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为您服务教育网 http://www.wsbedu.com第十三章交流电电磁场和电磁波第一单元交变电流第1课时交流电的产生及描述要点一交变电流的产生及变化规律
1.(2009·通州模拟)某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动产生交变电流的图象如图所示由图中信息可以判断()A.在A和C时刻线圈处于中性面位置B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C.从A~D时刻线圈转过的角度为2πD.若从O~D时刻历时
0.02s则在1s内交变电流的方向改变100次答案D要点二描述交流电的物理量
2.如图所示交流发电机转子有n匝线圈每匝线圈所围面积为S匀强磁场的磁感应强度为B线圈匀速转动的角速度为线圈内阻为r外电路电阻为R.当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中求:
(1)通过R的电荷量q为多少?
(2)R上产生的电热QR为多少?
(3)外力做的功W为多少?答案
(1)
(2)
(3)题型1求交流电的有效值【例1】如图所示表示交变电流的电流随时间变化的图象此交变电流的有效值是()A.5AB.5AC.
3.5AD.
3.5A答案B题型2交流电图象的应用【例2】如图所示为某交变电动势随时间变化的图象从图象中可知交变电动势的峰值为V周期T是s交变电动势变化最快的时刻是穿过产生此电动势的线圈的磁通量变化最快的时刻是若此交流线圈共100匝则穿过此线圈的最大磁通量是Wb.答案3102×10-2(n=123…)(n=0123…)1×10-2题型3生活物理【例3】曾经流行过一种自行车它有能向车头灯供电的小型交流发电机如图甲为其结构示意图.图中N、S是一对固定的磁极abcd为固定转轴上的矩形线框转轴过bc边中点与ab边平行它的一端有一半径r0=
1.0cm的摩擦小轮小轮与自行车车轮的边缘相接触如图乙所示.当车轮转动时因摩擦而带动小轮转动从而使线框在磁极间转动.设线框由N=800匝导线圈组成每匝线圈的面积S=20cm2磁极间的磁场可视作匀强磁场磁感应强度B=
0.010T自行车车轮的半径R1=35cm小齿轮的半径R2=
4.0cm大齿轮的半径R3=
10.0cm.现从静止开始使大齿轮加速转动问大齿轮的角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值U=
3.2V(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)答案
3.2rad/s
1.一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中线框平面与磁场垂直电阻为
0.36Ω.磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示则线框中感应电流的有效值为()A.×10-5AB.×10-5AC.×10-5AD.×10-5A答案B
2.如图所示一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动周期为T.若把万用电表的选择开关拨到交流电压挡测得a、b两点间的电压为
20.0V则可知:从中性面开始计时当t=T/8时穿过线圈的磁通量的变化率约为()A.
1.41Wb/sB.
2.0Wb/sC.
14.1Wb/sD.
20.0Wb/s答案B
3.如图所示为演示用的手摇发电机模型匀强磁场磁感应强度B=
0.5T线圈匝数n=50每匝线圈面积
0.48m2转速150r/min在匀速转动过程中从图示位置线圈转过90°开始计时.
(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式.
(2)画出e-t图线.答案
(1)e=188sin5πtV
(2)见下图
4.如图所示矩形线框匝数n=250匝ab=12cmad=10cm线框置于B=T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′以120r/min的转速匀速转动线框通过滑环与外电路相连外电路接有R=12Ω的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12V的氖泡L.求:
(1)当S接e时电流表读数为多少R的热功率为多大10min内外力对线框做功多少
(2)当S接f时氖泡闪光频率为多大通电10min氖泡发光总时间为多少(线框电阻不计)答案
(1)
1.41A24W
1.44×104J
(2)4Hz400s第2课时交变电流综合问题电感和电容对交流电的作用要点一交变电流综合问题
1.如图所示线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动电容器两极板水平放置.在两极板间不计重力的带正电粒子Q在t=0时由静止释放若两板间距足够宽则下列运动可能的是()A.若t=0时线圈平面与磁场垂直粒子一定能到达极板B.若t=0时线圈平面与磁场平行粒子在两极间往复运动C.若t=0时线圈平面与磁场垂直粒子在两极间往复运动D.若t=0时线圈平面与磁场平行粒子一定能到达极板答案AB要点二电感和电容对交变电流的作用
2.如图所示三个灯泡是相同的而且耐压足够电源内阻忽略.当单刀双掷开关S接A时三个灯亮度相同那S接B时()A.三个灯亮度相同B.甲灯最亮丙灯不亮C.甲灯和乙灯亮度相同丙灯不亮D.只有丙灯不亮乙灯最亮答案D题型1交变电流的电路问题【例1】如图所示线圈面积为
0.05m2共100匝线圈总电阻为r=1Ω外电阻R=9Ω线圈处于B=T的匀强磁场中.当线圈绕OO′以转速n=300r/min匀速转动时求:
(1)若从线圈处于中性面开始计时写出电动势的瞬时表达式.
