高中物理复习——交流电电磁场和电磁波

为您服务教育网 1 第十三章 交流电 电磁场和电磁波 第一单元 交变电流 第 1 课时 交流电的产生及描述 要点一 交变电流的产生及变化规律 1 2009 2009 通州模拟通州模拟 某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动 产生交变 电流的图象如图所示 由图中信息可以判断 A 在 A 和 C 时刻线圈处于中性面位置 B 在 B 和 D 时刻穿过线圈的磁通量为零 C 从 A D 时刻线圈转过的角度为 2 D 若从 O D 时刻历时 0 02 s 则在 1 s 内交变电流的方向改变 100 次 答案答案 D 要点二 描述交流电的物理量 2 如图所示 交流发电机转子有 n 匝线圈 每匝线圈所围面积为 S 匀强磁场的磁感 应强度为 B 线圈匀速转动的角速度为 线圈内阻为 r 外电路电阻为 R 当线圈 由图中实线位置匀速转动 90 到达虚线位置过程中 求 1 通过 R 的电荷量 q 为多少 2 R 上产生的电热 QR为多少 3 外力做的功 W 为多少 答案答案 1 2 3 rR nBS 2 222 4 rR RSBn 4 222 rR SBn 题型 1 求交流电的有效值 例 1 如图所示表示交变电流的电流随时间变化的图象 此交变电流的有效值 是 A 5 AB 5 A2 C 3 5 AD 3 5 A2 答案答案 B 为您服务教育网 2 题型 2 交流电图象的应用 例 2 如图所示 为某交变电动势随时间变化的图象 从图象中可知交变电动 势的峰值为 V 周期 T 是 s 交变电动势变化最快的时刻是 穿 过产生此电动势的线圈的磁通量变化最快的时刻是 若 此交流线圈共 100 匝 则穿过此线圈的最大磁通量是 Wb 答案答案 310 2 10 2 n 1 2 3 n 0 1 2 3 1 10 2 2 nT T n 4 12 题型 3 生活物理 例 3 曾经流行过一种自行车 它有能向车头灯供电的小型交流发电机 如图甲为其结构示意图 图中 N S 是一对固定的磁极 abcd 为固定转轴上的矩形线框 转轴过 bc 边中点 与 ab 边平行 它 的一端有一半径 r0 1 0 cm 的摩擦小轮 小轮与自行车车轮的边缘相接触 如图乙所示 当车轮转 动时 因摩擦而带动小轮转动 从而使线框在磁极间转动 设线框由N 800 匝导线圈组成 每匝线圈 的面积S 20 cm2 磁极间的磁场可视作匀强磁场 磁感应强度B 0 010 T 自行车车轮的半径 R1 35 cm 小齿轮的半径 R2 4 0 cm 大齿轮的半径 R3 10 0 cm 现从静止开始使大齿轮加速转动 问大齿 轮的角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值 U 3 2 V 假定摩擦小轮与自行车车轮之 间无相对滑动 答案答案 3 2 rad s 1 一个边长为 6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中 线框平面与磁场垂直 电阻为 0 36 磁感 应强度 B 随时间 t 的变化关系如图所示 则线框中感应电流的有效值为 为您服务教育网 3 A 10 5 AB 10 5 AC 10 5 AD 10 5 26 2 2 2 23 A 答案答案 B 2 如图所示 一个匝数为 10 的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 周期为 T 若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡 测得 a b 两点间的电压为 20 0 V 则可知 从中性面开始计时 当 t T 8 时 穿过线圈的磁通量的变化率约 为 A 1 41 Wb sB 2 0 Wb sC 14 1 Wb sD 20 0 Wb s 答案答案 B 3 如图所示为演示用的手摇发电机模型 匀强磁场磁感应强度 B 0 5 T 线圈匝数 n 50 每匝线圈面积 0 48 m2 转速 150 r min 在匀速转动过程中 从图示位置线 圈转过 90 开始计时 1 写出交变感应电动势瞬时值的表达式 2 画出 e t 图线 答案答案 1 e 188sin 5 t V 2 见下图 4 如图所示 矩形线框匝数 n 250 匝 ab 12 cm ad 10 cm 线框置于 B T 的匀 2 强磁场中 绕垂直于磁场的轴 OO 以 120 r min 的转速匀速转动 线框通过滑环 与外电路相连 外电路接有 R 12 的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为 12 V 的氖泡 L 求 1 当 S 接 e 时 电流表读数为多少 R 的热功率为多大 10 min 内外力对线框做功多少 2 当 S 接 f 时 氖泡闪光频率为多大 通电 10 min 氖泡发光总时间为多少 线框电阻不计 答案答案 1 1 41 A 24 W1 44 104 J 2 4 Hz400 s 第 2 课时 交变电流综合问题 电感和电容对交流电的作用 要点一 交变电流综合问题 1 如图所示 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的 为您服务教育网 4 轴匀速转动 电容器两极板水平放置 在两极板间 不计重力的带正电粒子 Q 在 t 0 时由静止释放 若两板间距足够宽 则下列运动可能的是 A 若 t 0 时 线圈平面与磁场垂直 粒子一定能到达极板 B 若 t 0 时 线圈平面与磁场平行 粒子在两极间往复运动 C 若 t 0 时 线圈平面与磁场垂直 