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2.((2008學年廣東越秀區(qū)高三摸底調(diào)研測試卷。物理.5)某交流發(fā)電機中,矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應電動勢與時間的關系如圖11所示.如果此線圈和一個R=100Ω的電阻構成閉合電路,不計電路的其它電阻,下列說法中正確的是( )
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B.電阻R兩端的最大電壓是100V
圖11 C.交變電流的有效值為1A D.交變電流的最大值為1A
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3.(江蘇南通市2008屆第三次調(diào)研卷.物理.7)某交流發(fā)電機給燈泡供電,產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖12所示,下列說法中正確的是( )
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A.交變電流的頻率為0.02Hz
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B.交變電流的瞬時表達式為
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C.在t=0.01s時,穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大
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D.若發(fā)電機線圈電阻為0.4Ω,則其產(chǎn)生的熱功率為5W 圖12
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4.(江蘇淮安、連云港、宿遷、徐州四市2008第三次調(diào)研卷.物理.10)今年春節(jié)前后,我國部分省市的供電系統(tǒng)由于氣候原因遭到嚴重破壞。為此,某小區(qū)啟動了臨時供電系統(tǒng),它由備用發(fā)電機和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成,如圖13所示,圖中R0表示輸電線的電阻;瑒佑|頭P置于a處時,用戶的用電器恰好正常工作,在下列情況下,要保證用電器仍能正常工作,則 ( )
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A.當發(fā)電機輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數(shù)小于 正常值,用電器不變時,應使滑動觸頭P向上滑動 B.當發(fā)電機輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數(shù)小于 正常值,用電器不變時,應使滑動觸頭P向下滑動
圖13 C.如果V1示數(shù)保持正常值不變,那么當用電器增加時,滑動觸頭P應向上滑 D.如果V1示數(shù)保持正常值不變,那么當用電器增加時,滑動觸頭P應向下滑
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5.(江蘇省九名校2008年第二次聯(lián)考卷.物理.7)某電廠發(fā)電機的輸出電壓穩(wěn)定,它發(fā)出的電先通過電廠附近的升壓變壓器升壓,然后用輸電線路把電能輸送到遠處居民小區(qū)附近的降壓變壓器,經(jīng)降低電壓后輸送到用戶,設升、降變壓器都是理想變壓器,那么在用電高峰期,白熾燈不夠亮,但電廠輸送的總功率增加,這時( ) A.升壓變壓器的副線圈的電壓變大 B.降壓變壓器的副線圈的電壓變大 C.高壓輸電線路的電壓損失變大 D.用戶的負載增多,高壓輸電線中的電流減小
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6.(山東省濟南一中2009屆高三月考試卷.物理.9)如圖14所示,為一理想變壓器,K為單刀雙擲開關,P為滑動變阻器的滑動觸頭,U1為加在原線圈兩端的電壓,I1為原線圈中的電流強度,則( ) A.保持U1及P的位置不變,K由a合到b時,I1將增大 B.保持U1及P的位置不變,K由b合到a時,R消耗的功率減小 C.保持U1不變,K合在a處,使P上滑,I1將增大 D.保持P的位置不變,K合在a處,若U1增大,I1將增大
圖14
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7.(山東省寧津一中2009屆高三階段測試卷.物理.10)一理想變壓器的初級線圈為n1=100匝,次級線圈n2=30匝,n3=20匝,一個電阻為48.4Ω的小燈泡接在次級線圈n2與n3上,如圖15所示.當初級線圈與e=220sinωt的交流電源連接后,變壓器的輸入功率是( ) A.10W B.20W C.250W D.500W
圖15
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8.(山東省青島市2009屆高三復習試題.物理.9)在變電站里,經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流,所用的器材叫電流互感器。如圖16所示的四個圖中,能正確反應其工作原理的是 ( )
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9.(湖南郴州市2009屆高三調(diào)研試題.物理.16)如圖17所示,一矩形線圈在勻強磁場中繞OO' 軸勻速轉(zhuǎn)動,磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直.已知線圈匝數(shù)n=400,
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電阻r=0.1Ω,長L1=0.05m,寬L2=0.04m,角速度=l00 rad/s,
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磁場的磁感應強度B=0.25T.線圈兩端外接電阻R=9.9Ω的用電器 和一個交流電流表(內(nèi)阻不計),求: (1)線圈中產(chǎn)生的最大感應電動勢. (2)電流表A的讀數(shù).
