章末综合测评(三)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
D B C C D A D BD AD ABD
1．D [在题图甲位置时，线圈平面与磁场方向垂直，线圈中的磁通量最大，故A错误；在题图乙位置时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的磁通量为零，线圈中的磁通量变化率最大，线圈中感应电流最大，感应电流方向不变，故B错误；在题图丙位置时，线圈平面与磁场方向垂直，线圈中的磁通量最大，线圈中的磁通量变化率为0，线圈中的感应电动势为0，故C错误；在题图丁位置时，由右手定则可知，cd边电流方向为d→c，故D正确。]
2．B [由u＝10sin 50πt(V)，得ω＝50π rad/s，该交流电压的频率f＝＝25 Hz，故A错误；该交流电压的有效值U＝ V＝10 V，交流电压表测量值为交流电压的有效值，其示数为10 V，故B正确；该交流电压的有效值为10 V，把标有“10 V 2 W”的小灯泡接在此电源上，小灯泡不会被烧坏，故C错误；把标有“10 V 1.0 F”的电容器接在此电源上，电压峰值10 V大于电容器耐压值，会被击穿，故D错误。]
3．C [交流电的频率等于发电机转动的频率，是不会改变的，选项A错误；电路中电场建立的速度是光速，与是否采用高压输电无关，选项B错误；在输电的过程中输送的功率一定，根据ΔP＝I2R＝R，故高压输电可以降低功率损耗，不能节省输电线的材料，选项C正确，D错误。]
4．C [由题图乙可知该交变电流的周期为2t0，频率为f＝，该交变电流的峰值为Im，有效值为I＝Im，故选C。]
5．D [由于原线圈是由进户线的火线和零线并在一起双线绕成的，火线与零线中的电流大小相等、方向相反，则用户正常用电时，火线和零线在原线圈中产生大小相等、方向相反的磁场，合磁场为0，即用户正常用电时，通过原线圈的磁通量始终为0，与电流大小无关，故A错误；根据上述分析可知穿过副线圈的磁通量也始终为0，没有发生变化，即副线圈中没有发生电磁感应现象，副线圈a、b之间没有电流通过，故B错误；若此装置用于直流电路，若用户位置火线、零线中发生触电，则通过火线的电流不等于通过零线的电流，穿过原、副线圈的磁通量发生变化，副线圈中发生电磁感应现象，副线圈a、b两端有电压，脱扣开关仍然会立即断开，切断电路以起保护作用，可知若此装置用于直流电路，仍然能起到保护作用，故C错误；若人站在进户线处的地面上，手误触用电器的火线而触电时，通过火线的电流大于通过零线的电流，穿过原、副线圈的磁通量发生变化，副线圈中发生电磁感应现象，副线圈a、b两端有电压，即副线圈a、b两端电压不为零，故D正确。]
6．A [由变压器甲可知U2＝200×220 V＝44 000 V，由变压器乙可知I2＝5×20 A＝100 A，则U3＝U2－I2r＝42 000 V，用户端的电压U4＝ V＝210 V，选项A正确；输电线路上损耗的功率约占输电总功率的η＝≈4.5%，选项B错误；若用户端接入的用电设备变多，降压变压器次级电阻减小，次级电流变大，输电线上的电流变大，则电流表示数变大；因升压变压器的初级电压不变，则次级电压不变，题图甲中的次级电压不变，即电压表示数不变，选项C、D错误。]
7．D [由题图乙可知，当t＝0.02 s时，发电机产生的电动势为零，由交变电流的产生规律可知，当线圈平面与中性面平行时，线圈中的电动势为零，即此时线圈平面与中性面平行，此时穿过线圈的磁通量最大，故A项错误；电压表的示数为交变电流的有效值，由题图乙可知，该发电机产生的为正弦式交变电流，由题意可知，电动势的有效值为E＝＝36 V，但是因为发电机线圈电阻不能忽略，由题图甲可知，电压表测量的是发电机两端的电压，所以电压表的示数应该小于36 V，故B项错误；由题图结合交变电流的产生可知，其瞬时值表达式为e＝Emsin ωt，由题图乙可知，其最大值为Em＝36 V，其周期为T＝0.04 s，其角速度为ω＝＝50π rad/s，综上所述为e＝36sin 50πt(V)，故C项错误；周期为T＝0.04 s，则其频率为f＝＝25 Hz，一个周期内电流的方向变化两次，所以1 s内流过小灯泡的电流方向改变50次，故D项正确。]
