（北京专用）2020届高考物理一轮复习专题十三交流电课件.pptx

,高考物理 (北京市选考专用),专题十三 交流电,五年高考,考点一 交变电流的产生和描述,A组 自主命题北京卷题组,1.(2012北京理综,15,6分)一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上,消耗电功率为 P;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为 。如果电热器电阻不变,则此交流电 源输出电压的最大值为 ( ) A.5 V B.5 V C.10 V D.10 V,答案 C 设电热器电阻为R,正弦交流电源的电压有效值为U效,接10 V直流电源时,P= = ;接交流电源时, = ,联立得U效=5 V,故最大值Um= U效=10 V,C选项正确。,2.(2018课标,16,6分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻 接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为 T,如图所示。则Q方Q正等于 ( ) A.1 B. 1 C.12 D.21,B组 统一命题课标卷题组,答案 D 本题考查交变电流的有效值及焦耳定律。根据交变电流有效值的定义及焦耳定律 可得,Q方= + = T,Q正= T= T,故 = ,选项D正确。,易错点拨 正弦式交变电流的有效值是其峰值的 ,其他交流电的有效值和峰值间一般不存 在该关系。,3.(2016课标,21,6分)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线 框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有 一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸 面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则 ( ) A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于T C.在t= 时,两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等,答案 BC 本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两 导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t= 时,两导线框切割磁感线 的导线长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为E= BR2,C项正确;两 导线框中感应电流随时间变化的图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项 错误。,疑难突破 设M导线框中的电流有效值为IM,则 rT=2 r ,得IM= ;设N导线框中 电流有效值为IN,则 rT=2 r ,得IN= ,故IM= IN。,评析 本题考查感应电动势及其相关知识,通过比较的方式对交流电的产生、感应电动势的 产生及有效值等知识进行考查,难度中等,考生需要对导线框转动过程进行细致周全的分析,能 力要求较高。,1.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 sin 100t(V)的交流电 源上,副线圈接有R=55 的负载电阻,原、副线圈匝数之比为21,电流表、电压表均为理想 电表。下列说法正确的是 ( ) A.原线圈的输入功率为220 W B.电流表的读数为1 A C.电压表的读数为110 V D.副线圈输出交流电的周期为50 s,考点二 变压器 电能的输送,A组 自主命题北京卷题组,答案 B 本题考查交变电流、变压器。由题知,变压器的输入电压U1= V=220 V,所以 U2= U1=110 V;副线圈电流I2= =2 A,原线圈电流I1= I2=1 A。本题中电压表、电流表的读 数为有效值,故B项正确,C项错误;原线圈输入功率P1=U1I1=220 W,A项错误;交流电的周期T= = s=0.02 s,D项错误。,易错点拨 交流电的最大值与有效值 1.在正弦交流电中,U= 。 2.在交流电路中,电表的读数为有效值。,2.(2016课标,16,6分)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 , 为理想交流电流表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为 ( ) A.2 B.3 C.4 D.5,B组 统一命题课标卷题组,答案 B 设原、副线圈匝数比为n,根据能量守恒,当S断开时,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);当S闭合 时,4UI=(4I)2R1+(4nI)2R2,联立解得n=3,所以B正确。