圖17 (3)用電器上消耗的電功率.
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10.(2009屆廣東省新洲中學高三摸底考試試卷.物理.16)某發(fā)電站的輸出功率P = 104kW,輸出電壓U1 = 4kV,通過理想變壓器升壓后向遠處供電.已知輸電導線的總電阻為R = 10Ω,輸電線路損失的功率為輸出功率的4%,求變壓器的匝數(shù)比.
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11. (江蘇徐州市2009屆復習試卷.物理.17)在遠距離輸電時,要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個坑口電站,輸送的電功率為P=500kW,當使用U=5kV的電壓輸電時,測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度。求: ⑴這時的輸電效率η和輸電線的總電阻r。 ⑵若想使輸電效率提高到98%,又不改變輸電線,那么電站應使用多高的電壓向外輸電?
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(1)求線框轉(zhuǎn)到圖(乙)位置時感應電動勢的大; (2)求轉(zhuǎn)動過程中電阻R上的電壓最大值;
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(3)從線框進入磁場開始時,作出0~T(T是線框轉(zhuǎn)動周期)時間內(nèi)通過R的電流iR隨時間變化的圖象。 (一)文字介紹 預測2009年高考中交變電流考點主要考查:一考查正弦交變電流的產(chǎn)生過程,正弦交變電流的產(chǎn)生過程要做到“情、數(shù)、形”三者相統(tǒng)一!扒椤本褪俏锢砬榫,即線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的情形;“數(shù)”就是用數(shù)學表達式表示交變電流的產(chǎn)生過程;“形”就是用圖象表示交變電流的產(chǎn)生過程。在這三者中已知其一,便知其二。所以在高考中往往提供其中一種求另兩種;二是考查交變電流的四值,交變電流的“四值”即最大值、瞬時值、有效值、平均值。一定要注意的各類值的不同用法,尤其是不同情況下的有效值計算是高考考查的主要內(nèi)容;三是考查變壓器的原理和動態(tài)分析;另外帶電粒子在交變電場中運動和交變電流中與實際相聯(lián)系的問題也要引起重視。 (二)考點預測題
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四、考點預測 1.正弦交變電源與電阻R、交流電壓表按照圖 20所示的方式連接,R=10Ω,交流電壓表的示數(shù)是10V,圖21是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖像.則 ( )
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A.通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是
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B.通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是
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C.R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是(V)
圖20
圖21
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D.R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是(V)
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2.磁鐵在電器中有廣泛的應用,如發(fā)電機.如圖22所示,已知一臺單相發(fā)電機轉(zhuǎn)子導線框共有N匝,線框長為L1、寬為L2,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角速度為ω,磁極間的磁感強度為B,試導出發(fā)電機的瞬時電動勢 E的表達式.現(xiàn)在知道有一種強永磁材料釹鐵硼,用它制成發(fā)電機的磁極時,磁感強度可增大到原來的K倍.如果保持發(fā)電機結(jié)構和尺寸、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度、需產(chǎn)生的電動勢都不變,那么這時轉(zhuǎn)子上的導線框需要多少匝?
