2024版新教材高考物理全程一轮总复习单元素养评价十三交变电流电磁振荡与电磁波传感器

这是一份2024版新教材高考物理全程一轮总复习单元素养评价十三交变电流电磁振荡与电磁波传感器，共10页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1．新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城．志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航．红外线和紫外线相比较( )
A．红外线的光子能量比紫外线的大
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
2．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是( )
A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
3．[2022·浙江6月]下列说法正确的是( )
A．恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B．小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大
D．升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
4．如图1所示为一个调谐电路，图2(a)、(b)、(c)为电路中的电流随时间变化的图像，则下列说法不正确的是( )
A．i1是L1中的电流图像
B．i1是L2中的电流图像
C．i2是L2中的电流图像
D．i3是流过耳机的电流图像
5．[2023·湖南永州一模]如图甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕着与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，线框中产生的交变电流的电动势如图乙所示，经原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电，如图丙所示，灯泡上标有“220V 22W”字样，则( )
A．t＝0.01s时穿过线框回路的磁通量为零
B．灯泡中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡不能正常发光
D．电流表示数为1A
6．某发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示．发电机到安置区的距离是400m，输电线路中的火线和零线均为某型号单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω.安置区家用电器的总功率为44kW，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时( )
A．输电线路中的电流为20A
B．发电机实际输出电压是300V
C．在输电线路上损失的电功率为8kW
D．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则输出电压最大值是300V
7．[2023·湖北四校联考]如图所示为某发电机的原理图．边长为L的n匝正方形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的中心轴匀速转动，角速度为ω，其中P、Q为固定的半圆环，分别始终与转动中的左侧、右侧线圈保持良好接触，线圈电阻不计，外接电阻R和电容器C，下列说法正确的是( )
A.从图示位置开始计时，R中流过的是正弦交流电
B．电容器的耐压值可以为eq \f(\r(2),2)nBL2ω
C．从图示位置转过90°流过R的电荷量q＝eq \f(BL2,R)
D．线圈转动一个周期，R上产生的热量Q＝eq \f(πωn2B2L4,R)
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．)
8．如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是( )
A．P向下滑动时，灯L变亮
B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变
C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小
D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大
9．输电线路中某处漏电时，输电线通过大地和电源构成的回路中就存在漏电电流．如图所示为交流输电线路上安装的某漏电保护器工作原理图，图中M为电流互感器，原线圈为两根输电线双绕线，双线的绕线匝数为n1，副线圈的匝数为n2.当副线圈中的电流达到一定值时，就会触发开关断开电源供电电路(图中未画出)，下列说法正确的是( )
A.无论输电线路上有无漏电现象，副线圈中都会产生感应电流
B．只有输电线路上有漏电现象时，副线圈中才会产生感应电流
C．如图，人的一只手接触输电线上的P点时，电流会经人体传入大地，如果允许通过人体的安全电流为Im，那么开关的触发电流应小于Im
D．如图，人的一只手接触输电线上的P点时，电流会经人体传入大地，如果允许通过人体的安全电流为Im，那么开关的触发电流应小于eq \f(n1,n2)Im
10.疫情中某新建病房的供电系统可简化为如图所示的电路图．图中a、b所接的电源的内阻为r＝1Ω，电动势e随时间的变化关系为e＝325sin100πt(V)；Ⅰ等效为病房中的照明电路，其等效电阻为22Ω；Ⅱ等效为病房中的紫外线消毒电路，其等效电阻为10.5Ω；Ⅲ等效为医护人员使用的生活区照明电路，其等效电阻为44Ω.下列说法正确的是( )
A．当S1、S2、S3都断开时，电压表读数为220V
B．当S1闭合，S2、S3都断开时，电流表读数为10A
C．当S2闭合，S1、S3都断开时，电压表读数为210V
D．当S1、S3都闭合，S2断开时，电流表读数为20A
三、非选择题(本题共5个小题，共54分)
11．(8分)[2023·山东泰安模拟]在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤．
(1)以上操作的合理顺序是________(只填步骤前的数字序号)；
(2)如图所示，在实验中，两线圈的匝数n1＝1600，n2＝400，当将n1作为原线圈时，U1＝16V，副线圈两端电压U2＝4V；原线圈与副线圈对调后，当U′1＝8V时，U′2＝32V，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是________．
12．(8分)[2023·江苏启东高二模拟]在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中：
(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是( )
A．为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12V
B．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源
C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
(2)多用电表刻度盘上交流电压的刻度是________(选填“均匀”或“不均匀”)的．
(3)某实验小组通过实验，记录的数据如下表：
通过分析实验数据可得出的实验结论是____________________________________．
(4)一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝，测得的电压分别为8.00V和3.90V，据此可知电压比与匝数比并不相等，主要原因是____________________________(至少说出两个原因).
