2011课件-高三物理一轮复习 第13章 交变电流电磁场和电磁波单元评估

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1、2011《金版新学案》高三物理一轮复习 第13章 交变电流电磁场和电磁波单元评估 (本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！) 一、选择题 1．如右图所示为一理想变压器，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的方法是 (　　) A．只增加原线圈的匝数 B．只增加副线圈的匝数 C．只减小R1的电阻 D．断开开关S 【解析】　输入功率由输出功率决定，副线圈上的功率P2＝.增加副线圈的匝数，U2增加，P2增大，B正确；增加原线圈匝数，U2减小，P2减小，A错；减小R1的电阻，副线圈上的总电阻R变小，P2增大，C对；断开S，R增大，P2减小，D错． 【答

2、案】　BC 2．如图甲所示，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ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙)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 (　　) 【解析】　本题考查的知识点是交变电流的产生、交变电流的图象．由图甲、乙可知初始时刻交变电流方向为adcba，是负值，所以感应电流的表达式为i＝－Imcos(ωt＋π/4)，故选项D正确． 【答案】　D 3．如图甲所示，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ω转动，以线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈

3、中产生的交变电流按图乙所示的余弦规律变化，在t＝时刻 (　　) 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°，本题应选C. 【答案】　C 4．下图是可调光的台灯电路示意图，哪种(或几种)电路是可取的 (　　) 【解析】　三个电路中用来改变电灯两端电压的分别是电阻、感抗、变压器．效果最好的是C，它是用变压器改变电压；而最不可取的是A，利用串联电阻虽然起到了降压作

4、用，但电阻消耗了一定的电功率．而B电路利用电感的感抗降低电压来调，虽然它占据一定的电功率，但不消耗电能． 【答案】　BC 5．如右图所示是街头变压器给用户供电的示意图．变压器的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，下列说法不正确的是 (　　) A．相当于在增加用电器的数目 B．A1表的示数随A2表的示数的增大而增大 C．V1表的示数随V2表的示数的增大而增大 D．变压器的输入功率增大 【解析】　当滑动变阻器触头P向下移动时，用电器的总电阻减小，相当于并联的用电

5、器数目增加，同时变压器的输入功率增大，A、D对；电网供电是“用多少供多少”输出电流增大则输入电流增大，B正确；但变压器的输出电压则由输入电压决定，当输入电压和变压器的匝数比一定时，输出电压一定，C错．答案为C. 【答案】　C 6．如下图所示，MN和PQ为两光滑的电阻不计的水平金属导轨，N、Q接理想变压器，理想变压器的输出端接电阻元件R、电容元件C，导轨上垂直放置一金属棒ab.今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场，则下列说法中正确的是(IR、IC均为有效值) (　　) A．若ab棒匀速运动，则IR≠0，IC＝0 B．若ab棒匀速运动，则IR＝0，IC＝0 C．若ab棒在某一中心

6、位置两侧做简谐运动，则IR≠0，IC≠0 D．若ab棒做匀加速运动，则IR≠0，IC＝0 【解析】　ab匀速切割时产生恒定电动势，原线圈中有稳定恒电流，副线圈不产生电磁感应现象，故副线圈电流为零，A错B对；若ab棒在某一中心位置两侧做简谐运动，原线圈中产生周期性变化的电流，副线圈产生电磁感应现象，副线圈电流不为零，电容器进行充放电，故C对；当ab匀加速运动时，产生的电动势均匀增加，原线圈中的电流均匀增加，产生的磁场均匀增强，副线圈中产生稳定的感应电动势，副线圈两端电压不变，因而电容器不会充电．故选项D也正确． 【答案】　BCD 7．(2010年大连一模)如右图所示是磁电式电流表的结构图

7、和磁场分布图，若磁极与圆柱间的磁场都是沿半径方向，且磁场有理想的边界，线圈经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等．某同学用此种电流表中的线圈和磁体做成发电机使用，让线圈匀速转动，若从图中水平位置开始计时，取起始电流方向为正方向，表示产生的电流随时间变化关系的下列图象中正确的是 (　　) 【解析】　由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方向垂直，磁感应强度B、导线有效长度L和导线切割速率v等都不变化，由E＝BLv，可知产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变．根据右手定则，电流方向做周期性变化，C正确． 【答案】　C 8．一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4

