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全部含详细答案解析中学教育高考-高考.pdf
学习好资料 欢迎下载 2011 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学习好资料 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()括小题共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分选对但不全的得分错选或不选的得分某电路中电场随时间变化的图象如图所示能发射电磁波的电场是哪一种图解析周期性变化的电场才于电磁波与声波下列说法正确的是电磁波的传播不需要介质声波的传播需要介质由空气进入水中时电磁波速度变小声波速度变大由空气进入水中时电磁波波长变小声波波长变大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不变波长变小声波速度变大频率不变波长变大所以选项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错误答案某空间出现了如图所示的一闭合的电场线这可能是图沿方向磁场在学习好资料 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()括小题共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分选对但不全的得分错选或不选的得分某电路中电场随时间变化的图象如图所示能发射电磁波的电场是哪一种图解析周期性变化的电场才于电磁波与声波下列说法正确的是电磁波的传播不需要介质声波的传播需要介质由空气进入水中时电磁波速度变小声波速度变大由空气进入水中时电磁波波长变小声波波长变大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不变波长变小声波速度变大频率不变波长变大所以选项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错误答案某空间出现了如图所示的一闭合的电场线这可能是图沿方向磁场在学习好资料 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 559，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V236 B.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=220sin100 t(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 括小题共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分选对但不全的得分错选或不选的得分某电路中电场随时间变化的图象如图所示能发射电磁波的电场是哪一种图解析周期性变化的电场才于电磁波与声波下列说法正确的是电磁波的传播不需要介质声波的传播需要介质由空气进入水中时电磁波速度变小声波速度变大由空气进入水中时电磁波波长变小声波波长变大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不变波长变小声波速度变大频率不变波长变大所以选项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错误答案某空间出现了如图所示的一闭合的电场线这可能是图沿方向磁场在学习好资料 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 41，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 括小题共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分选对但不全的得分错选或不选的得分某电路中电场随时间变化的图象如图所示能发射电磁波的电场是哪一种图解析周期性变化的电场才于电磁波与声波下列说法正确的是电磁波的传播不需要介质声波的传播需要介质由空气进入水中时电磁波速度变小声波速度变大由空气进入水中时电磁波波长变小声波波长变大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不变波长变小声波速度变大频率不变波长变大所以选项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错误答案某空间出现了如图所示的一闭合的电场线这可能是图沿方向磁场在学习好资料 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).括小题共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分选对但不全的得分错选或不选的得分某电路中电场随时间变化的图象如图所示能发射电磁波的电场是哪一种图解析周期性变化的电场才于电磁波与声波下列说法正确的是电磁波的传播不需要介质声波的传播需要介质由空气进入水中时电磁波速度变小声波速度变大由空气进入水中时电磁波波长变小声波波长变大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不变波长变小声波速度变大频率不变波长变大所以选项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错误答案某空间出现了如图所示的一闭合的电场线这可能是图沿方向磁场在学习好资料 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=nBLv1 1m/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=nBI22r,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:括小题共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分选对但不全的得分错选或不选的得分某电路中电场随时间变化的图象如图所示能发射电磁波的电场是哪一种图解析周期性变化的电场才于电磁波与声波下列说法正确的是电磁波的传播不需要介质声波的传播需要介质由空气进入水中时电磁波速度变小声波速度变大由空气进入水中时电磁波波长变小声波波长变大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不变波长变小声波速度变大频率不变波长变大所以选项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错误答案某空间出现了如图所示的一闭合的电场线这可能是图沿方向磁场在学习好资料 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 括小题共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分选对但不全的得分错选或不选的得分某电路中电场随时间变化的图象如图所示能发射电磁波的电场是哪一种图解析周期性变化的电场才于电磁波与声波下列说法正确的是电磁波的传播不需要介质声波的传播需要介质由空气进入水中时电磁波速度变小声波速度变大由空气进入水中时电磁波波长变小声波波长变大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不变波长变小声波速度变大频率不变波长变大所以选项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错误答案某空间出现了如图所示的一闭合的电场线这可能是图沿方向磁场在学习好资料 欢迎下载 又因为 P输出=U2I线，所以 VVIPU1500690002线输出 U3=U2I线R线=(1 5006 10)V=1 440 V 根据理想变压器规律 3115005002121VVUUnn 1172220VV14404343UUnn 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)13 7211(2)320 V 5 760 W 括小题共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分选对但不全的得分错选或不选的得分某电路中电场随时间变化的图象如图所示能发射电磁波的电场是哪一种图解析周期性变化的电场才于电磁波与声波下列说法正确的是电磁波的传播不需要介质声波的传播需要介质由空气进入水中时电磁波速度变小声波速度变大由空气进入水中时电磁波波长变小声波波长变大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不变波长变小声波速度变大频率不变波长变大所以选项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错误答案某空间出现了如图所示的一闭合的电场线这可能是图沿方向磁场在
