【高考物理】2026高考 导与练总复习物理一轮（基础版）第十三章 第3讲　电磁振荡与电磁波含答案

【高考物理】2026高考导与练总复习物理一轮（基础版）第十三章第3讲电磁振荡与电磁波含答案第3讲电磁振荡与电磁波情境导思随着科技的发展,越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机,手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波;则:(1)甲、乙两波是怎么产生的?(2)甲、乙波都是横波还是纵波?都能在真空中传播吗?(3)甲、乙两波的频率哪个高?真空中,谁的速度大?(4)甲波与乙波有可能发生干涉现象吗?1.如图甲所示为LC振荡电路,从t=0时刻开始,回路中的电流随时间的变化规律如图乙所示,规定电流沿顺时针方向为正方向。下列说法正确的是()[A]0～t1时间内,两极板间的电压逐渐增大[B]t2时刻,LC振荡电路的电场能最小[C]t2～t3时间内,上极板的正电荷逐渐减少[D]t3～t4时间内,电容器正在充电,且下极板带负电【答案】C【答案】充电电流i磁感应强度B电场磁场磁场电场周期性2πLC12.关于电磁波的应用,下列说法不正确的是()[A]电磁炉是利用电磁波来工作的[B]微波炉是利用电磁波的能量来快速加热食物的[C]雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的[D]夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的【答案】A【答案】电场磁场介质3×108λf可见光考点一电磁振荡1.各物理量变化情况(电容器电量最大时开始计时)时刻(时间)0～TTT3T4工作过程放电过程充电过程放电过程充电过程电荷量q变小变大变小变大电压u变小变大变小变大电场强度E变小变大变小变大电流i变大变小变大变小磁感应强度B变大变小变大变小能量转化E电→E磁E磁→E电E电→E磁E磁→E电2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像[例1]【电磁振荡过程的判断】(2024·江苏苏州期中)LC振荡电路既可产生特定频率的信号,也可从复杂的信号中分离出特定频率的信号,是许多电子设备中的关键部件。如图所示,某时刻线圈中磁场方向向上,且电路中的电流正在增大,下列说法正确的是()[A]电容器正在充电[B]电路中的电场能正在增大[C]电容器上极板带正电[D]电容器两极板间的电场强度正在减小【答案】D【解析】因为电路中的电流正在增大,可知电容器正在放电,电路中的电场能正在减小,极板带电量正在减小,则两极板间的电场强度正在减小,由右手螺旋定则可知,回路中的电流为顺时针方向,电容器下极板带正电,故选项A、B、C错误,D正确。[例2]【电磁振荡过程的分析】(2025·湖北阶段练习)(多选)如图所示,图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系,若以图乙回路中顺时针方向的电流为正,a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻,下列说法正确的是()[A]图乙中的a是电场能最大的时刻,对应图甲中的T2[B]图乙中的b是电场能最大的时刻,此后的T4[C]图乙中的c是磁场能最大的时刻,对应图甲中的3T[D]图乙中的d是磁场能最大的时刻,此后电容器的下极板将充上负电荷【答案】BD【解析】题图乙中的a是电场能最大的时刻,由于上极板带正电,此后的T4内电容器放电,电流方向为逆时针,对应题图甲中的0时刻或T时刻,故A错误;题图乙中的b是电场能最大的时刻,由于下极板带正电,此后的T4内电容器放电,电流方向为顺时针,故B正确;题图乙中的c是磁场能最大的时刻,此后磁场能转化为电场能,根据右手螺旋定则,电流方向为逆时针,对应题图甲中的T4时刻,故C错误;题图乙中的d是磁场能最大的时刻,此后磁场能转化为电场能,电流方向为顺时针,此后电容器的下极板将充上负电荷,[例3]【周期公式的应用】某LC电路的振荡频率为520kHz,为能提高到1040kHz,下列说法正确的是()[A]调节可变电容器,使电容增大为原来的4倍[B]调节可变电容器,使电容减小为原来的1[C]调节电感线圈,使线圈匝数增加到原来的4倍[D]调节电感线圈,使线圈电感变为原来的1【答案】B【解析】由振荡频率公式f=12πLC可知,要使频率提高到原来的2倍,可以减小电容使之变为原来的14,或减小电感使之变为原来的14,故B正确,A考点二电磁场和电磁波电磁波谱1.麦克斯韦电磁场理论2.电磁波与机械波的比较项目电磁波机械波产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生波的特点横波纵波或横波波速由介质和电磁波频率共同决定,在真空中等于光速c=3.0×108m/s由介质决定(如声波波速在空气中一般为340m/s)传播是否需要介质不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播)能量传播电磁能机械能3.