2011高考物理二轮复 习交变电流和电磁感应专题预测3一、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.答案: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、B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t1至t2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M两端的电势差uab随时间t的变化情况可能是图13-4中的()图13-3图13-4解析:对A图,uab不变,A表中无电流,对B图,uab均匀增大,由安培定则知,M中有向上增强的磁场,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L3亮度不变，L2变暗，L1变亮，故B正确.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n2、n3,电压表的示数为U,电流表的示数为I,L1、L2是完全相同的灯泡,根据以上条件可以计算出的物理量是()图13-6A.线圈A的匝数B.灯L2两端的电压C.变压器的输入功率D.通过灯L1的电流解析:由题意知线圈B两端的电压为U,设线圈C两端的电压为UC,则,所以,B正确;通过L2的电流为I,则可以求出L2的电阻,L2与L1的电阻相同,所以可求出通过L1的电流,D正确;根据以上数据可以求出L1、L2的功率,可得变压器总的输出功率,它也等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L1、L2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L1、L2两个灯泡均发光且亮度相同B.当开关置于1、2时，稳定后L1、L2两个灯泡均发光，且L1比L2亮C.当开关置于3、4时，稳定后，若只增加交变电流的频率，则L1变暗，L2变亮D.在开关置于3、4的瞬间，L2立即发光，而L1亮度慢慢增大解析:当开关置于1、2时，稳定后因电容器隔直流，故电路断开，L2不发光，A、B错误；在开关置于3、4的瞬间，电容器通交流，L2立即发光，由于电感的自感作用，L1亮度慢慢增大，D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，L1变暗，L2变亮，C正确.答案:CD8.如图13-8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220 V，负载电阻R=44 ，电流表A1的示数为0.20 A.下列判断中正确的是()图13-8A.初级线圈和次级线圈的匝数比为21B.初级线圈和次级线圈的匝数比为51C.电流表A2的示数为1.0 AD.电流表A2的示数为0.4 A解析:对于理想变压器，P1=U1I1=2200.20 W=44 W，则负载电阻消耗的功率P2=P1=44 W，据得则故B正确.A2的读数故C正确.答案:BC9.某理想变压器原、副线圈的匝数比为559，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40 W，则下列判断正确的是()图13-9A.副线圈两端输出的电压为B.原线圈中电流表的示数约为0.18 AC.变压器的输入、输出功率之比为559D.原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin100t(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，A错；根据理想变压器知P1=P2，故有，B选项正确，C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.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n1n2=1100，交流电流表A的示数是50 mA，则()图13-10A.被测电路的电流有效值为0.5 AB.被测电路的电流平均值为0.5 AC.被测电路的电流最大值为D.原副线圈中的电流同时达到最大值解析:交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即I2=50 mA=0.05 A，根据得，I1=5 A，A、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,某同学欲按要求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1 000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2 min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=2.0 ，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，1 min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Im=2.0 A.(2)矩形线圈转动的周期T=4.0103 s.(3)由有效值线圈电阻上产生的电热功率为(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=240 J.答案:( 1)2.0 A(2)4.0103 s(3)4 W(4)240 J13.(9分)有一台内阻为1 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14，降压变压器原、副线圈匝数比为41，输电线的总电阻为4 .全校共有22个班，每班有“220 V 40 W”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U4=220 V则由降压变压器变压关系:得由降压变压器变流关系:得又因为U2=U3+I2R=880 V+64 V=904 V由升压变压器变压关系:得U1=226 V由升压变压器变流关系:得I1=24 A所以:(1)发电机的电动势:E=U1+I1r=250 V.(2)发电机的输出功率P出=EI1I12r=5 424 W.(3)输电的效率答案:(1)250 V(2)5 424 W(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=0.1 m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).线圈运动区域内磁感应强度B的大小均为，方向不变，线圈的总电阻为2 ，它的引出线接有8 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(规定从Lb为正方向);(2)在0.1 s0.15 s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0 s0.1 s内:感应电动势E1=nBLv1L=2r，在0.1 s0.15 s内:v2=2 m/s，E2=nBLv2，(2)因为外力匀速推动线圈，所以有:F=F安=nBI2L=nBI22r,(3)电流的有效值为I，则有:I2R0.15=0.22R0.1+0.42R0.05所以答案:(1)略(2)0. 8 N(3)0.64 W15.(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r=1.0 ，所围成矩形的面积S=0.040 m2，小灯泡的电阻R=9.0 ，磁场的磁感应强度随时间按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其中Bm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: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；(3)在磁感应强度变化的的时间内，通过小灯泡的电荷量.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，线圈中产生交变电流的周期为T=3.14102 s所以线圈中感应电动势的最大值为(2)根据欧姆定律，电路中电流的最大值为通过小灯泡电流的有效值为小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88 W.(3