2023年高考物理第十三章交变电流电磁场电磁波A卷练习.docx

第十三章 交变电流电磁场电磁波〔A卷〕 一、此题共12小题，每小题4分，共48分，在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分. 图所示的电路，交流电源电压u=200sin100πt V，电阻R=10 0 Ω，那么电流表和电压表的读数分别为〔〕 A，200 V B.1.41 A，141 V C.2 A，200 V D.2 A，141 V 解析：交流电流表和交流电压表的读数是交流电的有效值. 由u=200sin100πtV知Um=200 V， 得电压表读数U= =141 V， 电流表读数I==1.41 A. 答案：B 2.一理想变压器、原副线圈的匝数比是10：1，原线圈接入电压为220 V的正弦交流电源.一只理想二极管和一个阻值为10 Ω的电阻串联接在副线圈上，交流电流表测原线圈中的电流，交流电压表测电阻两端的电压，如以下图，那么以下说法中正确的选项是() A.交流电压表的读数为22 V B.1分钟内电阻R上产生的热量为1 452 J C.二极管两端的最大电压为22 V D.增大电阻R的值，交流电流表读数减小 解析：由理想变压器的电压比等于匝数比可得到副线圈两端电压为22V，这是电压的有效值.由于二极管的单向导电性，只限于正向电压能通过二极管，由有效值的定义可求出通过二极管后的电压的有效值为11V,故交流电压表的读数也为11V，由Q=得到1分钟内电阻R上产生的热量为1 452 J.加负向电压时，二极管处于截止状态，R中没有电流，此时二极管两端的电压等于副线圈两端的电压，故二极管两端的最大电压为22V.增大电阻R，副线圈中的电流变小，那么原线圈中的电流也变小，故电流表读数变小.选项BD正确. 答案：BD 3.以下说法中，正确的选项是〔〕 A.任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场，振荡磁场在周围空间产生同频率的振荡电场 B.任何电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场 围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场 D.电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可别离的统一体，即电磁场 解析：根据麦克斯韦电磁场理论可知，恒定的电场〔或磁场〕周围不产生磁场〔或电场〕；均匀变化的电场〔磁场〕周围产生恒定的磁场〔电场〕；而周期性变化的电场〔磁场〕周围产生同频率变化的磁场〔电场〕，所以A、B项错，C项正确；变化的电场和变化的磁场总是互相联系着，形成电磁场，故D项错误. 答案：C 4.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化情况如以下图，以下说法正确的选项是〔〕 1时刻通过线圈磁通量最大 2时刻通过线圈磁通量的绝对值最大 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D.每当e变换方向，通过线圈的磁通量最小 解析：从矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交流电的模型可知，通过线圈磁通量为零时，磁通量的变化率最大，产生的交变电动势最大.而线圈平面与中性面重合时，通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，产生的交变电动势为零，所以从图中的曲线可知：t1时刻e为0，那么此时通过线圈的磁通量最大；t2时刻e最大，那么此时通过线圈的磁通量为0；t3时刻e为0，那么此时通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率为零；从图中曲线的走向，t1与t3时刻是e变换方向的时刻，此时交变电动势e为零，穿过线圈的磁通量都为最大，故A正确. 答案：A 5.如以下图，T为理想变压器，A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2、R3为电阻，原线圈两端接电压一定的正弦交流电，当开关S闭合时，各交流表的示数变化情况应是〔〕 压表V1读数变小 2读数变大 解析：闭合开关S后，由于输入电压不变，输出电压也不变，负载电阻减小，A2读数变大，A12=U1-I2R1，U1不变，I2变大，U2变小，即V2读数减小，故A、B错误. 答案：C 1和L2接到如以下图的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联.当a、b间接电压最大值为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的亮度低于灯L2的亮度.新电源两极的电压最大值和频率可能是() m，而频率大于f m，而频率小于f m，而频率仍为f m，而频率仍为f 解析：更换新电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度，说明电容器的容抗增大，电感的感抗减小.根据频率对容抗、感抗的影响可知新电源频率减小.所以正确选项是B. 答案：B 7.如以下图，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.假设保持交流电源的电压不变，使交变电流的频率减小，那么以下判断正确的是() 1将变暗 2将变暗 3将变暗 解析：保持交流电源的电压不变，使交变电流的频率减小，电感L的感抗减小，灯泡L1变亮，电容器C的容抗增大，灯泡L2变暗，电阻R不变，灯泡L3亮度不变. 答案：B 8.某电站向远处输送一定功率的电能，那么以下说法中正确的是〔〕 A.输电线不变，将送电电压升高到原来的10倍时，输电线损耗的功率减为原来的1/10 B.输电线不变，将送电电压升高到原来的10倍时，输电线损耗的功率减为原来的1/100 不变，将输电线的横截面直径增加原来的一倍时，输电线损耗的功率减为原来的一半 D.