高考物理一轮复习 专题十三 交变电流 电磁波课件.ppt

专题十三交变电流电磁波 高考物理 北京市专用 a组自主命题 北京卷题组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 五年高考 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 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 2017北京理综 16 6分 如图所示 理想变压器的原线圈接在u 220sin100 t 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2 1 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220wb 电流表的读数为1ac 电压表的读数为110vd 副线圈输出交流电的周期为50s 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 220v 所以u2 u1 110v 副线圈电流i2 2a 原线圈电流i1 i2 1a 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 220w a项错误 交流电的周期t s 0 02s d项错误 3 2016北京理综 14 6分 0 81 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 4 2015北京理综 20 6分 0 78 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 b组统一命题 省 区 市 卷题组考点一交变电流的产生和描述1 2017天津理综 6 6分 多选 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按图示正弦规律变化 设线圈总电阻为2 则 a t 0时 线圈平面平行于磁感线b t 1s时 线圈中的电流改变方向c t 1 5s时 线圈中的感应电动势最大d 一个周期内 线圈产生的热量为8 2j 答案ad本题考查正弦交流电的产生 有效值 焦耳热 由 t图可知 t 0时 0 则线圈平面平行于磁感线 选项a正确 t 1s时 0 此时电动势最大 t 0 5s和t 1 5s时 最大 此时电动势为0 电流改变方向 选项b c错误 交流电电动势的最大值em nbs n m 4 v 有效值e em 2 v 一个周期内线圈产生的热量q t 8 2j d正确 疑难突破 由e n知 随时间按正弦规律变化 则e随时间按余弦规律变化 电流改变方向的时刻在e 0时刻 即 最大时刻 计算电流产生的焦耳热应使用电动势的有效值 2 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tc 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 3 2013福建理综 15 6分 如图 实验室一台手摇交流发电机 内阻r 1 0 外接r 9 0 的电阻 闭合开关s 当发电机转子以某一转速匀速转动时 产生的电动势e 10sin10 t v 则 a 该交变电流的频率为10hzb 该电动势的有效值为10vc 外接电阻r所消耗的电功率为10wd 电路中理想交流电流表的示数为1 0a 答案d由交变电流电动势的表达式e 10sin10 t v emsin t可知 该交变电流的频率为f hz 5hz a错误 该交变电流电动势的有效值e v 10v b错误 电流的有效值i a 1 0a 外接电阻r所消耗的电功率pr i2r 1 02 9 0w 9w 故c错误 d正确 4 2013四川理综 2 6分 用220v的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电 变压器输出电压是110v 通过负载的电流图像如图所示 则 a 变压器输入功率约为3 9wb 输出电压的最大值是110vc 变压器原 副线圈匝数比是1 2d 负载电流的函数表达式i 0 05sin 100 t a 答案a由题图可知通过负载的电流最大值为im 0 05a 周期t 0 02s 故电流的函数表达式i imsint 0 05sin100 t a d错误 理想变压器线圈匝数比等于电压比 即n1 n2 u1 u2 2 1 c错误 输出电压u2 110v 其最大值u2m u2 110v b错误 理想变压器输入功率等于输出功率 即输入功率p i2u2 110w 3 9w a正确 5 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 2b 3c 4d 5 考点二变压器远距离输电 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 6 2016天津理综 5 6分 如图所示 理想变压器原线圈接在交流电源上 图中各电表均为理想电表 下列说法正确的是 a 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 r1消耗的功率变大b 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 电压表v示数变大c 当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时 电流表a1示数变大d 若闭合开关s 则电流表a1示数变大 a2示数变大 答案b由于原 副线圈两端电压不变 当滑动变阻器滑动触头p向上滑动时 