(2)两电表的示数.
(3)线圈转过180°的过程中通过电阻的电荷量.
(4)线圈匀速转一圈产生的总热量.答案
(1)e=100sin10πtV
(2)5A45V
(3)C
(4)100J题型2带电粒子在交变电场中运动【例2】如图是示波管的示意图.竖直偏转电极的极板长l=4cm板间距离d=1cm板右端距荧光屏L=18cm.(水平偏转电极上不加电压没有画出)电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是
1.6×107m/s.电子的电荷量e=
1.60×10-19C质量m=
0.91×10-30kg.若在偏转电极上加u=220sin100πtV的交变电压在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段答案10cm题型3生活物理【例3】如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图转轴的一端装有一对随轴转动的磁极另一端装有摩擦小轮.电枢线圈绕在固定的U形铁芯上自行车车轮转动时通过摩擦小轮带动磁极转动使线圈中产生正弦交变电流给车头灯供电.已知自行车车轮半径r=35cm摩擦小轮半径r0=
1.00cm线圈有n=800匝线圈框横截面积S=20cm2总电阻R1=40Ω.旋转磁极的磁感应强度B=
0.010T车头灯电阻R2=10Ω.当车轮转动的角速度=8rad/s时求:
(1)发电机磁极转动的角速度.
(2)车头灯中电流的有效值.答案
(1)280rad/s
(2)64mA
1.两个相同的灯泡L1和L2接到如图所示的电路中灯L1与电容器串联灯L2与电感线圈串联当a、b处接电压最大值Um、频率为f的正弦交流电源时两灯都发光且亮度相同.更换一个新的正弦交流电源后灯L1的亮度高于灯L2的亮度新电源的电压最大值和频率可能是()A.最大值仍为Um而频率大于fB.最大值仍为Um而频率小于fC.最大值大于Um而频率仍为fD.最大值小于Um而频率仍为f答案A
2.如图所示“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器它们的固有频率分别处于高音、低音频段分别称为高音扬声器和低音扬声器.音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来送往相应的扬声器以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动.图为音箱的电路简化图高、低频混合电流由a、b端输入L是线圈C是电容器则()A.甲扬声器是高音扬声器B.甲扬声器是低音扬声器C.乙扬声器是高音扬声器D.乙扬声器是低音扬声器答案BC
3.如图所示一个被x轴与曲线方程y=
0.2sinxm所围的空间中存在着匀强磁场.磁场方向垂直纸面向里磁感应强度B=
0.2T.正方形金属线框的边长是
0.40m电阻是
0.1Ω它的一条边与x轴重合.在拉力F的作用下线框以10m/s的速度水平向右匀速运动.试求:
(1)拉力F的最大功率是多少
(2)拉力F要做多少功才能把线框拉过磁场区答案
(1)
1.6W
(2)
0.048J
4.如图所示在真空中速度v0=
6.4×103m/s的电子束连续射入两平行板之间板长L=12cm板间距离d=
0.5cm两板不带电时电子束将沿两板之间的中线做直线运动.在两板之间加一交变电压u=91sin100πtV若不计电子间的相互作用电子电荷量e=
1.6×10-19C电子质量m=
9.1×10-31kg不计电子打在极板上对两极电压的影响.
(1)在图中画出电子束可能出现的区域.(画斜线表示要求有推理和计算过程)
(2)如果以两极板刚加上交变电压时开始计时(t=0)则何时进入交变电场的电子打在极板上具有最大的动能答案
(1)见右图
(2)(
0.005+
0.01n)s(n=012…)
1.如图所示的交变电流最大值为Im周期为T则下列有关该交变电流的有效值I判断正确的是()A.I=B.IC.ID.以上均不正确答案B
2.如图所示把电阻R、电感线圈L、电容器C并联接到一交流电源上三个电流表的示数相同.若保持电源电压大小不变而将频率减小则三个电流表的示数I
1、I
2、I3的大小关系是()A.I1=I2=I3B.I1I2I3C.I2I1I3D.I3I1I2答案C
3.如图所示交流发电机的矩形线圈边长ab=cd=
0.4mad=bc=
0.2m线圈匝数N=100电阻r=1Ω线圈在磁感应强度B=
0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以=100πrad/s的角速度匀速转动外接电阻R=9Ω以图示时刻开始计时则()A.电动势瞬时值为160πsin100πVB.t=0时线圈中磁通量变化率最大C.t=s时线圈中感应电动势最大D.交变电流的有效值是8πA答案BC