圖22
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3.將硬導線中間一段折成不封閉的正方形,每邊長為l, 它在磁感應強度為
B、方向如圖23的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn) 動,轉(zhuǎn)速為n,導線在a、b兩處通過電刷與外電路連接, 外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光,電路中 除燈泡外,其余部分的電阻不計,燈泡的電阻應為( )
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4.一個邊長為6cm的正方形金屬線框置于勻強磁場中,線框平面與磁場垂直,電阻為0.36磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖24所示,則線框中感應電流的有效值為
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A. B.
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C.
D.
圖24
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5.鉗形電流表的外形和結(jié)構如圖25左(a)所示.圖中電流表的讀數(shù)為1.2A,.圖25(b)中用同一電纜線繞了3匝,則()
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A.這種電流表能測直流電流,圖(b)的讀數(shù)為2.4A
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B.這種電流表能測交流電流,圖(b)的讀數(shù)為0.4A
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C.這種電流表能測交流電流,圖(b)的讀數(shù)為3.6A D.這種電流表既能測直流電流,又能測交流電流,圖(b)的讀數(shù)為
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6.如圖26所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1,原線圈接正弦交流電源,副線圈接入“220 V,60 W”燈泡一只,且燈光正常發(fā)光。則
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A.電流表的示數(shù)為A B.電源輸出功率為1 200W
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C.電流表的示數(shù)為 A
D.原線圈端電壓為11 V
圖26
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7.如圖27所示電路中的變壓器為理想變壓器,S為單刀雙擲開關。P是滑動變阻器R的滑動觸頭,U1為加在原線圈兩端的交變電 壓,I1、I2分別為原線圈和副線圈中的電流。下列說法正確的是 ( ) A.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則R上消耗的功率減小 B.保持P的位置及U1不變,S由a切換到b,則I2 減小 C.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則I1增大
D.保持U1不變,S接在b端,將P向上滑動,則I1減小 圖27
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8.如圖28所示,一個變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220V的交流電上,向額定電壓為1.80×104V的霓虹燈供電,使它正常發(fā)光.為了安全,需在原線圈回路中接入熔斷器,使副線圈電路中電流超過12mA時,熔絲就熔斷.
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(1)熔絲的熔斷電流是多大?
(2)當副線圈電路中電流為10mA時.變壓器的輸入功率是多大圖28
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9.遠距離輸電線路的示意圖如圖29所示:若發(fā)電機的輸出電壓不變,則下列敘述中正確的是
A.升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設備消耗的功率無關 B.輸電線中的電流只由升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定 圖29 C.當用戶用電器的總電阻減少時,輸電線上損失的功率增大 D.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓
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10.學校有一臺應急備用發(fā)電機,內(nèi)阻為r=1Ω,升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4,降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1,輸電線的總電阻為R=4Ω,全校22個教室,每個教室用“220V,40W”的燈6盞,要求所有燈都正常發(fā)光,則:⑴發(fā)電機的輸出功率多大?⑵發(fā)電機的電動勢多大?⑶輸電線上損耗的電功率多大?
