模块四 电路与电磁感应综合测试卷（原卷版）

模块四电路与电磁感应综合测试卷姓名:__________准考证号:__________本试题卷分选择题和非选择题两部分，共14页，满分100分，考试时间90分钟。考生注意:1.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。4.可能用到的相关参数:重力加速度g均取10m/s2。选择题部分一、选择题Ⅰ(本题共13小题,每小题3分,共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1．（2024·江西九江·校联考二模）新款手机越来越多的采用基于变压器原理的无线充电技术。简化的充电原理图如图所示。发射线圈连接的交流电，接收线圈输出电压5V，若工作状态下，变压器可看做理想变压器、下列说法正确的是（）A．发射线圈中的电流每秒钟方向变化50次B．接收线圈中的电流小于发射线圈中的电流C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为1∶44D．发射线圈与接收线圈中磁通量变化率之比为1∶12．（2024·辽宁·校联考一模）某品牌电磁炉实物图如图（a）所示，其面板是一块非金属板，它的内部结构如图（b）所示。煮饭时，接通电源，通过内部转换装置产生20~40kHz的高频电压加在线圈上，使其产生快速变化的磁场，当锅具放在面板上时就会加热锅内的食物。关于电磁炉，下列说法正确的是（）A．电磁炉的加热原理跟微波炉相同B．电磁炉工作时，线圈中产生很强的感应电流，电流使线圈发热，从而实现给锅具加热C．电磁炉工作时，快速变化的磁场穿过面板，在面板中产生很强的感应电流，从而实现给锅具加热D．电磁炉工作时，快速变化的磁场穿过放在面板上铁质锅具，在锅底内产生感应电流，从而实现加热食物的目的3．（2024·浙江·模拟预测）我国比亚迪集团采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”，可以在同样的空间内装入更多电池。如图所示，一款车型装配了120块“刀片电池”。每块“刀片电池”的容量是200A·h，平均工作电压是3.2V。该车型采用充电电压为600V的快充充电桩时，充电效率为80%，充满电需要的时间为1h。该车型每行驶100km平均能耗是13kW·h。则该车型的汽车充电桩（）

A．充满电后续航里程是640kmB．充满电后储存的电能是640W·hC．单块电池充满电后储存的电荷量是200CD．快充充电桩的平均充电电流是160A4．（2024·辽宁·校联考一模）如图所示的电路中，电源电动势为，内阻忽略不计，定值电阻。闭合开关，当电阻箱接入电路的阻值为时，一带电微粒恰好悬浮于电容器C两板的正中间位置。已知带电微粒的质量为，电容器C两极板间的距离为，重力加速度为，电源负极接地，则下列说法正确的是（）A．带电微粒带负电荷B．带电微粒的电荷量大小为C．带电微粒的电势能为D．减小电阻箱接入电路的阻值，悬浮的带电微粒会向上移动5．（2024·海南·校联考一模）如图所示的电路中，和是两个完全相同的小灯泡，自感线圈L的直流电阻为零，且自感系数很大。闭合开关S，待电路稳定后断开开关。下列说法正确的是（）A．闭合开关S的瞬间，灯泡不发光B．闭合开关S的瞬间，灯泡比灯泡亮C．断开开关S的瞬间，灯泡先闪亮，后逐渐变暗D．断开开关S的瞬间，灯泡不会立即熄灭6．（2024·浙江嘉兴·统考一模）如图所示，假设“天宫一号”正以速度绕地球做匀速圆周运动，运动方向与其太阳帆板两端相距的、的连线垂直，太阳帆板视为导体。飞经某处时的地磁场磁感应强度垂直于所在平面的分量为，若此时在太阳帆板上将一只“”的小灯泡与相连构成闭合电路（图中未画出），太阳帆板内阻不可忽略。则（）A．此时两端间的电势差为0B．此时小灯泡恰好能正常发光C．“天宫一号”绕行过程中受到电磁阻尼D．“天宫一号”在南、北半球水平飞行时端的电势始终高于端7．（2024·江苏南通·统考一模）一种电磁驱动的无绳电梯简化模型如图所示，光滑的平行长直金属轨道固定在竖直面内，下端接有电阻，导体棒垂直跨接在轨道上，匀强磁场的方向垂直轨道平面向里。磁场以速度匀速向上移动，某时刻导体棒由静止释放，导体棒始终处于磁场区域内，轨道和导体棒的电阻均不计、接触良好,则（）A．导体棒向上运动的速度可能为B．导体棒在磁场中可能先下降再上升C．安培力对导体棒做的功大于导体棒机械能的增量D．安培力对导体棒做的功可能小于回路中产生的热量8．（2024·河北·统考一模）如图所示，面积为的100匝线圈平行纸面放置，其内部存在垂直纸面的磁场，以垂直纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化的规律为。已知线圈的电阻为4Ω，定值电阻R的阻值为6Ω，其余电阻不计。在0~10s内，下列说法正确的是（）A．a、b两点间的电势差B．电阻R上产生的电热为0.3JC．流过电阻R的电流为0.1AD．通过电阻R的电荷量为0.1C9．（2023·广西·统考三模）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电动势大小分别为、和。则（）A． B． C． D．10．（2024·江苏连云港·统考一模）如图所示，水平光滑金属导轨、间的夹角为60°，固定放置在方向竖直向下的匀强磁场中。轻质绝缘弹簧右端固定在C点，弹簧轴线平分，C、O间距恰为弹簧的原长，导体棒与弹簧左端栓接并垂直于弹簧，棒、导轨它们单位长度的阻值相同。棒从图示位置以初速度向右运动到O点的过程中，棒的速度v、加速度a，回路中电流I，通过O点的电荷量q随时间t变化的图像可能正确的是（）A． B． C． D．11．（2024·广东茂名·统考一模）如图（a）所示的智能机器人广泛应用于酒店、医院等场所.机器人内电池的容量为，负载时正常工作电流约为，电池容量低于20%时不能正常工作，此时需要用充电器对其进行充电，充电器的输入电压如图（b）所示.下列说法正确的是（

