2011《》高三物理一輪復習 第13章 交變電流電磁場和電磁波單元評估

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1、2011《》高三物理一輪復習 第13章 交變電流電磁場和電磁波單元評估 (本欄目內(nèi)容，在學生用書中以活頁形式分冊裝訂！) 一、選擇題 1．如右圖所示為一理想變壓器，在原線圈輸入電壓不變的條件下，要提高變壓器的輸入功率，可采用的方法是 (　　) A．只增加原線圈的匝數(shù) B．只增加副線圈的匝數(shù) C．只減小R1的電阻 D．斷開開關(guān)S 【解析】　輸入功率由輸出功率決定，副線圈上的功率P2＝.增加副線圈的匝數(shù)，U2增加，P2增大，B正確；增加原線圈匝數(shù)，U2減小，P2減小，A錯；減小R1的電阻，副線圈上的總電阻R變小，P2增大，C對；斷開S，R增大，P2減小，D錯． 【答案】　BC

2、 2．如圖甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO′以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動．若以線圈平面與磁場夾角θ＝45°時(如圖乙)為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正．則下列四幅圖中正確的是 (　　) 【解析】　本題考查的知識點是交變電流的產(chǎn)生、交變電流的圖象．由圖甲、乙可知初始時刻交變電流方向為adcba，是負值，所以感應電流的表達式為i＝－Imcos(ωt＋π/4)，故選項D正確． 【答案】　D 3．如圖甲所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動，以線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產(chǎn)生的交

3、變電流按圖乙所示的余弦規(guī)律變化，在t＝時刻 (　　) A．線圈中的電流最大 B．穿過線圈的磁通量為零 C．線圈所受的安培力為零 D．穿過線圈磁通量的變化率最大 【解析】　注意線圈轉(zhuǎn)動過程中通過兩個特殊位置(平行于磁感線和垂直于磁感線)時的特點；磁通量、磁通量的變化、磁通量的變化率不同；t＝＝，線圈轉(zhuǎn)過90°，本題應選C. 【答案】　C 4．下圖是可調(diào)光的臺燈電路示意圖，哪種(或幾種)電路是可取的 (　　) 【解析】　三個電路中用來改變電燈兩端電壓的分別是電阻、感抗、變壓器．效果最好的是C，它是用變壓器改變電壓；而最不可取的是A，利用串聯(lián)電阻雖然起到了降壓作用，但電阻

4、消耗了一定的電功率．而B電路利用電感的感抗降低電壓來調(diào)，雖然它占據(jù)一定的電功率，但不消耗電能． 【答案】　BC 5．如右圖所示是街頭變壓器給用戶供電的示意圖．變壓器的輸入電壓是市電網(wǎng)的電壓，不會有很大的波動，輸出電壓通過輸電線輸送給用戶．輸電線的電阻用R0表示，變阻器R表示用戶用電器的總電阻，當滑動變阻器觸頭P向下移動時，下列說法不正確的是 (　　) A．相當于在增加用電器的數(shù)目 B．A1表的示數(shù)隨A2表的示數(shù)的增大而增大 C．V1表的示數(shù)隨V2表的示數(shù)的增大而增大 D．變壓器的輸入功率增大 【解析】　當滑動變阻器觸頭P向下移動時，用電器的總電阻減小，相當于并聯(lián)的用電器數(shù)目增加

5、，同時變壓器的輸入功率增大，A、D對；電網(wǎng)供電是“用多少供多少”輸出電流增大則輸入電流增大，B正確；但變壓器的輸出電壓則由輸入電壓決定，當輸入電壓和變壓器的匝數(shù)比一定時，輸出電壓一定，C錯．答案為C. 【答案】　C 6．如下圖所示，MN和PQ為兩光滑的電阻不計的水平金屬導軌，N、Q接理想變壓器，理想變壓器的輸出端接電阻元件R、電容元件C，導軌上垂直放置一金屬棒ab.今在水平導軌部分加一豎直向上的勻強磁場，則下列說法中正確的是(IR、IC均為有效值) (　　) A．若ab棒勻速運動，則IR≠0，IC＝0 B．若ab棒勻速運動，則IR＝0，IC＝0 C．若ab棒在某一中心位置兩側(cè)做