13．(10分)[2023·北京模拟]货运交通事故往往是由车辆超载引起的，因此我国交通运输部对治理货运超载有着严格规定．监测站都安装有称重传感器，图甲是一种常用的力传感器，由弹簧钢和应变片组成，弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片，应变片由金属制成．若在弹簧钢的自由端施加一向下的作用力F，则弹簧钢会发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩．力越大，弹簧钢的弯曲程度越大，应变片的电阻变化就越大，输出的电压差ΔU＝|U1－U2|也就越大．已知传感器不受压力时的电阻约为19Ω，为了准确地测量该传感器的阻值，设计了以下实验，实验原理图如图乙所示．
实验室提供以下器材：
A．定值电阻R0(R0＝5Ω)
B．滑动变阻器(最大阻值为2Ω，额定功率为50W)
C．电流表A1(0.6A，内阻r1＝1Ω)
D．电流表A2(0.6A，内阻r2约为5Ω)
E．直流电源E1(电动势3V，内阻约为1Ω)
F．直流电源E2(电动势6V，内阻约为2Ω)
G．开关S及导线若干．
(1)外力F增大时，下列说法正确的是________；
A.上、下应变片电阻都增大
B．上、下应变片电阻都减小
C．上应变片电阻减小，下应变片电阻增大
D．上应变片电阻增大，下应变片电阻减小
(2)图乙中①、②为电流表，其中电流表①选________(选填“A1”或“A2”)，电源选________(选填“E1”或“E2”)；
(3)为了准确地测量该阻值，在图丙中，将B、C间导线断开，并将滑动变阻器与原设计电路的A、B、C端中的一些端点连接，调节滑动变阻器，测量多组数据，从而使实验结果更准确，请在图丙中正确连接电路；
(4)结合上述实验步骤可以得出该传感器的电阻的表达式为________(A1、A2两电流表的电流分别用I1、I2表示).
14．(12分)[2023·沈阳质检]为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx).
(1)如图乙所示，电源电动势为3V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2V时控制开关自动启动照明系统．要求当天色渐暗照度降至1.0(lx)时控制开关接通照明系统，则R1＝________kΩ.
(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电源(E＝3V，内阻未知)，电阻箱(0～99999Ω).实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丁为实验时电阻箱的阻值，其读数为________kΩ；然后将S2与2相连，调节电阻箱的阻值如图戊所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值为________kΩ(结果保留3位有效数字).
15．(16分)[2022·广东六校联考]某科技小组设计了一款自动测量水库水位的系统，包括电路系统和绝缘材料制作的长方体仪器，正视图如下．仪器内部高H＝10m，在左右两侧壁上铺满厚度、电阻均可忽略的电极板A、B.仪器底部内侧是边长为L＝20cm的正方形，中间有孔与水库连通．将仪器竖直固定在水中，长方体中心正好位于每年平均水位处，此高度定义为0，建立如图坐标系．每隔一段时间，系统自动用绝缘活塞塞住底部连通孔，闭合开关，连接恒压电源(E＝1V)，读出电流表示数I，通过计算得出此时水位h.已知此处水的电阻率ρ＝500Ω·m.
