（課標(biāo)人教版）2020年《高考風(fēng)向標(biāo)》物理 第11章交變電流電磁振蕩與電磁波單元試題

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1、交變電流、電磁振蕩與電磁波單元測試題 第I卷（共48分） 一、選擇題 共12小題在每小題給出的四個選項中，有一個或一個以上選項符合題目要求，全部選對得4分，選不全得2分，有選錯或不答的得0分 1．（2020山東青島）物理興趣小組的同學(xué)將10 m的導(dǎo)線與靈敏電流表相連，組成閉合電路，甲、乙兩個同學(xué)，東西方向站立,迅速搖動這條導(dǎo)線，如圖13-4-1所示．在其他條件不變的情況下，下列說法正確的是（ ） A．沒有電流通過電流表 B．通過電流表的電流是直流電 C．通過電流表的電流是交流電 D．搖動的角速度越大，電路中的電流最大值越大 2．（2020北京西城）某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電

2、動勢與時間的關(guān)系如圖13-4-2所示如果其他條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑒t交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)椋? ） A．200V，0.08s B．25V，0.04s C．50V，0.08s D．50V，0.04s 3．（2020山東濟(jì)寧）一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖13-4-3所示由圖可知（ ） A．該交流電壓的瞬時值表達(dá)式為 100sin(25t)V B．該交流電的頻率為25Hz C．該交流電壓的最大值為100V D．若將該交流電加在阻值的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50W 4．一只電飯煲和一臺洗衣機(jī)同時并入u=311sin3

3、14tV的交流電源上，均正常工作，用電流表分別測得電飯煲的電流是5A；洗衣機(jī)的電流是0.5A，下列說法正確的是（ ?。? A．電飯煲的電阻是44Ω，洗衣機(jī)電動機(jī)線圈電阻是440Ω B．電飯煲消耗的功率為1555W，洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的功率為155.5W C．1分鐘內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J，洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電能為6.6×103J D．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動機(jī)發(fā)熱功率的10倍 5．如圖13-4-4（a）是電熱毯的電路圖，電熱絲接在u=311sin100πtV的電源上，被加熱到一定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)槿鐖D13-4-4（b）所示的波形，從而進(jìn)入保溫狀態(tài)若電熱絲的電

4、阻R保持不變，此時交流電壓表的示數(shù)是（ ） A．100V B．155.5V C．220V D．311V 6．（2020北京海淀）t/×10-2s u/V 0 220 -220 1 2 3 4 圖1 圖1所示為理想變壓器原線圈所接正弦交流電源兩端的電壓-時間圖象。原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=10：1，串聯(lián)在原線圈電路中交流電流表的示數(shù)為1A，則 （ ） A．變壓器原線圈所接交流電壓的有效值為220V B．變壓器輸出端所接電壓表的示數(shù)為22V C．變壓器輸出端交變電流的頻率為50Hz D．變壓器的輸出功

5、率為220W A B C D E 7．（2020錦州調(diào)研）如圖所示,一理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為4:1,圖中五只電燈完全相同,若B、C、D、E都能正常發(fā)光，則A燈（ ） A .一定能正常發(fā)光 B .比正常發(fā)光暗 C .比正常發(fā)光亮 D .一定被燒壞 8．（2020江蘇揚(yáng)州）如圖13-4-6所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達(dá)式為u1=220sin100πt（V），則（ ） A．當(dāng)單刀

6、雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表的示數(shù)為22V B．當(dāng)t=s時，c、d間的電壓瞬時值為110V C．單刀雙擲開關(guān)與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小 D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電壓表和電流表的示數(shù)均變小 9．汽車消耗的主要燃料是柴油和汽油柴油機(jī)是靠壓縮汽缸內(nèi)的空氣點(diǎn)火的；而汽油機(jī)做功沖程開始時，汽缸中的汽油—空氣混合氣是靠火花塞點(diǎn)燃的但是汽車蓄電池的電壓只有12V，不能在火花塞中產(chǎn)生火花，因此，要使用如圖13-4-8所示的點(diǎn)火裝置，此裝置的核心是一個變壓器，該變壓器初級線圈通過開關(guān)連到蓄電池上，次級線圈接到火花塞的兩端，開關(guān)由機(jī)械控制，做功沖程開始時

