2011高考物理二轮复习 交变电流和电磁感应专题预测3

用心 爱心 专心1 20112011 高考物理二轮复高考物理二轮复 习交变电流和电磁感应专题预测习交变电流和电磁感应专题预测 3 3 一 选择题一 选择题 本题包括 10 小题 共 40 分 每小题给出的四个选项中 有的只有一个选项 正确 有的有多个选项正确 全部选对的得 4 分 选对但不全的得 2 分 错选或不选的得 0 分 1 某电路中电场随时间变化的图象如图 13 1 所示 能发射电磁波的电场是哪一种 图 13 1 解析解析 周期性变化的电场才能产生周期性变化的磁场 均匀变化的电场产生稳定的磁场 振荡 的电场产生同频率振荡的磁场 故只有选项 D 对 答案答案 D 2 关于电磁波与声波 下列说法正确的是 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 都是由介质决定的 与频率无关 解析解析 可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析 选项 A B均与事实相符 所以选项 A B 正确 根据 f v 电磁波波速变小 频率不变 波长变小 声波速度变大 频率不变 波 长变大 所以选项 C 正确 电磁波在介质中的速度与介质有关 也与频率有关 在同一种介质 中 频率越大 波速越小 所以选项 D 错误 答案答案 ABC 3 某空间出现了如图 13 2 所示的一组闭合的电场线 这可能是 图 13 2 A 沿AB方向磁场在迅速减弱 B 沿AB方向磁场在迅速增加 C 沿BA方向磁场在迅速增加 D 沿BA方向磁场在迅速减弱 解析解析 根据电磁感应 闭合回路中的磁通量变化时 使闭合回路中产生感应电流 该电流可用 楞次定律判断 根据麦克斯韦电磁场理论 闭合回路中产生感应电流 是因为闭合回路中受到 了电场力的作用 而变化的磁场产生电场 与是否存在闭合回路没有关系 故空间内磁场变化 产生的电场方向 仍然可用楞次定律判断 四指环绕方向即为感应电场的方向 由此可知 用心 爱心 专心2 A C 正确 答案答案 AC 4 如图 13 3 所示 在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P 线圈P与电流表构成闭合回路 若在 t1至t2这段时间内 观察到通过电流表的电流方向自上向下 即由c经电流表至d 则可以 判断出线圈M两端的电势差uab随时间t的变化情况可能是图 13 4 中的 图 13 3 图 13 4 解析解析 对 A 图 uab不变 A 表中无电流 对 B 图 uab均匀增大 由安培定则知 M中有向上增强 的磁场 P中有向下增加的磁通量 又由楞次定律和安培定则知 A表中电流方向由d经电流 表至c 故 A B 错 同理分析得 C D 正确 答案答案 CD 5 如图 13 5 所示 把电阻R 电感线圈L 电容器C分别串联一个灯泡后并联在电路中 接 入交流电源后 三盏灯亮度相同 若保持交流电源的电压不变 使交变电流的频率减小 则 下列判断正确的是 图 13 5 A 灯泡 L1 将变暗B 灯泡 L2 将变暗C 灯泡 L3 将变暗D 灯泡亮度都不变 解析解析 当交变电流的频率减小时 R不变 电感线圈感抗减小 电容器容抗增大 则灯泡 L3 亮度不变 L2变暗 L1变亮 故 B 正确 答案答案 B 6 如图 13 6 所示 理想变压器有三个线圈A B C 其中B C的匝数分别为n2 n3 电压表 的示数为U 电流表的示数为I L1 L2是完全相同的灯泡 根据以上条件可以计算出的物理 量是 用心 爱心 专心3 图 13 6 A 线圈A的匝数 B 灯 L2两端的电压 C 变压器的输入功率 D 通过灯 L1的电流 解析解析 由题意知线圈B两端的电压为U 设线圈C两端的电压为UC 则 2 3 n n U UC 所以 U n n UC 2 3 B 正确 通过 L2的电流为 I 则可以求出 L2的电阻 L2与 L1的电阻相同 所以可 求出通过 L1的电流 D 正确 根据以上数据可以求出 L1 L2的功率 可得变压器总的输出功 率 它也等于变压器的输入功率 C 正确 根据题意无法求出线圈A的匝数 A 错 答案答案 BCD 7 某同学在研究电容 电感对恒定电流与交变电流的影响时 采用了如图 13 7 所示的电路 其中 L1 L2是两个完全相同的灯泡 已知把开关置于 3 4 时 电路与交流电源接通 稳 定后的两个灯泡发光亮度相同 则该同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是 图 13 7 A 当开关置于 1 2 时 稳定后 L1 L2两个灯泡均发光且亮度相同 B 当开关置于 1 2 时 稳定后 L1 L2两个灯泡均发光 且 L1比 L2亮 C 当开关置于 3 4 时 稳定后 若只增加交变电流的频率 则 L1变暗 L2变亮 D 在开关置于 3 4 的瞬间 