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11.如圖30所示,真空中相距d=5 cm的兩塊平行金屬板A、B與電源連接(圖中未畫出),其中B板接地(電勢為零),A板電勢變化的規(guī)律如圖31所示。
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將一個質(zhì)量m=2.0×10-23
kg,電量q=+1.6×10-1C的帶電粒子從緊臨B板處釋放,不計重力。求:
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(1)在t=0時刻釋放該帶電粒子,釋放瞬間粒子加速度的大小;
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(2)若A板電勢變化周期T=1.0×10-5 s,在t=0時將帶電粒子從緊臨B板處無初速釋放, 粒子到達A板時動量的大小;
圖30
圖31
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(3)A板電勢變化頻率多大時,在t=到t=時間內(nèi)從緊臨B板處無初速釋放該帶電粒子,粒子不能到達A板。
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12.如圖32所示,有真空速度為v=6.4×107m/s的電子束,連續(xù)地射入兩平行板間,極板的長度為L=8.0×10-2m,間距為d=5.0×10-3m。兩極板不帶電時,電子束沿兩極板之間的中線通過。在兩極板上加一個50Hz的交流電壓U=U0sinV,如果所加電壓的最大值U0超過某個值Uc時,電子束將有時能通過兩極板,有時不能通過。求: (1)Uc的大小。 (2)U0為何值時才能通過時間Δt通跟間斷的時間
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Δt通之比為:=2:1? 圖32
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13.“二分頻”音箱內(nèi)有兩個不同口徑的揚聲器,它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段,分別稱為高音揚聲器和低音揚聲器,音箱要將擴音機送來的含有不同頻率的混合音頻電,流按高、低頻段分離出來,送往相應的揚聲器,以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻和機械振動,圖33為音箱的電路圖,高、低頻混合電流容器 ( )
A、甲揚聲器是高音揚聲器
B、C2的作用是阻礙高頻電流通過甲揚聲器
C、L1的作用是阻礙低頻電流通過甲揚聲器
D、L2的作用是減弱乙揚聲器的低頻電流
圖33
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1⒋曾經(jīng)流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機,下面圖34(1)為其結(jié)構示意圖,.圖中N、S是一對固定的磁極,abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的
圖34
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矩形線框,轉(zhuǎn)軸過bc邊中點、與ab邊平行,它的一端有一半徑r0=1.0cm的摩擦小輪,
圖34 小輪與自行車車輪的邊緣相接觸,如
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圖34(2)所示.當車輪轉(zhuǎn)動時,因摩擦而帶動小輪轉(zhuǎn)動,從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動.設線框由N=800匝導線圈組成,每匝線圈的面積S=20cm2,磁極間的磁場可視作勻強磁場,磁感強度B=0.010 T,自行車車輪的半徑 R1=35 cm,小齒輪的半徑 R2=4 cm,大齒輪的半徑R3=10.0cm(見圖).現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動,問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機輸出電壓的有效值U=3.2V?(假定摩擦小輪與自行車輪之間無相對滑動)
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15.如圖35所示,某雷達站正在觀察一飛機飛行,設飛機正對雷達站勻速飛來,從某一時刻發(fā)出一束電磁波,經(jīng)收到反射波;隔4s后再發(fā)出一束電磁波,經(jīng)收到反射波,求飛機的飛行速度?
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16.自然界中的物體由于具有一定的溫度,會不斷向外輻射電磁波,這種輻射因與溫度有關,稱為熱輻射。熱輻射具有如下特點:(1)輻射的能量中包含各種波長的電磁波;(2)物體溫度越高,單位時間從物體表面積上輻射能量越大;(3)在輻射的總能量中,各種波長所占的百分比不同。處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時,也要吸收由其他輻射的電磁能量,如果它處在平衡狀態(tài),則能量保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的物體,它能100%的吸收射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱為黑體。單位時間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑全絕對溫度的四次方成正比,即有P0=δ=5.67×10-8W/(m2?K4)。 在下面的問題中,把研究對象都簡單地看做黑體。 有關數(shù)據(jù)有及數(shù)學公式:太陽半徑RS=696 000km,太陽表面溫度T=5 770K,火星半徑r=3 395km,球面積S=4πR2,其中R為球半徑。 (1)太陽輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長為2×10-7~1×10-5m范圍內(nèi),求相應的頻率范圍。 (2)每小時從太陽表面輻射的總能量為多少? (3)火星受到來自太陽的輻射可以認為垂直射到面積為πr2(r為火星半徑)的圓盤上,已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍,忽略其他天體及宇宙空間的輻射,試估算火星的.
