2022年高考物理第十三章交变电流电磁场电磁波A卷练习

这是一份2022年高考物理第十三章交变电流电磁场电磁波A卷练习，共14页。
图所示的电路，已知交流电源电压u=200sin100πt V，电阻R=10
0 Ω，则电流表和电压表的读数分别为（）
A，200 V 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，如图所示，则以下说法中正确的是()
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，则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.下列说法中，正确的是（）
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，形成一个不可分离的统一体，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的变化情况如图所示，下列说法正确的是（）
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，则此时通过线圈的磁通量最大；t2时刻e最大，则此时通过线圈的磁通量为0；t3时刻e为0，则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.如图所示，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.如图所示，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()
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，则下列说法中正确的是（）
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，则：
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.已知交变电流i=ImsinωtA，线圈从中性面起开始转动，当其瞬时值等于有效值时，则线圈转动的时间为（）
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2000 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=220：2000=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部分.由此可以判定（）
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.若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、本题共5题，共72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，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图所示.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，则电动势的有效值为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，则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，此变压器供给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.如图所示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，若发电机总效率为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，则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输出-P损）/P灯=P输出·（1-6%）/P灯=470盏.
答案：6：125 235：11，470
17.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r、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t=0开始运动，其速度随时间的变化规律是v=vmsinωt，不计导轨电阻.
（1）从t=0到t=时间内电阻R产生的热量；
（2）从t=0到t=时间内外力F所做的功.
解析：（1）导体棒产生的感应电动势e=BLv=BLvmsinωt，是正弦交流电，其有效值E=.
在Δt=2=T的时间内，电阻R上产生的热量
Q=I2RT=（）2R·=
（2）t=0到t= 的时间是1/4周期，在这段时间内对导体棒运用能量守恒定律，得
W外= mv2+Q′
Q′是这段时间内电阻R和r产生的热量和
Q′=
所以这段时间内外力F所做的功是
W外= m+.
答案：（1）
（2）m+
电压
２２０Ｖ
功率
７００Ｗ
频率
５０Ｈｚ