粒子在两极间往复运动 D 若 t 0 时 线圈平面与磁场平行 粒子一定能到达极板 答案答案 AB 要点二 电感和电容对交变电流的作用 2 如图所示 三个灯泡是相同的 而且耐压足够 电源内阻忽略 当单刀双掷 开关 S 接 A 时 三个灯亮度相同 那 S 接 B 时 A 三个灯亮度相同B 甲灯最亮 丙灯不 亮 C 甲灯和乙灯亮度相同 丙灯不亮D 只有丙灯不亮 乙灯最亮 答案答案 D 题型 1 交变电流的电路问题 例 1 如图所示线圈面积为 0 05 m2 共 100 匝 线圈总电阻为 r 1 外电阻 R 9 线圈 处于 B T 的匀强磁场中 当线圈绕 OO 以转速 n 300 r min 匀速转动时 求 2 1 若从线圈处于中性面开始计时 写出电动势的瞬时表达式 2 两电表的示数 3 线圈转过 180 的过程中 通过电阻的电荷量 4 线圈匀速转一圈产生的总热量 答案答案 1 e 100sin 10 t V 2 5A45V22 3 C 4 100 J 2 为您服务教育网 5 题型 2 带电粒子在交变电场中运动 例 2 如图是示波管的示意图 竖直偏转电极的极板长 l 4 cm 板间距离 d 1 cm 板右端距荧光屏 L 18 cm 水平偏转电极上不加电压 没有画出 电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是 1 6 107 m s 电子的电荷量 e 1 60 10 19 C 质量 m 0 91 10 30 kg 若在偏转电极上加 u 220sin 100 t V 的交变电压 在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段 答案答案 10 cm 题型 3 生活物理 例 3 如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图 转轴的一端装有一对随轴 转动的磁极 另一端装有摩擦小轮 电枢线圈绕在固定的 U 形铁芯上 自行车车轮转动时 通过摩擦 小轮带动磁极转动 使线圈中产生正弦交变电流 给车头灯供电 已知自行车车轮半径 r 35 cm 摩 擦小轮半径 r0 1 00 cm 线圈有 n 800 匝 线圈框横截面积 S 20 cm2 总电阻 R1 40 旋转磁极的 磁感应强度 B 0 010 T 车头灯电阻 R2 10 当车轮转动的角速度 8 rad s 时求 1 发电机磁极转动的角速度 2 车头灯中电流的有效值 答案答案 1 280 rad s 2 64 mA 1 两个相同的灯泡 L1和 L2 接到如图所示的电路中 灯 L1与电容器串联 灯 L2与电感线圈串联 当 a b 处接电压最大值 Um 频率为 f 的正弦交流电源时 两灯都发光 且亮度相同 更换一个新的正 弦交流电源后 灯 L1的亮度高于灯 L2的亮度 新电源的电压最大值和频率可能是 为您服务教育网 6 A 最大值仍为 Um 而频率大于 fB 最大值仍为 Um 而频率小于 f C 最大值大于 Um 而频率仍为 fD 最大值小于 Um 而频率仍为 f 答案答案 A 2 如图所示 二分频 音箱内有两个不同口径的扬声器 它们的固有频率分别处 于高音 低音频段 分别称为高音扬声器和低音扬声器 音箱要将扩音机送来的 含有不同频率的混合音频电流按高 低频段分离出来 送往相应的扬声器 以便 使电流所携带的音频信息按原比例还原成高 低频的机械振动 图为音箱的电路简化图 高 低频 混合电流由 a b 端输入 L 是线圈 C 是电容器 则 A 甲扬声器是高音扬声器B 甲扬声器是低音扬声器 C 乙扬声器是高音扬声器D 乙扬声器是低音扬声器 答案答案 BC 3 如图所示 一个被 x 轴与曲线方程 y 0 2sinx m 所围的空间中存在着匀强磁场 磁场方向垂直 3 10 纸面向里 磁感应强度 B 0 2 T 正方形金属线框的边长是 0 40 m 电阻是 0 1 它的一条边与 x 轴重合 在拉力 F 的作用下 线框以 10 m s 的速度水平向右匀速运动 试求 1 拉力 F 的最大功率是多少 2 拉力 F 要做多少功才能把线框拉过磁场区 答案答案 1 1 6 W 2 0 048 J 4 如图所示 在真空中速度 v0 6 4 103 m s 的电子束连续射入两平行板之间 板 长 L 12 cm 板间距离 d 0 5 cm 两板不带电时 电子束将沿两板之间的中线做 直线运动 在两板之间加一交变电压 u 91sin100 t V 若不计电子间的相互作用 电子电荷量 e 1 6 10 19 C 电子质量 m 9 1 10 31 kg 不计电子打在极板上对两极电压的影响 1 在图中画出电子束可能出现的区域 画斜线表示 要求有推理和计算过程 2 如果以两极板刚加上交变电压时开始计时 t 0 则何时进入交变电场的电子打在极板上具 有最大的动能 答案答案 1 见右图 2 0 005 0 01n s n 0 1 2 为您服务教育网 7 1 如图所示的交变电流 最大值为 Im 周期为 T 则下列有关该交变电流的有效值 I 判断正确的是 A I B ID 以上均不正确 2 m I 2 m I 2 m I 答案答案 B 2 如图所示 把电阻 R 电感线圈 L 电容器 C 并联接到一交流电源上 三个 电流表的示数相同 若保持电源电压大小不变 而将频率减小 则三个电流 表的示数 I1 I2 I3的大小关系是 A I1 I2 I3B I1 I2 I3C I2 I1 I3D I3 I1 I2 答案答案 C 3 如图所示 交流发电机的矩形线圈边长 ab cd 0 4 m ad bc 0 2 m 线圈匝数 N 100 电阻 r 1 线圈在磁感应强度 B 0 2 T 