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高考真題 1.【解析】交流電的概念,大小和方向都隨時間變化,在t軸的上方為正,下方為負,A錯。有效值只對正弦交流電使用,最大值一樣,所以B錯。由圖可知,C對。變壓之后頻率不變,D錯。 【答案】C 2.【解析】由e-t圖像可知,交變電流電流的周期為0.25s,故頻率為4Hz,選項A、B錯誤。根據(jù)歐姆定律可知交變電流的最大值為2A,故有效值為A,選項C正確。 【答案】C 3.【解析】本題考查正弦交流電的產(chǎn)生過程、楞次定律等知識和規(guī)律。從a圖可看出線圈從垂直于中性面開始旋轉(zhuǎn),由楞次定律可判斷,初始時刻電流方向為b到a,故瞬時電流的表達式為i=-imcos(+ωt),則圖像為D圖像所描述。平時注意線圈繞垂直于磁場的軸旋轉(zhuǎn)時的瞬時電動勢表達式的理解 【答案】D 4.【解析】原線圈電壓有效值U1=220V,由電壓比等于匝數(shù)比可得副線圈電壓U2=55V,A對;電阻R上的電流為2A,由原副線圈電流比等于匝數(shù)的反比,可得電流表示數(shù)為0.5A, C對;輸入功率為P=220×0.5W=110W,D錯;周期T= =0.02s,B錯。 【答案】AC 5.【解析】(1)輸電線上的電流強度為I=A=52.63A 輸電線路損耗的功率為 P損=I2R=52.632×6W≈16620W=16.62kW (2)改用高壓輸電后,輸電線上的電流強度變?yōu)镮′=A=4A 用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓 U1=U-I′R=(5000-4×6)V=4976V 根據(jù) 用戶得到的電壓為U2==×4976V=226.18V 【答案】380,75% 6.【解析】帶電粒子在交變電場中不斷地作勻加速和勻減的交替運動,經(jīng)過一個周期后,速度為零,再又重復前面的運動,所以選項A正確 【答案】A 7.【解析】原線圈中電壓的有效值是220V,由變壓比知副線圈中電壓為100V,流過電阻的電流是10A;與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100V;經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×1034J。 【答案】D 8.【解析】理想變壓器的特點是輸入功率等于輸出功率,當負載電阻增大時,由于副線圈的電壓不變,所以輸出電流I2減小,導致輸出功率P2減小,所以輸入功率P1減小;輸入的電壓不變,所以輸入的電流I1減小,B正確 【答案】B 9.【解析】因為變壓器的匝數(shù)與U1不變,所以U2與兩電壓表的示數(shù)均不變.當S斷開時,因為負載電阻增大,故次級線圈中的電流I2減小,由于輸入功率等于輸出功率,所以I1也將減小,C正確;因為R1的電壓減小,故R2、R3兩端的電壓將增大,I3變大,B正確. 【答案】BC 10.【解析】
(1)輸電線的電阻為:
P2=P1 P2=I2U2
聯(lián)立以上五式解得:U2=8×104V 輸電線路上的電壓損失 U損=I2R=3200V 【答案】(1)U2=8×104V (2)3200V 名校試題 1.【解析】線圈轉(zhuǎn)動900后,進入磁場,線圈處于平行磁感線平面,磁通量變化最快,在這個過程中,沒有感應電流;線圈再轉(zhuǎn)動900后,線圈處于中性面,磁通量變化最慢,在這個過程中,磁通量增加,感應電動勢和感應電流呈余弦規(guī)律變化,感應電流由b到a;再轉(zhuǎn)動900后,線圈處于平行磁感線平面,磁通量變化最快,在這個過程中,磁通量減小,感應電流由a到b;再轉(zhuǎn)動,離開磁場,沒有感應電流,依次類推。 【答案】D 2.【解析】由圖可知交交變電流的周期為0.04s,所以選項A正確;交變電壓的最大值為100V,而電阻R=100Ω,所以交變電流的最大值為1A. 【答案】AD 3.【解析】由圖可以求得.