,误区警示 变压器原线圈上串联电阻之后,属于非纯电阻电路,不能在含有线圈的电路中应用 欧姆定律。要计算原线圈上消耗的功率,只要计算出副线圈电阻上消耗的功率即可。,评析 本题考查变压器的基本关系,要求掌握两点:一是电流与匝数的关系;二是能量守恒定律 的应用。,3.(2015课标,16,6分,0.664)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则 ( ) A.U=66 V,k= B.U=22 V,k= C.U=66 V,k= D.U=22 V,k=,答案 A 设原线圈中电流为I,由 = 知副线圈中的电流I2=3I,由题意知副线圈中电阻两端 的电压U=3IR,则原线圈回路中R两端的电压U=IR= ,原线圈两端的电压U1=3U,由闭合电路 中电压关系可知U1+U=220 V,即 +3U=220 V,U=66 V,原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I2R, 副线圈回路中电阻消耗的功率P2=(3I)2R, =k= = ,选项A正确。,4.(2019江苏单科,1,3分)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为110,当输入电压增加20 V 时,输出电压 ( ) A.降低2 V B.增加2 V C.降低200 V D.增加200 V,C组 教师专用题组,答案 D 本题考查变压器原理内容,有利于培养学生理解能力,体现了核心素养中的科学态 度要素。 依据理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比关系公式可知, = ,则U2= U1,得U2= 200 V,故选项D正确。,5.(2016课标,19,6分)(多选)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯均能正常发光,下列说法正确的是 ( ) A.原、副线圈匝数比为91 B.原、副线圈匝数比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D.此时a和b的电功率之比为19,答案 AD 由题意知U=10U灯,a、b均正常发光,则变压器输入电压U1=9U灯,而输出电压U2= U灯,所以原、副线圈匝数比n1n2=U1U2=91;而I1I2=n2n1=19,所以两灯功率之比PaPb =U灯I1U灯I2=19,选项A、D正确。,审题指导 两灯均正常发光,Ua=Ub=U灯,U=Ua+U1=10U灯,则U1=9U灯。,评析 本题考查变压器原、副线圈的电压关系和电流关系等知识,难度为易,弄清变压器输入 电压U1与U灯的关系是解决本题的关键。,1.(2017北京理综,20,6分)物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可 将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。 如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验 中的双缝。两天线同时都发出波长为1和2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到1和2的 信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是 ( ) A.天线发出的两种无线电波必须一样强 B.导航利用了1与2两种无线电波之间的干涉 C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合,考点三 电磁场和电磁波,A组 自主命题北京卷题组,答案 C 本题考查波的干涉。波的干涉产生与否与波的强弱无关,故A错;导航利用了同频 率的两列波的干涉,而波长为1和2的两列波频率不同,B错;1与1干涉,2与2干涉,两个干涉图 样在空间的强弱分布稳定,故C正确;由于1与2两列波的波长不同,故两干涉图样在空间强弱 分布不重合,D错。,疑难突破 波的干涉及干涉图样 两列波产生稳定干涉图样的条件之一是两列波的频率相同,本题中,每个天线同时且都发出两 列波长为1和2的波,在同种介质中波长相同,频率相同,产生干涉,故在飞机跑道区域存在两个 稳定的干涉图样,且跑道中心线上每点到波源的距离相等,故中心线上各点均为两个干涉图样 的加强点,飞机降落时利用这些加强点来对准跑道中心线,实现安全降落。,2.(2016北京理综,14,6分)下列说法正确的是 ( ) A.电磁波在真空中以光速c传播 B.在空气中传播的声波是横波 C.声波只能在空气中传播 D.光需要介质才能传播,答案 A 声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁 波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。