的匀强磁场中绕垂直于磁场的 轴以 100 rad s 的角速度匀速转动 外接电阻 R 9 以图示时刻开始计时 则 A 电动势瞬时值为 160 sin100 VB t 0 时线圈中磁通量变化率最大 C t s 时线圈中感应电动势最大D 交变电流的有效值是 8 A 2 1 2 答案答案 BC 4 如图所示 一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动 在转动 过程中 线框中的最大磁通量为 m 最大感应电动势为 Em 下列说法正确的是 A 当磁通量为零时 感应电动势也为零 B 当磁通量减小时 感应电动势在减小 C 当磁通量等于 0 5 m时 感应电动势等于 0 5Em D 角速度等于 m m E 答案答案 D 5 2009 2009 安阳月考安阳月考 收录机等小型家用电器所用的稳压电源 是将 220 V 的正弦交流电变为稳定 为您服务教育网 8 的直流电的装置 其中的关键部分是整流电路 有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的 脉动直流电 每半个周期都按正弦规律变化 则该脉动直流电电流的有效值为 A 8AB 4AC 2AD A2222 答案答案 B 6 将阻值为 5 的电阻接到内阻不计的交流电源上 电源电动势随时间变化的规律如图所示 下列说 法正确的是 A 电路中交变电流的频率为 0 25 HzB 通过电阻的电流为A2 C 电阻消耗的电功率为 2 5 WD 用交流电压表测得电阻两端的电压是 5 V 答案答案 C 7 如图 甲 所示 为电热毯的电路图 电热丝接在 u 311sin 100 t V 的电源上 电热毯被加热 到一定温度后 通过装置 P 使输入电压变为图 乙 所示的波形 从而进入保温状态 若电热丝 电阻保持不变 此时交流电压表的读数是 A 110 VB 156 VC 220 VD 311 V 答案答案 B 8 如图甲所示电路 电阻 R 的阻值为 50 在 ab 间加上图乙所示的正弦交流电 则下面说法中错误 的是 为您服务教育网 9 A 交流电压的有效值为 100 V B 电流表示数为 2 A C 产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为 3 14 rad s D 如果产生该交流电的线圈转速提高一倍 则电流表的示数也增大一倍 答案答案 C 9 一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中 并且可绕垂直于磁场的轴匀速转动 角速度为时 线圈中 产生的交变电动势的最大值为 E0 周期为 T0 外力提供的功率为 P0 若使线圈转动的角速度变为 2 线圈中产生的交变电动势的最大值为 E 周期为 T 外力提供的功率为 P 则 E T 和 P 的大小 为 A E 2E0 T T0 P 2P0B E E0 T T0 P 2P0 2 1 2 1 C E 2E0 T T0 P 2P0D E 2E0 T T0 P 4P0 2 1 答案答案 D 10 将硬导线中间一段折成不封闭的正方形 每边长为 l 它在磁感应强度为 B 方 向如图的匀强磁场中匀速转动 转速为 n 导线在 a b 两处通过电刷与外电路 连接 外电路接有额定功率为 P 的小灯泡并正常发光 电路中除灯泡外 其余部 分的电阻不计 灯泡的电阻应为 A B C D P nBl 22 2 P nBl 22 2 P nBl 2 22 P nBl 22 答案答案 B 11 如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图 其矩形线圈的长度 ab 0 25 m 宽度 bc 0 20 m 共有 n 100 匝 总电阻 r 1 0 可绕与磁场方 向垂直的轴 OO 转动 线圈处于磁感应强度 B 0 40 T 的匀强磁场中 与线 圈两端相连的金属滑环上接一个 3 0 V 1 8 W 的灯泡 当线圈以角速度 匀速转动时 小灯泡消耗的功率恰好为1 8 W 则 1 推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式 Em nBS 其中 S 表示线圈的面积 2 求线圈转动的角速度 3 线圈以上述角速度转动 100 周过程中发电机产生的电能 答案答案 1 线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大 设 ab 边的线速度为 v 该边产生的 感应电动势为 E1 BLabv 为您服务教育网 10 与此同时 线圈的 cd 边也在切割磁感线 产生的感应电动势 E2 BLcdv 线圈产生的总感应电动势为 Em n E1 E2 因为 Lab Lcd 所以 Em n 2BLabv 线速度 v Lbc 故 Em nBLab Lbc 2 1 而 S LabLcd S 为线圈的面积 Em nBS 2 2 5 rad s 3 5 43 102 J 12 2 20 00 09 9 泰泰安安月月考考 如图所示 间距为L 的光滑平行金属导轨 水平地放置在 竖直方向的磁感应强度为B 的匀强磁场中 一端接阻值是R 的电阻 一电阻是R0 质量为m 的导体棒放置在导轨上 在外力F 作用下从t 0 的时刻开始运动 其速度随时间的变化规律 是 v vmsin t 不计导轨电阻 求 1 安培力 Fi与时间 t 的关系式 2 从 t 0 到 t 时间内外力 F 所做的功 2 答案答案 1 Fi sint 2 0 m 22 RR LB v 4 2 1 0 2 m 22 2 m RR LB m v 13 真空中足够大的两个相互平行的金属板 a