6、簡諧運動，則IR≠0，IC≠0 D．若ab棒做勻加速運動，則IR≠0，IC＝0 【解析】　ab勻速切割時產(chǎn)生恒定電動勢，原線圈中有穩(wěn)定恒電流，副線圈不產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象，故副線圈電流為零，A錯B對；若ab棒在某一中心位置兩側(cè)做簡諧運動，原線圈中產(chǎn)生周期性變化的電流，副線圈產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象，副線圈電流不為零，電容器進行充放電，故C對；當ab勻加速運動時，產(chǎn)生的電動勢均勻增加，原線圈中的電流均勻增加，產(chǎn)生的磁場均勻增強，副線圈中產(chǎn)生穩(wěn)定的感應電動勢，副線圈兩端電壓不變，因而電容器不會充電．故選項D也正確． 【答案】　BCD 7．(2010年大連一模)如右圖所示是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)圖和磁場分布

7、圖，若磁極與圓柱間的磁場都是沿半徑方向，且磁場有理想的邊界，線圈經(jīng)過有磁場的位置處磁感應強度大小相等．某同學用此種電流表中的線圈和磁體做成發(fā)電機使用，讓線圈勻速轉(zhuǎn)動，若從圖中水平位置開始計時，取起始電流方向為正方向，表示產(chǎn)生的電流隨時間變化關(guān)系的下列圖象中正確的是 (　　) 【解析】　由于線圈在磁場中切割磁感線，切割速度方向總是與磁場方向垂直，磁感應強度B、導線有效長度L和導線切割速率v等都不變化，由E＝BLv，可知產(chǎn)生的感應電動勢大小不變，感應電流大小不變．根據(jù)右手定則，電流方向做周期性變化，C正確． 【答案】　C 8．一臺發(fā)電機最大輸出功率為4 000 kW，電壓為4 000

8、V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠方輸電．輸電線路總電阻R＝1 kΩ.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負載為多個正常發(fā)光的燈泡(220 V、60 W)．若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%，變壓器T1和T2的損耗可忽略，發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài)，則 (　　) A．T1原、副線圈電流分別為103 A和20 A B．T2原、副線圈電壓分別為1.8×105 V和220 V C．T1和T2的變壓比分別為1∶50和40∶1 D．有6×104盞燈泡(220 V、60 W)正常發(fā)光 【解析】　T1原線圈的電流為I1＝＝ A＝1×103 A，輸電線上損失的功率為P損＝IR＝10%P1，所以I2＝＝

9、A＝20 A，選項A對；T1的變壓比為＝＝＝；T1上副線圈的電壓為U2＝50U1＝2×105 V, T2上原線圈的電壓為U3＝U2－I2R＝2×105 V－20×103 V＝1.8×105 V，選項B對；T2上原、副線圈的變壓比為＝＝＝，選項C錯；能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為：N＝＝6×104，選項D對． 【答案】　ABD 9．如右圖所示，在兩平行金屬板中央有一個靜止的電子(不計重力)，當兩板間加上如下圖所示的交變電壓后，能使電子有可能做往返運動的電壓是(如下圖) (　　) 【解析】　對A圖象可知，電子先做加速度減小的加速度運動，T時刻速度最大，由T到T做加速度增加的減速運動，T時刻速

10、度為零．從T到T電子反向做加速度減小的加速運動，T時刻速度最大，由T到T做加速度增大的減速運動，T時刻速度為零，回到原位置，即電子能往復運動．同樣的方法可得B、C也對． 【答案】　ABC 10．將硬導線中間一段折成半圓形，使其半徑為r(m)，讓它在磁感應強度為B(T)、方向如右圖所示的勻強磁場中繞軸MN勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n(r/s)，導線在a、b兩處通過電刷與外電路連接，外電路接有阻值為R(Ω)的電阻，其余部分的電阻不計，則 (　　) A．通過電阻R的電流恒為 B．電阻R兩端的電壓的最大值為Bnπ2r2 C．半圓導線從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，通過電阻R的電荷量為 D．電阻R上

11、消耗的電功率為 【解析】　因為是線圈轉(zhuǎn)動發(fā)生電磁感應，且圖示位置磁通量最大，產(chǎn)生正弦式交變電流，故A項錯誤；感應電動勢的最大值Em＝BSω＝B·π·2πn＝Bnπ2r2，且電路中除電阻R以外其余部分的電阻不計，所以Um＝Em＝Bnπ2r2，故B項正確；由U＝和P＝可得：P＝，故D項正確；導線由圖示位置轉(zhuǎn)過90°時，可視為通過半圓的磁通量由Φ＝BS＝B·＝變?yōu)?，即ΔΦ＝，由法拉第電磁感應定律可得：＝，又＝，q＝Δt，所以導線由圖示位置轉(zhuǎn)過90°時通過電阻R的電荷量為q＝Δt＝Δt＝Δt＝，由于再轉(zhuǎn)90°時電流的方向不變，由對稱性可知，半圓導線從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，通過電阻R的電荷量