7、，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，從而在次級線圈中產(chǎn)生10000V以上的電壓，這樣就能在火花塞中產(chǎn)生火花了下列說法正確的是（ ） A.柴油機(jī)的壓縮點(diǎn)火過程是通過做功使空氣的內(nèi)能增大的 B.汽油機(jī)點(diǎn)火裝置的開關(guān)若始終閉合，次級線圈的兩端也會有高壓 C.接該變壓器的初級線圈的電源必須是交流電源，否則就不能在次級產(chǎn)生高壓 D.汽油機(jī)的點(diǎn)火裝置中變壓器的次級線圈匝數(shù)必須遠(yuǎn)大于初級線圈的匝數(shù) 10． (2020廣東六校聯(lián)考)某電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定，它發(fā)出的電先通過電廠附近的升壓變壓器升壓，然后用輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處居民小區(qū)附近的降壓變壓器，經(jīng)降低電壓后輸送到用戶，設(shè)升、降變壓器都是理想變壓器

8、，那么在用電高峰期，白熾燈不夠亮，但電廠輸送的總功率增加，這時（ ） A．升壓變壓器的副線圈的電壓變大 B．降壓變壓器的副線圈的電壓變大 C．高壓輸電線路的電壓損失變大 D．用戶負(fù)載增多，高壓輸電線中的電流減小 11．（2020北京海淀）關(guān)于電磁場和電磁波，下列敘述中正確的是（ ） A．恒定的電場產(chǎn)生能夠產(chǎn)生電磁波 B．電磁波的傳播需要介質(zhì) C．電磁波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變 D．電磁波的傳播過程也傳遞了能量 12．電磁波包括的范圍很廣，產(chǎn)生的機(jī)理有所不同，下列說法正確的是（ ） A．紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的 B．倫琴射

9、線是原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的 C．γ射線是原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的 D．無線電波是振蕩電路的電子周期性運(yùn)動而產(chǎn)生的 第II卷（共102分） 二、非選擇題. 按題目要求作答. 解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，只寫出最后答案的不得分.有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位. 13．（16分）如圖13-4-10所示,在真空中,半徑為R＝5L0的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向里.在磁場右側(cè)有一對平行金屬板M和N,兩板間距離為d＝6L0,板長為L＝12L0,板的中心線O1O2與磁場的圓心O在同一直線上. 給M、N板加上電壓U0，其變化情況如圖13-4-11所示．有一電

10、荷量為q、質(zhì)量為m的帶電的粒子,從M、N板右側(cè)沿板的中心線，在t＝0或t＝T/4時刻以速率v向左射入M、N之間，粒子在M、N板的左側(cè)剛好以平行于M、N板的速度射出.若上述粒子經(jīng)磁場后又均能平行于M、N極板返回電場，而電場變化的周期Ｔ未知，求磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B相應(yīng)必須滿足的條件．(不計粒子重力) （二）必做題 14．（8分）物理興趣小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)不同的變壓器，它們的初級線圈和次級線圈的匝數(shù)都不一樣，于是他們提出了一個這樣的探究問題：是不是變壓器的輸出電壓與變壓器的匝數(shù)有關(guān)呢？為了驗(yàn)證自己的猜想，他們進(jìn)行了以下的探究實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)器材有：可拆變壓器（即初級線圈、次級線圈匝數(shù)都可改變），交

11、流電流表，學(xué)生電源（可輸出低壓交流電）其實(shí)驗(yàn)原理圖如圖13-4-12所示，每次實(shí)驗(yàn)后每同時改變依次初級線圈、次級線圈的匝數(shù)，并將每次實(shí)驗(yàn)時初級線圈、次級線圈的匝數(shù)記錄在表格中，同時將每次初級線圈的輸入電壓、次級線圈的輸出電壓也記錄在下表中： 試驗(yàn)次數(shù) 初級線圈匝數(shù)n1(匝) 次級線圈匝數(shù)n2(匝) n1/n2 初級線圈的輸入電壓U1（V） 次級線圈的輸出電壓U2（V） U1/U2 1 1800 900 4 1.98 2 1500 750 4 1.99 3 1000 500 4 2.00 4 800 400 4 1

12、.99 （1）計算出每次實(shí)驗(yàn)所用的初級線圈與次級的匝數(shù)比以及初級線圈的輸入電壓與次級線圈的輸出電壓之比并填入表中 （2）通過以上實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析，得出相應(yīng)的規(guī)律： 15．（16分）為了測定和描繪“220Ｖ，40Ｗ”白熾電燈燈絲的伏安特性曲線，可以利用調(diào)壓變壓器供電.調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器，它只有一組線圈Ｌ，繞在閉合的環(huán)形鐵心上，輸入端接在220Ｖ交流電源的火線與零線間，輸出端有一個滑動觸頭Ｐ，移動它的位置，就可以使輸出電壓在０~250Ｖ之間連續(xù)變化，圖13-4-13畫出的是調(diào)壓變壓器的電路圖符號.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)備有交流電壓表．交流電流表．滑動變阻器．開關(guān)．導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)器材. （1）