4.如图所示一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动在转动过程中线框中的最大磁通量为Φm最大感应电动势为Em下列说法正确的是()A.当磁通量为零时感应电动势也为零B.当磁通量减小时感应电动势在减小C.当磁通量等于
0.5Φm时感应电动势等于
0.5EmD.角速度等于答案D
5.(2009·安阳月考)收录机等小型家用电器所用的稳压电源是将220V的正弦交流电变为稳定的直流电的装置其中的关键部分是整流电路.有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电(每半个周期都按正弦规律变化)则该脉动直流电电流的有效值为()A.8AB.4AC.2AD.A答案B
6.将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上电源电动势随时间变化的规律如图所示.下列说法正确的是()A.电路中交变电流的频率为
0.25HzB.通过电阻的电流为AC.电阻消耗的电功率为
2.5WD.用交流电压表测得电阻两端的电压是5V答案C
7.如图(甲)所示,为电热毯的电路图,电热丝接在u=311sin100πtV的电源上,电热毯被加热到一定温度后,通过装置P使输入电压变为图(乙)所示的波形,从而进入保温状态,若电热丝电阻保持不变,此时交流电压表的读数是()A.110VB.156VC.220VD.311V答案B
8.如图甲所示电路电阻R的阻值为50Ω在ab间加上图乙所示的正弦交流电则下面说法中错误的是()A.交流电压的有效值为100VB.电流表示数为2AC.产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为
3.14rad/sD.如果产生该交流电的线圈转速提高一倍则电流表的示数也增大一倍答案C
9.一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中并且可绕垂直于磁场的轴匀速转动角速度为时线圈中产生的交变电动势的最大值为E0周期为T0外力提供的功率为P
0.若使线圈转动的角速度变为2线圈中产生的交变电动势的最大值为E周期为T外力提供的功率为P.则E、T和P的大小为()A.E=2E0T=T0P=2P0B.E=E0T=T0P=2P0C.E=2E0T=T0P=2P0D.E=2E0T=T0P=4P0答案D
10.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形每边长为l它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动转速为n.导线在a、b两处通过电刷与外电路连接外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光电路中除灯泡外其余部分的电阻不计灯泡的电阻应为()A.B.C.D.答案B
11.如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图其矩形线圈的长度ab=
0.25m宽度bc=
0.20m共有n=100匝总电阻r=
1.0Ω可绕与磁场方向垂直的轴OO′转动.线圈处于磁感应强度B=
0.40T的匀强磁场中与线圈两端相连的金属滑环上接一个“
3.0V
1.8W”的灯泡.当线圈以角速度匀速转动时小灯泡消耗的功率恰好为
1.8W.则:
(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式Em=nBS(其中S表示线圈的面积).
(2)求线圈转动的角速度.
(3)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能.答案
(1)线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大设ab边的线速度为v该边产生的感应电动势为E1=BLabv与此同时线圈的cd边也在切割磁感线产生的感应电动势E2=BLcdv线圈产生的总感应电动势为Em=n(E1+E2)因为Lab=Lcd所以Em=n·2BLabv线速度v=·Lbc故Em=nBLab·Lbcω而S=LabLcdS为线圈的面积Em=nBS.
(2)
2.5rad/s
(3)
5.43×102J
12.(2009·泰安月考)如图所示间距为L的光滑平行金属导轨水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中一端接阻值是R的电阻.一电阻是R0质量为m的导体棒放置在导轨上在外力F作用下从t=0的时刻开始运动其速度随时间的变化规律是v=vmsinωt不计导轨电阻.求:
(1)安培力Fi与时间t的关系式.
(2)从t=0到t=时间内外力F所做的功.答案
(1)Fi=sint
(2)
13.真空中足够大的两个相互平行的金属板a、b之间距离为d两极之间的电压Uab=Ua-Ub按图所示规律变化其周期为T在t=0时刻一带正电的粒子仅在电场力作用下由a板从静止开始向b板运动并于t=nT(n为自然数)时刻恰好到达b板.
