[精华]【二轮必做】2011届高考物理二轮总温习专题过关检测--专题：交变电流电磁场电磁波(全部含具体谜底解析)[1]

[精华]【二轮必做】2011届高考物理二轮总温习专题过关检测--专题：交变电流电磁场电磁波(全部含具体谜底解析)[1]2011届高考物理二轮总复习专题过关检测)交变电流电磁场电磁波(时间:90分钟满分:100分)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: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.:D2.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: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、Bv正确.根据,,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,f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:ABC3.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13-2A.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: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A、C正确.答案:AC4.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t至1t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2M两端的电势差u随时间t的变化情况可能是图13-4中的()ab图13-3图13-4解析:对A图,u不变,A表中无电流,对B图,u均匀增大,由安培定则知,M中有向上增强的磁abab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:CD5.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13-5A.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: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L亮3度不变，L变暗，L变亮，故B正确.21答案:B6.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n、n,电压表的示23数为U,电流表的示数为I,L、L是完全相同的灯泡,根据以上条件可以计算出的物理量是()12图13-6A.线圈A的匝数B.灯L两端的电压2C.变压器的输入功率D.通过灯L的电流1UnC3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U,则,所以,CUn2n3,B正确;通过L的电流为I,则可以求出L的电阻,L与L的电阻相同,所以可求出U,U2221Cn2通过L的电流,D正确;根据以上数据可以求出L、L的功率,可得变压器总的输出功率,它也等112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:BCD7.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L、L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12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13-7A.当开关置于1、2时，稳定后L、L两个灯泡均发光且亮度相同12B.当开关置于1、2时，稳定后L、L两个灯泡均发光，且L比L亮1212C.当开关置于3、4时，稳定后，若只增加交变电流的频率，则L变暗，L变亮12D.在开关置于3、4的瞬间，L立即发光，而L亮度慢慢增大21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，L不发光，A、B错误;在2开关置于3、4的瞬间，电容器通交流，L立即发光，由于电感的自感作用，L亮度慢慢增大，21D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，L变暗，L变亮，12C正确.答案:CD8.如图13-8所示，理想变压器初级线圈的匝数为n，次级线圈的匝数为n,初级线圈的两端a、12b接正弦交流电源，电压表V的示数为220V，负载电阻R=44Ω，电流表A的示数为0.20A.1下列判断中正确的是()图13-8?1A.初级线圈和次级线圈的匝数比为2B.初级线圈和次级线圈的匝数比为5?1C.电流表A的示数为1.0A2D.电流表A的示数为0.4A2解析:对于理想变压器，P=UI=220×0.20W=44W，则负载电阻消耗的功率P=P=44W，据111212UnU220112得则故B正确.A的读数P,,,,,5,U,PR,44，44V,44V,2222RnU4422U442I,,A,1A,故C正确.2R44答案:BC9.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40W，则下列判断正确的是()图13-9362VA.副线圈两端输出的电压为B.原线圈中电流表的示数约为0.18AC.变压器的输入、输出功率之比为55?9D.原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin100πt(V)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nP12U,U,36V，A错;根据理想变压器知P=P，故有I,,0.18A，B选项正确，12121nU11C错;原线圈两端电压的瞬时值表达式为，D错.只有B选项正确.u,2202sin100,t(V)答案:B10.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n?n=1?100，交流电流表A的示数是50mA，则()12-10图13A.被测电路的电流有效值为0.5AB.被测电路的电流平均值为0.5AC.被测电路的电流最大值为52AD.原副线圈中的电流同时达到最大值In12解析:交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即I=50mA=0.05A，根据得，I=5A，,21In21A、B均错误;原线圈(被测电路)中电流的最大值，C项正确;原线圈中I,2I,52Alm1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:C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1000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2min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: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=2.0Ω，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，1min内外界对线圈做的功是多少,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I=2.0A.m,3(2)矩形线圈转动的周期T=4.0×10s.2II2mm(3)由有效值线圈电阻上产生的电热功率为P,IR,R,4W.I,,22(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=240J.,3答案:(1)2.0A(2)4.0×10s(3)4W(4)240J13.(9分)有一台内阻为1Ω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4Ω.全校共有22个班，每班有“220V40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则图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:(1)由题意知U=220V4P40则I,,n,，22，6A,24A3U220RUnUn4333,由降压变压器变压关系:得,U,,880V3Unn444nIIn4324由降压变压器变流关系:得,,I,,6A2Inn333又因为U=U+IR=880V+6×4V=904V232Un11,由升压变压器变压关系:,得U=226V1Un22In12,,由升压变压器变流关系:得I=24A1In21所以:(1)发电机的电动势:E=U+Ir=250V.112(2)发电机的输出功率P=EI,Ir=5424W.出11P22，40，6J5280有效,,,，100%,，100%,97%.(3)输电的效率P5424J5424出答案:(1)250V(2)5424W(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=0.1m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1域内磁感应强度B的大小均为，方向不变，线圈的总电阻为2Ω，它的引出线接有8ΩT5,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).图13-13(1)画出通过电珠L的电流图象(从L?b为正方向);(2)在0.1s,0.15s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:(1)在0s,0.1s内:感应电动势E=nBLv11E0.101I,,0.2Av,m/s,1m/sL=2πr，110.1R总E2I,,0.4A.在0.1s,0.15s内:v=2m/s，E=nBLv，2222R总(2)因为外力匀速推动线圈，所以有:F=F=nBIL=nBI?2πr,安220.2F,50，，0.4，2,，0.1N,0.8N.,(3)电流的有效值为I，则有:222IR×0.15=0.2R×0.1+0.4R×0.0522I,252162P,IR,，8W,W,0.64W.所以出2525答案:(1)略(2)0.8N(3)0.64W15.(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2r=1.0Ω，所围成矩形的面积S=0.040m，小灯泡的电阻R=9.0Ω，磁场的磁感应强度随时间按22,,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e,nBScostV,mTT其中B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:m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;T(3)在磁感应强度变化的的时间内，通过小灯泡的电荷量.0~4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,2圈中产生交变电流的周期为T=3.14×10s2nBS,mE,,8.0V.所以线圈中感应电动势的最大值为mTEmI,,0.80A(2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为mR，r通过小灯泡电流的有效值为I,I/2,0.402Am2小灯泡消耗的电功率为P=IR=2.88W.,BE,nS(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,tEnS,BI,,通过灯泡的平均电流R，r(R，r),tnS,B,3Q,I,t,,4.0，10C.通过灯泡的电荷量R，r,3答案:(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0×10C16.(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9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为10Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%.求:(1)村民和村办小企业需要220V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少,(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少,解析:建立如图甲所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比.本题可以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I，再根线据输出功率求出U，然后再求出U.23甲2(1)由线路损耗的功率P=IR可得线线线P9000，4%线I,,A,6A线R10线又因为P=UI，所以输出线2P9000输出U,,V,1500V2I6线U=U,IR=(1500,6×10)V=1440V线线32根据理想变压器规律5001nUV11,,,15003nUV221440V72nU33,,,220V11nU44所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1?3和72?11.(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图乙所示)，由乙P=UI′可得输出线P9000输出I',,A,18A线U500所以线路损耗的功率22P=I′R=18×10W=3240W线线线用户得到的电压U=U,I′R=(500,18×10)V=320V用户线线用户得到的功率P=P,P=(9000,3240)W=5760W.用户输出线答案:(1)1?372?11(2)320V5760W