2022年高考物理二轮总复习专题过关检测--专题交变电流电磁场电磁波 .pdf

学习必备欢迎下载20XX 届高考物理二轮总复习专题过关检测)交变电流电磁场电磁波(时间 :90 分钟满分 :100 分 ) 一、选择题 (本题包括10 小题 ,共 40 分.每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4 分,选对但不全的得2 分,错选或不选的得0 分) 1.某电路中电场随时间变化的图象如图13-1 所示 ,能发射电磁波的电场是哪一种() 图 13-1 解析 :周期性变化的电场才能产生周期性变化的磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,振荡的电场产生同频率振荡的磁场.故只有选项D 对. 答案 :D 2.关于电磁波与声波,下列说法正确的是() A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质B.由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大C.由空气进入水中时,电磁波波长变小,声波波长变大D.电磁波和声波在介质中的传播速度,都是由介质决定的,与频率无关解析 :可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析,选项 A、B 均与事实相符,所以选项A、B正确 .根据fv,电磁波波速变小,频率不变 ,波长变小 ;声波速度变大,频率不变 ,波长变大 ,所以选项 C 正确 .电磁波在介质中的速度与介质有关,也与频率有关 ,在同一种介质中,频率越大 ,波速越小 ,所以选项D 错误 . 答案 :ABC 3.某空间出现了如图13-2 所示的一组闭合的电场线,这可能是 () 图 13-2 A.沿 AB 方向磁场在迅速减弱B.沿 AB 方向磁场在迅速增加C.沿 BA 方向磁场在迅速增加D.沿 BA 方向磁场在迅速减弱解析 :根据电磁感应 ,闭合回路中的磁通量变化时,使闭合回路中产生感应电流,该电流可用楞次定律判断 .根据麦克斯韦电磁场理论,闭合回路中产生感应电流,是因为闭合回路中受到了电场力的作用 ,而变化的磁场产生电场,与是否存在闭合回路没有关系,故空间内磁场变化产生的电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页学习必备欢迎下载场方向 ,仍然可用楞次定律判断,四指环绕方向即为感应电场的方向,由此可知A、 C 正确 . 答案 :AC 4.如图 13-3 所示 ,在闭合铁芯上绕着两个线圈M 和 P,线圈 P 与电流表构成闭合回路.若在 t1至t2这段时间内 ,观察到通过电流表的电流方向自上向下(即由 c 经电流表至d),则可以判断出线圈M 两端的电势差uab随时间 t 的变化情况可能是图13-4 中的 () 图 13-3 图 13-4 解析 :对 A 图,uab不变 ,A 表中无电流 ,对 B 图,uab均匀增大 ,由安培定则知 ,M 中有向上增强的磁场,P 中有向下增加的磁通量,又由楞次定律和安培定则知,A 表中电流方向由d 经电流表至c,故A、B 错,同理分析得C、D 正确 . 答案 :CD 5.如图 13-5 所示 ,把电阻 R、电感线圈L、电容器 C 分别串联一个灯泡后并联在电路中 .接入交流电源后，三盏灯亮度相同.若保持交流电源的电压不变，使交变电流的频率减小，则下列判断正确的是 () 图 13-5 A.灯泡 L1 将变暗B.灯泡 L2 将变暗C.灯泡 L3 将变暗D.灯泡亮度都不变解析 :当交变电流的频率减小时，R 不变，电感线圈感抗减小，电容器容抗增大，则灯泡L3亮度不变， L2变暗， L1变亮，故B 正确 . 答案 :B 6.如图 13-6 所示 ,理想变压器有三个线圈A、B、C,其中 B、C 的匝数分别为n2、n3,电压表的示数为 U,电流表的示数为I,L1、 L2是完全相同的灯泡,根据以上条件可以计算出的物理量是() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页学习必备欢迎下载图 13-6 A.线圈 A 的匝数B.灯 L2两端的电压C.变压器的输入功率D.通过灯 L1的电流解析 :由题意知线圈B 两端的电压为U,设线圈C 两端的电压为UC,则23nnUUC,所以UnnUC23,B 正确 ;通过 L2的电流为I,则可以求出L2的电阻 ,L2与 L1的电阻相同 ,所以可求出通过 L1的电流 ,D 正确 ;根据以上数据可以求出L1、L2的功率 ,可得变压器总的输出功率,它也等于变压器的输入功率,C 正确 ;根据题意无法求出线圈A 的匝数 ,A 错. 答案 :BCD 7.某同学在研究电容、电感对恒定电流与交变电流的影响时，采用了如图13-7 所示的电路，其中 L1、L2是两个完全相同的灯泡，已知把开关置于3、4 时，电路与交流电源接通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同，则该同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是() 图 13-7 A.当开关置于1、 2 时，稳定后L1、L2两个灯泡均发光且亮度相同B.当开关置于1、 2 时，稳定后L1、 L2两个灯泡均发光，且L1比 L2亮C.当开关置于3、 4 时，稳定后，若只增加交变电流的频率，则L1变暗， L2变亮D.在开关置于3、 4 的瞬间， L2立即发光，而 L1亮度慢慢增大解析 :当开关置于1、2 时，稳定后因电容器隔直流，故电路断开，L2不发光， A、 B 错误；在开关置于3、4 的瞬间， 电容器通交流， L2立即 发光，由于电感的自感作用，L1亮度慢慢增大，D 正确 .当开关置于3、4 稳定后， 增加交变电流频率，容抗减小， 感抗增大， L1变暗， L2变亮，C 正确 . 答案 :CD 8.