交變電流的頻率為40Hz,所以選項A錯;交變電流的瞬時表達式為,所以選項B錯;在t=0.01s時,穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量為零,所以選項C錯;因電流的有效值為2.5A,所以發(fā)電機線圈電阻為0.4Ω,則其產(chǎn)生的熱功率為5W,故選項D對. 【答案】D 4.【解析】V1示數(shù)小于正常值時,副線圈的輸出電壓也要變小,所以滑動觸頭P向上滑動,即選項A正確;當用電器增加時,副線圈的電流增大,輸電線上損失的電壓增大,要使電器正常工作,滑動觸頭P應向上滑,所以選項C正確 【答案】AC 5.【解析】副線圈的電流增大,輸電線上損失的電壓增,所以選項C正確 【答案】C 6.【解析】K由a合到b時,n1減小,由,可知U2增大,P2=隨之增大,而P1=P2,又P1=I1U1,從而I1增大,A正確;K由b合到a時,與上述情況相反,P2將減小,B正確;P上滑時,R增大,P2=減小,又P1=P2,P1=I1U1,從而I1減小,C錯誤;U1增大,由可知,U2增大,I2=隨之增大,由可知I1也增大,D正確。 【答案】A、B、D正確。 7.【解析】由于次級兩組副線圈的組合連接使得小燈泡回路中兩線圈產(chǎn)生的感應電動勢方向相反,所以小燈泡的工作電壓有效值為:
則 因為理想變壓器輸入功率等于輸出功率,故答案應選A. 【答案】A 8.【解析】電流互感器要把大電流變?yōu)樾‰娏鳎虼嗽圈的匝數(shù)少,副線圈的匝數(shù)多。監(jiān)測每相的電流必須將原線圈串聯(lián)在火線中。 【答案】A 9.【解析】(1)Em=nBSω 代人數(shù)據(jù)得 Em=400×0.25×0.05×0.04×l00 V=20 V (2)Im=
代人數(shù)據(jù)得Im=A=2A ∵是正弦交變電流,所以電流表讀數(shù)即有效值 I=A=1.41A (3)p=I2R=×9.9W=19。8W. 【答案】(1) 20 V(2) 1.41A
(3)19。8W 10. 【解析】 發(fā)電站的輸出電流
① 輸電線路損失的功率
② 則
③ 變壓器的匝數(shù)比 【答案】 11. 【解析】⑴如圖36所示。由于輸送功率為P=500kW,一晝夜輸送電能E=Pt=12000度,終點得到的電能E′=7200度,因此效率η=60%。輸電線上的電流可由I=P/U計算,為I=100A,而輸電線損耗功率可由Pr=I 2r計算,其中Pr=4800/24=200kW,因此可求得r=20Ω。 ⑵輸電線上損耗功率,原來Pr=200kW,現(xiàn)在要求Pr′=10kW ,計算可得輸電電壓應調(diào)節(jié)為U′=22.4kV。 【答案】(1)η=60% 20Ω (2)22.4kV 12.【解析】(1)根據(jù)磁場分布特點,線框不論轉(zhuǎn)到磁場中哪一位置,切割磁感線的速度始終與磁場方向垂直,故線框轉(zhuǎn)到圖示位置時,感應電動勢的大小為 E=2Blv=2Bl=BlLω (2)線框轉(zhuǎn)動過程中,只能有一個線框進入磁場(作電源),另一個線框與外接電阻R并聯(lián)后一起作為外電路。 電源內(nèi)阻為r,外電路總電阻R外=r 故R兩端的電壓最大值:UR=IR外= (3)和在磁場中,通過R的電流大小相等
圖37 iR=BlLω?
從線框進入磁場開始計時,每隔T/8(線框轉(zhuǎn)動45°)電流發(fā)生一次變化,其iR隨時間t變化的圖象如圖20所示。 【答案】(1)BlLω (2) (3)如圖37所示 考點預測題 1.【解析】此題是已知圖象求數(shù)學表達式的問題,電壓表示數(shù)為10V是有效值,電壓最大值為,CD均錯;因此電流有效值為,交流電的電流最大值為,由圖可知,交流電的周期T=0.02s,因此,故A正確 【答案】A 2.【解析】求解此題的關鍵是由線圈的轉(zhuǎn)動來確定表達式。取軸Ox垂
直于磁感強度,線框轉(zhuǎn)角為θ(如圖38所示)線框長邊垂直于紙面,點A、B表示線框長邊導線與紙面的交點,O點表示轉(zhuǎn)軸與紙面的交點.