L2立即发光 而 L1亮度慢慢增大 解析解析 当开关置于 1 2 时 稳定后因电容器隔直流 故电路断开 L2不发光 A B 错误 在开关置于 3 4 的瞬间 电容器通交流 L2立即发光 由于电感的自感作用 L1亮度慢慢 增大 D 正确 当开关置于 3 4 稳定后 增加交变电流频率 容抗减小 感抗增大 L1变 暗 L2变亮 C 正确 答案答案 CD 8 如图 13 8 所示 理想变压器初级线圈的匝数为n1 次级线圈的匝数为n2 初级线圈的两 端a b接正弦交流电源 电压表 V 的示数为 220 V 负载电阻R 44 电流表 A1的示数 为 0 20 A 下列判断中正确的是 用心 爱心 专心4 图 13 8 A 初级线圈和次级线圈的匝数比为 2 1 B 初级线圈和次级线圈的匝数比为 5 1 C 电流表 A2的示数为 1 0 A D 电流表 A2的示数为 0 4 A 解析解析 对于理想变压器 P1 U1I1 220 0 20 W 44 W 则负载电阻消耗的功率P2 P1 44 W 据 2 2 2 R U P 得44V V4444 22 RPU则 5 44 220 2 1 2 1 U U n n 故 B 正确 A2的读 数1A A 44 44 2 2 R U I故 C 正确 答案答案 BC 9 某理想变压器原 副线圈的匝数比为 55 9 原线圈所接电源电压按图示规律变化 副 线圈接有一灯泡 此时灯泡消耗的功率为 40 W 则下列判断正确的是 图 13 9 A 副线圈两端输出的电压为V236 B 原线圈中电流表的示数约为 0 18 A C 变压器的输入 输出功率之比为 55 9 D 原线圈两端电压的瞬时值表达式为u 220sin100 t V 解析解析 根据变压器的原 副线圈的电压之比等于匝数之比 故副线圈两端输出的电压为 VU n n U36 1 1 2 2 A 错 根据理想变压器知P1 P2 故有A U P I18 0 1 1 1 B 选项正确 C 错 原线圈两端电压的瞬时值表达式为 100sin2220Vtu D 错 只有 B 选项正确 答案答案 B 10 利用如图 13 10 所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流 若互感器原 副线圈 的匝数比n1 n2 1 100 交流电流表 A 的示数是 50 mA 则 图 13 10 A 被测电路的电流有效值为 0 5 A B 被测电路的电流平均值为 0 5 A C 被测电路的电流最大值为A25 用心 爱心 专心5 D 原副线圈中的电流同时达到最大值 解析解析 交流电流表示数为副线圈中电流的有效值 即I2 50 mA 0 05 A 根据 1 2 2 1 n n I I 得 I1 5 A A B 均错误 原线圈 被测电路 中电流的最大值A252 1lm II C 项正确 原线圈中电流最大时 线圈中磁通量的变化率等于零 此时副线圈中的电流最小 原线圈 中电流等于 0 时 磁通量的变化率最大 副线圈中电流最大 所以原 副线圈电流有相位差 故不能同时达到最大值 D 项错误 答案答案 C 二 问答与计算二 问答与计算 本题包括 6 小题 共 60 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要演 算步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题目 答案中必须明确写出数值和单位 11 8 分 在 练习使用示波器 实验中 某同学欲按要求先在荧光屏上调出亮斑 为此 他 进行了如下操作 首先将辉度调节旋钮逆时针转到底 竖直位移和水平位移旋钮转到某位置 将衰减调节旋钮置于 1 000 挡 扫描范围旋钮置于 外x挡 然后打开电源开关 指示灯亮 过 2 min 后 顺时针旋转辉度调节旋钮 结果屏上始终无亮斑出现 示波器完好 那么 他应 再调节什么旋钮才有可能在屏上出现亮斑 答案答案 竖直位移旋钮和水平位移旋钮 12 12 分 交流发电机的原理如图 13 11 甲所示 闭合的矩形线圈放在匀强磁场中 绕 OO 轴匀速转动 在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示 已知线圈的电 阻为R 2 0 求 图 13 11 1 通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少 2 矩形线圈转动的周期是多少 3 线圈电阻上产生的电热功率是多少 4 保持线圈匀速运动 1 min 内外界对线圈做的功是多少 解析解析 1 由 It图可知通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值Im 2 0 A 2 矩形线圈转动的周期T 4 0 10 3 s 3 由有效值 2 m I I 线圈电阻上产生的电热功率为 4 2 2 2 WR I RIP m 4 