8、 000 V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1 kΩ.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V、60 W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则 (　　) A．T1原、副线圈电流分别为103 A和20 A B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 V C．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1 D．有6×104盏灯泡(220 V、60 W)正常发光 【解析】　T1原线圈的电流为I1＝＝ A＝1×103 A，输电线上损失的功率为P损＝IR＝10%P1，所以

9、I2＝＝ A＝20 A，选项A对；T1的变压比为＝＝＝；T1上副线圈的电压为U2＝50U1＝2×105 V, T2上原线圈的电压为U3＝U2－I2R＝2×105 V－20×103 V＝1.8×105 V，选项B对；T2上原、副线圈的变压比为＝＝＝，选项C错；能正常发光的灯泡的盏数为：N＝＝6×104，选项D对． 【答案】　ABD 9．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)，当两板间加上如下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T到T做加速度增加的减速运动

10、，T时刻速度为零．从T到T电子反向做加速度减小的加速运动，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，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 10．将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为r(m)，让它在磁感应强度为B(T)、方向如右图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动，转速为n(r/s)，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有阻值为R(Ω)的电阻，其余部分的电阻不计，则 (　　) A．通过电阻R的电流恒为 B．电阻R两端的电压的最大值为Bnπ2r2 C．半圆导线从图示位置转过180°的过程中，通过电阻R的电荷量为 D

11、．电阻R上消耗的电功率为 【解析】　因为是线圈转动发生电磁感应，且图示位置磁通量最大，产生正弦式交变电流，故A项错误；感应电动势的最大值Em＝BSω＝B·π·2πn＝Bnπ2r2，且电路中除电阻R以外其余部分的电阻不计，所以Um＝Em＝Bnπ2r2，故B项正确；由U＝和P＝可得：P＝，故D项正确；导线由图示位置转过90°时，可视为通过半圆的磁通量由Φ＝BS＝B·＝变为0，即ΔΦ＝，由法拉第电磁感应定律可得：＝，又＝，q＝Δt，所以导线由图示位置转过90°时通过电阻R的电荷量为q＝Δt＝Δt＝Δt＝，由于再转90°时电流的方向不变，由对称性可知，半圆导线从图示位置转过180°的过程中，通过电阻

12、R的电荷量Q＝2q＝，故C项也正确． 【答案】　BCD 二、非选择题 11．示波器工作时，屏上显示出如下图甲所示的波形，且亮度较弱．要将波形由甲图位置调节到乙图的位置和波形，示波器面板上的旋钮被调节的是________． A．辉度旋钮　B．聚焦旋钮　C．辅助聚焦旋钮　D．竖直位移旋钮　E．Y增益旋钮　F．X增益旋钮　G．水平位移旋钮　H．扫描微调旋钮　I．衰减旋钮　J．扫描范围旋钮　K．同步开关 【答案】　A、D、E、F、G、K 12．(2009年海南单科)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

13、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

14、相同，导线中电流应为原来的倍，故频率为50 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 13．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)

15、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＝NBSω＝1 100 V 得输出电压的有效值为U1＝＝1 100 V. (2)根据＝得＝. (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 14．如右图所示矩形线圈abcd放置在磁感应强度为B的有界磁场中，磁场只分布在线圈bc边的左侧．线圈绕bc轴转动，角速度为ω.将电阻R、理想交流电流表接在线圈上组成电路，且电路中其他电阻不计，已知ab＝l1，bc＝l2，求： (1)以abcda为电流正方向，从图示位置开始计时，

16、画出线圈中电流随时间变化的图象； (2)从图示位置转过圈的时间内，电阻R上产生的热量； (3)从图示位置转过圈的时间内，通过电阻R上的电荷量； (4)电流表示数． 【解析】　(1)线圈开始在中性面位置，根据楞次定律，开始电流为正，再根据磁场边界特点，线圈中电流随时间变化规律如下图： (2)感应电动势最大值 Em＝Bl1l2ω， 则Im＝ 圈内，电流有效值I＝ Q＝I2R·＝. (3)圈内平均感应电动势 ＝平均电流＝ 通过R的电荷量 q＝·T＝. (4)设此交变电流一个周期内的有效值为I′，则 I′2RT＝2R· 解得I′＝Im＝ 故电路中交流电流表示数为. 【答案】　(1) (2)　(3)　(4)