線框長邊的線速度
一根長邊導線產(chǎn)生的電動勢為,一匝導線框所產(chǎn)生的感應電動勢為
N匝線框產(chǎn)生的電動勢應為 磁極換成釹鐵硼永磁體時,設匝數(shù)為N′,則有 圖38 由 En=EN′可得 【答案】 3.【解析】正方形線框在磁場中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為Em,該交變電流的有效值為,,,正確答案為B 【答案】B 4.【解析】 由法拉第電磁感應定律和歐姆定律
可得內(nèi), 內(nèi),由有效值的定
【答案】B 5.【解析】鉗形表是根據(jù)電磁感應原理制成的,故只能用來測量交流電流;對鉗形表的初、次級滿足,,I1不變,故當n1增加3倍時I2=3.6A,正確答案為C.鉗形表在使用時,初級是串聯(lián)在被測電路中的,故同一電纜線雖多繞了幾匝,但電纜線中的電流 I1保持不變.。 【答案】C 6. 【解析】由燈泡正常發(fā)光知,副線圈電壓為220V,又原、副線圈電壓與匝數(shù)成正比,D錯。輸入、輸出功率相等,B錯;電流表的示數(shù)為有效值,所以A錯,C正確。 【答案】C 7.【解析】保持P的位置及U不變,S由b切換到a的過程中,副線圈匝數(shù)增多,輸出電壓增大,則R上消耗的功率也增大,原線圈的輸入功率也增大;U不變,輸入電流I增大,所以選項A、D錯而C正確。保持P的位置及U不變,S由a切換到b的過程中,副線圈匝數(shù)減少,則輸出電壓減少,輸出電流也減少。故選項B也正確。 【答案】BC 8.【解析】(1)設原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2. 根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,有 I1U1=I2U2 當 I2=12mA時,I1即為熔斷電流.代入數(shù)據(jù),得 I1=0.98A (2)設副線圈中電流為 I2′=10mA時,變壓器的輸入功率為 P1,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,有 P1=I2′U2,代入數(shù)據(jù),得 P1=180W 【答案】(1)I1=0.98A (2)P1=180W 9.【解析】輸入電流和輸出電流都是由負載決定,輸出、輸入電壓由電源決定.原距離輸電原理考查.選項C對。 【答案】C 10.【解析】⑴所有燈都正常工作的總功率為22×6×40=5280W,用電器總電流為A,輸電線上的電流A,降壓變壓器上:U2=4U2/=880V,輸電線上的電壓損失為:Ur=IRR=24V ,因此升壓變壓器的輸出電壓為U1/=UR+U2=904V,輸入電壓為U1=U1//4=226V,輸入電流為I1=4I1/=24A,所以發(fā)電機輸出功率為P出=U1I1=5424W ⑵發(fā)電機的電動勢E=U1+I1r=250V ⑶輸電線上損耗的電功率PR=IR2R=144W 【答案】(1) 5424W (2)250V (3)144W 11.【解析】(1)由電場強度公式 帶電粒子所受電場力 因此 (2)粒子在時間內(nèi)走過的距離為 故帶電粒子在時恰好到達A板,根據(jù)動量定理,此時粒子的動量 (2)帶電粒子在時間內(nèi)向A板做勻加速運動,在向A板做勻減速運動,速度為零后將返回。粒子向A板運動的可能最大位移 要求粒子不能到達A板,則有s<d,由得,電勢變化頻率應滿足 【答案】(1) (2) (3) 12.【解析】(1)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子以平行于極板的初速度v0射入長L板間距離為d的平行板電容器間,兩板間電壓為U,求射出時的側(cè)移
