模塊四 電路與電磁感應綜合測試卷（原卷版）

模塊四電路與電磁感應綜合測試卷姓名:__________準考證號:__________本試題卷分選擇題和非選擇題兩部分，共14頁，滿分100分，考試時間90分鐘。考生注意:1.答題前，請務必將自己的姓名、準考證號用黑色字跡的簽字筆或鋼筆分別填寫在試題卷和答題紙規(guī)定的位置上。2.答題時，請按照答題紙上“注意事項”的要求，在答題紙相應的位置上規(guī)范作答，在本試題卷上的作答一律無效。3.非選擇題的答案必須使用黑色字跡的簽字筆或鋼筆寫在答題紙上相應的區(qū)域內，作圖時先使用2B鉛筆，確定后必須使用黑色字跡的簽字筆或鋼筆描黑。4.可能用到的相關參數(shù):重力加速度g均取10m/s2。選擇題部分一、選擇題Ⅰ(本題共13小題,每小題3分,共39分。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的,不選、多選、錯選均不得分)1．（2024·江西九江·校聯(lián)考二模）新款手機越來越多的采用基于變壓器原理的無線充電技術。簡化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈連接的交流電，接收線圈輸出電壓5V，若工作狀態(tài)下，變壓器可看做理想變壓器、下列說法正確的是（）A．發(fā)射線圈中的電流每秒鐘方向變化50次B．接收線圈中的電流小于發(fā)射線圈中的電流C．發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率之比為1∶44D．發(fā)射線圈與接收線圈中磁通量變化率之比為1∶12．（2024·遼寧·校聯(lián)考一模）某品牌電磁爐實物圖如圖（a）所示，其面板是一塊非金屬板，它的內部結構如圖（b）所示。煮飯時，接通電源，通過內部轉換裝置產生20~40kHz的高頻電壓加在線圈上，使其產生快速變化的磁場，當鍋具放在面板上時就會加熱鍋內的食物。關于電磁爐，下列說法正確的是（）A．電磁爐的加熱原理跟微波爐相同B．電磁爐工作時，線圈中產生很強的感應電流，電流使線圈發(fā)熱，從而實現(xiàn)給鍋具加熱C．電磁爐工作時，快速變化的磁場穿過面板，在面板中產生很強的感應電流，從而實現(xiàn)給鍋具加熱D．電磁爐工作時，快速變化的磁場穿過放在面板上鐵質鍋具，在鍋底內產生感應電流，從而實現(xiàn)加熱食物的目的3．（2024·浙江·模擬預測）我國比亞迪集團采用減小厚度、增加長度的結構創(chuàng)新方案推出了“刀片電池”，可以在同樣的空間內裝入更多電池。如圖所示，一款車型裝配了120塊“刀片電池”。每塊“刀片電池”的容量是200A·h，平均工作電壓是3.2V。該車型采用充電電壓為600V的快充充電樁時，充電效率為80%，充滿電需要的時間為1h。該車型每行駛100km平均能耗是13kW·h。則該車型的汽車充電樁（）

A．充滿電后續(xù)航里程是640kmB．充滿電后儲存的電能是640W·hC．單塊電池充滿電后儲存的電荷量是200CD．快充充電樁的平均充電電流是160A4．（2024·遼寧·校聯(lián)考一模）如圖所示的電路中，電源電動勢為，內阻忽略不計，定值電阻。閉合開關，當電阻箱接入電路的阻值為時，一帶電微粒恰好懸浮于電容器C兩板的正中間位置。已知帶電微粒的質量為，電容器C兩極板間的距離為，重力加速度為，電源負極接地，則下列說法正確的是（）A．帶電微粒帶負電荷B．帶電微粒的電荷量大小為C．帶電微粒的電勢能為D．減小電阻箱接入電路的阻值，懸浮的帶電微粒會向上移動5．（2024·海南·校聯(lián)考一模）如圖所示的電路中，和是兩個完全相同的小燈泡，自感線圈L的直流電阻為零，且自感系數(shù)很大。