13、在圖13-4-13中完成實(shí)驗(yàn)電路； （2）說明按你的實(shí)驗(yàn)電路圖進(jìn)行測量，如果電表內(nèi)阻的影響不能忽略，在電壓較高段與低壓段比較那段的誤差大？為什么？ （3）如果根據(jù)測量結(jié)果做出的伏安特性曲線如圖13-4-14所示，試根據(jù)圖線確定，把兩個完全相同的“220Ｖ 40Ｗ”白熾電燈串聯(lián)在220Ｖ交流電源的火線與零線間，這兩只電燈消耗的總功率是多大？ 16．（16分）（2020北京海淀）圖13-4-15（甲）為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n=100、電阻r=10 W，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R=90 Ω，與

14、R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表 在t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量F隨時間t按圖13-4-15（乙）所示正弦規(guī)律變化 求：（1）交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢的最大值；（2）電路中交流電壓表的示數(shù) 17．（15分）下表是一雙桶洗衣機(jī)所用電動機(jī)的工作參數(shù)： 圖13-4-16是洗衣機(jī)洗滌時正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停的時間程序，若洗衣服的時間為15min，脫水的時間為2min，則洗滌一次衣服大約用電多少？ 18．（15分）（2020仲元中學(xué)、潮陽一中、中山一中、南海中學(xué)聯(lián)考）某發(fā)電廠通過兩條輸電線向遠(yuǎn)處的用電設(shè)備供電.當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率為P0時，額定電壓為U的用電設(shè)備消耗的功率

15、為P1.若發(fā)電廠用一臺升壓變壓器T1先把電壓升高，仍通過原來的輸電線供電，達(dá)到用電設(shè)備所在地，再通過一臺降壓變壓器T2把電壓降到用電設(shè)備的額定電壓，供用電設(shè)備使用，如圖13-4-17所示，這樣改動后，當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率仍為P0，用電設(shè)備可獲得的功率增加至P2.試求所用升壓變壓器T1的原線圈與副線圈的匝數(shù)比N1/N2以及降壓變壓器T2的原線圈與副線圈的匝數(shù)比n1/n2各為多少? 19．（16分）曾經(jīng)流行過一種自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī)，圖13-4-18為其結(jié)構(gòu)示意圖，圖中N、S是一對固定的磁極，abcd為固定的轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過bc邊中點(diǎn)，與ab邊平行，它的一端有一半徑ro=1

16、.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖3所示當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，因摩擦而帶動小輪轉(zhuǎn)動，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動設(shè)線框由N=800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積S=20 cm2 ，磁極間的磁場可視作勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度B=0.010T，自行車車輪的半徑R1=35 cm，小齒輪的半徑R2=4.0 cm，大齒輪的半徑R3=10.0 cm（見圖13-4-19）現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動，問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U=3.2 V?（假設(shè)摩擦小輪與自行車輪之間無相對滑動） 參考答案 1．C、D[切割地磁感線產(chǎn)生交變電流] 2．C[， ，

17、] 3．B、D 4．C[由題意可知交流電源的有效值為220V，由于電飯煲、洗衣機(jī)電動機(jī)都是非純電阻電路，計算它們的內(nèi)阻、電功率時不能用歐姆定律來計算] 5．B[0.02s為一個周期，前半個周期為正弦式交流電，后半個周期為0，再根據(jù)有效值的定義計算] 6．AC 7．A [輸入功率等于輸出功率，且原副線圈電流之比等于匝數(shù)的反比] 8．A[電表讀到的為有效值] 9．A、D[根據(jù)柴油機(jī)的工作原理可知，油機(jī)的壓縮點(diǎn)火過程是通過做功使空氣的內(nèi)能增大的，因此A正確；由于次級線圈的輸出電壓大于初級線圈的輸入電壓，根據(jù)變壓器的原理可知，汽油機(jī)的點(diǎn)火裝置中變壓器的次級線圈匝數(shù)必須遠(yuǎn)大于初級線圈的匝數(shù)

18、，所以D也正確] 10．C 11．CD 12．A、C、D[根據(jù)電磁波產(chǎn)生的機(jī)理可知倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的，故B錯] 13．（16分）若要使從極板左端射入磁場的粒子又平行于極板返回電場，則它們在磁場中的運(yùn)動半徑r必須等于其在電場中垂直板方向上的位移y．即r＝y(tǒng)，否則粒子運(yùn)動的情況如圖7所示，粒子射出磁場時其速度方向不再與中軸線O1O2平行． 對于t＝0射入電場的粒子 -------------------（3分） -------------------（1分） -

