2011高考物理一轮 第十三章交变电流电磁场电磁波突破训练（含解析） 新人教版VIP

第十三第十三 章交变电流电磁场电磁波 章交变电流电磁场电磁波 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 4 分 共 40 分 在每小题给出的四个选项中 有 的小题只有一个选项正确 有的小题有多个选项正确 全部选对的得 4 分 选对但不全的得 2 分 有选错或不答的得 0 分 1 图甲 乙所示分别表示两种电压的波形 其中图甲所示电压按正弦规律变化 下列法 说正确的是 A 图甲表示交流电 图乙表示直流电 B 两种电压的有效值相等 C 图甲所示电压的瞬时值表达式为 u 311sin100 t V D 图甲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 1 10 解析解析 因大小 和方向均随时间做周期性变化的电流为交流电 故图乙电压表示的也为 交流电 A 错误 由图象知 相同时刻 U1 U2 故 B 错误 由图甲知 该交流电压是正弦交 流电压 Um 311 V T 2 10 2 s 则瞬时值 u Umsin 2 T t V 311sin100 t V 故 C 正确 因 变压器变压后输入电压与输出电压的频率相同 故 D错误 答案答案 C 2 汽油机做功冲程开始时 汽缸中的汽油 空气混合气要靠火花塞点燃 但是汽车 蓄电池的电压只有 12 V 不能在火花塞中产生火花 为此设计了如图所示的点火装置 这 个装置的核心是一个变压器 它的初级线圈通过开关连到蓄电池上 次级线圈接到火花塞 的两端 开关由机械自动控制 做功冲程开始时 开关由闭合变为断开 这样就能在火花塞 中产生火花了 下列说法正确的是 A 该设计方案不可行 因为蓄电池提供的是直流电 变压器不能改变直流电电压 B 该设计方案可行 因为变压器能将直流电改变为交流电 C 该设计方案可行 因为通过变压器初级线圈是变化的电流 可以通过变压器发生互 感现象 D 该变压器一定是升压变压器 答案答案 CD 3 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 s B 2 0 Wb s C 14 1 Wb s D 20 0 Wb s 解析解析 由于电压表测量的是交变电流有效值 由此可以计算出交变电压的最大值为 Em 2E 202V 交变电压的瞬时表达式为 e 20 2sin 2 T t 当 t T 8 时的瞬时值为 e 20 V 由法拉第电磁感应定律知 对应该时刻磁通量的变化率为 t 2 0Wb s 故选项 B 是 正确的 答案答案 B 4 如图甲所示 一理想变压器的原 副线圈分别为 ab cd 原线圈中通有如图乙所示 的正弦式交流电 规定原线圈中由 a 到 b 为电流的正方向 则下列说法中错误的是 A 在 t 2 T 时刻 铁芯中磁通量为零 B 在 t 2 T 时刻 副线圈两端 c d 间电压最大 C 在 t 2 T 时刻 副线圈 c 端电势低于 d 端电势 D 在 t 3 4 T 时刻 副线圈两端 c d 间电压最大 解析解析 由乙图可知 在 t 2 T 时 ab 中电流减小为零时 铁芯中磁通量为零 而磁通 量变化率为最大 所以 c d 间电压最大 由楞次定律可知 c端电势低于 d 端电势 在 t 3 4 T 时 c d 间电压为零 答案答案 D 5 理想变压器如图所示 原线圈匝数 n1 1 000 匝 两副线圈匝数分别为 n2 600 匝 n3 200 匝 当原线圈两端接在 220 V 的交流电源上时 原线圈上电流为 2 A 通过 R2的电 流为 1 A 则通过 R3的电流为 A 10 A B 7 A C 3 A D 1 A 解析解析 如果套用公式 31 31 In nI 得 1 31 3 n1 000 II n200 2 A 10 A 错选 A 项 这是因乱 套公式而造成的错误 其错误原因是变流比公式是根据 P入 P出推导出来的 12 21 nI nI 只 适用于一个副线圈的情况 本题正确解答是由变压比公式可得 U2 2 1 n n U1 132 V U3 3 1 n n U1 44 V 由电功率相等有 I1U1 I2U2 I3U3 解得 I3 7 A 答案答案 B 6 如图所示 有一理想变压器 原 副线圈的匝数比为 n 原线圈接正弦交流电压 U 