）A．充电器的输入电流频率为B．充电器的输入电压瞬时表达式为C．机器人充满电后电池的电量为D．机器人充满电后，负载时大约可以持续正常工作12．（2024·湖北十堰·统考一模）图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表①、②均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（）A．线框从图示位置开始转过的过程中，产生的平均电动势为B．线框从图示位置开始转过时，电压表V1的示数为C．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSωD．滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，的发热功率增大13．（2024·吉林·校联考模拟预测）列车进站时如图所示，其刹车原理可简化如下：在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，线框的ab和cd长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B。车头进入磁场瞬间的速度为v0，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法不正确的是（

）A．列车进站过程中电流方向为abcdB．线框ab边进入磁场瞬间，加速度大小C．线框ab边进入磁场瞬间，线框的电流大小为D．列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量二、选择题Ⅱ(本题共2小题,每小题3分,共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)14．（2024·全国·校联考模拟预测）如图是一种简化的电磁弹射模型，直流电源的电动势为E，电容器的电容为C，两条相距L的固定光滑导轨，水平放置于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现将一质量为m，电阻为R的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内处于静止状态，并与两导轨接触良好。先将开关K置于a让电容器充电，充电结束后，再将K置于b，金属滑块会在电磁力的驱动下加速运动，达到最大速度后滑离轨道。不计导轨和电路其他部分的电阻，忽略空气阻力，下列说法正确的是（）A．金属滑块匀速时电容器极板电荷量为零B．金属滑块匀速时轨道M电势高于轨道NC．金属滑块从开始运动到滑离轨道的整个过程中流过它的电荷量为D．金属滑块从开始运动到滑离轨道的整个过程中电容器消耗的电能为15．（2024·安徽黄山·统考一模）如图甲所示为一玩具起重机的电路示意图。变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，电动机的内阻为，a，b端输入如图乙所示的电压，电动机正常工作，使质量为的物体恰好以的速度匀速上升，灯泡正常发光。理想电流表的示数为，。设电动机的输出功率全部用来提升物体。下列说法正确的是（）A．原线圈输入电压瞬时值的表达式为B．灯泡的功率为C．电动机消耗的电功率为D．若电动机被卡住，灯泡会变亮非选择题部分三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）16．（2024·贵州·统考一模）掺氟氧化锡（FTO）玻璃在太阳能电池研发、生物实验、电化学实验等领域有重要应用，它由一层厚度均匀、具有导电性能的薄膜和不导电的玻璃基板构成。