閉合開關S，待電路穩(wěn)定后斷開開關。下列說法正確的是（）A．閉合開關S的瞬間，燈泡不發(fā)光B．閉合開關S的瞬間，燈泡比燈泡亮C．斷開開關S的瞬間，燈泡先閃亮，后逐漸變暗D．斷開開關S的瞬間，燈泡不會立即熄滅6．（2024·浙江嘉興·統(tǒng)考一模）如圖所示，假設“天宮一號”正以速度繞地球做勻速圓周運動，運動方向與其太陽帆板兩端相距的、的連線垂直，太陽帆板視為導體。飛經某處時的地磁場磁感應強度垂直于所在平面的分量為，若此時在太陽帆板上將一只“”的小燈泡與相連構成閉合電路（圖中未畫出），太陽帆板內阻不可忽略。則（）A．此時兩端間的電勢差為0B．此時小燈泡恰好能正常發(fā)光C．“天宮一號”繞行過程中受到電磁阻尼D．“天宮一號”在南、北半球水平飛行時端的電勢始終高于端7．（2024·江蘇南通·統(tǒng)考一模）一種電磁驅動的無繩電梯簡化模型如圖所示，光滑的平行長直金屬軌道固定在豎直面內，下端接有電阻，導體棒垂直跨接在軌道上，勻強磁場的方向垂直軌道平面向里。磁場以速度勻速向上移動，某時刻導體棒由靜止釋放，導體棒始終處于磁場區(qū)域內，軌道和導體棒的電阻均不計、接觸良好,則（）A．導體棒向上運動的速度可能為B．導體棒在磁場中可能先下降再上升C．安培力對導體棒做的功大于導體棒機械能的增量D．安培力對導體棒做的功可能小于回路中產生的熱量8．（2024·河北·統(tǒng)考一模）如圖所示，面積為的100匝線圈平行紙面放置，其內部存在垂直紙面的磁場，以垂直紙面向里為磁場的正方向，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律為。已知線圈的電阻為4Ω，定值電阻R的阻值為6Ω，其余電阻不計。在0~10s內，下列說法正確的是（）A．a、b兩點間的電勢差B．電阻R上產生的電熱為0.3JC．流過電阻R的電流為0.1AD．通過電阻R的電荷量為0.1C9．（2023·廣西·統(tǒng)考三模）三個用同樣的細導線做成的剛性閉合線框，正方形線框的邊長與圓線框的直徑相等，圓線框的半徑與正六邊形線框的邊長相等，如圖所示。把它們放入磁感應強度隨時間線性變化的同一勻強磁場中線框所在平面均與磁場方向垂直，正方形、圓形和正六邊形線框中感應電動勢大小分別為、和。則（）A． B． C． D．10．（2024·江蘇連云港·統(tǒng)考一模）如圖所示，水平光滑金屬導軌、間的夾角為60°，固定放置在方向豎直向下的勻強磁場中。輕質絕緣彈簧右端固定在C點，彈簧軸線平分，C、O間距恰為彈簧的原長，導體棒與彈簧左端栓接并垂直于彈簧，棒、導軌它們單位長度的阻值相同。棒從圖示位置以初速度向右運動到O點的過程中，棒的速度v、加速度a，回路中電流I，通過O點的電荷量q隨時間t變化的圖像可能正確的是（）A． B． C． D．11．（2024·廣東茂名·統(tǒng)考一模）如圖（a）所示的智能機器人廣泛應用于酒店、醫(yī)院等場所.機器人內電池的容量為，負載時正常工作電流約為，電池容量低于20%時不能正常工作，此時需要用充電器對其進行充電，充電器的輸入電壓如圖（b）所示.下列說法正確的是（