输出端接有一个交流电流表和一个电动机 电动机线圈电阻为 R 当输入端接通电源后 电 流表读数为 I 电动机带动一重物匀速上升 下列判断正确的是 A 电动机两端电压为 IR B 电动机消耗的功率为 I2R C 原线圈中的电流为 nI D 变压器的输入功率为 UI n 解析解析 电动机两端电压为 U n 故电动机消耗的功率为 IU n 即为变压器的输入功率 原线圈中的电流 I0 I n 答案答案 D 7 当频率增大时 机械波和电磁波在各自传播介质中的传播速度 真空中 将 A 机械波速度增大 电磁波速度不变 B 机械波速度不变 电磁波速度增大 C 两者速度都不变 D 两者速度都增大 解析解析 机械波的波速是由介质决定的 所以当频率增大时机械波的速度不变 而电磁波 的传播速度是电磁场的速度 所以也不变 故 C 选项正确 答案答案 C 8 如图甲所示 矩形金属导轨水平放置 导轨上跨接一金属棒 ab 与导轨构成闭合回 路 并能在导轨上自由滑动 在导轨左侧与 ab 平行放置的导线 cd 中通以如图乙所示的交 变电流 规定电流方向自 c 向 d 为正 则 ab 棒受到向左的安培力的作用时间是 A 0 t1 B t1 t2 C t2 t3 D t3 t4 解析解析 在 0 t1时间内 电流 i由 c d 且逐渐增大 由安培定则及楞次定律可判定 闭合回路中的磁场方向垂直纸面向里 金属棒 ab 中的电流方向由 a b 再由左手定则可 判断出 此时 ab 棒所受安培力向左 选项 A 正确 同理可判断出 t1 t2时间内 在 t3 t4 时间内 ab 棒所受安培力向右 在 t2 t3时间内 ab 棒所受安培力向左 所以本题正确答案答案 为 A C 答案答案 AC 9 如图为 热得快 热水器电路图和简易图 现接通电源 发现该热水器没有发热 并 且热水器上的指示灯也不亮 现用交流电压表测得热水器 A B 两端的电压为 220 V 指示 灯两端电压为 220 V 该热水器的问题在于 A 连接热水器和电源之间的导线断开 B 连接电阻丝与指示灯的导线发生了短路 C 电阻丝熔断 同时指示灯烧毁 D 同时发生了以上各种情况 答案答案 C 10 如图所示 有一矩形线圈 面积为 S 匝数为 N 整个线圈的电阻为 r 在磁感应强 度为 B 的磁场中 绕 OO 轴以角速度 匀速转动 外电阻为 R 当线圈由图示位置转过 90 的过程中 下列说法正确的是 A 磁通量的变化量为 NBS B 平均感应电动势为 E 2NBS C 电阻 R 所产生的焦耳热为 2 NBS 2R D 通过电阻 R 的电荷量为 q NBS Rr 解析解析 磁通量的变化量 BS 与匝数无关 所以 A 项错 E N t N BS4NBS4NBS2NBS T 4T2 所以选项 B 正确 因产生的是正弦交流电 所以 Em NBS E EmNBSENBS I Rr222 Rr 电阻 R 产生的焦耳热 Q I2R 22 22 TNBS R 2NBSR 44 2 Rr4 Rr 所以选项 C 项 错 q I t ET1NBS TNBS Rr 4Rr T 4 4Rr A 所以选项 D 正确 答案答案 BD 二 非选择题 本题共 6 小题 共 60 分 按题目要求作答 解答题应写出必要的文字说 明 方程式和重要演算步骤 只写出最后答案答案的不能得分 有数值计算的题 答案答案中必须明 确写出数值和单位 11 10 分 为了测定和描绘 220 V 40 W 白炽灯灯丝的伏安特性曲线 可以利用 调压变压器供电 调压变压器是一种自耦变压器 它只有一组线圈 L 绕在闭合的环形铁芯上 输入端接在 220 V 交流电源的火线与零线间 输出端有一个滑动触头 P 移动它的位置 就可以使输出电压在 0 250 V 之间连续变化 如图甲画出的是调压变压器的电路符号 实 验室内备有交流电压表 交流电流表 滑动变阻器 开关 导线等实验器材 1 在图甲中完成实验电路图 2 说明按你的实验电路图进行测量 如果电表内阻的影响不能忽略 在电压较高段与 电压较低段相比较 哪段误差更大 为什么 3 如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如图乙 根据图线确定 把两个完全相同 的 220 V 40 W 白炽灯串联在 220 V 交流电源的火线与零线间 这两只电灯消耗的总功 率是 W 解析解析 1 如图所示 开关应接在火线上 电流表内接和外接都可以 2 