(1)电流表应选择________．
A．满偏电流Ig＝60mA，内阻可忽略的电流表
B．满偏电流Ig＝30mA，内阻可忽略的电流表
(2)将电流表表盘改为水库水位表，请写出电流表示数I与水位h之间的关系式：I＝________．(请用符号E、h、H、ρ、L表示)
(3)正确选择电流表后，当电流为eq \f(1,2)满偏电流时，对应水位h＝________．
(4)若电流表内阻RA不能忽略，由电流表改装的水位表刻度________(选填“均匀”或“不均匀”)，请列式说明理由：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
单元素养评价（十三）
1．解析：与紫外线相比，红外线波长较长，频率较低，由ε＝hν得红外线的光子能量比紫外线的小，A错误，B正确．红外线与紫外线均为电磁波，电磁波在真空中传播速度为c，所以两者在真空中的传播速度相等，C错误．红外线与紫外线均为横波，均可以发生偏振现象，D错误．
答案：B
2．解析：机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A正确；机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，B正确；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C正确；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D错误．
答案：D
3．解析：恒定磁场对静置于其中的电荷没有力的作用，选项A错误；小磁针N极在磁场中的受力方向指向该点的磁感应强度方向，选项B正确；正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，磁通量的变化率为零，电流为零，选项C错误；变压器副线圈的磁通量变化率和原线圈的磁通量变化率相等，与线圈匝数无关，选项D错误．
答案：B
4．解析：L1中的电流为完整的波形，则A正确，B错误；L2中的波形为单向，则只有L1中的一半，则C正确；流过耳机的为经C2的高频分流后的载波信号，则D正确．
答案：B
5．解析：由题图乙可知，当t＝0.01s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故A错误；由题图乙可知，交变电流的周期为0.02s，在一个周期内电流方向改变2次，故灯泡中的电流方向每秒钟改变100次，故B错误；原线圈输入的电压有效值为22V，由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得副线圈两端的电压为220V，灯泡能正常发光，故C错误；由P＝UI可知，副线圈中的电流I2＝eq \f(P,U)＝0.1A，则由eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)得I1＝1A，故D正确．
答案：D
6．解析：额定电压为220V的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流I＝eq \f(P,U)＝200A，A错误．发电机的实际输出电压为U发＝U＋Ir＝260V，B错误．在输电线路上损失的电功率P损＝I2r＝8kW，C正确．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是260eq \r(2)V≈367.7V，D错误．
答案：C
7．解析：由于P、Q为固定的半圆环，分别始终与转动中的左侧、右侧线圈保持良好接触，则流过R中的电流如图所示，并不是正弦交流电，故A错误；电容器的耐压值为其可以承受的最大电压，必须保证最大感应电动势小于耐压值，即电容器的耐压值应大于或等于nBL2ω，故B错误；由q＝eq \(I,\s\up6(－))t＝eq \f(\(E,\s\up6(－)),R)·t＝neq \f(ΔΦ,tR)·t＝neq \f(ΔΦ,R)，解得q＝neq \f(BL2,R)，故C错误；线圈转动一个周期R上产生的热量Q＝eq \f(U2,R)T，则Q＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(nBL2ω,\r(2))))eq \s\up12(2)×eq \f(1,R)×eq \f(2π,ω)＝eq \f(πωn2B2L4,R)，故D正确．
答案：D
8．解析：对于理想变压器有U2＝eq \f(n2,n1)U1，U1不变，则U2不变，与如何调节P无关，故B正确．又UL＝U2，所以灯的亮度不变，A错误；P向上滑动时RP减小，则R总减小，P出＝eq \f(U eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,R总)增大，P入＝P出＝U1I1，所以I1增大，可知C错误，D正确．
答案：BD
9．解析：输电线路上没有漏电现象时，由于原线圈为输电线双绕线，两根导线中的电流始终大小相等、方向相反，线圈中磁通量为零且磁通量保持不变，所以副线圈中没有感应电流产生，A错误；当输电线上有漏电现象时，漏电点通过大地与电源构成回路，原线圈上两根双绕线中的电流大小不同，磁通量不为0且发生变化，所以副线圈中就会产生感应电流，B正确；当人体与线路中的P点接触时，安全流过人体的最大电流为Im，等效为流过原线圈的电流为Im，根据理想变压器变流比关系有eq \f(Im,I2)＝eq \f(n2,n1)，解得I2＝eq \f(n1,n2)Im，C错误，D正确．
答案：BD
10．解析：由电动势e随时间的变化关系e＝325sin100πt（V）可知，电动势有效值为E＝230V．当S1、S2、S3都断开时，路端电压等于电源电动势，所以电压表读数为230V，A错误；当S1闭合，S2、S3都断开时，外电路电阻R1＝22Ω，由闭合电路欧姆定律可知，电流表读数为I1＝eq \f(E,R1＋r)＝eq \f(230,22＋1)A＝10A，B正确；当S2闭合，S1、S3都断开时，外电路电阻R2＝10.5Ω，由闭合电路欧姆定律可知，电流表读数为I2＝eq \f(E,R2＋r)＝eq \f(230,10.5＋1)A＝20A，电压表读数为U＝E－I2r＝230V－20×1V＝210V，C正确；当S1、S3都闭合，S2断开时，外电路为Ⅰ和Ⅲ电路并联，则外电路电阻R3＝eq \f(44,3)Ω，由闭合电路欧姆定律可知，电流表读数为I3＝eq \f(E,R3＋r)＝eq \f(230,\f(44,3)＋1)A＝14.7A，D错误．
答案：BC
11．解析：（1）在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤，顺序为①③②④.