,考查点 电磁波、机械波。,知识归纳 要把电磁波与机械波的共同点和不同点比较清楚。,3.(2015北京理综,20,6分)利用所学物理知识,可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原 理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。公交车上的读 卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时,IC卡内的线 圈L中产生感应电流,给电容器C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传 输。下列说法正确的是 ( ) A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池 B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作 C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流 D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息,答案 B 刷卡时线圈L产生感应电流,为电容器C充电,因此IC卡不用电池,A错;仅当读卡机向 外发射某一特定频率的电磁波时,才能使电容器C达到一定电压,IC卡才能有效工作,B正确;当 读卡机发射的电磁波的频率偏离特定频率,线圈中也会产生感应电流,只是不能使电容器C达 到一定的电压,只有当电容器C达到一定电压后,才能驱动卡内芯片进行数据处理和传输,C、D 错误。,考查点 电磁感应、电磁波的产生、发射与接收。,思路点拨 本题的设问不仅涉及物理的内容,也创设了需要结合物理知识和平时观察才能发 现和认识的内容,在答题时认知题干内容是解题的关键。,4.2018北京理综,24(2)观测宇宙中辐射电磁波的天体,距离越远单位面积接收的电磁波功率 越小,观测越困难。为了收集足够强的来自天体的电磁波,增大望远镜口径是提高天文观测能 力的一条重要途径。2016年9月25日,世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州 落成启用,被誉为“中国天眼”。FAST直径为500 m,有效提高了人类观测宇宙的精度和范围。 a.设直径为100 m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P1,计算FAST能够接收到 的来自该天体的电磁波功率P2; b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象,设 直径为100 m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0,计算FAST能够观测到的此类天体数目N。,答案 a.25P1 b.125N0,解析 a.地球上不同望远镜观测同一天体,单位面积上接收的功率应该相同,因此 P2= P1=25P1 b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。因此,一个望远镜能观测到的此类天体数目正 比于以望远镜为球心、以最远观测距离为半径的球体体积。 设地面上望远镜能观测到此类天体需收集到的电磁波的总功率的最小值为P0,直径为100 m望 远镜和FAST能观测到的最远距离分别为L0和L,则 P0= = 可得L=5L0 则N= N0=125N0,思路分析 以发出电磁波的天体为球心,天体到地球距离为半径,建立球面辐射模型,是望远镜 观测某一确定天体辐射的常用模型;反之,以望远镜为球心,以观测距离为半径建立的球体模 型,又是反映望远镜探测能力的有效模型。,5.2016课标,34(1),5分关于电磁波,下列说法正确的是 。 A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波 C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失,B组 统一命题课标卷题组,答案 ABC,解析 电磁波在真空中的传播速度为3108 m/s,与频率无关,选项A正确;由麦克斯韦电磁场理 论可知,选项B正确;变化的电场和磁场相互激发,且相互垂直,形成的电磁波的传播方向与电场 和磁场均垂直,选项C正确;电磁波可以通过电缆、光缆传输,选项D错误;电磁振荡停止后,电磁 波可以在空间继续传播,直到能量消耗完为止,选项E错误。,易错点拨 易错选E,认为波源停止振荡,波随即消失。,评析 本题考查电磁波的产生与传播的相关知识,试题难度不大,考查学生的识记能力。,三年模拟,A组 20172019年高考模拟考点基础题组,考点一 交变电流的产生和描述,1.(2019北京朝阳期末,9)如图1所示,一个矩形导线框放置在匀强磁场中,并绕过ab、cd中点的 固定轴OO以角速度= rad/s顺时针转动。