2011高三物理一轮复习 第13章 交变电流电磁场和电磁波 章末高效整合练习题

本栏目内容 学生用书中以活页形式单独装订成册 一 选择题 本题共 10 个小题 每小题 4 分 共 40 分 1 如下图甲为电热毯的电路图 电热丝接在 u 311sin 314t 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波形 从而进入保温状态 若电 热丝的电阻保持不变 此时交流电压表的读数是 A 110 V B 156 V C 220 V D 211 V 解析 设原来没有装置 P 时的功率为 P 当加上装置 P 时有一半被过滤掉 U2 R 此时功率 P 所以 U 156 V P 2 U 2 R 答案 B 2 如下图所示 M 是一小型理想变压器 接线柱 a b 接在电压 u 311 sin 314t V 的正弦交流电源上 变压器右侧部分为一火警报警系统 其中 R2是用半导体热敏材料 电 阻随温度升高而降低 制成的传感器 电流表 A2是值班室的显示器 显示通过 R1的电流 电压表 V2显示加在报警器上的电压 报警器未画出 R3是一定值电阻 当传感器 R2所在 处出现火情时 下列说法正确的是 A A1的示数不变 A2的示数增大 B A1的示数增大 A2的示数增大 C V1的示数增大 V2的示数增大 D V1的示数不变 V2的示数减小 解析 当 R2所在处出现火情时 温度升高 其电阻减小 因 V1不变 所以副线 圈中输出端的电压不变 副线圈中并联电路两端的电压减小 V2减小 A2根据欧姆定律判 断也减小 因副线圈的总电阻减小 副线圈输出功率增大 A1读数增大 综述 D 项正确 答案 D 3 目前雷达发射的电磁波频率多在 200 MHz 至 1 000 MHz 的范围内 下列关于雷达 和电磁波说法正确的是 A 真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在 0 3 m 至 1 5 m 之间 B 电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的 C 测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D 波长越短的电磁波 反射性能越强 解析 由公式 v f 可得 min m 0 3 m max v fmax 3 108 1 000 106 v fmin m 1 5 m A 正确 电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的 B 错误 由 3 108 200 106 雷达的工作原理可知 C 正确 波长越短的电磁波 传播的直线性越好 反射性能越强 D 正确 答案 ACD 4 我国 西电东送 采用高压输电 继三峡至常州 500 kV 直流输电工程后 又实现 了三峡至广东的 500 kV 直流输电工程 采用高压直流输电有利于不同发电机为同一电网供 电和不同电网的互联 关于高压直流输电 下列说法正确的是 A 高压输电可以减小输电电流 从而减少输电导线的能量损失 B 恒定的直流输电可以有效消除交流高压输电中感抗和容抗的影响 C 可以加快输电的速度 D 为实现高压直流输电 可以用变压器直接改变恒定电流的电压 解析 在功率一定时 采用高压输电 根据 P IU 可以通过减小电流 从而减 少输电导线的能量损失 A 项正确 交流电由于感抗与容抗的作用 不能无限升压 而利 用直流输电可以有效弥补这个缺陷 B 项正确 两种输电方式都不能改变输电的速度 C 项错误 变压器只能改变交变电流的电压 D 项错误 答案 AB 5 如右图所示 黑箱输入端 A B 输入含有直流成分和交流成分的 电流 为了使输出端 a b 输出只有直流成分的电流 黑箱中可能有电容 器 电感线圈或电阻 其中效果最好的是图中的 解析 电感通直流 阻交流 电容通交流 隔直流 选项 C 中 交流成分被电容 器短路 没有去除的交流成分又被电感线圈阻碍 故去除交流成分的效果最好 答案 C 6 如下图所示 理想变压器初级线圈接一交变电流 交变电流的电压有效值恒定不 变 则下列说法中正确的是 A 只将 S1从 2 拨向 1 时 电流表示数变小 