如果采用电流表外接法 电压较高误差更大 因为电压越高 灯丝电阻越大 由于 电压表分流而造成的误差太大 如果采用电流表内接法 电压表较低段误差更大 因为电 压越小 灯丝电阻越小 由于电流表分压造成的误差越大 3 47 46 48 均可 答案答案 1 见解析解析图 2 见解析解析 3 47 12 10 分 黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备 它发出的紫色光能够 引诱害虫飞近黑光灯 然后被黑光灯周围的交流高压电网 击毙 1 一只 20 W 的黑光灯正常工作时 约有 5 的能量转化为光能 光能中约有 46 是频 率为 7 1014Hz 的紫光 求黑光灯每秒钟向外辐射多少个该频率的光子 h 6 6 10 34J s 保留两位有效数字 2 如图所示是高压电网的工作电路 高压电网是利用变压器将有效值为 220 V 的交流 电压变成高压 高压电网相邻两极间距离为 0 5 cm 已知空气在常温常压下的击穿电压为 6 220 V cm 为防止空气被击穿而造成短路 变压器的初 次级线圈匝数比不得超过多少 解析解析 1 E 20 0 05 0 46 J 4 6 10 1 J E h 6 6 10 34 7 1014 J 4 62 10 19 J n Eh 1 0 1018个 2 Um 2U有 2 220 V 311 V 极板间空气击穿电压 U 6 220 0 5V 3 110 V 1m 2 nU3113 1 nU11010 答案答案 1 1 0 10 18个 2 1 10 13 10 分 如图所示 一个变压器 可视为理想变压器 的原线圈接在 220 V 的市 电上 向额定电压为 1 8 104 V 的霓虹灯供电 使它正常发光 为了安全 需在原线圈回 路中接入熔断器 使副线圈电路中电流超过 12 mA 时 熔丝就断 1 熔丝的熔断电流是多大 2 当副线圈电路中电流为 10 mA 时 变压器的输入功率是多大 解析解析 1 设原 副线圈上的电压 电流分别为 U1 U2 I1 I2 根据理想变压器的 输入功率等于输出功率 有 I1U1 I2U2 当 I2 12 mA 时 I1即为熔断电流 代入数据得 I1 0 98 A 2 设副线圈中的电流 I2 10 mA 时 变压器的输入功率为 P1 根据理想变压器的 输入功率等于输出功率 有 P1 I2 U2 代入数据得 P1 180 W 答案答案 1 0 98 A 2 180 W 14 10 分 边长为 a 的 N 匝正方形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中 以角速度 绕垂直于磁感线的轴匀速转动 线圈的电阻为 R 1 求线圈从中性面开始转过 90 角的过程中产生的热量 2 求线圈从中性面开始转过 90 角的过程中 通过导线截面的电量 解析解析 1 线圈中感应电动势的最大值为 Em NBa 故线圈中电流的有效值为 I Im 2 Em 2R NBa2 2R 线圈转过 90 角的时间为 t T 4 2 所以在转 动过程中产生的热量 Q I2Rt N2B2a4 4R 2 线圈转过 90 角的过程中 感应电动势和感应电流的平均值分别为 E N t 2NBa2 I E R 2NBa2 R 所以流过导体截面的电量为 Q It NBa2 R 答案答案 1 N2B2a4 4R 2 NB2a2 R 15 10 分 如图所示 边长为 0 5 m 的正方形线框 ABCD 绕 AB 边在磁感应强度为 0 4 T 的匀强磁场中匀速转动 AB 边与磁场方向垂直 转速为 50 r s 求 1 感应电动势的最大值 2 转动过程中 当穿过线圈平面的磁通量为 0 05 Wb 时 感应电动势的瞬时值 解析解析 1 Em BS BS 2 n 0 4 0 52 2 50 V 31 4 V 2 设从图示位置开始计时 则 e 31 4sin100 t V mcos100 t 0 1cos100 tWb 又因 0 05 Wb 代入 得 cos100 t 1 2 所以 e 31 4 3 2 V 27 2 V 答案答案 1 31 4 V 2 27 2 V 16 10 分 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 工程中某一水电站发电机组设计为 水以 v1 3 m s 的速度流入水轮机后以 v2 1