(1)求当该粒子的位移为多大时速度第一次达到最大速度的最大值是多少
(2)若该粒子在t=T/6时刻才从a板开始运动并且以粒子开始运动为计时起点求粒子经过同样长的时间(nT)将运动到离a板多远的地方
(3)若该粒子在t=T/6时刻才从a板开始运动求粒子经过多长时间才能到达b板答案
(1)
(2)
(3)(3n-(n=0123…)第二单元变压器电磁场与电磁波第3课时变压器电能的输送要点一变压器
1.如图所示为由一个原线圈n1和两个副线圈n
2、n3组成的理想变压器已知n1∶n2∶n3=4∶2∶1电阻R=3Ω副线圈n2接2个“6V6W”灯泡副线圈n3接4个3W的灯泡所有灯泡均正常发光求电源的输出功率.答案36W要点二电能的输送
2.图是远距离输电系统的示意图(为了简单设用户的电器是电动机)下列选项中正确的是()A.发电机能发电的主要原理是库仑定律变压器能变压的主要原理是欧姆定律电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律B.发电机能发电的主要原理是安培定律变压器能变压的主要原理是欧姆定律电动机通电后能转动起来的主要原理是库仑定律C.发电机能发电的主要原理是欧姆定律变压器能变压的主要原理是库仑定律电动机通电后能转动起来的主要原因是法拉第电磁感应定律D.发电机能发电的主要原理是法拉第电磁感应定律变压器能变压的主要原理是法拉第电磁感应定律电动机通电后能转动起来的主要原理是安培定律答案D题型1变压器动态分析问题【例1】如图所示为一理想变压器S为双掷开关P为滑动变阻器的滑动触头U1为加在原线圈两端的交变电压I1为原线圈中的电流则()A.保持U1及P的位置不变S由a接到b时I1增大B.保持U1及P的位置不变S由b接到a时R消耗的功率减小C.保持U1不变S接在a处使P上滑时I1增大D.保持P的位置不变S接在a处当U1增大时I1增大答案ABD题型2变压器原理的拓展应用【例2】如图所示理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2∶n3=44∶3∶1原线圈两端输入电压U1=220V在变压器输出端如何连接可使“20V10W”灯泡L1正常发光?如何连接可使“10V5W”灯泡L2正常发光?通过计算分别画出连接图.答案见下图题型3远距离输电问题【例3】如图所示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)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
(2)用如图所示的电路输电若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)答案
(1)320V5760W
(2)1∶372∶11题型4生活物理【例4】有一台发电机供给一个学校照明用电如图所示.升压变压器的匝数比为1∶4降压变压器的匝数比为4∶1输电线的总电阻R=4Ω全校共22个班每班有“220V40W”灯6盏若要保证全部电灯正常发光则:
(1)发电机输出功率多大
(2)发电机输出电压多大
(3)输电效率是多少
(4)若使用灯数减半并正常发光发电机输出功率是否减半?答案
(1)5424W
(2)226V
(3)97%
(4)否
1.如图所示电路中的变压器为理想变压器S为单刀双掷开关P是滑动变阻器R的滑动触头U1为加在原线圈两端的交变电压I
1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流下列说法正确的是()A.保持P的位置及U1不变S由b切换到a则R上消耗的功率减小B.保持P的位置及U1不变S由a切换到b则I2减小C.保持P的位置及U1不变S由b切换到a则I1增大D.保持U1不变S接在b端将P向上滑动则I1减小答案BC
2.(2009·重庆模拟)如图两电路中当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时测得c、d间与g、h间的电压均为110V.若分别在c、d两端与g、h两端加上110V的交流电压则a、b间与e、f间的电压分别为()A.220V220VB.220V110VC.110V110VD.220V0V答案B
3.加在理想变压器原线圈上的交流电源的电动势为E内阻为r与副线圈相连的负载电阻为R如图所示则
(1)原线圈中的电流I1多大时负载上获得的功率最大最大功率是多少
(2)若想使负载电阻获得最大功率变压器匝数比多大答案
(1)
(2)
4.有条河流流量Q=2m3/s落差h=5m现利用其发电若发电机总效率为50%输出电压为240V输电线总电阻R=30Ω允许损失功率为输出功率的6%为满足用电的需求则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少能使多少盏“220V100W”的电灯正常发光答案6∶125235∶11470盏第4课时电磁场电磁波要点一麦克斯韦电磁场理论
1.关于电磁场的理论下面说法正确的是()A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的D.振荡电场周围产生的磁场也是振荡的答案BD要点二电磁波
2.电磁波与机械波相比较有()A.电磁波传播不需要介质机械波传播需要介质B.电磁波在任何介质中的传播速率都相同机械波在同一介质中的传播速率都相同C.电磁波与机械波都不能产生干涉现象D.电磁波与机械波都能产生衍射现象答案AD要点三无线电波的发射和接收、电视和雷达
3.雷达向远处发射无线电波每次发射的时间是1μs两次发射的时间间隔为100μs在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示已知图中ab=bc则障碍物与雷达之间距离是多大?答案
7.5×103m题型1麦克斯韦原理的应用【例1】如图所示在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内有一直径略小于环口径的带正电的小球正以速率v0沿逆时针方向匀速转动.若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场设运动过程中小球带的电荷量不变那么()A.小球对玻璃环的压力不断增大B.小球受到的磁场力不断增大C.小球先沿逆时针方向做减速运动过一段时间后沿顺时针方向做加速运动D.磁场力对小球一直不做功答案CD题型2电磁场与电磁波的理解【例2】关于电磁场和电磁波下列说法中正确的是()A.电场周围一定产生磁场磁场周围一定产生电场B.变化的电场周围一定产生变化的磁场C.电磁波既能在介质中传播又能在真空中传播D.电磁波由真空进入介质传播时波长将变短答案CD题型3科技物理【例3】电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的.如图所示在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场从而在环形室内产生很强的电场使电子加速.被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动.设法把高能电子引入靶室能使其进一步加速.在一个半径r=