b 之间距离为 d 两极之间的电压 Uab Ua Ub 按图所示 规律变化 其周期为 T 在 t 0 时刻一带正电的粒子仅在电场力作用下 由 a 板从静止开始向 b 板 运动 并于 t nT n 为自然数 时刻恰好到达 b 板 1 求当该粒子的位移为多大时 速度第一次达到最大 速度的最大值是多少 2 若该粒子在 t T 6 时刻才从 a 板开始运动 并且以粒子开始运动为计时起点 求粒子经过同样 长的时间 nT 将运动到离 a 板多远的地方 3 若该粒子在 t T 6 时刻才从 a 板开始运动 求粒子经过多长时间才能到达 b 板 答案答案 1 2 3 3n n 0 1 2 3 n d nT d2 3 d T 6 2 3 1 第二单元 变压器 电磁场与电磁波 第 3 课时 变压器 电能的输送 为您服务教育网 11 要点一 变压器 1 如图所示为由一个原线圈 n1和两个副线圈 n2 n3组成的理想变压器 已知 n1 n2 n3 4 2 1 电阻 R 3 副线圈 n2接 2 个 6 V 6 W 灯泡 副线 圈 n3接 4 个 3 W 的灯泡 所有灯泡均正常发光 求电源的输出功率 答案答案 36 W 要点二 电能的输送 2 图是远距离输电系统的示意图 为了简单 设用户的电器是电动机 下列选项中正确的是 A 发电机能发电的主要原理是库仑定律 变压器能变压的主要原理是欧姆定律 电动机通电后能转 动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律 B 发电机能发电的主要原理是安培定律 变压器能变压的主要原理是欧姆定律 电动机通电后能转 动起来的主要原理是库仑定律 C 发电机能发电的主要原理是欧姆定律 变压器能变压的主要原理是库仑定律 电动机通电后能转 动起来的主要原因是法拉第电磁感应定律 D 发电机能发电的主要原理是法拉第电磁感应定律 变压器能变压的主要原理是法拉第电磁感应 定律 电动机通电后能转动起来的主要原理是安培定律 答案答案 D 题型 1 变压器动态分析问题 例 1 如图所示为一理想变压器 S 为双掷开关 P 为滑动变阻器的滑动触头 U1为 加在原线圈两端的交变电压 I1为原线圈中的电流 则 A 保持 U1及 P 的位置不变 S 由 a 接到 b 时 I1增大 B 保持 U1及 P 的位置不变 S 由 b 接到 a 时 R 消耗的功率减小 C 保持 U1不变 S 接在 a 处 使 P 上滑时 I1增大 D 保持 P 的位置不变 S 接在 a 处 当 U1增大时 I1增大 答案答案 ABD 为您服务教育网 12 题型 2 变压器原理的拓展应用 例 2 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数比 n1 n2 n3 44 3 1 原线圈两端 输入电压 U1 220 V 在变压器输出端如何连接可使 20 V 10 W 灯泡 L1正常 发光 如何连接可使 10 V 5 W 灯泡 L2正常发光 通过计算 分别画出连接图 答案答案 见下图 题型 3 远距离输电问题 例 3 如图所示 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 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 2 用如图所示的电路输电 若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 答案答案 1 320 V5 760 W 2 1 3 72 11 题型 4 生活物理 例 4 有一台发电机 供给一个学校照明用电 如图所示 升压变压器的匝数比为1 4 降压变压器 的匝数比为4 1 输电线的总电阻 R 4 全校共 22 个班 每班有 220 V 40 W 灯 6 盏 若要保 证全部电灯正常发光 则 1 发电机输出功率多大 2 发电机输出电压多大 3 输电效率是多少 4 若使用灯数减半并正常发光 发电机输出功率是否减半 为您服务教育网 13 答案答案 1 5 424 W 2 226 V 3 97 4 否 1 如图所示电路中的变压器为理想变压器 S 为单刀双掷开关 P 是滑动变阻器 R 的滑动触头 U1为加在原线圈两端的交变电压 I1 I2分别为原线圈和副线圈 中的电流 下列说法正确的是 A 保持 P 的位置及 U1不变 S 由 b 切换到 a 则 R 上消耗的功率减小 B 保持 P 的位置及 U1不变 S 由 a 切换到 b 则 I2减小 C 保持 P 的位置及 U1不变 S 由 b 切换到 a 则 I1增大 D 保持 U1不变 S 接在 b 端 将 P 向上滑动 则 I1减小 答案答案 BC 2 2009 2009 重庆模拟重庆模拟 如图两电路中 当 a b 两端与 e f 两端分别加上 220 V 的交流电压时 测得 c d 间与 g h 间的电压均为 110 V 若分别在 c d 两端与 g h 两端加上 110 V 的交流电压 则 a b 间与 e f 间的电压分别为 A 220 V 220 VB 220 V 110 VC 110 V 110 VD 220 V 0 V 答案答案 B 3 加在理想变压器原线圈上的交流电源的电动势为 E 内阻为 r 与副线圈相连的负 载电阻为 R 如图所示 则 1 原线圈中的电流 I1多大时 负载上获得的功率最大 最大功率是多少 2 若想使负载电阻获得最大功率 变压器匝数比多大 答案答案 1 2 r E r E 42 2 R r 4 有条河流 流量 Q 2 m3 s 落差 h 5 m 现利用其发电 若发电机总效率为 50 输出电压为 240 V 输电线总电阻 R 30 