外界对线圈做功转化成电能再转化成电热 1 分钟内外界对线圈做的功W Pt 240 J 答案答案 1 2 0 A 2 4 0 10 3 s 3 4 W 4 240 J 13 9 分 有一台内阻为 1 的发电机 供给一学校照明用电 如图 13 12 所示 升压变压 器原 副线圈匝数比为 1 4 降压变压器原 副线圈匝数比为 4 1 输电线的总电阻为 4 全校共有 22 个班 每班有 220 V 40 W 灯 6 盏 若保证全部电灯正常发光 则 用心 爱心 专心6 图 13 12 1 发电机的电动势为多大 2 发电机的输出功率为多大 3 输电效率为多少 解析解析 1 由题意知U4 220 V 则24AA622 220 40 3 n U P I R 由降压变压器变压关系 4 3 4 3 n n U U 得V880 4 34 3 n nU U 由降压变压器变流关系 3 4 3 2 n n I I 得A6 3 34 2 n In I 又因为U2 U3 I2R 880 V 6 4 V 904 V 由升压变压器变压关系 2 1 2 1 n n U U 得U1 226 V 由升压变压器变流关系 1 2 2 1 n n I I 得I1 24 A 所以 1 发电机的电动势 E U1 I1r 250 V 2 发电机的输出功率P出 EI1 I12r 5 424 W 3 输电的效率 97 100 5424 5280 100 5424 64022 J J P P 出 有效 答案答案 1 250 V 2 5 424 W 3 97 14 9 分 如图 13 13 甲所示是一种振动发电装置 它的结构由一个半径为r 0 1 m 的 50 匝的线圈套在辐形永久磁铁槽上组成 假设磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布 如图乙 线圈运动区域内磁感应强度B的大小均为T 5 1 方向不变 线圈的总电阻为 2 它的 引出线接有 8 的电珠L 外力推动线圈的P端 使线圈做往复运动 便有电流通过电珠 当线圈向右的位移随时间变化的规律如图丙所示时 x取向右为正 用心 爱心 专心7 图 13 13 1 画出通过电珠L的电流图象 规定从L b为正方向 2 在 0 1 s 0 15 s 内推动线圈运动过程中的作用力 3 求该发电机的输出功率 其他损耗不计 解析解析 1 在 0 s 0 1 s 内 感应电动势E1 nBLv1 1m sm s 1 0 10 0 1 vL 2 r A2 0 1 1 总 R E I 在 0 1 s 0 15 s 内 v2 2 m s E2 nBLv2 A4 0 2 2 总 R E I 2 因为外力匀速推动线圈 所以有 F F安 nBI2L nBI2 2 r 0 8N N1 024 0 2 0 50 F 3 电流的有效值为I 则有 I2R 0 15 0 22R 0 1 0 42R 0 05 25 2 2 I 所以 64 0 25 16 8 25 2 2 WWWRIP 出 答案答案 1 略 2 0 8 N 3 0 64 W 15 12 分 如图 13 14 甲所示 一固定的矩形导体线圈水平放置 线圈的两端接一只小灯 泡 在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场 已知线圈的匝数n 100 匝 电阻r 1 0 所围成矩形的面积 S 0 040 m2 小灯泡的电阻R 9 0 磁场的磁感应 强度随时间按如图乙所示的规律变化 线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为 2 cos 2 tV TT SnBe m 其中Bm为磁感应强度的最大值 T为磁场变化的周期 忽略灯丝电 阻随温度的变化 求 用心 爱心 专心8 图 13 14 1 线圈中产生感应电动势的最大值 2 小灯泡消耗的电功率 3 在磁感应强度变化的 4 0 T 的时间内 通过小灯泡的电荷量 解析解析 1 因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同 所以由图象可知 线圈中产生交变电流的周期为T 3 14 10 2 s 所以线圈中感应电动势的最大值为V 0 8 2 m m T SnB E 2 根据欧姆定律 电路中电流的最大值为A80 0 m m rR E I 通过小灯泡电流的有效值为A240 0 2 m II 小灯泡消耗的电功率为P I2R 2 88 W 3 在磁感应强度变化的 0 T 4 内 线圈中感应电动势的平均值 t B nSE 通过灯泡的平均电流 trR BnS rR E I 通过灯泡的电荷量C 100 4 3 rR BnS tIQ 答案答案 1 8 0 V 2 2 88 W 3 4 0 10 3 C 16 10 分 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 村民和村办小