电磁波谱的分析及应用电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波<3×1011>10-3波动性强,易发生衍射无线电技术红外线1011～101510-7～10-3热效应红外遥感可见光101510-7引起视觉照明、摄影紫外线1015～101610-8～10-7化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线1016～101910-11～10-8穿透本领强检查、医用透视γ射线>1019<10-11穿透本领更强工业探伤、医用治疗[例4]【麦克斯韦电磁场理论】(2024·广西桂林期末)(多选)如图所示,在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中,下列判断正确的是()[A]图甲能产生电场,不能产生电磁波[B]图乙能产生电场,不能产生电磁波[C]图丙能产生电场,也能产生电磁波[D]图丁能产生电场,不能产生电磁波【答案】AC【解析】题图甲是均匀变化的磁场,可以产生稳定的电场,但不能产生电磁波,故A正确;题图乙是稳定的磁场,不可以产生电场,不能产生电磁波,故B错误;题图丙是周期性变化的磁场,能产生周期性变化的电场,也能产生电磁波,故C正确;题图丁是周期性变化的磁场,能产生周期性变化的电场,也能产生电磁波,故D错误。[例5]【电磁波与机械波的比较】(2024·江苏徐州阶段练习)下列关于机械波与电磁波的说法,错误的是()[A]机械波可能是纵波,而电磁波必定是横波[B]机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关,还与电磁波的频率有关[C]它们都能发生干涉和衍射现象[D]机械波和电磁波本质上是一致的【答案】D【解析】机械波可能是横波也可能是纵波,而电磁波必定是横波,故A说法正确;机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关,还与电磁波的频率有关,故B说法正确;它们都能发生干涉和衍射现象,故C说法正确;机械波与电磁波本质上不同,电磁波的传播不需要介质,机械波的传播需要介质,故D说法错误。[例6]【电磁波的应用】(2024·江苏宿迁开学考试)电磁波在医院得到了广泛应用。关于电磁波的某些特性,下列说法不正确的是()[A]伽马手术刀治疗癌症是利用γ射线强穿透力,能量高的特性[B]胸透又称荧光透视,是利用X射线具有穿透性、荧光性和摄影效应的特性[C]红外线测温仪,是利用了红外线波长较长的特性[D]医用紫外灭菌灯是利用了紫外线的消毒特性【答案】C【解析】γ射线能量高、穿透力强,医院常用γ射线照射癌细胞,治疗癌症,故A说法正确;X射线具有穿透性、荧光性和摄影效应的特性,所以可以用来做胸透,故B说法正确;红外线测温仪,是利用了红外线的热效应,故C说法错误;医院用紫外线灯照射的方法来消毒灭菌,是利用了紫外线的消毒特性,故D说法正确。(满分:60分)对点1.电磁振荡1.(4分)(2024·江苏徐州期末)某同学利用自制线圈和一个可调电容,制作一个最简单的LC调谐电路,用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到,但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台,下列做法可行的是()[A]线圈中插入铁芯[B]减小线圈的匝数[C]增大电容器正对面积[D]减小电容器极板间距离【答案】B【解析】根据f=12πLC,为了收到这个电台,需要增大振荡频率。线圈中插入铁芯,线圈自感系数L变大,振荡频率f减小,故A错误;减小线圈的匝数,线圈自感系数L变小,振荡频率f增大,故B正确;根据C=εrS4πkd,增大电容器正对面积或减小电容器极板间距离,电容C均增大,则振荡频率2.(4分)(2024·四川绵阳期末)中高考等国家考试使用“考试专用”的金属探测仪检查考生是否携带金属物体进入考场。如图所示,金属探测仪内部有线圈与电容器,构成了LC振荡电路。当探测仪检测到金属物体时,探测仪线圈的自感系数发生变化,从而引起振荡电路中的电流频率发生变化,探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻电流的方向由b流向a,且电流正在增大,则()[A]该时刻电容器下极板带正电荷[B]线圈的磁场能在减小[C]电容器两极板间的电场强度正在加强[D]线圈的自感电动势在减小【答案】D【解析】某时刻电流的方向由b流向a,且电流正在增大,说明电容器正处于放电的过程,可知该时刻电容器上极板带正电荷,下极板带负电荷,电容器所带的电荷量在减小,则电容器的电场能在减小,线圈的磁场能在增加,A、B错误;电容器正处于放电的过程,电容器两端电压在降低,由E=Ud可知,电容器两极板间的电场强度正在减弱,C错误;由电容器放电特点可知,电流增大得越来越慢,由自感电动势公式E自=LΔIΔt可知3.(6分)(2024·河南开封二模)(多选)图甲为测量储罐中不导电液体高度的电路,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中,电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时,由电感L与电容C构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下,下列说法正确的是()[A]储罐内的液面高度降低时,LC回路振荡电流的频率将变大[B]t1～t2时间内电容器放电[C]t2～t3时间内LC回路中电场能逐渐转化为磁场能[D]该振荡电流的有效值为2Im【答案】AC【解析】LC回路振荡电流的频率为f=12πLC,根据平行板电容器电容的决定式有C=εrS4πkd,储罐内的液面高度降低时,相对介电常数εr减小,电容减小,则LC回路振荡电流的频率将变大,故A正确;根据题图乙可知,t1～t2时间内电流减小,电容器充电,磁场能减小,电场能增大,LC回路中磁场能逐渐转化为电场能,故B错误;根据题图乙可知,t2～t3时间内电流增大,电容器放电,磁场能增大,电场能减小,LC回路中电场能逐渐转化为磁场能,故C正确;根据正弦式交变电流的有效值规律可知,该振荡电流的有效值为I对点2.