）A．充電器的輸入電流頻率為B．充電器的輸入電壓瞬時表達式為C．機器人充滿電后電池的電量為D．機器人充滿電后，負載時大約可以持續(xù)正常工作12．（2024·湖北十堰·統(tǒng)考一模）圖甲所示的裝置是斯特林發(fā)電機，其工作原理圖可以簡化為圖乙。已知矩形導線框的匝數(shù)為N，面積為S，處在磁感應強度大小為B的勻強磁場中，矩形導線框以角速度ω繞垂直磁場方向的軸勻速轉動，線框與理想變壓器原線圈相連。理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1：4，圖示時刻線框平面與磁感線垂直并以此時刻為計時起點，為定值電阻，R為滑動變阻器，交流電壓表①、②均視為理想電表，不計線框的電阻。下列說法正確的是（）A．線框從圖示位置開始轉過的過程中，產生的平均電動勢為B．線框從圖示位置開始轉過時，電壓表V1的示數(shù)為C．滑動變阻器的滑片向d端滑動的過程中，電壓表V2的示數(shù)始終為2NBSωD．滑動變阻器的滑片向c端滑動的過程中，的發(fā)熱功率增大13．（2024·吉林·校聯(lián)考模擬預測）列車進站時如圖所示，其剎車原理可簡化如下：在車身下方固定一矩形線框，利用線框進入磁場時所受的安培力，輔助列車剎車。已知列車的質量為m，車身長為s，線框的ab和cd長度均為L（L小于勻強磁場的寬度），線框的總電阻為R。站臺軌道上勻強磁場區(qū)域足夠長，磁感應強度的大小為B。車頭進入磁場瞬間的速度為v0，列車停止前所受鐵軌及空氣阻力的合力恒為f。車尾進入磁場瞬間，列車恰好停止。下列說法不正確的是（

）A．列車進站過程中電流方向為abcdB．線框ab邊進入磁場瞬間，加速度大小C．線框ab邊進入磁場瞬間，線框的電流大小為D．列車從進站到停下來的過程中，減少的動能等于線框產生的熱量二、選擇題Ⅱ(本題共2小題,每小題3分,共6分。每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得3分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)14．（2024·全國·校聯(lián)考模擬預測）如圖是一種簡化的電磁彈射模型，直流電源的電動勢為E，電容器的電容為C，兩條相距L的固定光滑導軌，水平放置于磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中?，F(xiàn)將一質量為m，電阻為R的金屬滑塊垂直放置于導軌的滑槽內處于靜止狀態(tài)，并與兩導軌接觸良好。先將開關K置于a讓電容器充電，充電結束后，再將K置于b，金屬滑塊會在電磁力的驅動下加速運動，達到最大速度后滑離軌道。不計導軌和電路其他部分的電阻，忽略空氣阻力，下列說法正確的是（）A．金屬滑塊勻速時電容器極板電荷量為零B．金屬滑塊勻速時軌道M電勢高于軌道NC．金屬滑塊從開始運動到滑離軌道的整個過程中流過它的電荷量為D．金屬滑塊從開始運動到滑離軌道的整個過程中電容器消耗的電能為15．（2024·安徽黃山·統(tǒng)考一模）如圖甲所示為一玩具起重機的電路示意圖。變壓器為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為，電動機的內阻為，a，b端輸入如圖乙所示的電壓，電動機正常工作，使質量為的物體恰好以的速度勻速上升，燈泡正常發(fā)光。理想電流表的示數(shù)為，。設電動機的輸出功率全部用來提升物體。下列說法正確的是（）A．原線圈輸入電壓瞬時值的表達式為B．燈泡的功率為C．電動機消耗的電功率為D．若電動機被卡住，燈泡會變亮非選擇題部分三、實驗題（本大題共2小題，共14.0分）16．（2024·貴州·統(tǒng)考一模）摻氟氧化錫（FTO）玻璃在太陽能電池研發(fā)、生物實驗、電化學實驗等領域有重要應用，它由一層厚度均勻、具有導電性能的薄膜和不導電的玻璃基板構成。為了測量該薄膜厚度d，某興趣小組開展了如下實驗：（1）選取如圖（a）所示的一塊長條型FTO玻璃，測出其長度為L，寬度為b。（2）用歐姆表接薄膜M、N兩端，測得薄膜電阻約為。為了獲得多組數(shù)據(jù)，進一步精確測量的阻值，有如下器材可供選用：A．電源E（電動勢為，內阻約為）B．