连入电路的电阻变大 所在电路总电阻变大 副线圈中电流减小 r1中电流减小 r1消耗的功率减小 a项错误 r1中电流减小 则r1两端电压减小 而副线圈两端电压不变 所以滑动变阻器两端电压增大 电压表示数变大 b项正确 副线圈中电流减小 原线圈中电流随之减小 故c项错误 若闭合开关s 负载电路的总电阻减小 副线圈中电流增大 r1中电流增大 则r1两端电压升高 r2两端电压减小 a2示数变小 d项错误 反思总结此题是变压器工作电路中的动态问题 要注意其中的因果关系 原线圈电压决定副线圈输出电压 副线圈的输出电压和负载电阻共同决定副线圈中的电流 副线圈中的电流决定原线圈中的电流 7 2016江苏单科 4 3分 一自耦变压器如图所示 环形铁芯上只绕有一个线圈 将其接在a b间作为原线圈 通过滑动触头取该线圈的一部分 接在c d间作为副线圈 在a b间输入电压为u1的交变电流时 c d间的输出电压为u2 在将滑动触头从m点顺时针旋转到n点的过程中 a u2 u1 u2降低b u2 u1 u2升高c u2 u1 u2降低d u2 u1 u2升高 答案c由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2 因 则u2 u1 在将滑动触头从m点顺时针转到n点的过程中 n2减小 u2降低 选项c正确 选项a b d错误 8 2015课标 16 6分 0 664 一理想变压器的原 副线圈的匝数比为3 1 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220v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 66v k b u 22v k c u 66v k d u 22v 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 220v 即 3u 220v u 66v 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 9 2015福建理综 15 6分 图为远距离输电示意图 两变压器均为理想变压器 升压变压器t的原 副线圈匝数分别为n1 n2 在t的原线圈两端接入一电压u umsin t的交流电源 若输送电功率为p 输电线的总电阻为2r 不考虑其他因素的影响 则输电线上损失的电功率为 a b c 4 2 2rd 4 2 2r 答案ct的输入电压u1 则p u1i1 i1 又因为 所以i2 i1 则输电线上损失的电功率p损 2r 4r c项正确 10 2016天津理综 1 6分 我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星 它标志着我国雷达研究又创新的里程碑 米波雷达发射无线电波的波长在1 10m范围内 则对该无线电波的判断正确的是 a 米波的频率比厘米波频率高b 和机械波一样须靠介质传播c 同光波一样会发生反射现象d 不可能产生干涉和衍射现象 考点三电磁场和电磁波 答案c无线电波与光波均为电磁波 均能发生反射 干涉 衍射现象 故c正确 d错 电磁波在真空中传播速度最快 故b错 由c f可知 频率与波长成反比 故a错 11 2014四川理综 2 6分 电磁波已广泛运用于很多领域 下列关于电磁波的说法符合实际的是 a 电磁波不能产生衍射现象b 常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机c 根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度d 光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同 答案c衍射现象是波特有的现象 故电磁波能发生衍射现象 a错误 遥控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的 b错误 根据多普勒效应 当天体相对地球运动时 我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化 根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度 c正确 光在真空中的速度是定值 在任何惯性系中测出的数值应相同 d错误 12 2013四川理综 1 6分 下列关于电磁波的说法 正确的是 a 电磁波只能在真空中传播b 电场随时间变化时一定产生电磁波c 做变速运动的电荷会在空间产生电磁波d 麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 答案c电磁波是电磁场这种物质在空间的传播 它既可在真空中传播 也可在介质中传播 a错误 当电场随时间均匀变化时产生稳定的磁场 稳定的磁场不能再产生电场 故也就不能形成电磁波 b错误 做变速运动的电荷产生变化的磁场 变化的磁场在其周围空间产生变化的电场 电场 磁场交替产生 向外传播的过程就形成了电磁波 c正确 麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在 赫兹通过实验证实了电磁波的存在 d错误 c组教师专用题组1 2015天津理综 6 6分 多选 如图所示 理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表 副线圈匝数可以通过滑动触头q来调节 在副线圈两端连接了定值电阻r0和滑动变阻器r p为滑动变阻器的滑动触头 在原线圈上加一电压为u的正弦交流电 则 a 保持q的位置不动 将p向上滑动时 电流表读数变大b 