送电电压不变，将输电线的横截面直径减半时，输电线损耗的功率增为原来的四倍 解析：输电线上功率损失P损=I2R线=〔〕2R线，而R线=ρ，那么： R线、P一定时，U升高到原来的10倍，P损减为原来的，A错B对. U、P一定时，d增加原来一倍时，S增为原来的四倍，R线减为原来的，P损减为原来的，C错 U、P一定时，d减半时，S减为原来的，R线增为原来的四倍，P损增为原来的四倍.D对. 答案：BD 9.交变电流i=ImsinωtA，线圈从中性面起开始转动，当其瞬时值等于有效值时，那么线圈转动的时间为〔〕 A. π/ω B.π/ω C.π/4ω D.π/2ω 解析：依题意=Imsinωt 所以sinωt=，ωt=，t=. 答案：C 这个变压器在工作时〔〕 ①副线圈两端的电压〔有效值〕一定保持不变 ②原线圈中的电流〔有效值〕一定保持不变 ③变压器的输入功率一定保持不变 ④变压器的输出功率一定保持不变 A.① B.①③ C.①③④ D.①②③④ 解析：功率与负载有关. 答案：A 11.家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成.接通电源后，220 V交流电经变压器，一方面在次级产生3.4 V交流电对磁控管加热，同时在另一级产生2023 V高压电经整流加到磁控的阴、阳两极之间，使磁控管产生频率为2450 MHz的微波.微波输送至金属制成的加热器〔炉腔〕，被来回反射，微波的电磁作用使食物内分子高频地运动而使食物加快受热，并能最大限度地保存食物中的维生素.有下述说法，其中正确的选项是〔〕 ①微波是振荡电路中自由电子运动而产生的 ②微波是原子外层电子受到激发而产生的 ③微波炉变压器的高压变压比为11：100 ④×1015个 A.②③ B.①③ C.③④ D.①④ 解析：微波的产生机理是振荡电路中的自由电子运动而产生的；微波炉变压器的高压比为n1：n2=220：2023=11：100；微波炉输出功率为700 W时，每秒内产生的光子为 N=×1026个. 答案：B 12.下表为一只电热器铭牌上的一局部.由此可以判定〔〕 电压 ２２０Ｖ 功率 ７００Ｗ 频率 ５０Ｈｚ A.此电热器必须在周期是0.02 s，在电压有效值是220 V的交流电路上使用 B.此电热器必须在周期是0.02 s，在电压有效值是156 V的交流电路上使用 在频率是50 Hz，在电压有效值是311 V的交流电路上使用 D.假设将此电热器接在电压小于220 V的交流电路中，其实际消耗的电功率还是700 W 答案：A 二、此题共5题，共72分，解容许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，答案中必须明确写出数值和单位〕 13.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如以下图.设发电机线圈内阻为r=2 Ω，现将R=98 Ω的用电器接在此交流电路上，它消耗的功率是多大？如果将电容是2μF的电容器接在电路上，则电容器的耐压值至少是多大？ 解析：此交流电的最大值为Em=100 V，那么电动势的有效值为E=Em/ = V，由全电路欧姆定律知，电阻R上的电压有效值为U=·R= V，故电阻R消耗的功率为P= W=49 W.电容器接入电路，那么要求电容器的耐压值至少等于感应电动势的最大值，故有Um=Em=100 V. 答案：49 W100 V ：1，初级线圈的输入电压是660 V，设次级线圈的电阻是0.2 Ω，此变压器供应100盏“220 V，60 W〞的电灯用电，试求： 〔1〕变压器空载时，次级线圈两端的电压多大？输出功率多大？ 〔2〕当接通负载时，次级线圈两端的电压多大？每个灯泡的实际功率多大？ 解析：〔1〕空载时，由电压比求得U2=220 V，此时P=0. 〔2〕接通负载后，可将次级线圈看成电源E=220 V，每盏灯电阻R= =807 Ω，100盏并联电阻R′=8.07 Ω，由欧姆定律U=IR′==215 V，每个灯泡实际功率P′==57.3 W. 答案：〔1〕220 V0〔2〕215 V57.3 W 15.如以下图为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为10 cm和20 cm，内阻为5 Ω，在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中绕OO′轴以50 rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20 Ω电阻R相接，求： 〔1〕S断开时，电压表示数； 〔2〕电键S合上时，电压表和电流表示数； 〔3〕为使R正常工作，R的额定电压是多少？ 〔4〕通过电阻R的电流最大值是多少？电阻R上所消耗的电功率是多少？ 解析：〔1〕感应电动势最大值： Em=nBSω=100××××50V=50V S断开时，电压表示数为电源电动势有效值 E= =50 V. 〔2〕电键S合上时，由全电路欧姆定律 I= A=2.0 A U=IR=2×20 V=40 V 即电流表示数为2 A，电压表示数为40 V. 〔3〕额定电压即为电压有效值U有=I·R=2.0 A×20 Ω=40 V. 〔4〕通过R中电流的最大值Im= I=2A 电阻R上所消耗的电功率P=IU=2×40 W=80 W. 答案：〔1〕50 V〔2〕2 A40 V〔3〕40 V〔4〕2A80 W 16.有条瀑布，流量Q=2 m3/s，落差5 m，现利用其发电，假设发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R=30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电需求，那么该输电线路所用理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V，100 W〞的电灯正常发光？ 解析：远距离输电电路示意图如以以下图所示 设水的密度为ρ，电源输出功率 P输出=〔mgh/t〕×50%=Qρgh×50%=5×104 W 由题意P损=·R=〔〕2·R 又P损=6%P输出，∴U2×103 V 故升压和降压变压器匝数比 n1/n2=U1/U2×103=6：125. 又∵U3=U2-I2R=4700 V，U4=220 V ∴n3/n4=U3/U4=235：11. 正常发光的电灯盏数 N=〔P输