12、Q＝2q＝，故C項也正確． 【答案】　BCD 二、非選擇題 11．示波器工作時，屏上顯示出如下圖甲所示的波形，且亮度較弱．要將波形由甲圖位置調(diào)節(jié)到乙圖的位置和波形，示波器面板上的旋鈕被調(diào)節(jié)的是________． A．輝度旋鈕　B．聚焦旋鈕　C．輔助聚焦旋鈕　D．豎直位移旋鈕　E．Y增益旋鈕　F．X增益旋鈕　G．水平位移旋鈕　H．掃描微調(diào)旋鈕　I．衰減旋鈕　J．掃描范圍旋鈕　K．同步開關(guān) 【答案】　A、D、E、F、G、K 12．(2009年海南單科)鉗型電流表的工作原理如右圖所示．當通有交流電的導線從環(huán)形鐵芯的中間穿過時，與繞在鐵芯上的線圈相連的電表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)．由于通過環(huán)形鐵

13、芯的磁通量與導線中的電流成正比，所以通過偏轉(zhuǎn)角度的大小可以測量導線中的電流．日常所用交流電的頻率在中國和英國分別為50 Hz和60 Hz.現(xiàn)用一鉗型電流表在中國測量某一電流，電表讀數(shù)為10 A；若用同一電表在英國測量同樣大小的電流，則讀數(shù)將是________A．若此表在中國的測量值是準確的，且量程為30 A；為使其在英國的測量值變?yōu)闇蚀_，應重新將其量程標定為________A. 【解析】　當導線中電流的頻率由50 Hz變?yōu)?0 Hz時，若導線中電流大小相同，則它在鐵芯中產(chǎn)生的磁場的變化率增大為原來的1.2倍，導線中為10 A電流時示數(shù)為12 A；若電流表指針偏角相同，則磁通量變化率相同，導線

14、中電流應為原來的倍，故頻率為50 Hz時，電流的量程為30 A，而頻率為60 Hz時電流表的量程就成為25 A了． 【答案】　12　25 13．交流發(fā)電機的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動．一小型發(fā)電機的線圈共220匝，線圈面積S＝0.05 m2，線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50 Hz，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應強度B＝ T．為用此發(fā)電機所發(fā)出交流電帶動兩個標有“220 V, 11 kW”的電機正常工作，需在發(fā)電機的輸出端a、b與電機之間接一個理想變壓器，電路如下圖所示．求： (1)發(fā)電機的輸出電壓為多少？ (2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為多少？ (3)與變壓器原

15、線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多大？ 【解析】　(1)根據(jù)Em＝NBSω＝1 100 V 得輸出電壓的有效值為U1＝＝1 100 V. (2)根據(jù)＝得＝. (3)根據(jù)P入＝P出＝2.2×104 W 再根據(jù)P入＝U1I1，解得I1＝20 A. 【答案】　(1)1 100 V　(2)　(3)20 A 14．如右圖所示矩形線圈abcd放置在磁感應強度為B的有界磁場中，磁場只分布在線圈bc邊的左側(cè)．線圈繞bc軸轉(zhuǎn)動，角速度為ω.將電阻R、理想交流電流表接在線圈上組成電路，且電路中其他電阻不計，已知ab＝l1，bc＝l2，求： (1)以abcda為電流正方向，從圖示位置開始計時，畫出線圈中

16、電流隨時間變化的圖象； (2)從圖示位置轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量； (3)從圖示位置轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)，通過電阻R上的電荷量； (4)電流表示數(shù)． 【解析】　(1)線圈開始在中性面位置，根據(jù)楞次定律，開始電流為正，再根據(jù)磁場邊界特點，線圈中電流隨時間變化規(guī)律如下圖： (2)感應電動勢最大值 Em＝Bl1l2ω， 則Im＝ 圈內(nèi)，電流有效值I＝ Q＝I2R·＝. (3)圈內(nèi)平均感應電動勢 ＝平均電流＝ 通過R的電荷量 q＝·T＝. (4)設(shè)此交變電流一個周期內(nèi)的有效值為I′，則 I′2RT＝2R· 解得I′＝Im＝ 故電路中交流電流表示數(shù)為. 【答案】　(1) (2)　(3)　(4)