若以线框平面与磁场方向垂直时(如图2)为计时 起点,并规定bc边中电流i的方向由b流向c时为正,则i-t图像正确的是 ( ),答案 A 从中性面开始计时,初始时刻电流为零,由楞次定律可判断,在01 s内,电流方向从b 到c,为正值,故电流的瞬时值表达式为i=Im sin t,根据数学知识可知,A正确,B、C、D错误。,思路点拨 从中性面开始计时,所以i-t图像是正弦函数,根据楞次定律可以判断出电流方向,写 出电流的瞬时值表达式即可求解。,题目考点 本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律,是一道基础题。,2.(2018北京海淀零模,15)图是正弦交流电源的输出电压u随时间t变化的图像。关于该图像所 表示的交流电,下列说法正确的是 ( ) A.该交流电压的有效值是311 V B.该交流电压的周期是2 s C.该交流电压的瞬时值表达式是u=311 sin 100t (V) D.该交流电压的初相位是,答案 C 由交流电压的瞬时值表达式u=Um sin(t+)及图像得到信息,Um=311 V,T=210-2s, = =100 rad/s,=0,C选项正确。,解题关键 交流电压的瞬时值表达式u=Um sin (t+)。,3.(2018北京朝阳二模,17)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固 定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间t的变化关系如图所示。已知线圈总电阻为2 , 则 ( ) A.t=1.0 s时线圈平面平行于磁感线 B.t=1.5 s时线圈中感应电流为0 C.t=2.0 s时线圈中的感应电动势为0 D.一个周期内线圈产生的热量为8 J,答案 C 由图可知t=1.0 s时最大,则线圈平面垂直磁感线,A错。由E=n 可知,B错,C对。 由图可知,T=2 s,则= = rad/s,Em=nm=4 V,Q= T= T=82 J,则D错。,解题关键 线圈转动产生的是正弦式交流电,因而求产生的热量时,应利用电动势的有效值。 而Em=nBS,其中m=BS,E= 。,4.(2018北京朝阳一模,19)如图所示,将带铁芯的电感线圈L与灯泡A串联,再与另一个完全相同 的灯泡B并联,接在以正弦交流信号发生器为电源的两端。通过调节交流信号发生器上的旋 钮,可以改变输出电压和信号的频率。闭合开关S,A、B两灯均发光。关于该实验,下列说法中 正确的是 ( ) A.保持交流信号频率不变,适当提高输出电压,发现A灯始终比B灯亮 B.保持输出电压不变,提高交流信号频率,发现A、B灯均变亮 C.保持输出电压和信号频率不变,撤去铁芯后,发现A灯比原来亮 D.断开开关S,发现A灯闪亮一下,然后熄灭,答案 C 由图中电路可知,A灯与电感线圈L串联后与B灯并联,交流信号的频率不变,适当提 高输出电压则电感线圈的感抗XL=2fL不变,A灯支路电流比B灯支路电流小,A灯没有B灯亮,故 A选项错误;保持输出电压不变,提高交流信号频率,因感抗变大,则A灯变暗,B灯亮度不变,故选 项B错误;保持输出电压和信号频率不变,撤去铁芯后,电感线圈的自感系数L变小,感抗变小,故 A灯支路电流变大,A灯比原来亮,因此选项C正确;断开开关S,流过电感线圈的电流将流过A灯, 断开S前,A灯与电感线圈中电流相等,故A灯不会闪亮一下,而是在原来亮度基础上逐渐变暗, 因此,选项D错误。 解题关键 明确电感线圈对交变电流的作用,知道交流电频率变化时,电感线圈的阻碍作用如 何变化是解答本题的关键。,5.(2017北京海淀期末,15)如图所示,位于竖直平面内的矩形金属线圈,边长L1=0.40 m、L2=0.25 m,其匝数n=100,总电阻r=1.0 ,线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊 接在一起,并通过电刷和R=3.0 的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场, 磁感应强度B=1.0 T,在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动,角速度=2.0 rad/s。求: (1)电阻R两端电压的最大值; (2)从线圈平面通过中性面(线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时,经过 周期通过电阻R 的电荷量; (3)在线圈转动一周的过程中,整个电路产生的焦耳热。,答案 (1)15 V (2)2.5 C (3)157 J,解析 (1)线圈中感应电动势的最大值Em=nBS,其中S=L1L2 Em=nBS=nBL1L2=20 V 线圈中感应电流的最大值Im= =5.0 A 电阻R两端电压的最大值Um=ImR=15 V (2)从线圈平面通过中性面时开始,经过 周期的时间t= = 此过程中线圈中的平均感应电动势 =n =n 通过电阻R的平均电流 = = 通过电阻R的电荷量q= t= =2.5 C (3)线圈中感应电流的有效值I= = A 线圈转动一周的过程中,电流通过整个回路产生的焦耳热:Q热=I 2(R+r)T =50 J157 J,1.