0.84m的电子感应加速器中电子在被加速的
4.2ms内获得的能量为120MeV.这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的磁通量从零增到
1.8Wb求电子共绕行了多少周答案
2.8×
1051.电磁波与声波比较()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与频率无关答案ABC
2.用麦克斯韦的电磁场理论判断图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图象是()答案C
3.一雷达向一方向发射不连续的无线电波每次发射的时间为百万分之一秒两次发射的时间间隔是万分之一秒.下图是雷达指示器的显示屏上显示的情景P为发射出去的无线电波的某一尖形波Q为其遇到障碍物反射回来被雷达接收到的尖形波.由图中所给信息计算障碍物离雷达站的距离.答案12km
4.如果你想通过同步卫星转发的无线电话与对方通话则在你讲完话后至少要等多长时间才能听到对方的回话(已知地球的质量M=
6.0×1024kg地球半径R=
6.4×106m万有引力恒量G=
6.67×10-11N·m2/kg2)答案
0.48s
1.我国已成功发射“神舟”六号载人飞船飞船在返回途中总有一段时间和地面失去无线电联系其原因是A.飞船为节省能量不再发送信号B.自由降落阶段不必加以控制地面也不向飞船发信号C.由于高速下降和空气摩擦在飞船周围形成等离子云阻碍了电磁波的传送D.虽然不能进行通讯联络但雷达仍能探测到飞船答案C
2.图中电容式话筒右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿声源水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器a、b分别通过导线与恒定电源两极相接.声源S做位移为x=Asin2000πt的振动A.a振动过程中a、b板之间的电场强度不变B.a振动过程中话筒会产生电磁波C.导线ac的电流的频率为1000HzD.a向右位移最大时a、b板形成的电容最大答案BCD
3.根据麦克斯韦电磁理论下列说法正确的是A.电场周围一定产生磁场磁场周围也一定产生电场B.变化的电场周围一定产生磁场变化的磁场周围也一定产生电场C.变化的电场周围一定产生变化的磁场D.电磁波在真空中的传播速度为
3.0×108km/s答案B
4.2009·晋中质检互感器是一种特殊的变压器借助它交流电压表或电流表可以间接测量高电压和大电流.如下图所示为电压互感器或电流互感器的接线图其中正确的是答案A
5.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd以恒定的角速度绕ab边转动磁场方向平行于纸面并与ab垂直.在t=0时刻线圈平面与纸面重合如图所示线圈的cd边离开纸面向外运动.若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是答案C
6.如图所示为理想变压器原线圈所接交流电压的图象.原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1串联在原线圈电路中电流表的示数为1A下列说法正确的是A.变压器输出端所接电压表的示数为20VB.变压器的输出功率为200WC.变压器输出端的交流电频率为50HzD.串在变压器输出端的电流表示数为10A答案C
7.(2009·聊城模拟)钳形电流表的外形和结构如图a所示.电流表的读数为
1.2A.图b中用同一电缆线绕了3匝则A.这种电流表能测直流电流图b的读数为
2.4AB.这种电流表能测交流电流图b的读数为
0.4AC.这种电流表能测交流电流图b的读数为
3.6AD.这种电流表既能测直流电流又能测交流电流图b的读数为
3.6A答案C
8.理想变压器连接电路如图甲所示当输入电压波形如图乙时已知原、副线圈的匝数比为10∶1安培表读数为2A则A.伏特表读数282VB.伏特表读数
28.2VC.输入功率为
56.4WD.输入功率为40W答案D
9.如图甲所示在变压器的输入端串接上一只整流二极管D在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u1=Um1sint设t=0时刻为a“+”、b“-”则副线圈输出的电压的波形设c端电势高于d端电势时的电压为正是图中的答案B
10.如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图.变压器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中错误的是A.相当于在增加用电器的数目B.V1表的示数随V2表的示数的增大而增大C.A1表的示数随A2表的示数的增大而增大D.变压器的输入功率在增大答案B
11.为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站.三峡水利工程中某一水力发电站的发电机组设计为:水以v1=3m/s的速度流入水轮机后以v2=1m/s的速度流出流出水位比流入水位低10m水流量Q=10m3/s水轮机效率为75%发电机效率为80%试问:1发电机组的输出电功率是多少2如果发电机输出的电压为240V用户所需电压为220V输电线路中能量损失为5%输电线电阻为50/3Ω那么所需升、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别是多少答案1624Kw2433∶2600026945∶
43312.如图所示小型交流发电机的电动势为E=20V内阻不计它通过一个阻值R=6Ω的指示灯连接到一个理想降压变压器的输入端.在变压器的输出端并联着24盏规格都是“6V
0.25W”彩色小灯泡每只灯泡都正常发光导线电阻不计.求:1原线圈中的电流.2降压变压器的初级、次级线圈的匝数比.3若只使用18盏彩色小灯泡通过计算说明这时每盏小灯泡的工作状态如何.设小灯泡的电阻不随温度变化答案1A23每盏灯泡的电阻RL==144Ω18盏灯的总电阻R总==8Ω设这时副线圈中的电流为I2则原线圈中的电流为I2由功率关系得EI2-I22R=I22R总代入数据得I2=A这时每盏灯泡的电压U2′=I2R总=V6V所以灯泡比原来更亮有可能烧坏.