保持q的位置不动 将p向上滑动时 电流表读数变小c 保持p的位置不动 将q向上滑动时 电流表读数变大d 保持p的位置不动 将q向上滑动时 电流表读数变小 答案bc保持q位置不动 则副线圈两端电压u2不变 p向上滑动 则r增大 副线圈电流i2减小 由p1 ui1 u2i2 可知i1减小 电流表读数减小 a错误 b正确 保持p位置不动 则r不变 q向上滑动 n2变大 根据 得 u2 u 则u2增大 由i2 知i2增大 由ui1 u2i2 u不变 知i1增大 电流表读数变大 所以c正确 d错误 故选b c 2 2014课标 21 6分 0 266 多选 如图 一理想变压器原 副线圈的匝数分别为n1 n2 原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源 一个二极管和阻值为r的负载电阻串联后接到副线圈的两端 假设该二极管的正向电阻为零 反向电阻为无穷大 用交流电压表测得a b端和c d端的电压分别为uab和ucd 则 a uab ucd n1 n2b 增大负载电阻的阻值r 电流表的读数变小c 负载电阻的阻值越小 cd间的电压ucd越大d 将二极管短路 电流表的读数加倍 答案bda b端的电压为正弦式交变电压 故电压表测得的电压uab 副线圈两端电压也为正弦式交变电压 但由于二极管的单向导电特性 从而使c d两端的电压成为脉动直流电 由有效值定义可得t 即ucd 故uab ucd n1 n2 a错误 因r增大时消耗的功率p 减小 原线圈输入功率减小 故u1不变时i1减小 b正确 由uab ucd n1 n2可知ucd与负载的阻值无关 c错误 将二极管短路时r两端电压为正弦式交变电压 其有效值ucd 故此时r消耗的功率p 为原来的2倍 原线圈中的电流也变为原来的2倍 故d正确 3 2014山东理综 17 6分 多选 如图 将额定电压为60v的用电器 通过一理想变压器接在正弦交变电源上 闭合开关s后 用电器正常工作 交流电压表和交流电流表 均为理想电表 的示数分别为220v和2 2a 以下判断正确的是 a 变压器输入功率为484wb 通过原线圈的电流的有效值为0 6ac 通过副线圈的电流的最大值为2 2ad 变压器原 副线圈匝数比n1 n2 11 3 答案bd对于理想变压器 p入 p出 所以输入功率p入 60 2 2w 132w a错 i1 a 0 6a b正确 通过副线圈的电流的最大值i2m i2 2 2a c错误 变压器原 副线圈匝数比n1 n2 u1 u2 11 3 d正确 4 2013天津理综 4 6分 普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流 通常要通过电流互感器来连接 图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少 工作时电流为iab cd一侧线圈的匝数较多 工作时电流为icd 为了使电流表能正常工作 则 a ab接mn cd接pq iabicdc ab接pq cd接mn iabicd 答案b在测量高压线路上电流时 电流互感器的作用是减小测量支路的电流 根据变压器原理 i大n小 故ab端应接mn cd端应接pq iab icd 选项b正确 5 2013山东理综 17 5分 多选 图甲是小型交流发电机的示意图 两磁极n s间的磁场可视为水平方向的匀强磁场 为交流电流表 线圈绕垂直于磁场的水平轴oo 沿逆时针方向匀速转动 从图示位置开始计时 产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示 以下判断正确的是 a 电流表的示数为10ab 线圈转动的角速度为50 rad sc 0 01s时线圈平面与磁场方向平行d 0 02s时电阻r中电流的方向自右向左 答案ac由题图乙知im 10a i 10a a正确 t 2 10 2s 100 rad s b错误 t 0 01s时 i im 此时线圈平面与磁场方向平行 c正确 由右手定则判定0 02s时电阻r中电流方向自左向右 d错误 6 2012北京理综 15 6分 0 61 一个小型电热器若接在输出电压为10v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 5vb 5vc 10vd 10v 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10v直流电源时 p 接交流电源时 联立 得u效 5v 故最大值um u效 10v c选项正确 a组2015 2017年高考模拟 基础题组 时间 45分钟分值 70分 一 选择题 每题6分 共54分 1 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 最可能有效的是 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 三年模拟 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是减小灯泡功率 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 2 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1561mhz 家用微波炉加热食物所使用的电磁波频率约为2450mhz 家用5gwi fi所使用的电磁波频率约为5725mhz 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 将产生明显的干涉现象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 