B 只将 S2从 4 拨向 3 时 电流表示数变小 C 只将 S3从闭合变为断开 电阻 R2两端电压增大 D 只将变阻器 R3的滑动触头上移 变压器的输入功率减小 解析 由 可得 A 项中 n1变小 U1 n2不变 则 U2变大 I2变大 又 n1 n2 U1 U2 n1 n2 可得 I1变大 B 项中 n2变小 n1 U1不变 则 U2变小 I2变小 又 所以 I1变小 I2 I1 n1 n2 I2 I1 故 A 错 B 正确 C 项中 R 增大 U2不变 所以 UR2 UR3不变 又 R3不变 所以 UR2 不变 C 项错 D 项中 R3变大 R总变大 U2不变 则 I2变小 P出 U2I2变小 R入 P出变小 D 项正确 答案 BD 7 多数同学家里都有调光台灯 调速电风扇 过去是用变压 器来实现上述调节的 缺点是成本高 体积大 效率低 且不能任 意调节灯的亮度或电风扇的转速 现在的调光台灯 调速电风扇是 用可控硅电子元件来实现调节的 如右图所示为一个经过双向可控 硅电子元件调节后加在电灯上的电压 即在正弦交流电的每一个二 分之一周期中 前面四分之一被截去 从而改变电灯上的电压 那么现在电灯上的电压为 A Um B Um 2 C D Um 2 Um 4 解析 由有效值的定义知T 得 U U2 R Um 2 2 R T 2 Um 2 答案 C 8 如下图甲所示 一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴 OO 以恒 定的角速度 转动 以线圈平面与磁场方向平行时开始计时 线圈中产生的交变电流按图 乙所示的余弦规律变化 在 t 时刻 2 A 线圈中的电流最大 B 穿过线圈的磁通量为零 C 线圈所受的安培力为零 D 穿过线圈磁通量的变化率最大 解析 注意线圈转动过程中通过两个特殊位置 平行于磁感线和垂直于磁感线 时 的特点 磁通量 磁通量的变化 磁通量的变化率不同 t 线圈转过 90 本题 2 T 4 应选 C 答案 C 9 如右图所示 P 为一理想自耦变压器的滑片 Q 为滑动变阻器的滑动触头 在输入 交变电压一定的条件下 下列说法正确的是 A Q 不动 P 向下移动 电流表示数减小 电压表示数增大 B Q 不动 P 向上移动 电流表示数减小 电压表示数减小 C P 不动 Q 向上移动 电流表示数增大 电压表示数不变 D P 不动 Q 向下移动 电流表示数增大 电压表示数不变 解析 图为升压自耦变压器 当 Q 不动 P 下移时 n1减小 U2 读数增大 副 线圈电流 I2 原线圈电流 I1 读数增大 故 A 错 当 Q 不动 P 上移时 n1 U2 读 U2 R 数减小 I2 I1 B 正确 当 P 不动时 n1不变 由 知 U2不变 读数不变 Q 上移 U1 U2 n1 n2 R I2 I1 读数增大 C 对 D 错 答案 BC 10 如右图所示 在两平行金属板中央有一个静止的电子 不计重力 当两板间加上如图所示的交变电压后 能使电子有可能做往返运动的电压 是 如下图 解析 对 A 图象可知 电子先做加速度减小的加速度运动 T 时刻速度最大 由 1 4 T 到 T 做加速度增加的减速运动 T 时刻速度为零 从 T 到 T 电子反向做加速度减小 1 4 1 2 1 2 1 2 3 4 的加速运动 T 时刻速度最大 由 T 到 T 做加速度增大的减速运动 T 时刻速度为零 3 4 3 4 回到原位置 即电子能往复运动 同样的方法可得 B C 也对 答案 ABC 二 非选择题 本题共 6 个小题 共 60 分 11 8 分 钳型电流表的工作原理如右图所示 当通有交流电的 导线从环形铁芯的中间穿过时 与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针 会发生偏转 由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比 所 以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流 日常所用交流电的频 率在中国和英国分别为 50 Hz 和 60 Hz 现用一钳型电流表在中国测量 某一电流 电表读数为 10 A 若用同一电表在英国测量同样大小的 