13.如图所示原线圈匝数为n1两个副线圈的匝数分别为n2和n
3.四只完全相同的灯泡分别接在理想变压器的原、副线圈的回路中当原线圈回路中a、b接入交流电压U0时四只灯泡均正常发光则三组线圈的匝数比n1∶n2∶n3等于多少灯泡的额定电压U额等于多少答案3∶2∶1U0实验17:练习使用示波器【例1】如图中的示波器面板屏上显示的是一条亮度很低线条较粗且模糊不清的波形.1若要增大显示波形的亮度应调节旋钮.2若要屏上波形线条变细且边缘清晰应调节旋钮.3若要将波形曲线调至屏中央应调节与旋钮.答案1辉度调节2聚焦调节旋钮和辅助聚焦3旋钮“↓↑”和“”.【例2】如图实所示为示波器上的面板图甲为一信号源.1若要观测此信号源发出的正弦交流信号如图乙所示应将信号源的a端与示波器面板上的接线柱相连b端与接线柱相连.2若示波器显示屏上显示的波形如图丙所示要使波形横向展宽应调节旋钮.3若将信号源改为一节干电池的直流电源并已正确接入示波器此时选择开关“DCAC”应置于位置填“DC”或“AC”.答案1Y输入地2X增益3DC【例3】用示波器可以测量直流电压.当输入电压为50mV时亮斑恰好偏移中心一格以此作为标准就可以根据亮斑偏移的格数来计算出电压值.现要测量一节干电池的电压.1试写出操作步骤.2将“衰减”旋钮分别处于“10”、“100”挡时亮斑偏移中心的格数n分别为多少?设一节干电池的电压为
1.5V答案1测量的步骤如下:做好预热准备、调好聚焦.
①按右图所示将干电池正极与“Y输入”相连将干电池的负极与示波器的“地”相连.
②把扫描范围旋钮置于“外X”处“DC”“AC”开关置于“DC”位置.
③调节水平位移“”、竖直位移“↑↓”使光点位于荧光屏中心.
④将“衰减”旋钮置于“10”观察亮斑偏移屏中心的格数.
⑤将“衰减”旋钮置于“100”观察亮斑偏移屏中心的格数.重复
④、
⑤步骤再将观察结果记录在自己设计的表格中.2
①当“衰减”旋钮置于“10”挡时按照公式U=n×50×10衰减倍数mVn=3即光斑在屏上向上偏移中心3格.
②当“衰减”旋钮置于“100”挡时依上公式可知n′=
0.3格即光斑在屏上向上偏移中心
0.3格.
1.在观察正弦规律变化的电压图线时将“扫描范围”旋钮置于第一挡10Hz~100Hz把“衰减”旋钮置于“”挡再调节“扫描微调”旋钮屏上便出现完整的正弦曲线如图所示.则下列关于同步极性选择的说法正确的是A.图甲是同步开关置于“-”的结果B.图甲是同步开关置于“+”的结果C.图乙是同步开关置于“-”的结果D.图乙是同步开关置于“+”的结果答案BC
2.2009·洛阳质检示波器是一种常见的电子仪器利用示波器能够直接观察电信号随时间变化的情况.将如图所示的电路中的c、d两点分别接示波器的“Y输入”和“地”.扫描范围旋钮置于左边第一挡对示波器调节后在荧光屏上出现的波形应为哪一种波形答案C
3.如图所示为示波器面板.一位同学在做“练习使用示波器”的实验时进行了如下的操作:1打开电源后首先在屏上调出了一个最圆最小的亮斑但亮斑位于屏上的左上角.若想将这个亮斑调到屏幕的正中央他应该调节和旋钮填旋钮对应的数字;2为观察示波器的水平扫描作用他调节相应的旋钮看到屏上的亮斑从左向右移动到达右端后又很快回到左端.之后他顺时针旋转扫描微调旋钮以增大扫描频率此时屏上观察到的现象是;3为观察按正弦规律变化的电压的图线他把扫描范围旋钮置于左边第一挡10~100Hz.要由机内提供竖直方向的按正弦规律变化的电压他应将旋钮填旋钮对应的数字置于挡.答案1根据示波器面板上各旋钮的作用可知应调节竖直位移和水平位移两个旋钮即
6、
7.2当将X增益旋钮顺时针转到三分之一处扫描微调旋钮逆时针转到底扫描范围旋钮置于最低挡可看到亮斑从左向右反复移动.顺时针转动扫描微调旋钮增大扫描频率此时可观察到亮斑迅速地形成一条亮线.3要观察到清晰的正弦图线应将扫描范围旋钮置于第一挡将衰减调节旋钮置于“”挡即应将10旋钮置于挡.