为了测量该薄膜厚度d，某兴趣小组开展了如下实验：（1）选取如图（a）所示的一块长条型FTO玻璃，测出其长度为L，宽度为b。（2）用欧姆表接薄膜M、N两端，测得薄膜电阻约为。为了获得多组数据，进一步精确测量的阻值，有如下器材可供选用：A．电源E（电动势为，内阻约为）B．电压表V（量程，已测得内阻）C．电流表A1（量程，内阻约为）D．电流表A2（量程，内阻约为）E．滑动变阻器R（最大阻值为）F．定值电阻G．定值电阻H．开关一个，导线若干（3）其中，电流表应选（选填“A1”或“A2”），定值电阻应选（选填“”或“”）。（4）根据以上要求，将图（b）所示的器材符号连线，组成测量电路图。（5）已知该薄膜的电阻率为，根据以上实验，测得其电阻值为，则该薄膜的厚度（用、L、b和表示）。（6）实验后发现，所测薄膜的厚度偏大，其原因可能是（填正确答案前的序号）。①电压表内阻测量值比实际值偏大②电压表内阻测量值比实际值偏小③选用的定值电阻标定值比实际值偏大④选用的定值电阻标定值比实际值偏小17．（2024·贵州·统考一模）某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，他们找到了如下的实验器材：电池组（电动势E约为6.0V，内阻r约为1Ω）、电压表V（量程为6V，内阻为RV），定值电阻R1（R1=1Ω），电阻箱R（阻值范围可调），开关，导线若干。同学们研究器材，思考讨论后确定了如下的实验方案，请你将该方案补充完整。（1）为了“准确”测出电池组的电动势和内阻，已在图甲所示虚线框中设计了部分电路图，请把该电路图补充完整。

（2）采集电压表读数U和电阻箱的读数R，作出了如图乙所示图像，已知图像的斜率为k，纵截距为b，则由物理规律可知图像中k=、b=。（用题目中所给的字母表示）（3）进一步研讨：图丙所示为他们测得的某型号小灯泡的伏安特性曲线，如果把三个该型号的灯泡并联后再与R0=3Ω的电阻串联接在上述电池组上（若测得电池组的电动势E=6.0V、内阻r=1Ω），如图丁，则每只灯泡消耗的实际功率为W（保留2位有效数字）。

四、计算题（本大题共4小题，9分+10分+10分+12分共41分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）18．（2024·江苏南通·统考一模）如图所示，一个小型交流发电机输出端连接理想变压器，原、副线圈匝数分别为，副线圈连接电阻．交流发电机的线圈匝数为，电动势瞬时值的表达式为，发电机线圈电阻不计．求：（1）通过发电机线圈磁通量的最大值；（2）变压器原线圈中电流的有效值．19．（2024·全国·模拟预测）有一种门禁系统是应用电磁感应原理进行控制的。如图甲所示，门禁的基座产生垂直于纸面向里的磁场，其磁感应强度沿x轴正方向逐渐减小，满足（k为已知常数，x为坐标值）；门禁的卡片在纸面内沿x轴负方向以速度v匀速运动。如图乙所示，门禁的卡片里有一个感应天线连接一控制芯片（芯片部分不计电磁感应），感应天线类似一个压平的正方形线圈，其边长为a、共3匝、电阻为R，天线的正方形线圈几何中心始终在x轴上。当天线的正方形线圈的几何中心在x轴上坐标为时，求：（1）线圈中的感应电流的大小；（2）线圈所受的安培力的大小。20．（2024·全国·模拟预测）如图甲所示，两根圆形金属导线镶嵌在一个半径为R的绝缘圆柱体的两底面边缘上，且圆柱体可绕中心轴旋转；两导线之间用4根完全相同的细导体棒a、b、c、d连接，导体棒在圆柱面上水平分布且间距均匀，每根导体棒的电阻均为r、长度均为l；在圆柱的区域内分布着垂直轴线、沿半径方向向外辐射的磁场，圆柱边缘处的磁感应强度大小均为B，如图乙所示。现让圆柱绕中心轴以角速度匀速转动（磁场区域始终只有一个导体棒），不计导线电阻和一切摩擦，求：（1）导体