19、------------------（1分） -------------------（1分） 而 -------------------（2分） 解得： (N＝1、2、3、……），其中 -------------------（2分） 對于時刻射入電場的粒子，， -------------------（2分） 若粒子在電場中運(yùn)動的時間是T/2的偶數(shù)倍，則粒子沿中軸線O1O2射出電場，通過磁場偏轉(zhuǎn)后，不可能再平行于中軸線O1O2射出磁場返回電場．故粒子在電場中運(yùn)動的時間

20、只能取T/2的奇數(shù)倍． -------------------（2分） 解得： (N＝1、2、3、……）其中 即 -------------------（2分） 14．（8分）（1）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出：每次實(shí)驗(yàn)所用的初級線圈與次級的匝數(shù)比為2：1，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，及初級線圈的輸入電壓與次級線圈的輸出電壓之比也為2：1 -----（4分） （2）結(jié)論是：在變壓器中初級線圈、次線圈兩端的電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)之比，即：

21、 -------------------（4分） 15．（16分）（1）如答圖1所示.電流表外接與內(nèi)接都可以.（本題電源輸出電壓可調(diào)，因此用不著滑動變阻器） -------------------（6分） （2）如果采用電流表外接的，電壓較高段誤差更大，因?yàn)殡妷涸礁?，燈絲電阻越大，由于電壓表分流而造成的誤差越大；如果采用電流表內(nèi)接的，電壓較低段誤差更大，因?yàn)殡妷涸叫。瑹艚z電阻越小，由于電流表分壓造成的誤差越大.-------------------（5分） （3）兩個相同電燈串聯(lián)在電路中，每個燈兩端的電壓都是1

22、10V，在圖像上找到電壓為110V時的電流值是0.22A，每一個燈消耗的功率約為24W，兩燈消耗的總功率為48W.因此答案為48 W±1W. -------------------（5分） 16．（16分）（1）交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢的最大值Em=nBSω-------------------（2分） 而Fm=BS、， -------------------（3分） 所以，Em=2npFm/T

23、 -------------------（2分） 由F-t圖線可知：Fm=2.0′10 -2Wb，T=6.28′10 -2s，所以Em =200V ----------------（2分） （2）電動勢的有效值 E=Em=100 V -------------------（2分） 由閉合電路的歐姆定律，電路中電流的有效值為A -------------------（2分） 交流電壓表的示數(shù)為U= I R=90V=127 V -------------------（3分） 17．（15分）從表中可以看到工作

24、電壓就是我們國家的民用交流電，洗滌電動機(jī)的工作功率為110W，脫水電機(jī)的功率為176W，從洗衣機(jī)洗滌的正、反轉(zhuǎn)和停的時間程序圖可知，停和轉(zhuǎn)的時間分別為125s和775s -------------------（4分） 所以洗滌時所用的電為：W洗滌=P洗滌t=UIt=220×0.5×10-3×0.215=0.0237kWh----------（4分） 脫水時所用的電為：----------（4分） 洗衣機(jī)洗一次衣服用的電為：W= W洗衣+ W脫水=0.0237+0.0059=0.03kWh ----------（3分） 18．（15分）當(dāng)

25、不用升降壓變壓器時，根據(jù)輸電線上的損耗有P0-P1=（P1/U）2r ， 得 -------------------（3分） 當(dāng)用升降壓變壓器后，設(shè)發(fā)電廠電流為I1，輸電線上電流為I2，用戶處的電流為I3，則有 I1=P0/U0= P1/U， -------------------（2分） I22r=P0-P2， -----

26、--------------（2分） 故 -------------------（2分） 而 I3=P2/U， -------------------（2分） 故升壓比， -------------------（2分） 降壓比 -------------------（2分） 19．（16分）當(dāng)自行車

27、車輪轉(zhuǎn)動時，通過摩擦小輪使發(fā)電機(jī)的線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動，線框中產(chǎn)生一正弦交流電動勢，其最大值：Em＝N BSω0 （式中ω0為線框轉(zhuǎn)動的角速度，即摩擦小輪轉(zhuǎn)動的角速度） -------------------（3分） 發(fā)電機(jī)兩端電壓的有效值：U＝/2×Em -------------------（2分） 設(shè)自行車車輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω1，由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動，它們的線速度相同，因此有：R1ω1＝r0ω0

28、 -------------------（3分） 小齒輪轉(zhuǎn)動的角速度與自行車輪轉(zhuǎn)動的角速度相同，也為ω1設(shè)大齒輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω，有：R3ω＝R2ω1 -------------------（3分） 由以上各式解得： -------------------（3分） 代入數(shù)據(jù)得：ω＝3.2rad/s -------------------（2分）