4.如图甲所示为示波器面板图乙为一信号源.1若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形应将信号源的a端与示波器面板上的接线柱相连b端与接线柱相连.2若示波器所显示的输入波形如图丙所示要将波形上移应调节面板上的旋钮;要使此波形横向展宽应调节旋钮.答案1Y输入地26X增益
5.在“练习使用示波器”的实验中:1为观察亮斑在竖直方向上的偏移应该将扫描范围旋钮置于“外X”挡使亮斑位于屏的然后应把“DC—AC”开关置于“”位置以备给示波器输入一个直流电压.2为给示波器输入一个Y方向的直流电压要求从零电压开始逐渐增加请将下图所示的器材与示波器连成正确的电路.3调节变阻器改变输入电压可以看到亮斑向上的偏移随之改变电压越高向上的偏移越;调换电池正、负极改变输入电压可以看到亮斑向偏移.答案1中心DC23大下知识整合演练高考题型1交变电流的产生和规律【例1】(2008·广东·5)小型交流发电机中矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系如图所示.此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路不计电路的其他电阻.下列说法正确的是()A.交变电流的周期为
0.125sB.交变电流的频率为8HzC.交变电流的有效值为AD.交变电流的最大值为4A答案C题型2变压器与电能输送【例2】(2008·上海·20B)某小型水电站输出功率为20kW输电线路总电阻是6Ω.
(1)若采用380V输电求输电线路损耗的功率.
(2)若改用5000V高压输电用户端利用n1∶n2=22∶1的变压器降压求用户得到的电压.答案
(1)
16.6kW
(2)
226.2V题型3电磁场和电磁波【例3】2007·江苏·82006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化.他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点.下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是A.微波是指波长在10-3m到10m之间的电磁波B.微波和声波一样都只能在介质中传播C.黑体的热辐射实际上是电磁辐射D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说答案ACD
1.(2008·山东·20)图(a)、(b)分别表示两种电压的波形其中图(a)所示电压按正弦规律变化.下列说法正确的是()A.图(a)表示交流电图(b)表示直流电B.两种电压的有效值相等C.图(a)所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100πtVD.图(a)所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后频率变为原来的答案C
2.(2008·宁夏·19)如图(a)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′以角速度逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时(如图b)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()答案D
3.(2007·广东·6)平行板间加如图所示周期变化的电压重力不计的带电粒子静止在平行板中央从t=0时刻开始将其释放运动过程无碰板情况.下图中能定性描述粒子运动的速度图象正确的是()答案A
4.(2007·北京·17)电阻R
1、R2与交流电源按照图(a)方式连接R1=10ΩR2=20Ω.合上开关S后通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图(b)所示.则()A.通过R1的电流有效值是
1.2AB.R1两端的电压有效值是6VC.通过R2的电流最大值是
1.2AD.R2两端的电压最大值是6V答案B
5.(2008·天津·17)一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压其最大值保持不变副线圈有可调电阻R.设原线圈的电流为I1输入功率为P1副线圈的电流为I2输出功率为P
2.当R增大时()A.I1减小P1增大B.I1减小P1减小C.I2增大P2减小D.I2增大P2增大答案B
6.(2008·北京·18)一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶
5.原线圈与正弦交变电源连接输入电压u如图所示.副线圈仅接入一个10Ω的电阻.则()A.流过电阻的电流是20AB.与电阻并联的电压表的示数是100VC.经过1分钟电阻发出的热量是6×103JD.变压器的输入功率是1×103W答案D
7.(2008·四川·16)如图所示一理想变压器原线圈接入一交流电源副线圈电路中R
1、R
2、R3和R4均为固定电阻开关S是闭合的.和为理想电压表读数分别为U1和U2;、和为理想电流表读数分别为I
1、I2和I
3.现断开SU1数值不变下列推断中正确的是()A.U2变小、I3变小B.U2不变、I3变大C.I1变小、I2变小D.I1变大、I2变大答案BC
8.(2008·海南·7)如图所示理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶
1.原线圈接入一电压为u=U0sint的交流电源副线圈接一个R=
27.5Ω的负载电阻.若U0=220V=100πrad/s则下述结论正确的是()A.副线圈中电压表的读数为55VB.副线圈中输出交流电的周期为sC.原线圈中电流表的读数为
0.5AD.原线圈中的输入功率为110W答案AC
9.(2008·上海·3A)某集装箱吊车的交流电动机输入电压为380V则该交流电压的最大值是V.当吊车以
0.1m/s的速度匀速吊起总质量为
5.7×103kg的集装箱时测得电动机的电流为20A则电动机的工作效率为.(g取10m/s2)答案53775%
10.(2006·广东·14)某发电站的输出功率为104kW输出电压为4kV通过理想变压器升压后向80km远处用户供电.已知输电导线的电阻率为=
2.4×10-8Ω·m导线横截面积为
1.5×10-4m2输电线路损失的功率为输出功率的4%求:
(1)升压变压器的输出电压.