允许损失功率为输出功率的 6 为满足用电的需求 则该输电线路所使用 的理想的升压 降压变压器的匝数比各是多少 能使多少盏 220 V 100 W 的电灯正常发光 答案答案 6 125 235 11 470 盏 第 4 课时 电磁场 电磁波 为您服务教育网 14 要点一 麦克斯韦电磁场理论 1 关于电磁场的理论 下面说法正确的是 A 变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 B 变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的 C 均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 D 振荡电场周围产生的磁场也是振荡的 答案答案 BD 要点二 电磁波 2 电磁波与机械波相比较有 A 电磁波传播不需要介质 机械波传播需要介质 B 电磁波在任何介质中的传播速率都相同 机械波在同一介质中的传播速率都相同 C 电磁波与机械波都不能产生干涉现象 D 电磁波与机械波都能产生衍射现象 答案答案 AD 要点三 无线电波的发射和接收 电视和雷达 3 雷达向远处发射无线电波 每次发射的时间是1 s 两次发射的时间间隔为 100 s 在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示 已知图中ab bc 则障碍 物与雷达之间距离是多大 答案答案 7 5 103 m 题型 1 麦克斯韦原理的应用 例 1 如图所示 在内壁光滑 水平放置的玻璃圆环内 有一直径略小于环口径的 带正电的小球 正以速率 v0沿逆时针方向匀速转动 若在此空间突然加上方向竖直 向上 磁感应强度 B 随时间成正比例增加的变化磁场 设运动过程中小球带的电 荷量不变 那么 A 小球对玻璃环的压力不断增大 B 小球受到的磁场力不断增大 C 小球先沿逆时针方向做减速运动 过一段时间后 沿顺时针方向做加速运动 为您服务教育网 15 D 磁场力对小球一直不做功 答案答案 CD 题型 2 电磁场与电磁波的理解 例 2 关于电磁场和电磁波 下列说法中正确的是 A 电场周围一定产生磁场 磁场周围一定产生电场 B 变化的电场周围一定产生变化的磁场 C 电磁波既能在介质中传播 又能在真空中传播 D 电磁波由真空进入介质传播时 波长将变短 答案答案 CD 题型 3 科技物理 例 3 电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的 如图所示 在圆形磁铁的两极 之间有一环形真空室 用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场 从而在环形室内产生很强 的电场 使电子加速 被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动 设法把高能电子引 入靶室 能使其进一步加速 在一个半径 r 0 84 m 的电子感应加速器中 电子在被加速的 4 2 ms 内获得的能量为 120 MeV 这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的 磁通量从零增到 1 8 Wb 求电子共绕行了多少周 答案答案 2 8 105 1 电磁波与声波比较 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 与频率无关 答案答案 ABC 2 用麦克斯韦的电磁场理论判断 图中表示电场 或磁场 产生磁场 或电场 的正确图象是 为您服务教育网 16 答案答案 C 3 一雷达向一方向发射不连续的无线电波 每次发射的时间为百万分之一秒 两次发射的时间间隔是 万分之一秒 下图是雷达指示器的显示屏上显示的情景 P 为发射出去的无线电波的某一尖形波 Q 为其遇到障碍物反射回来被雷达接收到的尖形波 由图中所给信息计算障碍物离雷达站的距离 答案答案 12 km 4 如果你想通过同步卫星转发的无线电话与对方通话 则在你讲完话后 至少要等多长时间才能听到 对方的回话 已知地球的质量 M 6 0 1024 kg 地球半径 R 6 4 106 m 万有引力恒量 G 6 67 10 11 N m2 kg2 答案答案 0 48 s 1 我国已成功发射 神舟 六号载人飞船 飞船在返回途中总有一段时间和地面失去无线电联系 其 原因是 A 飞船为节省能量不再发送信号 B 自由降落阶段不必加以控制 地面也不向飞船发信号 C 由于高速下降和空气摩擦 在飞船周围形成等离子云 阻碍了电磁波的传送 D 虽然不能进行通讯联络 但雷达仍能探测到飞船 答案答案 C 2 图中电容式话筒右侧固定不动的金属板 b 与能在声波驱动下沿声源水平方向振动的镀有金属层 的振动膜 a 构成一个电容器 a b 分别通过导线与恒定电源两极相接 声源 S 做位移为 x Asin 2 000 t 的振动 A a 振动过程中 a b 板之间的电场强度不变 B a 振动过程中话筒会产生电磁波 C 导线 ac 的电流的频率为 1 000 Hz D a 向右位移最大时 a b 板形成的电容最大 答案答案 BCD 3 根据麦克斯韦电磁理论 下列说法正确的是 A 电场周围一定产生磁场 磁场周围也一定产生电场 B 变化的电场周围一定产生磁场 变化的磁场周围也一定产生电场 C 变化的电场周围一定产生变化的磁场 D 电磁波在真空中的传播速度为 3 0 108 km s 答案答案 B 4 2009 2009 晋中质检晋中质检 互感器是一种特殊的变压器 借助它 交流电压表 或电流表 可以间接测量高电 为您服务教育网 17 