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20n 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100j 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5m s 可得p约为100w 即每秒钟平均消耗的体能约为100j d说法正确 4 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4sb 该交流电的频率为50hzc 该交流发电机线圈转动的角速度为100 rad sd 电动势的瞬时值与时间的关系为e 100sin50 t v 答案d由图知t 4 10 2s f 25hz 50 rad s em 100v 瞬时值e emsin t 100sin50 t v d正确 5 2016北京西城一模 16 如图所示 有一个电热器r 接在电压为u 311sin100 t v 的交流电源上 电热器工作时的电阻为100 电路中的交流电表均为理想电表 由此可知 a 电压表的示数为311vb 电流表的示数为2 2ac 电热器的发热功率为967wd 交流电的频率为100hz 答案b交流电表测量的是有效值 u 220v 故a错误 i 3 11sin100 t a i 2 2a 故b正确 电热器的发热功率根据电压 电流的有效值计算 p ui 484w 故c错误 由电压u 311sin100 t v 可知 频率f 50hz 故d错误 6 2016北京海淀零模 17 一个电热器接在直流电源上 通过它的电流为2a 其电功率为p 把它接在某个正弦交流电源上 其电功率为2p 如果电热器电阻的阻值不变 则此电热器接在该交流电源上通过它的电流的最大值为 a ab 2ac 2ad 4a 答案d设电热器接在交流电源上时通过它的电流的有效值为i 电热器的电阻为r 依题意有 2a 2r p和i2r 2p 可解得i 2a 则电流的最大值im i 4a 7 2015北京朝阳一模 15 如图甲所示 在匀强磁场中 一矩形金属线框绕与磁场方向垂直的轴匀速转动产生交流电 电动势e随时间t的变化关系如图乙所示 则 a 该交流电的频率为100hzb 该交流电电动势的有效值为311vc t 0 01s时 穿过线框的磁通量为零 d t 0 01s时 穿过线框的磁通量的变化率为零 答案d由乙图可知该交流电的周期为0 02s 频率f 50hz a错 该交流电电动势的最大值为311v 有效值为v 220v b错 t 0 01s时 e n 0 即磁通量的变化率为零 而磁通量最大 线框平面与磁场垂直 d对c错 8 2015北京丰台一模 17 如图所示 单匝矩形闭合导线框abcd一半处于磁感应强度为b的水平有界匀强磁场中 线框面积为s 电阻为r 线框绕与其中心线重合的竖直固定转动轴oo 以角速度 匀速转动 固定转动轴恰好位于匀强磁场的右边界 则线框中感应电流的有效值为 a b c d 答案a线框中产生感应电动势的最大值 em bs 设感应电动势的有效值为e 则 e bs 感应电流的有效值i 联立解得 i 故选a 9 2015北京昌平二模 17 如图甲所示 理想变压器原 副线圈的匝数比n1 n2 10 1 r1 r2 20 c为电容器 已知加在原线圈两端的正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图乙所示 则 a 交流电的频率为100hzb 副线圈中交流电压表的示数为20vc 电阻r1消耗的电功率为20wd 通过r2的电流始终为零 答案c由乙图知 交流电的周期t 0 02s f 50hz a项错 交流电压表的示数应为有效值 原线圈电压有效值u1 200v 又因为 因此交流电压表示数u2应为20v b项错 r1消耗的电功率p w 20w c项正确 由电容器 隔直流 通交流 的特性知 会有电流通过r2 d项错 10 2016北京东城二模 23 16分 电源是把其他形式能转化为电势能的装置 我们通常使用的电源有交流 直流之分 1 法拉第发明了世界上第一台直流发电机 法拉第圆盘发电机 如图1所示为其示意图 铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中 它可以绕水平轴在竖直平面内转动 当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时 在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的 用导线将电刷与电阻r连接起来形成回路 已知匀强磁场的磁感应强度大小为b 圆盘半径为a 圆盘匀速转动时的角速度为 发电机内阻为r1 求电源电动势e 并判断通过电阻r的电流方向 二 非选择题 共16分 图1 2 如图2所示为一个小型交流发电机的原理图 n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为b的匀强磁场中 ab边 cd边分别连在两个滑环上 导体做的两个电刷分别压在滑环上 线圈ab边的边长为l1 bc边的边长为l2 总电阻为r2 线圈以恒定的角速度 绕与磁场方向垂直的固定对称轴oo 匀速转动 用导线将电刷与电阻r连接起来形成回路 回路中其他电阻不计 请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值em 并推导此最大值的表达式 3 若已知l1 2a l2 a 求上述两个发电机分别为电阻r供电时 电阻r消耗的电功率之比 图2 答案见解析 解析 1 圆盘产生的电动势为e