电磁场和电磁波电磁波谱4.(4分)(2024·山西太原期中)2024年10月30日,我国神舟十九号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功飞向我国空间站。神十八、神十九两个乘组“太空会师”,直播画面通过电磁波传送到地面。下列关于电磁波的说法正确的是()[A]电磁波可以在真空中传播[B]麦克斯韦首次通过实验验证了电磁波的存在[C]电磁波传播过程中,电场和磁场都是均匀变化的[D]太空中航天员讲话时画面与声音同步,说明电磁波与声波具有相同的传播速度【答案】A【解析】电磁波可以在真空中传播,故A正确;赫兹首次通过实验验证了电磁波的存在,故B错误;均匀变化的电场和磁场变化时只能产生恒定的磁场和电场,不会产生电磁波,故电磁波传播过程中,电场和磁场不是均匀变化的,故C错误;太空中航天员讲话时画面与声音都是通过电磁波传播到地面的,故画面和声音同步,但不能说明电磁波与声波具有相同的传播速度,故D错误。5.(4分)(2024·福建莆田期末)关于电磁波的特性和应用,下列说法正确的是()[A]微波炉利用红外线的热效应快速加热食物[B]紫外线具有杀菌作用,医院常用紫外线进行消毒[C]γ射线穿透力很强,医学上常用它进行人体透视检查[D]车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置利用的是红外线【答案】B【解析】微波炉是利用了微波的频率与水的固有频率相接近,从而使水振动而发热的,故A错误;紫外线具有杀菌作用,医院常用紫外线进行消毒,故B正确;X射线有很强的穿透本领,常用于医学上透视人体,故C错误;车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置利用的是X射线,故D错误。6.(6分)(2021·福建卷,5)(多选)以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日,中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换,如图所示。下列说法正确的是()[A]“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波[B]“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波[C]“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现[D]“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程【答案】BD【解析】“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声通信,声音在水中的传播是纵波,故信息载体属于纵波,故A错误;“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过无线蓝绿光通信,光以横波的形式传播,故信息载体属于横波,故B正确;因为太空中没有介质,故机械波无法传播,所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现,故C错误;传递信息的过程也是传递能量的过程,故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程,故D正确。7.(6分)(2024·广东江门期中)(多选)第五代移动通信技术(简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术,5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比,5G使用的电磁波频率更高。下列说法正确的是()[A]4G比5G使用的电磁波发生衍射现象更明显[B]5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同[C]5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象[D]在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长【答案】ABC【解析】5G和4G使用的电磁波在真空中的传播速度相同,均为c;与4G相比,5G使用的电磁波频率更高,根据λ=cf,可知4G使用的电磁波的波长大于5G的,则4G比5G使用的电磁波发生衍射现象更明显,故A、B正确,D错误;干涉和衍射是波的特性,5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象,故C8.(6分)(多选)如图甲为某种车辆智能道闸系统的简化原理图:预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路,当车辆靠近地感线圈时,线圈自感系数变大,使得振荡电流频率发生变化,检测器将该信号发送至车牌识别器,从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡电路中的电流如图乙所示,则下列有关说法正确的是()[A]t1时刻电容器间的电场强度为最小值[B]t1～t2时间内,电容器处于充电过程[C]汽车靠近线圈时,振荡电流频率变小[D]从图乙波形可判断车辆正靠近地感线圈【答案】ABC【解析】由题图乙可知,t1时刻地感线圈L中的电流最大,电容器间的电场强度为最小值,A正确;t1～t2时间内,线圈L中的电流减小,则电容器处于充电过程,B正确;汽车靠近线圈时,线圈的自感系数增大,由f=12πLC可知,振荡电流频率变小,C正确;由题图乙可知,频率增大,则线圈自感系数变小,9.