（2）两线圈的匝数n1＝1600，n2＝400，当将n1作为原线圈时，U1＝16V，副线圈两端电压U2＝4V；当原线圈与副线圈对调后，U′1＝8V时，U′2＝32V，此时U′2为原线圈的电压，而U′1为副线圈的电压，由以上数据可得：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
答案：（1）①③②④ （2）eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)
12．解析：（1）A错：变压器能改变电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12V.
B、C错：实验通电前，必须要检查电路是否正确．通电时，不要用手接触裸露的导线、接线柱，确保人身安全．
D对：使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量．
（2）由多用电表的表盘可知，多用电表刻度盘上交流电压的刻度是不均匀的．
（3）通过分析实验数据可得出实验结论：在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比．
（4）电压比与匝数比并不相等，主要原因是变压器有漏磁、铁芯发热、导线发热等，另外，多用电表的精度与读数误差也是一个影响因素．
答案：（1）D （2）不均匀 （3）在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比 （4）有漏磁、铁芯发热
13．解析：（1）外力F增大时，上应变片长度变长，电阻变大，下应变片长度变短，电阻变小，故选D.
（2）题图乙中的①要当电压表使用，因此内阻应已知，故选电流表A1；因回路总阻值接近11Ω，满偏电流为0.6A，所以电源电动势应接近6.6V，故电源选E2.
（3）滑动变阻器应采用分压式接法，将B、C间导线断开，A、B两端接全阻值，C端接在变阻器的滑动端，如图所示．
（4）由题图乙知，通过该传感器的电流为I2－I1，加在该传感器两端的电压为I1r1，故该传感器的电阻为eq \f(I1r1,I2－I1).
答案：（1）D （2）A1 E2 （3）见解析 （4）eq \f(I1r1,I2－I1)
14．解析：（1）电阻R1和R0串联，eq \f(R0,R1)＝eq \f(U0,U1)＝eq \f(2,1)，当照度为1.0（lx）时，电阻R0＝20kΩ，则R1＝10kΩ.
（2）题图丁的电阻为R2＝62.5kΩ，题图戊的电阻R′2＝22.5kΩ，本题采用等效法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的电阻相等，则有R2＝R′0＋R′2，所以R′0＝40.0kΩ.
答案：（1）10 （2）62.5 40.0
15．解析：（1）水满时，电阻最小，电路电流达到最大，根据电阻定律知，最小阻值为Rmin＝eq \f(ρL,LH)＝50Ω，最大电流约为Imax＝eq \f(E,Rmin)＝20mA，故选择满偏电流Ig＝30mA的电流表比较合适．
（2）根据电阻定律可知，水位为h时水的阻值为R＝eq \f(ρL,L\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(h＋\f(H,2))))＝eq \f(ρ,h＋\f(H,2))，电流表示数为I＝eq \f(E,R)＝eq \f(E\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(h＋\f(H,2))),ρ).
（3）当电流为eq \f(1,2)满偏电流时，即I＝eq \f(1,2)Ig＝15mA，根据I＝eq \f(E,R)＝eq \f(E\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(h＋\f(H,2))),ρ)，解得h＝2.5m.
（4）根据式子E＝I（R＋RA）＝I（eq \f(ρ,\f(H,2)＋h)＋RA）可知，I与h不成线性关系，即由电流表改装的水位表刻度不均匀．
答案：（1）B （2）eq \f(E\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(h＋\f(H,2))),ρ) （3）2.5m （4）不均匀 根据式子E＝I（R＋RA）＝I（eq \f(ρ,\f(H,2)＋h)＋RA）可知，I与h不成线性关系
型号
××××
最大输出功率
60kW
输出电压范围
220V～300V
原线圈匝数n1(匝)
100
200
400
400
副线圈匝数n2(匝)
400
400
200
800
原线圈两端的
电压U1(V)
1.96
4.90
8.00
4.86
副线圈两端的
电压U2(V)
7.80
9.76
3.90
9.64