合題意；在t2時刻，線圈A中的電流為零，而磁通量的變化率是最大的，所以線圈B感應(yīng)電流最大，但由于A中電流為零，故A、B間的相互作用力最小，故B錯誤，符合題意；在t1到t2時間內(nèi)，若設(shè)逆時針(從左向右看)方向為正，則線圈A中電流方向為逆時針且大小減小，所以根據(jù)右手螺旋定則可判定穿
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過線圈B的方向向左的磁通量大小減小，由楞次定律可知，線圈B的電流方向為逆時針方向，因此A、B中電流方向相同，出現(xiàn)相互吸引現(xiàn)象，故C錯誤，符合題意；在t2到t3時間內(nèi)，若設(shè)逆時針方向(從左向右看)為正，則線圈A電流方向順時針且大小增大，所以根據(jù)右手螺旋定則可判定穿過線圈B方向向右的磁通量大小增大，由楞次定律可知，線圈B的電流方向為逆時針方向，因此A、B中電流方向相反，A、B相互排斥，故D正確，不符合題意。]
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三、非選擇題
13．(1)某學(xué)生選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗時，原線圈接在學(xué)生電源上，用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是________。
A．原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋
B．原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋
C．原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋
D．原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋
D
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(2)該學(xué)生繼續(xù)做實驗，先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)。上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系過程中采用的實驗方法是控制變量法。
增大
減小
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14．?dāng)?shù)字體溫計是常用的體溫測量工具，它的核心元件是熱敏電阻，某實驗小組利用如下器材探究熱敏電阻的溫度特性：
熱敏電阻R(常溫下約8 kΩ)；
電流表A(量程1 mA，內(nèi)阻約200 Ω)；
電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約10 kΩ)；
電池組E(電動勢4.5 V，內(nèi)阻約1 Ω)；
滑動變阻器R(最大阻值為20 Ω)；
開關(guān)S、導(dǎo)線若干、燒杯和水、溫度計。
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(1)先用螺旋測微器測量此熱敏電阻的直徑
如圖甲所示，其直徑為________mm；
(2)根據(jù)提供器材的參數(shù)將圖乙所示的實物圖
中所缺的導(dǎo)線補接完整；
(3)實驗開始前，滑動變阻器的滑動觸頭P應(yīng)
置于______端(選填“a”或“b”)；
(4)利用圖乙的電路測出熱敏電阻的阻值比
真實值________(選填“大”或“小”)；
0.520
a　
大
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(5)本實驗測得熱敏電阻的阻值R與溫度t的關(guān)系如圖丙所示，現(xiàn)將此熱敏電阻接在電流恒定的電路中，當(dāng)它產(chǎn)生的熱量與向周圍環(huán)境散發(fā)的熱量達到平衡時，熱敏電阻的溫度穩(wěn)定在某一值t，且滿足關(guān)系式I2R＝k(t－t0)，其中k是散熱系數(shù)，t是
電阻的溫度，t0是周圍環(huán)境溫度，I為電
流強度，已知I＝40 mA，t0＝15 ℃，
k＝0.16 W/℃，由丙圖可知該熱敏電阻
的溫度穩(wěn)定在______________℃。
45(43～46)
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15．如圖所示，面積為S的單匝圓形金屬線圈與阻值為R的電阻連接成閉合電路，不計圓形金屬線圈及導(dǎo)線的電阻。線圈內(nèi)存在一個方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小均勻增加且變化率為k的磁場Bt。電阻R兩端并聯(lián)一對平行金屬板M、N，兩板間距為d，N板右側(cè)xOy坐標系(坐標原點O在N板的下端)的第一象限內(nèi)有垂直紙面向外的勻強磁場，磁場邊界OA和y軸的夾角∠AOy＝45°，AOx區(qū)域為無場區(qū)。在靠近M板處的P點由靜止釋放一質(zhì)量為m、
帶電荷量為＋q的粒子(不計重力)，經(jīng)過N板的小孔，從點
Q(0，l)垂直y軸進入第一象限，經(jīng)OA上某點離開磁場，
最后垂直x軸離開第一象限。求：
(1)平行金屬板M、N獲得的電壓U；
(2)yOA區(qū)域內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小。
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17．如圖甲所示，M、N為豎直放置、彼此平行的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個小孔O、O′正對，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場，磁感應(yīng)強度隨時間的變化如圖乙所示，設(shè)垂直紙面向里的磁場方向為正方向。有一群正離子在t＝0時垂直于M板從小孔O射入磁場。已知正離子質(zhì)量為m、帶電荷量為q，正離子在磁場中做勻速圓周運動的周期與磁感應(yīng)強度變化的周期都為T0，不考慮由于磁場變化而產(chǎn)生的電場的影響，不計離子重力。求：
(1)磁感應(yīng)強度B0的大小；
(2)要使正離子從O′孔垂直于N板射出磁場，
正離子射入磁場時的速度v0的可能值。
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18．(2023·江蘇卷)霍爾推進器某局部區(qū)域可抽象成如圖所示的模型。Oxy平面內(nèi)存在豎直向下的勻強電場和垂直坐標平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從O點沿x軸正方向水平入射。入射速度為v0時，電子沿x軸做直線運動；入射速度小于v0時，電子的運動軌跡如圖中的虛線所示，且在最高點與在最低點所受的合力大小相等。不計重力及電子間的相互作用。
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