(4分)(2024·浙江金华期末)如图所示,L为电阻可忽略的线圈,R为电阻,C为电容器,开关S处于闭合状态。现突然断开S,并开始计时,电路工作过程中,同时会向外辐射电磁波。下列选项能正确反映LC回路中电流i(顺时针方向为正)、电容器中电场E(竖直向下为正)、以及两极板间电势差Uab随时间变化的图像是() [A][B] [C][D]【答案】D【解析】L为一电阻可忽略的线圈,当开关闭合时,电容器带电量为零,通过线圈L的电流向下;断开S后,电流在LC电路中开始振荡,电容器开始充电,电流沿逆时针方向(负方向)且电流逐渐减小,故A、B错误;断开S后,电容器开始充电,b板带正电荷且逐渐增加,即负方向的电场强度逐渐增加,则两极板间电势差Uab逐渐增大,且为负,故C错误,D正确。10.(4分)(2024·江西一模)如图甲所示,在LC振荡电路实验中,多次改变电容器的电容C并测得相应的振荡电流的周期T,如图乙所示,以C为横坐标、T2为纵坐标,将测得的数据标示在坐标系中并用直线拟合数据,则()[A]电路中的磁场能最大时,电容器板间电场能最大[B]电容器板间场强增大时,电路中电流正在增大[C]电容器带电量最大时,电路中电流最大[D]可由T2-C图像计算线圈的自感系数【答案】D【解析】电路中的磁场能最大时,电容器板间电场能最小为零,选项A错误;电容器板间场强增大时,电容器正在充电,磁场能转化为电场能,电路中电流正在减小,选项B错误;电容器充电结束时,电容器带电量达到最大,电场能最大,电路中电流为零,选项C错误;由T=2πLC,得T2=4π2LC,由T2-C图像的斜率可以计算得到线圈的自感系数,选项D正确。11.(12分)(2024·江苏淮安期中)如图所示的LC电路中,电容C为0.4μF,电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时,极板间有一带负电灰尘恰好静止。当t=0时闭合开关S,灰尘在电容器内运动,重力加速度g取10m/s2。(1)求LC电路中电磁振荡的周期;(2)当t=2π×10-5s时,求带电灰尘的加速度大小;(3)若电容器两板间电压最大为10πV,求在0～π×10-5s内的平均电流大小和方向。【答案】(1)4π×10-5s(2)20m/s2(3)0.4A,逆时针方向【解析】(1)由电磁振荡的周期公式可得T=2πLC=2π1×1=4π×10-5s。(2)开关断开时,灰尘恰好静止,则有mg=qE,当t=2π×10-5s=12T时,电流i=0,电荷量最大,但电场的方向与开始时相反,mg+qE=ma,解得a=2g=20m/s2。(3)若电容器两板间电压最大为10πV,则电容器带电量最大值为Q=CU=0.4×10-6×10πC=4π×10-6C,由于π×10-5s=14T则在0～π×10-5s内的平均电流大小I=Q14T=4π×10-6开关S断开时,极板间带负电灰尘恰好静止,则电容器的上极板带正电,则在0～π×10-5s内电流沿逆时针方向。第4讲实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系一、实验原理1.实验电路图2.实验方法:控制变量法(1)U1、n1一定,研究n2和U2的关系。(2)U1、n2一定,研究n1和U2的关系。二、实验器材学生电源(低压交流)、可拆变压器(配备几个不同匝数的线圈)、多用电表、开关、导线若干。三、实验操作及步骤1.保持原线圈的匝数n1和电压U1不变,改变副线圈的匝数n2,研究n2对副线圈电压U2的影响。(1)估计被测电压的大致范围,选择多用电表交流电压挡适当量程,若不知道被测电压的大致范围,则应选择交流电压挡的最大量程进行测量。(2)组装可拆变压器:把两个线圈穿在铁芯上,闭合铁芯,用交流电压挡测量输入、输出电压。2.保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变,研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响,重复上述步骤。四、数据处理分析表格可知,理想变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比等于两个线圈的匝数n1、n2之比。次数1234n1/匝n2/匝n1∶n2U1/VU2/VU1∶U2五、注意事项1.要事先推测副线圈两端电压的可能值。2.为了人身安全,只能使用低压交流电压,所用电压不要超过12V,通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱。3.为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,大致确定被测电压后再选择适当的挡位进行测量。六、误差分析1.由于漏磁,通过原、副线圈每一匝的磁通量不严格相等造成误差。2.原、副线圈有电阻,原、副线圈中产生的焦耳热损耗造成误差。3.铁芯中有磁损耗,产生涡流造成误差。4.多用电表的读数存在误差。考点一基础性实验[例1]【实验原理与操作】(2024·江苏宿迁期中)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中,可拆变压器如图所示。(1)本实验要通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系,实验中需要运用的科学方法是。