如图 13-8 所示， 理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2,初级线圈的两端a、b 接正弦交 流电源， 电压表 V 的示数为220 V，负载电阻R=44 ，电流表 A1的示数为0.20 A.下列判断中正确的是() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页学习必备欢迎下载图 13-8 A.初级线圈和次级线圈的匝数比为21 B.初级线圈和次级线圈的匝数比为51 C.电流表 A2的示数为1.0 A D.电流表 A2的示数为0.4 A 解析 :对于理想变压器，P1=U1I1=220 0.20 W=44 W ，则负载电阻消耗的功率P2=P1=44 W ，据,222RUP得44V,V444422RPU则,5442202121UUnn故 B 正确 .A2的读数1A,A444422RUI故 C 正确 . 答案 :BC 9.某理想变压器原、副线圈的匝数比为55 9，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为40 W，则下列判断正确的是() 图 13-9 A.副线圈两端输出的电压为V236B.原线圈中电流表的示数约为0.18 A C.变压器的输入、输出功率之比为559 D.原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin100t(V) 解析 :根据变压器的原、副线圈的电压之比等于匝数之比，故副线圈两端输出的电压为VUnnU361122，A 错；根据理想变压器知P1=P2，故有AUPI18.0111，B 选 项正确，C 错；原线圈两端电压的瞬时值表达式为)(100sin2220Vtu，D 错.只有 B 选项正确 . 答案 :B 10.利用如图13-10 所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流，若互感器原、副线圈的匝数比 n1n2=1100，交流电流表A 的示数是50 mA ，则 () 图 13-10 A.被测电路的电流有效值为0.5 A B.被测电路的电流平均值为0.5 A C.被测电路的电流最大值为A25精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学习必备欢迎下载D.原副线圈中的电流同时达到最大值解析 :交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即 I2=50 mA=0.05 A ， 根据1221nnII得， I1=5 A，A、B 均错误；原线圈(被测电路 )中电流的最大值A2521lmII，C 项正确；原线圈中电流最大时，线圈中磁通量的变化率等于零，此时副线圈中的电流最小；原线圈中电流等于0时，磁通量的变化率最大，副线圈中电流最大.所以原、副线圈电流有相位差，故不能同时达到最大值， D 项错误 . 答案 :C 二、问答与计算(本题包括6 小题 ,共 60 分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题目,答案中必须明确写出数值和单位) 11.(8 分)在“ 练习使用示波器” 实验中 ,某同学欲按要求先在荧光屏上调出亮斑,为此 ,他进行了如下操作 :首先将辉度调节旋钮逆时针转到底,竖直位移和水平位移旋钮转到某位置,将衰减调节旋 钮置于 1 000 挡,扫 描范围旋钮置于“ 外 x 挡”.然后打开电源开关(指示灯亮 ),过 2 min 后 ,顺时针旋转辉度调节旋钮,结果屏上始终无亮斑出现(示波器完好 ).那么 ,他应再调节什么旋钮才有可能在屏上出现亮斑? 答案 :竖直位移旋钮和水平位移旋钮. 12.(12 分)交流发电机的原理如图13-11 甲所示， 闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕 OO 轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，已知线圈的电阻为R=2.0 ，求: 图 13-11 (1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？(2)矩形线圈转动的周期是多少？(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？(4)保持线圈匀速运动，1 min 内外界对线圈做的功是多少？解析 :(1)由 It 图可知通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值Im=2.0 A. (2)矩形线圈转动的周期T=4.0 103 s. (3)由有效值,2mII线圈电阻上产生的电热功率为.4222WRIRIPm(4)外界对线圈做功转化成电能再转化成电热，1 分钟内外界对线圈做的功W=Pt=240 J. 答案 :( 1)2.0 A(2)4.0 103 s(3)4 W(4)240 J 13.(9 分 )有一台内阻为1 的发电机，供给一学校照明用电，如图13-12 所示 .升压变压器原、副线圈匝数比为14，降压变压器原、副线圈匝数比为4 1，输电线的总电阻为4 .全校共有 22 个班，每班有 “220 V 40 W ”灯 6 盏，若保证全部电灯正常发光，则精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学习必备欢迎下载图 13-12 (1)发电机的电动势为多大？(2)发电机的输出功率为多大？(3)输电效率为多少？解析 :(1)由题意知U4=220 V 则24AA622220403nUPIR由降压变压器变压关系:,4343nnUU得V8804343nnUU由降压变压器变流关系:,3432nnII得A63342nInI又因为 U2=U3+I2R=880 V+6 4 V=904 V 由升压变压器变压关系:,2121nnUU得 U1=226 V 由升压变压器变流关系:,1221nnII得 I1=24 A 所以 : (1)发电机的电动势:E=U1+I1r=250 V. (2)发电机的输出功率P出=EI1I12r=5 424 W. (3)输电的效率%.97%10054245280%100542464022JJPP出有效答案 :(1)250 V(2)5 424 W(3)97% 14.