压和大电流 如下图所示为电压互感器或电流互感器的接线图 其中正确的是 答案答案 A 5 处在匀强磁场中的矩形线圈 abcd 以恒定的角速度绕 ab 边转动 磁场方向平行于纸面并与 ab 垂 直 在 t 0 时刻 线圈平面与纸面重合 如图所示 线圈的 cd 边离开纸面向外 运动 若规定由 a b c d a 方向的感应电流为正 则能反映线圈中感应电 流 i 随时间 t 变化的图线是 答案答案 C 6 如图所示为理想变压器原线圈所接交流电压的图象 原 副线圈匝数比 n1 n2 10 1 串联在原线圈电路中电流表的示数为 1 A 下列说法正确的是 A 变压器输出端所接电压表的示数为 20 V2 B 变压器的输出功率为 200 W2 C 变压器输出端的交流电频率为 50 Hz D 串在变压器输出端的电流表示数为 10 A2 答案答案 C 7 2009 2009 聊城模拟 聊城模拟 钳形电流表的外形和结构如图 a 所示 电流表的读数为 1 2 A 图 b 中用 同一电缆线绕了 3 匝 则 为您服务教育网 18 A 这种电流表能测直流电流 图 b 的读数为 2 4 A B 这种电流表能测交流电流 图 b 的读数为 0 4 A C 这种电流表能测交流电流 图 b 的读数为 3 6 A D 这种电流表既能测直流电流 又能测交流电流 图 b 的读数为 3 6 A 答案答案 C 8 理想变压器连接电路如图甲所示 当输入电压波形如图乙时 已知原 副线圈的匝数比为 10 1 安培表读数为 2 A 则 A 伏特表读数 282 V B 伏特表读数 28 2 V C 输入功率为 56 4 W D 输入功率为 40 W 答案答案 D 9 如图甲所示 在变压器的输入端串接上一只整流二极管 D 在变压器输入端加上如图乙所示的交变 电压 u1 Um1sint 设 t 0 时刻为 a b 则副线圈输出的电压的波形 设 c 端电势高于 d 端电势时的电压为正 是图中的 答案答案 B 10 如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图 变压器输入电压是市电网的电压 不会有很大 的波动 输出电压通过输电线输送给用户 输电线的电阻用 R0表示 变阻器 R 表示用户用电器的 总电阻 当滑动变阻器触头 P 向下移动时 下列说法中错误的是 为您服务教育网 19 A 相当于在增加用电器的数目 B V1表的示数随 V2表的示数的增大而增大 C A1表的示数随 A2表的示数的增大而增大 D 变压器的输入功率在增大 答案答案 B 11 为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站 三峡水利工程中某一水力发电站 的发电机组设计为 水以 v1 3 m s 的速度流入水轮机后以 v2 1 m s 的速度流出 流出水位比流入 水位低 10 m 水流量 Q 10 m3 s 水轮机效率为 75 发电机效率为 80 试问 1 发电机组的输出电功率是多少 2 如果发电机输出的电压为 240 V 用户所需电压为 220 V 输电线路中能量损失为 5 输电线 电阻为 50 3 那么所需升 降压变压器的原 副线圈的匝数比分别是多少 答案答案 1 624 Kw 2 433 26 000 26 945 433 12 如图所示 小型交流发电机的电动势为 E 20 V 内阻不计 它通过一个阻 值 R 6 的指示灯连接到一个理想降压变压器的输入端 在变压器的输 出端并联着 24 盏规格都是 6 V 0 25 W 彩色小灯泡 每只灯泡都正常 发光 导线电阻不计 求 1 原线圈中的电流 2 降压变压器的初级 次级线圈的匝数比 3 若只使用 18 盏彩色小灯泡 通过计算说明这时每盏小灯泡的工作状态如何 设小灯泡的电阻 不随温度变化 答案答案 1 A 2 3 1 1 3 3 每盏灯泡的电阻 RL 144 P U 2 18 盏灯的总电阻 R总 8 18 L R 设这时副线圈中的电流为 I2 则原线圈中的电流为I2 3 1 由功率关系得 E I2 I2 2R I22R总 3 1 3 1 代入数据得 I2 A 13 10 这时每盏灯泡的电压 U2 I2R总 V 6 V 13 80 所以灯泡比原来更亮 有可能烧坏 13 如图所示 原线圈匝数为 n1 两个副线圈的匝数分别为 n2和 n3 四只完全 相同的灯泡分别接在理想变压器的原 副线圈的回路中 当原线圈回路中 a b 接入交流电压 U0时 四只灯泡均正常发光 则三组线圈的匝数比 n1 n2 n3等于多少 灯泡的额定电压 U额等于多少 答案答案 3 2 1 U0 4 1 为您服务教育网 20 实验 17 练习使用示波器 例 1 如图中的示波器面板 屏上显示的是一条亮度很低 线条较粗且模糊不清的波形 1 若要增大显示波形的亮度 应调节 旋钮 2 若要屏上波形线条变细且边缘清晰 应调节 旋钮 3 若要将波形曲线调至屏中央 应调节 与 旋钮 答案答案 1 辉度调节 2 聚焦调节旋钮和辅助聚焦 3 旋钮 和 例 2 如图实所示为示波器上的面板 图甲为一信号源 1 若要观测此信号源发出的正弦交流信号如图乙所示 应将信号源的 a 端与示波器面板上 的 接线柱相连 b 端与 接线柱相连 2 若示波器显示屏上显示的波形如图丙所示 要使波形横向展宽 应调节 旋钮 3 若将信号源改为一节干电池的直流电源 并已正确接入示波器 此时选择开关 DC AC 应置 于 位置 填 DC 或 AC 答案答案 1 Y 输入 地 2 X 增益 3 DC 例 3 用示波器可以测量直流电压 当输入电压为 50 mV 时 亮斑恰好偏移中心一格 以此作为标 准 就可以根据亮斑偏移的格数来计算出电压值 现要测量一节干电池的电压 