A.控制变量法B.等效替代法C.整体隔离法(2)为了减小涡流的影响,铁芯应该选择。

A.整块硅钢铁芯B.整块不锈钢铁芯C.彼此绝缘的硅钢片叠成D.彼此绝缘的铜片叠成(3)本实验除有闭合铁芯的原、副线圈外,还须选用的器材是。(多选)

ABCD(4)下列做法正确的是。

A.为了人身安全,只能使用低压直流电源,所用电压不要超过12VB.为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测C.观察两个线圈的导线,发现粗细不同,导线粗的线圈匝数多D.变压器开始正常工作后,铁芯导电,把电能由原线圈输送到副线圈【答案】(1)A(2)C(3)AD(4)B【解析】(1)本实验要通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系,实验中需要运用的科学方法是控制变量法。故选A。(2)为了减小涡流的影响,铁芯应该选择彼此绝缘的硅钢片叠成。故选C。(3)本实验原线圈需要连接低压交流电源,需要测副线圈的输出电压,需要交流电压表,所以需要选用的器材是学生电源和多用电表。故选AD。(4)变压器对交流有作用,对直流无作用,为了人身安全,只能使用低压交流电源,且电压不要超过12V,故A错误;为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量,故B正确;根据变压器原、副线圈的规律有n1I1=n2I2,可知匝数多,其电流相对较小;导线粗的线圈电阻小,对应较大电流,其匝数就少,故C错误;变压器开始正常工作后,铁芯并不导电,通过电磁感应,把电能由原线圈输送到副线圈,故D错误。[例2]【数据处理与误差分析】(2024·广东清远期末)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中使用的可拆式变压器如图所示,图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。(1)组装好可拆式变压器后,使用学生电源给原线圈供电,用多用电表测量副线圈两端的电压,下列操作正确的是。

A.原线圈接直流电压,电表用直流电压挡B.原线圈接直流电压,电表用交流电压挡C.原线圈接交流电压,电表用直流电压挡D.原线圈接交流电压,电表用交流电压挡(2)在正确组装变压器后,甲、乙、丙三名同学分别利用控制变量法探究副线圈的电压U2与原线圈的电压U1、原线圈的匝数n1、副线圈的匝数n2的关系,将实验数据绘制成甲、乙、丙三幅图像,(选填“甲”“乙”或“丙”)同学的实验结果有误。

(3)小明同学正确组装变压器后,把12V的学生交流电源接到原线圈“2”“14”接线柱,副线圈接线“0”“4”接线柱,原、副线圈的匝数比为,在确认电路连接无误的情况下,接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是。