(9 分 )如图 13-13 甲所示是一种振动发电装置，它的结构由一个半径为r=0.1 m 的 50 匝的线圈套在辐形永久磁铁槽上组成，假设磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(如图乙 ).线圈运动区域内磁感应强度B 的大小均为T51，方向不变，线圈的总电阻为2 ，它的引出线接有8 的电珠 L，外力推动线圈的P 端，使线圈做往复运动，便有电流通过电珠，当线圈向右的位移随时间变化的规律如图丙所示时(x 取向右为正 ). 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页学习必备欢迎下载图 13-13 (1)画出通过电珠L 的电流图象 (规定从 Lb 为正方向 ); (2)在 0.1 s0.15 s 内推动线圈运动过程中的作用力; (3)求该发电机的输出功率(其他损耗不计). 解析 :(1)在 0 s0.1 s 内:感应电动势E1=nBLv11m/sm/s1.010.01vL=2 r，A2 .011总REI在 0.1 s0.15 s 内:v2=2 m/s，E2=nBLv2，.A4.022总REI(2)因为外力匀速推动线圈，所以有:F=F安=nBI2L=nBI2 2r, 0.8N.N1. 024 .02. 050F(3)电流的有效值为I，则有 : I2R 0.15=0.22R 0.1+0.42R 0.05 2522I所以.64.0251682522WWWRIP出答案 :(1)略(2)0. 8 N(3)0.64 W 15.(12 分)如图 13-14 甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100 匝，电阻r=1.0 ，所围成矩形的面积S=0.040 m2，小灯泡的电阻R=9.0 ，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为,2cos2tVTTSnBem其中 Bm为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期.忽略灯丝电阻随温度的变化，求: 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学习必备欢迎下载图 13-14 (1)线圈中产生感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的40T的时间内，通过小灯泡的电荷量. 解析 :(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的周期为T=3.14 102 s 所以线圈中感应电动势的最大值为V.0. 82mmTSnBE(2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为A80. 0mmrREI通过小灯泡电流的有效值为A240.02/mII小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88 W. (3)在磁感应强度变化的0T/4 内，线圈中感应电动势的平均值tBnSE通过灯泡的平均电流trRBnSrREI)(通过灯泡的电荷量C.100 .43rRBnStIQ答案 :(1)8.0 V(2)2.88 W(3)4.0 103 C 16.(10 分)某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW，输出电压为 500 V，输电线的总电阻为10 ，允许线路损耗的功率为输出功率的4%.求 : (1)村民和村办小企业需要220 V 电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗) (2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？解析 :建立如图甲所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比.本题可以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I线，再根据输出功率求出U2，然后再求出U3. 甲(1)由线路损耗的功率P线=I线2R线可得AARPI610%49000线线线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页学习必备欢迎下载又因为 P输出=U2I线，所以VVIPU1500690002线输出U3=U2 I线R线=(1 5006 10) V=1 440 V 根据理想变压器规律3115005002121VVUUnn1172220VV14404343UUnn所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是13 和 7211. (2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图乙所示)，由乙P输出=UI线可得18AA5009000UPI输出线所以线路损耗的功率P线=I线2R线=182 10 W=3 240 W 用户得到的电压U用户=UI线R线=(50018 10) V=320 V 用户得到的功率P用户=P输出P线=(9 0003 240) W=5 760 W. 答案 :(1)1372 11(2)320 V5 760 W 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页