ba ae b a2根据右手定则可以判断 流过电阻r的电流方向为从c到d 2 当线圈平面转至与磁场方向平行位置 图示位置 时 线圈中的感应电动势最大设此时ab cd边的线速度大小为v 则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为e1 bl1vcd边产生的感应电动势为e2 bl1vn匝线圈产生的总感应电动势为em n e1 e2 2nbl1v由于v r 有em 2nbl1 nbl1l2 3 1 中发电机为电阻供电时 u1 e 2 中发电机为电阻供电时 u2 em 其他方法正确同样给分 b组2015 2017年高考模拟 综合题组 时间 40分钟分值 60分 一 选择题 每题5分 共40分 1 2017北京顺义二模 18 如图所示 一理想变压器的原 副线圈匝数之比为n1 n2 10 1 原线圈接入电压u 220sin100 t v 的交流电源 交流电压表和电流表对电路的影响可忽略不计 定值电阻r0 10 可变电阻r的阻值范围为0 10 则下列说法正确的是 a 调节可变电阻r的阻值时 电流表示数的变化范围为1 1 2 2a b 当可变电阻阻值为10 时 变压器的输入功率为24 2wc 副线圈中交变电流的频率为100hzd t 0 02s时 电压表的示数为零 答案b由 u1 220v知u2 22v i2 范围是1 1 2 2a 电流表测的是原线圈电流i1 而 a项错 当r 10 时 变压器的输入功率p入 p出 w 24 2w b项对 输入电压u u1msin2 ft 220sin100 t v 因此交变电流的频率f 50hz 变压器不改变交流电的频率 c项错 交流电压表 电流表测的都是有效值 因此t 0 02s时 电压表的示数为22v d项错 2 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 u0sin 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 u1 u2保持不变 p0 r0变小 综上 a正确 b c d错误 3 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25kg 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讯卫星定位确定的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agps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 4 2016北京顺义一模 17 一理想变压器原 副线圈匝数比为10 1 原线圈所接电源电压按图示规律变化 副线圈接有负载 下列说法中正确的是 a 用理想电压表测副线圈负载两端的电压为22vb 原 副线圈中电流之比为10 1c 变压器输入 输出功率之比为10 1d 交流电源电压的有效值为220v 频率为50hz 答案d根据图像可知原线圈两端的电压有效值为220v 周期为0 02s 所以频率为50hz d正确 又因为原 副线圈匝数比为10 1 所以副线圈负载两端的电压有效值为22v a错误 又因为匝数比等于电流的反比 所以原 副线圈中电流之比为1 10 b错误 理想变压器的输入功率等于输出功率 c错误 5 2016北京顺义一模 19 在家庭电路中 为了安全 一般在电能表后面的电路中安装一个漏电保护器 如图所示 当漏电保护器的ef两端没有电压时 脱扣开关s能始终保持接通 当ef两端一旦有电压时 脱扣开关立即会自动断开 以起到保护作用 关于这个电路的工作原理 下列说法中正确的是 a 当站在绝缘物上的人双手分别接触b和d线时 脱扣开关会自动断开b 当用户家的电流超过一定值时 脱扣开关会自动断开c 当火线和零线之间电压太高时 脱扣开关会自动断开d 当站在地面上的人触及b线时 脱扣开关会自动断开 答案d观察漏电保护器的导线缠绕方式可知 穿过铁芯的磁通量为零 漏电时火线电流和零线电流大小不同 导致小型变压器上端磁通量不为零 这时下端线圈中磁通量也会随之变化 进而产生感应电动势 脱扣开关自动断开 从而起到保护作用 只要零线与火线电流相等都不会有磁通量的变化 所以a b c错误 d正确 6 2016北京海淀二模 18 如图甲所示 交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数n 100 线圈的总电阻r 5 0 线圈位于匀强磁场中 且线圈平面与磁场方向平行 线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环e f 集流环 焊接在一起 并通过电刷与阻值r 95 的定值电阻连接 现使线圈绕过bc和ad边中点且垂直于磁场的转动轴oo 以一定的角速度匀速转动 穿过线圈的磁通量 随时间t变化的图像如图乙所示 若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计 则下列说法中正确的是 a 线圈匀速转动的角速度为100rad sb 线圈中产生感应电动势的最大值为100vc 线圈中产生感应电动势的有效值为100vd 线圈中产生感应电流的有效值为a 答案d根据 t图像可知 t 10 2s m bs 1 10 2wb所以 200rad s a项错误 em nbs 200v b项错误 e 100v c项错误 i a d项正确 7 2016北京朝阳二模 16 a b是两个完全相同的电热器 a通以图甲所示的交变电流 b通以图乙所示的交变电流 则两电热器的电功率之比pa pb等于 a 2 1b 1 1c 1d 1 2 答案a甲图电