當>時,電子能穿越平行板 當>時,電子不能穿越極板,中途就落到上板或下板上。如圖39所示。
圖39 由可看出,與U成正比。電子穿越平行極板的臨界條件為>,此時兩板上的電壓可算得。因為
所以==91V (2)當交變電壓的最大值超過91V時,射入的電子束會出現(xiàn)有時能通過兩極板,有時不能通過的現(xiàn)象,由圖40可以知道,要使 :=2:1 在每個半周期內(nèi),=,=,也就是在時,=91V。由交變電流的方程得
所以
圖40 【答案】(1)91V(2)
13.【解析】 感抗對電流的阻礙作用是“通直流,阻交流”,“通低頻,阻高頻”,容抗對電流的阻礙作用是“通交流,隔直流”“通高頻,阻低頻”。線圖L1的作用是讓低頻信號通過,阻礙高頻成分,通過線圈L1的信號中還有少量的高頻成分,C1的作用就是讓這些少量的高頻成分通過,阻礙低頻信號通過,讓低頻信號通過揚聲器甲,故揚聲器甲是低音揚聲器,選項A、B、C錯誤;L2的作用是讓低頻信號通過,阻礙高頻成分通過,減弱通過揚聲器乙的低頻頻電流,揚聲器乙是高音揚聲器,選項D正確。 【答案】D 14.【解析】當自行車車輪轉(zhuǎn)動時,通過摩擦小輪使發(fā)電機的線框在勻強磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動,線框中產(chǎn)生一正弦交流電動勢,其最大值ε=ω0BSN 式中ω0為線框轉(zhuǎn)動的角速度,即摩擦小輪轉(zhuǎn)動的角速度. 發(fā)電機兩端電壓的有效值 設自行車車輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω1,由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動,有 R1ω1=R0ω0 小齒輪轉(zhuǎn)動的角速度與自行車輪轉(zhuǎn)動的角速度相同,也為ω1.設大齒輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω,有 R3ω=R2ω1由以上各式解得,代入數(shù)據(jù)得ω=3.2s-1 【答案】ω=3.2s-1 15.【解析】根據(jù)第一列電磁波從發(fā)出到收到回波可以確定飛機離開雷達站的第一個位置; 根據(jù)第二列電磁波從發(fā)出到收到回波可以確定飛機離開雷達站的第二個位置.這兩個位置的變化(位移)對應的時間為 4秒,就可以計算飛機的速度值.(雷達波往返的時間遠小于相鄰兩個雷達發(fā)出的時間).如圖1所示模擬了雷達站雷達屏上所看到的圖案,圖中為第一列雷達波及其回波,為第二列雷達波及其回波(由于雷達波在傳播過程中有損耗,所以回波的幅值較發(fā)出時。O飛機的速度為v,之間的時間間隔為 t1,之間的時間間隔為t2 ,之間的時間間隔為t,則vt=c(t1-t2)/2,所以v=c(t1-t2)/2t=525m/s. 【答案】525m/s 16.【解析】(1)∵ ∴f1=3.00×108/2×10-9=1.5×1017(Hz) f2=3.00×108/1×10-4=3×1012(Hz) ∴輻射的頻率范圍為3×1012Hz~1.5×1017Hz (2)每小時從太陽表面輻射的總能量為代入數(shù)所得W=1.38×1010J (3)設火星表面溫度為T,太陽到火星距離為d,火星單位時間內(nèi)吸收來自太陽的輻射能量為 ∴ 火星單位時間內(nèi)向外輻射電磁波能量為 火星處在平衡狀態(tài),即 由上式解得火星平均溫度 【答案】(1)3×1012Hz~1.5×1017Hz (2)1.38×1010J
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