(2)输电线路上的电压损失.答案
(1)8×104V
(2)
3.2×103V章末检测
一、选择题(共8小题每小题6分共48分)
1.某山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压然后通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器经降低电压后再输送至村寨中各用户.设变压器都是理想的那么随着村寨中接入电路的用电器消耗的总功率的增加则()A.通过升压变压器初级线圈中的电流变大B.升压变压器次级线圈两端的电压变小C.高压输电线路上的电压损失变大D.降压变压器次级线圈两端的电压变小答案ACD
2.(2009·信阳模拟)如图所示MN和PQ为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨垂直导轨放置金属棒ab与导轨接触良好在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场.N、Q端接理想变压器的初级线圈变压器的输出端有三组次级线圈分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C.若用IR、IL、IC分别表示通过R、L和C的电流则下列判断中不正确的是()A.在ab棒匀速运动且ab棒上的电流已达到稳定后IR≠0IL≠0IC=0B.在ab棒匀速运动且ab棒上的电流已达到稳定后IR=0IL=0IC=0C.若ab棒在某一中心位置附近做简谐运动则IR≠0IL≠0IC≠0D.若ab棒匀加速运动则IR≠0IL≠0IC=0答案A
3.过量的电磁辐射对人体是有害的按照规定工作场所受到的电磁辐射强度单位时间垂直单位面积的电磁辐射能量不得超过某一临界值W
0.已知某一种手机的电磁辐射功率为P若手机的电磁辐射在各个方向上是均匀的则符合规定的安全区域到手机的距离至少为A.B.C.D.答案D
4.如图所示为一台发电机的结构示意图其中N、S是永久磁铁的两个磁极它们的表面呈半圆柱面形状.M是圆柱形铁芯它与磁极的柱面共轴铁芯上有一矩形线框可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转.磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场.若从图示位置开始计时当线框绕固定轴匀速转动时下列说法正确的是()A.穿过线圈的磁通量始终为零B.穿过线圈的磁通量的变化率不为零C.线圈中将产生恒定电流D.线圈中将产生交变电流大小不变方向每转一周改变两次答案BD
5.如图所示理想变压器初级线圈的匝数为n1次级线圈的匝数为n2初级线圈的两端a、b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A1的示数为
0.20A.下列判断中正确的是()A.初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B.初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C.电流表A2的示数为
1.0AD.电流表A2的示数为
0.4A答案BC
6.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示.如果其他条件不变仅使线圈的转速变为原来的一半则交流电动势的最大值和周期分别变为()A.200V
0.08sB.25V
0.04sC.50V
0.08sD.50V
0.04s答案C
7.如图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′以恒定的角速度转动当线圈平面与磁场方向平行时开始计时线圈中产生的交变电流按照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答案C
8.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所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()A.副线圈两端输出的电压为36VB.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=220sin100πtV答案B
二、计算论述题(共4小题共52分其中
9、10小题各12分
11、12小题各14分)
9.一正弦交流电压u=220sin314tV加在一个标有“220V40W”的白炽灯上.问:
(1)这个灯泡能正常发光吗
(2)如果用交流电流表测量通过这个灯泡的电流其读数是多少
(3)写出电流瞬时值的表达式.答案
(1)能
(2)A
(3)i=A
10.如图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r=
1.0Ω所围成的矩形的面积S=
0.040m2小灯泡的电阻R=
9.0Ω磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nBmS其中Bm为磁感应强度的最大值T为磁场变化的周期.不计灯丝电阻值随温度的变化求:
(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.
(3)在磁感应强度变化的0~时间内通过小灯泡的电荷量.答案
(1)
8.0V
(2)
2.88W
(3)
4.0×10-3C
11.如图所示左侧的圆形导电环半径为r=
1.0cm导电环与一个理想变压器的原线圈相连变压器的副线圈两端与一个电容为C=100pF的电容器相接导电环的电阻不计.环中有垂直于圆环平面的变化磁场磁场磁感应强度B的变化率为.若电容器C所带电荷量的最大值为
1.41×10-9C则所用理想变压器的原副线圈的匝数之比为多少(取π2=10)答案1∶
10012.如图甲所示边长为l1和l2的矩形线圈共有N匝其可绕中心轴OO′转动将线圈的始端和终端分别接在两个滑环上再通过电刷与阻值为R的电阻连接.线圈处于磁铁和圆柱形铁芯之间的径向磁场中且磁场的左半边的方向沿半径方向指向圆心右半边的方向沿半径背向圆心两半边间的过渡区域宽度很小可忽略不计.边长为l1的边所处磁场的磁感应强度大小为B线圈导线单位长度的电阻为R0当线圈以角速度ω顺时针匀速转动时.
(1)从图示位置开始计时请在乙图中定性画出两个周期内R两端电压随时间变化的u—t图象.
(2)求此线圈正常转动时产生感应电动势的有效值.
(3)求线圈正常转动时电阻R消耗的电功率P.答案
(1)见右图
(2)NBl1l2ω
(3)PAGE1。