(2019北京东城期末,10)某兴趣小组利用如图所示装置给灯泡供电。图中两磁极位置相对于 水平轴线OO对称,导线框ABCD绕轴线OO以角速度匀速转动,并通过升压变压器给灯泡供 电。下列说法正确的是 ( ) A.图示位置穿过线框的磁通量为零 B.图示位置线框产生的感应电动势为零 C.线框ABCD中电流的有效值小于灯泡中电流的有效值 D.若灯泡偏暗,可通过增加原线圈匝数来提高灯泡亮度,考点二 变压器 电能的输送,答案 B 由图可知,此时线框平面和磁场垂直,线框的磁通量最大,感应电动势为零,故A错误, B正确;根据变压器的原理可以得到原副线圈电流与匝数的关系为 = ,由图可知匝数关系 为n1I2,故选项C错误;根据变压器的原理可以得到原副线圈电压与匝数的关 系为 = ,则可以得到副线圈电压即灯泡两端电压为U2= ,若增大n1,则U2减小,灯泡仍偏 暗,故选项D错误。,解题关键 掌握交变电流产生的过程及其规律,理想变压器的电压、电流及功率之间的关系。,2.(2019北京朝阳一模,17)如图所示,一理想变压器的原线圈接正弦交流电源,副线圈接有电阻R 和小灯泡。电流表和电压表均可视为理想电表。闭合开关S,下列说法正确的是 ( ) A.电流表A1的示数减小 B.电流表A2的示数减小 C.电压表V1的示数减小 D.电压表V2的示数减小,答案 D 输入电压不变,输出电压也不变,多并入一个小灯泡,两灯泡并联总电阻减小,分压减 小,所以V1示数不变,V2示数减小,C错,D对。同时,输出电流变大,A2示数变大,B错。A1示数也变 大,A错。,解题关键 对理想变压器,输入电压决定输出电压;输出电流决定输入电流。,3.(2018北京西城期末,8)如图所示,理想变压器接在电压有效值不变的交流电源上。灯泡L1和 L2完全相同(阻值不变),R是一个定值电阻。闭合开关S1、S2,两灯泡正常发光,然后断开S2,下列 判断正确的是 ( ) A.灯泡L1变暗 B.电阻R两端的电压变大 C.变压器输入功率不变 D.变压器输出功率变小,答案 D 由题意知U1不变, = ,则输出电压不变。断开S2,电路总电阻R总变大,由I= 知, 流过R的电流减小,UR减小,B错误。 =U2-UR,所以 增加,灯泡L1变亮,A错误。变压器输出功 率P出=U2I变小,D正确。理想变压器,P入=P出,所以输入功率变小,C错误。,解题关键 理想变压器输入功率与输出功率相等,输出功率决定输入功率。,4.(2018北京门头沟一模,17)如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=41,电阻R= 55 。原线圈两端接一正弦式交变电流,其电压的有效值为220 V。则 ( ) A.原线圈中电流的有效值为0.25 A B.副线圈电压的最大值为55 V C.副线圈电流的最大值为1.0 A D.变压器的输出功率为220 W,答案 A = ,则 = ,得U2=55 V,U2m=U2 =55 V,I2= =1 A,I2m= I2= A,又 = ,则I1=0.25 A,P出=U2I2=55 W,选项A正确,B、C、D错误。,易错警示 弄懂最大值与有效值的关系,功率用有效值来求。,5.(2018北京房山二模,23)三峡水电站是我国最大的水力发电站,平均水位落差约100 m,水的流 量约1.35104 m3/s。船只通航需要约3 500 m3/s的流量,其余流量全部用来发电。水流冲击水 轮机发电时,水流减少的势能有20% 转化为电能。 (1)按照以上数据估算,三峡发电站的发电功率最大是多大; (2)本市现行阶梯电价,每户每月1挡用电量最高为240 kWh,如果按照本市现行阶梯电价1挡最 高用电量计算,三峡电站可以满足多少户家庭生活用电; (3)把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区。已知输电功率为P,输电线路的总阻值为R, 要使输电线路上损耗的功率小于P。 a.求输电电压的最小值U; b.在输电功率一定时,请提出两种减少输电过程中功率损耗的方法。,答案 (1)2106 kW (2)6106户 (3)a. b.见解析,解析 (1)P1=1.0103(1.35104-3 500)1010020% W=2106 kW (4分) (2)每户用电平均功率:P2= kW= kW = =6106(户) (5分) (3)a.输电导线损失热功率P=I2R 输电功率P=IU 可得U= (5分) b.减少功率损耗的方法有: 提高输电电压 (2分) 增大导线横截面积,减小电阻 (2分),1.(2019北京西城二模,20)2019年央视春晚深圳分会场首次成功实现4K超高清内容的5G网络 传输。2020年我国将全面进入5G万物互联的商用网络新时代。所谓5G是指第五代通信技术, 采用3 3005 000 MHz频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G,其频段范围是1 880 2 635 MHz。