A.8.0V B.4.0V C.3.8V D.0(4)从实验数据分析,原、副线圈上的电压之比并不等于它们的匝数之比。分析下列可能的原因,正确的是(多选)。

实验次数n1/匝n2/匝U1/VU2/V12001008.24.022001006.12.932001004.01.9A.原、副线圈的电压不同步B.变压器线圈中有电流通过时会发热C.铁芯在交变磁场的作用下会发热D.穿过副线圈的磁通量小于原线圈的磁通量【答案】(1)D(2)乙(3)3∶1C(4)BCD【解析】(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中,电源应使用交流电源,同时还需要交流电压表来测量电压。故选D。(2)对于理想变压器有U1U2=n1n2,整理得U2=n2n1U1或U2=U1n2·1n1或(3)由题意可知,原线圈的匝数为n1=(14-2)×100=1200,副线圈的匝数为n2=(4-0)×100=400,所以理想变压器原、副线圈的匝数比为n1n2=1200400=31。设副线圈的电压为U2,有U1U2=n1n2,解得U2=4V,由于变压器不是理想变压器,会有“漏磁”的情况出现,(4)从实验数据分析,原、副线圈上的电压之比并不等于它们的匝数之比,其变压器并不是理想变压器,能量损失主要来自三个方面,分别是变压器线圈中电阻有电流通过时会发热(铜损)、铁芯在交变磁场的作用下产生涡流发热(铁损)和由于漏磁导致穿过副线圈的磁通量小于原线圈的磁通量(磁损)。故选BCD。考点二创新性实验[例3]【实验器材的创新】(2024·广东广州期中)某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。(1)该同学将原线圈接一学生电源的交流电压输出端,并使用交流电压表分别测量原、副线圈两端的电压,得到的实验数据如下表所示。实验序号原线圈匝数n1副线圈匝数n2原线圈电压U1/V副线圈电压U2/V14002004.222.1024008004.228.36340016004.2216.83根据实验数据,得到的结论为:在误差允许的范围内,。

(2)该同学利用(1)问中第2组数据时的副线圈给一标有“3.8V0.3A”字样的小灯泡供电,发现小灯泡并没有被烧坏。测量此时小灯泡两端的电压约为3.00V,并不是8.36V,其原因主要是。

(3)可拆变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示,原线圈接交流电源,副线圈接入小灯泡。第一次,缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合;第二次,另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条,重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是。(多选)

A.第二次实验中小灯泡更亮些B.用普通铁块和用铁芯横条相比,普通铁块更容易发热C.无论用普通铁块还是用铁芯横条,流经小灯泡的电流均为交变电流【答案】(1)变压器原、副线圈的电压比等于匝数比(2)副线圈有电阻,且与小灯泡电阻相近,副线圈分压(3)BC【解析】(1)第一组数据,原、副线圈匝数比为n1n2=400200=21,电压之比为U1U2=4.222.10≈21;第二组数据,原、副线圈匝数比为n1n2=400800=12,电压之比为U1U2=4.228.(2)由于副线圈存在电阻,且与小灯泡电阻相近,即副线圈分压,使得小灯泡两端电压变小。(3)铁芯横条与普通铁块都是导磁材料,铁芯闭合后,减少了漏磁现象,产生的感应电动势增大,小灯泡变亮;用普通铁块和用铁芯横条相比,普通铁块由于涡流更容易发热,变压器效率低一些,第一次实验中小灯泡更亮些,故A错误,B正确。无论用普通铁块还是用铁芯横条,副线圈中还是交变电流,流经小灯泡的电流均为交变电流,故C正确。[例4]【实验情境的创新】(2024·贵州贵阳模拟)有一个教学用的可拆变压器,如图甲所示,它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同),线圈外部还可以绕线。(1)某同学用一多用电表的同一倍率电阻挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图乙中的A、B位置,由此可推断(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。

(2)该实验中输入端所接电源最适合的是。

A.220V交流电源B.220V直流电源C.12V以内低压直流电源D.12V以内低压交流电源(3)如果把它看作理想变压器,现要测量A线圈的匝数,提供的器材有:一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。请完成实验步骤的填空:①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈;②将A线圈与低压交流电源相连接;③用多用电表的挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U;