1 试写出操作步骤 2 将 衰减 旋钮分别处于 10 100 挡时 亮斑偏移中心的格数 n 分别为多少 设一节干 电池的电压为 1 5 V 答案答案 1 测量的步骤如下 做好预热准备 调好聚焦 按右图所示 将干电池正极与 Y 输入 相连 将干电池的负极与示波器的 地 相连 把扫描范围旋钮置于 外 X 处 DC AC 开关置于 DC 位置 为您服务教育网 21 调节水平位移 竖直位移 使光点位于荧光屏中心 将 衰减 旋钮置于 10 观察亮斑偏移屏中心的格数 将 衰减 旋钮置于 100 观察亮斑偏移屏中心的格数 重复 步骤再将观察结果记录在自己设计的表格中 2 当 衰减 旋钮置于 10 挡时 按照公式 U n 50 10 衰减倍数 mV n 3 即光斑在屏 上向上偏移中心 3 格 当 衰减 旋钮置于 100 挡时 依上公式可知 n 0 3 格 即光斑在屏上向上偏移中心 0 3 格 1 在观察正弦规律变化的电压图线时 将 扫描范围 旋钮置于第一挡 10 Hz 100 Hz 把 衰减 旋钮置于 挡 再调节 扫描微调 旋钮 屏上便出 现完整的正弦曲线 如图所示 则下列关于同步极性选择的说法正确的是 A 图甲是同步开关置于 的结果 B 图甲是同步开关置于 的结果 C 图乙是同步开关置于 的结果 D 图乙是同步开关置于 的结果 答案答案 BC 2 2009 2009 洛阳质检洛阳质检 示波器是一种常见的电子仪器 利用示波器能够直接观察电信号随时间变化的 情况 将如图所示的电路中的 c d 两点分别接示波器的 Y 输入 和 地 扫描范围旋钮置于 左边第一挡 对示波器调节后 在荧光屏上出现的波形应为哪一种波形 答案答案 C 3 如图所示为示波器面板 一位同学在做 练习使用示波器 的实验时 进行 了如下的操作 1 打开电源后 首先在屏上调出了一个最圆最小的亮斑 但亮斑位于屏上 的左上角 若想将这个亮斑调到屏幕的正中央 他应该调节 和 旋钮 填旋钮对应的数字 2 为观察示波器的水平扫描作用 他调节相应的旋钮 看到屏上的亮斑从 左向右移动 到达右端后又很快回到左端 之后 他顺时针旋转扫描微调旋 钮以增大扫描频率 此时屏上观察到的现象是 为您服务教育网 22 3 为观察按正弦规律变化的电压的图线 他把扫描范围旋钮置于左边第一挡 10 100 Hz 要由 机内提供竖直方向的按正弦规律变化的电压 他应将 旋钮 填旋钮对应的数字 置于 挡 答案答案 1 根据示波器面板上各旋钮的作用可知 应调节竖直位移和水平位移两个旋钮 即 6 7 2 当将 X 增益旋钮顺时针转到三分之一处 扫描微调旋钮逆时针转到底 扫描范围旋钮置于最低 挡 可看到亮斑从左向右反复移动 顺时针转动扫描微调旋钮 增大扫描频率 此时可观察到亮斑迅 速地形成一条亮线 3 要观察到清晰的正弦图线 应将扫描范围旋钮置于第一挡 将衰减调节旋钮置于 挡 即应将 10 旋钮置于挡 4 如图甲所示为示波器面板 图乙为一信号源 1 若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形 应将信号源的 a 端与示波器面板上的 接 线柱相连 b 端与 接线柱相连 2 若示波器所显示的输入波形如图丙所示 要将波形上移 应调节面板上的 旋钮 要使此波 形横向展宽 应调节 旋钮 答案答案 1 Y 输入 地 2 6 X 增益 5 在 练习使用示波器 的实验中 1 为观察亮斑在竖直方向上的偏移 应该将扫描范围旋钮置于 外 X 挡 使亮斑位于屏的 然 后 应把 DC AC 开关置于 位置 以备给示波器输入一个直流电压 2 为给示波器输入一个 Y 方向的直流电压 要求从零电压开始逐渐增加 请将下图所示的器材与 示波器连成正确的电路 3 调节变阻器改变输入电压 可以看到亮斑向上的偏移随之改变 电压越高 向上的偏移越 调 换电池正 负极 改变输入电压 可以看到亮斑向 偏移 答案答案 1 中心 DC 2 3 大 下 为您服务教育网 23 知识整合 演练高考 题型 1 交变电流的产生和规律 例 1 2008 2008 广东广东 5 5 小型交流发电机中 矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动 产生的感应电 动势与时间呈正弦函数关系 如图所示 此线圈与一个 R 10 的电阻构成闭合电路 不计电路的其 他电阻 下列说法正确的是 A 交变电流的周期为 0 125 sB 交变电流的频率为 8 Hz C 交变电流的有效值为AD 交变电流的最大值为 4 A2 答案答案 C 题型 2 变压器与电能输送 例 2 2008 2008 上海上海 20B 20B 某小型水电站输出功率为 20 kW 输电线路总电阻是 6 1 若采用 380 V 输电 求输电线路损耗的功率 2 若改用 5 000 V 高压输电 用户端利用 n1 n2 22 1 的变压器降压 求用户得到的电压 答案答案 1 16 6 kW 2 226 2 V 题型 3 电磁场和电磁波 例 3 2007 2007 江苏江苏 8 8 2006 年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家 以表彰他们发现了宇宙 微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化 他们的出色工作被誉为是宇宙学 研究进入精密科学时代的起点 下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是 A 微波是指波长在 10 3 m 到 10 m 之间的电磁波 B 微波和声波一样都只能在介质中传播 C 黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D 普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 答案答案 ACD 1 2008 2008 山东山东 20 20 图 a b 分别表示两种电压的波形 其中图 a 所示电压按正弦规律变 化 下列说法正确的是 为您服务教育网 24 A 图 a 表示交流电 图 b 表示直流电 B 两种电压的有效值相等 C 图 a 所示电压的瞬时值表达式为 u 311sin100 t V D 图 a 所示电压经匝数比为 10 1 的变压器变压后 频率变为原来的 10 1 答案答案 C 2 2008 2008 宁夏宁夏 19 19 如图 a 所示 一矩形线圈 abcd 放置在匀强磁场中并绕过 ab cd 中点的轴 OO 以角速度逆时针匀速转动 若以线圈平面与磁场夹角 45 时 如图 b 为计时起点 并 规定当电流自 a 流向 b 时电流方向为正 则下列四幅图中正确的是 答案答案 D 3 2007 2007 广东广东 6 6 平行板间加如图所示周期变化的电压 重力不计的带电粒子静止在平行板中央 从 t 0 时刻开始将其释放 运动过程无碰板情况 下图中 能定性描述粒子运动的速度图象正确的 是 为您服务教育网 25 答案答案 A 4 2007 2007 北京北京 17 17 电阻 R1 R2与交流电源按照图 a 方式连接 R1 10 R2 20 合上开关 S 后 通过电阻 R2的正弦交变电流 i 随时间 t 变化的情况如图 b 所示 则 A 通过 R1的电流有效值是 1 2 AB R1两端的电压有效值是 6 V C 通过 R2的电流最大值是 1 2AD R2两端的电压最大值是 6V22 答案答案 B 5 2008 2008 天津天津 17 17 一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压 其最大值保持不变 副线圈有可 调电阻 R 设原线圈的电流为 I1 输入功率为 P1 副线圈的电流为 I2 输出功率为 P2 当 R 增大时 A I1减小 P1增大B I1减小 P1减小C I2增大 P2减小D I2增大 P2增大 答案答案 B 6 2008 2008 北京北京 18 18 一理想变压器原 副线圈匝数比 n1 n2 11 5 原线圈与正弦交变电源连接 输入电压 u 如图所示 副线圈仅接入一个 10 的电阻 则 A 流过电阻的电流是 20 AB 与电阻并联的电压表的示数是 100V2 C 经过 1 分钟电阻发出的热量是 6 103 JD 变压器的输入功率是 1 103 W 答案答案 D 7 2008 2008 四川四川 16 16 如图所示 一理想变压器原线圈接入一交流电源 副线圈电路中 R1 R2 R3和 R4均为固定电阻 开关 S 是闭合的 和 为理想电压表 读数分别为 U1和 U2 和 为理想电流表 读数分别为 I1 I2和 I3 现断开 S U1数值不变 下列推断中正确的是 为您服务教育网 26 A U2变小 I3变小B U2不变 I3变大C I1变小 I2变小D I1变大 I2变大 答案答案 BC 8 2008 2008 海南海南 7 7 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数之比为 4 1 原 线圈接入一电压为 u U0sint 的交流电源 副线圈接一个 R 27 5 的负 载电阻 若 U0 220V 100 rad s 则下述结论正确的是 2 A 副线圈中电压表的读数为 55 VB 副线圈中输出交流电的周期为 s 100 1 C 原线圈中电流表的读数为 0 5 AD 原线圈中的输入功率为 110W2 答案答案 AC 9 2008 2008 上海上海 3A 3A 某集装箱吊车的交流电动机输入电压为 380 V 则该交流电压的最大值 是 V 当吊车以 0 1 m s 的速度匀速吊起总质量为5 7 103 kg 的集装箱时 测得电动机的电 流为20 A 则电动机的工作效率为 g 取 10 m s2 答案答案 537 75 10 2006 2006 广东广东 14 14 某发电站的输出功率为 104 kW 输出电压为 4 kV 通过理想变压器升压后向 80 km 远处用户供电 已知输电导线的电阻率为 2 4 10 8 m 导线横截面积为 1 5 10 4 m2 输电线路损失的功率为输出功率的 4 求 1 升压变压器的输出电压 2 输电线路上的电压损失 答案答案 1 8 104 V 2 3 2 103 V 章末检测 一 选择题 共一 选择题 共 8 8 小题小题 每小题每小题 6 6 分分 共共 4848 分 分 1 某山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压 它发出的电先通过电站附近的升压变压器升 压 然后通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器 经降低电压后再输送至村寨 中各用户 设变压器都是理想的 那么随着村寨中接入电路的用电器消耗的总功率的增加 则 A 通过升压变压器初级线圈中的电流变大B 升压变压器次级线圈两端的电压变小 C 高压输电线路上的电压损失变大D 降压变压器次级线圈两端的电压变小 答案答案 ACD 2 2009 2009 信阳模拟信阳模拟 如图所示 MN 和 PQ 为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨 垂直导 为您服务教育网 27 轨放置金属棒 ab 与导轨接触良好 在水平金属导轨之