5G相比4G技术而言,其数据传输速度提升了数十倍,容量更大,时延大幅度缩短到 1毫秒以内,为产业革命提供技术支撑。根据以上内容结合所学知识,判断下列说法正确的是 ( ) A.4G信号是纵波,5G信号是横波 B.4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象 C.4G信号比5G信号更容易发生衍射现象 D.4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小,考点三 电磁场和电磁波,答案 C 5G信号和4G信号同属电磁波,因此都是横波,A错误。频率不同,不具备相干条件, 不能产生干涉现象,B错误。5G信号比4G信号频率高,波长短,因此,4G信号更易发生衍射,C正 确。两种信号在真空中传播速度相同,D错误。,考查点 电磁波的相关知识。,2.(2018北京西城二模,15)下列说法正确的是 ( ) A.光波的传播需要介质 B.在真空中电磁波的传播速度小于光速 C.X射线、射线都是电磁波 D.发声体振动时在空气中产生的声波是横波,答案 C 光波属于电磁波,光波的传播不需要介质,在真空中电磁波的传播速度等于光速,X 射线、射线都是电磁波,发声体振动时在空气中产生的声波是纵波。,解题关键 熟知电磁波特点及电磁波谱,声波是纵波。,3.(2017北京朝阳一模,20)骑自行车有很多益处,可缓解交通压力,可节能减排;骑自行车时,人做 功要消耗体能,还可强身健体。成人在平路上骑自行车时所受阻力约为20 N。近来多个城市 推出摩拜单车,车锁内主要集成了芯片、GPS定位模块和SIM卡等,便于掌控自行车的具体位 置和状态,其工作原理如图所示。使用摩拜单车APP,用户可以查看并找到单车的位置,扫描车 身上的二维码,通过手机网络发送到云端请求解锁,云端收到后识别该车辆并发送解锁指令,摩 拜单车执行解锁指令自动开锁,用户便可开始骑行。据此材料,以下推断错误的是 ( ) A.摩拜单车车锁工作过程中需要用电,车内有供电系统 B.摩拜单车车锁直接接收了手机的电磁辐射信号后自动开锁,无需用电 C.无线电信号非常弱时,摩拜单车的定位将受到影响 D.成人在平路上骑自行车时,每秒钟平均消耗的体能约100 J,答案 B 根据题意,摩拜单车是从云端获得解锁指令,然后执行指令自动开锁的,这个自动开 锁的能量则来源于车内的供电系统,故A说法正确,B说法错误。由于车辆需要得到云端的信 息才能执行指令,故当无线电信号非常弱时,车的定位将受到影响,C说法正确。根据P=Fv,成 人正常骑自行车的速度约为5 m/s,可得P约为100 W,即每秒钟平均消耗的体能约为100 J,D说 法正确。,4.(2017北京海淀零模,20)电磁波无处不在,我们身边的广播、电视、移动通信都与电磁波有 着密不可分的联系,Wi-Fi、非接触式公交卡、导航、雷达、微波加热、射电天文学、遥感遥 测也都与电磁波有关。频率是电磁波的一个重要参量,不同频率的电磁波在空中互不干扰,保 证了各项无线电应用的顺利开展。 例如,我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1 561 MHz;家用微波炉加热食 物所使用的电磁波频率约为2 450 MHz;家用5GWi-Fi所使用的电磁波频率约为5 725 MHz。 对于家用5GWi-Fi的信号,下列说法中正确的是 ( ) A.一定不会产生偏振现象 B.从一个房间穿越墙壁进入另一个房间后,频率保持不变 C.与北斗导航信号叠加时,将产生干涉现象 D.与微波炉所使用的微波相比,更容易产生明显的衍射现象,答案 B 电磁波是横波,会产生偏振现象,A错。频率相同的两列波叠加,才能产生干涉现象, C错。波长越长,频率越低,越容易产生明显的衍射现象,D错。,1.(2018北京丰台二模,17)如图所示,(a)(b)(c)(d)(e)过程是交流发电机发电的示意图, 线圈的ab边连在金属滑环K上,cd边连在金属滑环L上,用导体制成的两个电刷分别压在两个滑 环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是 ( ) A.图(a)中,线圈平面与磁感线垂直,磁通量变化率最大 B.从图(b)开始计时,线圈中电流i随时间t变化的关系是i=Im sin t C.当线圈转到图(c)位置时,感应电流最小,且感应电流方向改变 D.当线圈转到图(d)位置时,感应电动势最小,ab边感应电流方向为ba,一、选择题（每题6分，共48分）,B组 20172019年高考模拟专题综合题组 (时间：45分钟 分值：65分),答案 C 当线圈平面与磁感线垂直时,例如线圈处于图(a)、(c)中位置,ab、cd边速度方向与 磁感线平行,不切割磁感线,不产生感应电动势,磁通量变化率为0,感应电流为0,此位置为中性 面,感应电流方向改变,C项正确,A项错误。图(d)中线圈平面与磁感线平行,ab、cd边垂直切割 磁感线,感应电动势最大,由右手定则可知ab边感应电流方向为ba,D项错误。