电流 则读数将是 A 若此表在中国的测量值是准确的 且 量程为 30 A 为使其在英国的测量值变为准确 应重新将其量程标定为 A 解析 当导线中电流的频率由 50 Hz 变为 60 Hz 时 若导线中电流大小相同 则 它在铁芯中产生的磁场的变化率增大为原来的 1 2 倍 导线中为 10 A 电流时示数为 12 A 若电流表指针偏角相同 则磁通量变化率相同 导线中电流应为原来的倍 故频率为 50 1 1 2 Hz 时 电流的量程为 30 A 而频率为 60 Hz 时电流表的量程就成为 25 A 了 答案 12 25 12 8 分 在交流电路中 如果电源电动势的最大值不变 频率可以 改变 在如右图所示电路的 a b 两点间逐次将图中的电路元件 1 2 3 单独接入 当交变频率增加时 可以观察到 A1读数 A2读 数 A3读数 以上各空填 不变 增大 或 减小 解析 电容 通高频 阻低频 电感线圈 通低频 阻高频 答案 增大 不变 减小 13 10 分 按照有关规定 工作场所所受到的电磁辐射强度 单位时间内垂直通过单位 面积的电磁辐射能量 不得超过 0 50 W m2 若某小型无线通讯装置的电磁辐射功率是 1 W 那么在距离该通讯装置 m 以外是符合规定的安全区域 已知球面面积为 S 4 R2 解析 设离该通讯装置 R 处以外是符合规定的安全区域 据题意 1 W 4 R2 0 50 W m2 解得 R 0 40 m 答案 0 40 14 10 分 将电阻 R1和 R2 如下图甲所示接在变压器上 变压器原线圈接在电压恒为 U 的交流电源上 R1和 R2上的电功率之比为 2 1 若其他条件不变 只将 R1和 R2改成如 图乙接法 R1和 R2上的功率之比为 1 8 若甲图中原线圈的电流为 I2 乙图中原线圈电 流为 I2 求 1 两组副线圈的匝数之比 2 I1和 I2之比 解析 1 甲图中 R1和 R2串联 电流相同 功率与电阻成正比 所以有 R1 2R2 设乙图三组线圈的匝数分别是 n1 n2 n3 两组副线圈上的电压分别是 U2和 U3 易得 U2 U n2 n1 U3 U n3 n1 由乙图中 R1和 R2上的功率之比为 1 8 即 U R1 U R2 1 8 2 22 3 联立 式解得 n2 n3 1 2 2 设甲图中输出功率为 P1 则 P1 U 2 R1 R2 n2 n3 n1 设乙图中输出功率为 P2 则 P2 2 R1 2 R2 n2 n1U n3 n1U 以 R1 2R2 n3 2n2代入 可得 由于输入功率等于输出功率 所以甲 乙两 P1 P2 2 3 图中输入功率之比也为 根据 P IU 电压恒定 所以两图中电流之比 I1 I2 2 3 2 3 答案 1 1 2 2 2 3 15 12 分 交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 OO 匀速转动 一小型发电机的线圈共 220 匝 线圈面积 S 0 05 m2 线圈转动的频率为 50 Hz 线圈内阻不计 磁场的磁感应强度 B T 为用此发电机所发出交流电带动两个标 2 有 220 V 11 kW 的电机正常工作 需在发电机的输出端 a b 与电机之间接一个理想变 压器 电路如下图所示 求 1 发电机的输出电压为多少 2 变压器原 副线圈的匝数比为多少 3 与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大 解析 1 根据 Em NBS 1 100 V 2 得输出电压的有效值为 U1 1 100 V Em 2 2 根据 得 U1 U2 n1 n2 n1 n2 5 1 3 根据 P入 P出 2 2 104 W 再根据 P入 U1I1 解得 I1 20 A 答案 1 1 100 V 2 3 20 A 5 1 16 12 分 如右图中线圈匝数 N 20 面积 S 0 02 m2 把它们头 尾相连组成一个闭合回路 每匝导线的电阻为 r 0 1 现让线圈在 B 1 T 的匀强磁场中绕对称轴 OO 匀速转动 转速 n 3 000 转 分 求 1 线圈转动过程中 感应电动势的最大值为多少 2 从图示位置线圈至少转多少度可获得最感应电动势的一半 3 不计线圈的自感 为