④A线圈的匝数为(用题目中的物理符号表示)。

【答案】(1)A(2)D(3)③交流电压④n【解析】(1)根据电阻定律R=ρlS,电阻率和横截面积相同时,导线越长,电阻越大,A线圈电阻比B的大,故A(2)为保证学生安全,应用12V以内低压交流电源,故选D。(3)变压器输入、输出都是交变电流,所以要用交流电压挡测输入和输出电压。根据变压器原、副线圈的电压比等于匝数比得UAU=nAn,解得n(满分:50分)1.(10分)(2024·广东广州期末)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,某同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究,图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。(1)对于实验过程,下列说法正确的是。

A.本探究实验采用了控制变量法B.测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”C.因为实验所用电压较低,通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱(2)若变压器是理想变压器,电源接变压器原线圈“0”“8”接线柱,副线圈接“0”“4”接线柱,若副线圈所接电表的示数为6.0V,则原线圈的输入电压应为。

A.18.0V B.12.0V C.5.0V D.3.0V(3)该同学组装变压器时忘记将铁芯闭合进行实验,若原、副线圈匝数比为8∶1,原线圈接12.0V交流电压,则测量副线圈的交流电压表的实际读数可能是。

A.0 B.9.60V C.1.50V D.0.65V(4)正确组装变压器后,用匝数Na=400和Nb=800的变压器实际测量数据如下表:Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是(选填“Na”或“Nb”)。

【答案】(1)A(2)B(3)D(4)Nb【解析】(1)为便于探究,可以采用控制变量法,故A正确;变压器的原线圈接低压交流电,测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”,故B错误;虽然实验所用电压较低,但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路,这样可避免发生危险,实验操作更规范,故C错误。(2)变压器为理想变压器,则原线圈电压为U1=n1U2n2=84×6.0V=12.(3)假设变压器为理想变压器,则副线圈电压为U2=n2U1n1=18×12.0V=1.5V,考虑到变压器未将铁芯闭合,导致漏磁,使通过副线圈的磁通量减小,则副线圈两端电压小于1.5V,电压表测量的是有效值,则读数小于1.(4)由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素,所以副线圈实际测量的电压值应该小于理论值,由理想变压器规律U1U2=n1n2,而NaNb=12,由表格数据U2.(10分)(2024·江苏常州期末)小明同学做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。(1)小明正确连接电路后,选用合适的挡位测量原、副线圈电压,并记入下表:序号123456原线圈U1/V0.02.04.06.08.010.0副线圈U2/V0.00.91.92.9

4.8如图甲所示,小明测量第5组数据U2时,读数为V。

(2)请你利用表格中小明测量的原、副线圈电压数据,在图乙中作出U1-U2图像,并求出图像的斜率k=(结果保留2位有效数字)。

(3)变压器原、副线圈匝数分别为n1=200、n2=100,比较U1-U2图像的斜率k与匝数比n1n2,可以得出的结论是

【答案】(1)3.9(2)图见解析2.1(3)在误差允许范围内,原、副线圈电压与匝数的关系为U1U【解析】(1)由表格数据的规律可知,小明测量第5组数据U2时,读数为3.9V。(2)按表中数据在题图乙中描点作图,如图所示。由U1-U2图像,其斜率k=10.04.8(3)变压器原、副线圈匝数分别为n1=200、n2=100,可知匝数比为n1n2=200100=2,比较U1-U2图像的斜率k与匝数比n1n2,3.(15分)功放内部的变压器一般为环状,简称环牛,如图甲所示。某同学利用环牛探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系(环牛效率极高,可看成理想变压器,其示意图如图乙所示)。(1)测量环牛的初级(原)、次级(副)线圈匝数n1、n2的方法是:先在闭合铁芯上紧密缠绕n=70匝漆包细铜线,并将理想交流电压表1接在细铜线两端;然后在初级线圈(左侧)上输入有效值为24.0V的低压交流电,再将理想交流电压表2连接在次级线圈(右侧)上,若理想交流电压表1的示数为3.0V,理想交流电压表2的示数为12.0V,则次级线圈的匝数n2=。

(2)若在初级线圈(左侧)上接入电压瞬时值u=2202sin100πtV的电压,则连接在次级线圈(右侧)上的理想交流电压表2的示数为V。

(3)由于变压器工作时有能量损失,实验中测得的原、副线圈的电压比(选填“大于”“小于”或“等于”)原、