从图(b)开始计 时,线圈产生的感应电动势随时间变化的关系为e=Em cos t,又由欧姆定律I= ,则线圈中感应 电流i随时间t变化的关系为i=Im cos t,B项错误。,知识拓展 线圈在磁场中匀速转动,当线圈平面与磁感线垂直时,穿过线圈平面的磁通量最大,而磁通量变化率为0,感应电流方向改变,该位置称为中性面。从垂直于中性面位置开始计时,感应电动势瞬时值表达式:e=Em cos t=BS cos t,感应电流瞬时值表达式:i=Im cos t= cos t。,2.(2017北京西城二模,16)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示。由图像可 知 ( ) A.该交流电的周期为4 s B.该交流电的频率为50 Hz C.该交流发电机线圈转动的角速度为100 rad/s D.电动势的瞬时值与时间的关系为e =100 sin 50t(V),答案 D 由图知T=410-2 s,f= =25 Hz,= =50 rad/s,Em=100 V,瞬时值与时间的关系为e= Em sin t=100 sin 50t(V),D正确。,3.(2019北京海淀一模反馈,16)如图所示电路由交流电源供电,L为不计直流电阻的线圈,C为电 容器,两只小灯泡规格相同,亮度也相同。下列方案中可能使两只小灯泡都变亮的是 ( ) A.增加电源的频率 B.电源换用与交流电有效值相同的直流电源 C.拔出线圈中的铁芯,增大电容器极板的正对面积 D.增加线圈匝数,在电容器两极板间插入电介质,答案 C 换成直流电源,与电感线圈相连的小灯泡变亮,而与电容器相连的小灯泡不发光。 由容抗XC= 和感抗XL=2fL知要让两小灯泡都变亮,需减小XC和XL。增加电源频率,会增加 感抗,减小容抗,不符合题意。拔出线圈中铁芯,能减小感抗;增大电容器极板的正对面积,C= ,电容C增大,容抗减小,符合题意。增加线圈匝数,会使感抗增大,与之串联的小灯泡变暗; 在电容器两极板间插入电介质,电容C增大,容抗减小,不符合题意。,解题关键 抓住电容、电感对交变电流产生的阻碍作用,XC= ,XL=2fL。XC、XL越大,电 容、电感对交变电流的阻碍作用越大。,知识拓展 电容器对电流的作用:隔直流,通交流;通高频,阻低频。电感器对电流的作用:通直 流,阻交流;通低频,阻高频。,4.(2019北京丰台期末,9)如图甲所示,一理想变压器原、副线圈匝数之比为556,其原线圈两 端接入如图乙所示的正弦交流电,副线圈通过电流表与负载电阻相连。若交流电压表和交流 电流表都是理想电表,则下列说法中正确的是 ( ) A.原线圈输入的正弦交变电流的频率是100 Hz B.变压器输入电压的最大值是220 V C.电压表的示数是24 V D.若电流表的示数为0.50 A,则变压器的输入功率是12 W,答案 D 变压器不改变频率,由图乙可知交流电周期T=0.02 s,可由周期求出正弦交变电流的 频率是50 Hz,故A错误;由图乙可知变压器输入电压的最大值是Um=220 V,故B错误;根据变 压器电压与匝数成正比知电压表示数为U2= 220 V=24 V,故C错误;变压器的输出功率P2= U2I2=240.5 W=12 W,输入功率等于输出功率,则变压器的输入功率为12 W,故D正确。,解题关键 根据图像准确找出已知量,是对学生认图能力的基本要求,准确掌握理想变压器的 特点及电压比、电流比与匝数比的关系,是解决本题的关键。,5.(2017北京西城一模,19)在探究变压器的两个线圈的电压关系时,某同学自己绕制了两个线 圈套在可拆变压器的铁芯上,如图所示。线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端,线 圈b接小灯泡。他所用的线圈电阻忽略不计。当闭合学生电源的开关时,他发现电源过载(电 流过大,超过学生电源允许的最大值)。如果仅从解决电源过载问题的角度考虑,下列采取的 措施中,最有效的是 ( ) A.增大电源电压 B.适当增加原线圈a的匝数 C.换一个电阻更小的灯泡 D.将线圈a改接在学生电源直流输出端,答案 B 为解决电源过载,即减小原线圈电流或减小灯泡功率,由 = 知,增大原线圈匝数, 可减小U2即减小灯泡功率,B正确。增大U1则U2增加,灯泡功率增大,A错误。在U2不变的情况 下,减小灯泡电阻,则灯泡的功率增加,C错误。如果用电源直流输出端,由于线圈电阻忽略不 计,则电源被短路,D错误。,6.(2017北京海淀二模,17)如图所示为一理想变压器,原线圈接在一输出电压为u=U0 sin t的交 流电源两端。电路中R0为定值电阻, V1、V2为理想交流电压表,A为理想交流电流表,导线电阻 不计。现使滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动,则下列说法中正确的是 ( ) A.A的示数变小 B.V2的示数变小 C.V1与V2示数的比值变大 D.R0消耗的电功率变大,答案 A 电压U1决定U2,故U2保持不变,滑动触头向上滑动,变阻器连入电路中的阻值变大,则 I2变小,又I2决定I1,则I1也变小。 = 保持不变。P0= R0变小。综上,A正确,B、C、D错误。,解题关键 = ,线圈匝数不变,U1不变,则U2不变,U1决定U2。而输出端电流变化会反过来 影响输入端电流,I2决定I1。输出功率P2决定输入功率P1。,考查点 变压器的工作原理,各物理量间的相互决定关系。,7.(2019北京二中分校第三次统练,8)某发电机说明书的部分内容如表所示。现在用一台该型 号的柴油发电机给某临时安置区供电,如图所示。发电机到临时安置区的距离是400 m,输电 线路中的火线和零线均为某型号单股铜导线,该型号导线单位长度的电阻为2.510-4 。临时 安置区家用电器的总功率为44 kW,当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时( ),A.输电线路中的电流为20 A B.发电机实际输出电压是300 V C.在输电线路上损失的电功率为8 kW D.如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流,则输出电压最大值是300 V,答案 C 额定电压为220 V的家用电器都正常工作时,输电线路中的电流I= =200 A,A错 误。设输电线路电阻为r,发电机的实际输出电压为U发=U+Ir=260 V,B错误。在输电线路上损 失的电功率P损=I2r=8 kW,C正确。如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流,则其输出电压 最大值是260 V367.7 V,D错误。,8.(2017北京丰台一模,20)最近北京的马路边出现了某种新型的共享单车,如图甲所示,这种单 车外观结构简单,没有链条,但单车质量比普通自行车大,达到了25 kg。如图乙所示,单车的车 锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等,便于监控单车在路上的具体位置,实现防盗。 同时手机APP上有定位系统,也能随时了解单车的实时位置;手机还可以通过扫描二维码自动 开锁,关锁后APP就显示计时、计价等信息。此外,单车能够在骑行过程中为车内电池充电,满 足定位和自动开锁等过程中的用电。根据以上信息下列说法不正确的是 ( ) A.单车比普通自行车运动状态更容易改变 B.单车某个时刻的准确位置信息是借助通信卫星定位确定的 C.单车是利用电磁感应原理实现充电的 D.单车和手机之间是利用电磁波传递信息的,答案 A GPS是全球卫星定位系统的英文简写,应用于实时导航、定位等领域,故B项正确; 手机和单车之间的信息交换通过电磁波实现,故D项正确;骑行过程中为车内电池充电,是应用 “动生电”,故C项正确;因单车质量大于普通自行车,其惯性也大,运动状态难以改变,故A项错误。 考查点 牛顿运动定律及其应用、电磁感应现象、电磁波。 反思总结 北京高考物理试题中,密切联系科技生活和新兴事物的题目近年来屡见不鲜,体现 了物理学习中的基本特征。这也提示考生在日常学习和复习中要注意理论联系实际,用心体 会物理和现代科技、生活的联系。,9.(9分)(2019北京海淀期末,15)如图所示,闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁 感线的对称轴OO匀速转动,沿着OO方向观察,线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感 应强度为B,线圈匝数为n,ab边的边长为L1,ad边的边长为L2,线圈总电阻为R,转动的角速度为 。图中线圈平面与磁场方向平行。 (1)从线圈经过图示位置开始计时,写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式。 (2)求线圈电阻的发热功率。 (3)从线圈经过图示位置开始计时,求经过四分之一周期时间通过线圈导线某横截面的电荷量。,二、非选择题（共25分）,答案 (1)I= (2) (3)n,解析 (1)由法拉第电磁感应定律可知线圈切割磁感线产生的最大电动势Em=nBL1L2 e=Em cos t I= 可得:I= (2)电流的有效值I有= ,P= R 可得:P= (3)由q= t, = ,E=n 可得:q=n =n,10.(8分)(2019北京朝阳期末,17)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1n2=41。原线 圈接电压为u=220 sin 100t(V)的交流电源,副线圈接R=27.5 的电阻。电流表和电压表可 视为理想电表。求: (1)副线圈中电压表的示数U; (2)原线圈中电流表的示数I。,答案 (1)55 V (2)0.5 A,解析 (1)由题意可知,原线圈电压的有效值U1=220 V。设副线圈电压的有效值为U2,则有 = 所以电压表的示数U=U2= U1=55 V (2)副线圈中电流的有效值I2= =2.0 A 因为 = 所以电流表的示数I=I1= I2=0.5 A,思路点拨 电压表和电流表