電壓表V（量程，已測得內阻）C．電流表A1（量程，內阻約為）D．電流表A2（量程，內阻約為）E．滑動變阻器R（最大阻值為）F．定值電阻G．定值電阻H．開關一個，導線若干（3）其中，電流表應選（選填“A1”或“A2”），定值電阻應選（選填“”或“”）。（4）根據(jù)以上要求，將圖（b）所示的器材符號連線，組成測量電路圖。（5）已知該薄膜的電阻率為，根據(jù)以上實驗，測得其電阻值為，則該薄膜的厚度（用、L、b和表示）。（6）實驗后發(fā)現(xiàn)，所測薄膜的厚度偏大，其原因可能是（填正確答案前的序號）。①電壓表內阻測量值比實際值偏大②電壓表內阻測量值比實際值偏?、圻x用的定值電阻標定值比實際值偏大④選用的定值電阻標定值比實際值偏小17．（2024·貴州·統(tǒng)考一模）某學習小組的同學們想利用電壓表和電阻箱測量一電池組的電動勢和內阻，他們找到了如下的實驗器材：電池組（電動勢E約為6.0V，內阻r約為1Ω）、電壓表V（量程為6V，內阻為RV），定值電阻R1（R1=1Ω），電阻箱R（阻值范圍可調），開關，導線若干。同學們研究器材，思考討論后確定了如下的實驗方案，請你將該方案補充完整。（1）為了“準確”測出電池組的電動勢和內阻，已在圖甲所示虛線框中設計了部分電路圖，請把該電路圖補充完整。

（2）采集電壓表讀數(shù)U和電阻箱的讀數(shù)R，作出了如圖乙所示圖像，已知圖像的斜率為k，縱截距為b，則由物理規(guī)律可知圖像中k=、b=。（用題目中所給的字母表示）（3）進一步研討：圖丙所示為他們測得的某型號小燈泡的伏安特性曲線，如果把三個該型號的燈泡并聯(lián)后再與R0=3Ω的電阻串聯(lián)接在上述電池組上（若測得電池組的電動勢E=6.0V、內阻r=1Ω），如圖丁，則每只燈泡消耗的實際功率為W（保留2位有效數(shù)字）。

四、計算題（本大題共4小題，9分+10分+10分+12分共41分，解答過程請寫出必要的文字說明和必需的物理演算過程，只寫出最終結果的不得分）18．（2024·江蘇南通·統(tǒng)考一模）如圖所示，一個小型交流發(fā)電機輸出端連接理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)分別為，副線圈連接電阻．交流發(fā)電機的線圈匝數(shù)為，電動勢瞬時值的表達式為，發(fā)電機線圈電阻不計．求：（1）通過發(fā)電機線圈磁通量的最大值；（2）變壓器原線圈中電流的有效值．19．（2024·全國·模擬預測）有一種門禁系統(tǒng)是應用電磁感應原理進行控制的。如圖甲所示，門禁的基座產生垂直于紙面向里的磁場，其磁感應強度沿x軸正方向逐漸減小，滿足（k為已知常數(shù)，x為坐標值）；門禁的卡片在紙面內沿x軸負方向以速度v勻速運動。如圖乙所示，門禁的卡片里有一個感應天線連接一控制芯片（芯片部分不計電磁感應），感應天線類似一個壓平的正方形線圈，其邊長為a、共3匝、電阻為R，天線的正方形線圈幾何中心始終在x軸上。當天線的正方形線圈的幾何中心在x軸上坐標為時，求：（1）線圈中的感應電流的大小；（2）線圈所受的安培力的大小。20．（2024·全國·模擬預測）如圖甲所示，兩根圓形金屬導線鑲嵌在一個半徑為R的絕緣圓柱體的兩底面邊緣上，且圓柱體可繞中心軸旋轉；兩導線之間用4根完全相同的細導體棒a、b、c、d連接，導體棒在圓柱面上水平分布且間距均勻，每根導體棒的電阻均為r、長度均為l；在圓柱的區(qū)域內分布著垂直軸線、沿半徑方向向外輻射的磁場，圓柱邊緣處的磁感應強度大小均為B，如圖乙所示。現(xiàn)讓圓柱繞中心軸以角速度勻速轉動（磁場區(qū)域始終只有一個導體棒），不計導線電阻和一切摩擦，求：（1）導體