8．BD [电流表测的是电流的有效值，发电机工作过程中，任何时间下电流表的示数均为电流的有效值，故A错误；在Φ-t图像中，图线的斜率表示磁通量的变化率，而根据题图乙可知，t＝0.01 s时，Φ-t图像的斜率为零，即穿过线圈的磁通量的变化率为零，故B正确；根据题图乙可知，t＝0时，穿过线圈的磁通量最大，即线圈此时处于中性面位置处，因此线圈转动过程中产生的是正弦式交变电流，其电动势的最大值为Em＝nBSω＝nΦm V＝100π V，电动势的有效值为E＝，根据闭合电路的欧姆定律可得其电流的有效值为I＝π A ，故C错误；根据q＝Δt＝Δt＝n·Δt＝n，从t＝0.01 s到t＝0.02 s，其磁通量的变化量ΔΦ＝2×10-2 Wb，则可得从t＝0.01 s到t＝0.02 s，通过R的电荷量为q＝n＝0.02 C，故D正确。]
9．AD [当P不动时，自耦变压器的输出电压不变，所以电压表的示数不变，当Q向右移动时，滑动变阻器的电阻增大，所以电路的电流减小，流过电阻R1的电流减小，故R1消耗功率减小，根据公式，变压器的输入电流也减小，故电流表的示数减小，故A正确， B错误；保持Q的位置不变，P向下滑动，根据公式，变压器的输出电压减小，故流过电阻R1的电流减小，故R1消耗功率减小，故C错误；保持Q的位置不变，P向上滑动，根据公式，变压器的输出电压增大，故流过电阻R1的电流增大，变压器的输出功率增大，而输入功率等于输出功率，故输入功率也增大，根据P＝U1I1，输入电流增加，故两表示数都变大，故D正确。]
10．ABD [变压器为理想变压器，有P1＝P2，输电导线中的电流强度为I2＝，故A正确；输电导线上电流满足I2＝I3，输电导线中损失的功率为ΔP＝ΔU·I3＝(U2－U3)I3，故B正确；用户的用电器增加时，变压器②的输出功率增大，变压器②的输出电流增大，根据变压器原、副线圈电流与线圈匝数的关系可知，变压器②的输入电流I3增大，故C错误；变压器①的输出电流I2和变压器②的输入电流I3都是输电导线上的电流，二者相等，故D正确。]
11．解析：(1)由题图丙可知，t1时刻前的电压值小于t2时刻后的电压值，而周期不变，根据，减少了原线圈的匝数，副线圈输出电压U2增大，故A正确；若减少了原线圈的输入电压，副线圈输出电压U2减小，故B错误；只增大交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压U2，故C错误；拔掉了变压器铁芯Q，副线圈输出电压U2减小，故D错误。
(2)由题表中数据可知，≠，变压器存在漏磁现象，副线圈两端测量值小于理论值，所以连接电源的线圈是nb。
(3)原、副线圈通电发热、铁芯在交变磁场作用下产生涡流，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压之比与匝数之比有差别，故A、B不符合题意；变压器铁芯漏磁，从而导致电压之比与匝数之比有差别，故C不符合题意；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压之比和匝数之比，故D符合题意。
答案：(1)A (2)nb (3)D
12．解析：(1)产生的最大感应电动势为
Em＝NBSω＝500 V
感应电动势的瞬时值表达式为
e＝Emsin ωt＝500sin 100πt(V)。
(2)线圈产生的感应电动势的有效值为
E＝ V
线圈转过一周，整个电路中产生的焦耳热为
Q＝＝500 J。
答案：(1)e＝500sin 100πt(V) (2)500 J
13．解析：(1)线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦式交变电流，由题图乙知T＝0.02 s，其电动势的峰值
Em＝nBSω＝nΦm V
电压表的示数U＝＝50 V。
(2)由，得＝＝。
(3)理想变压器的输入功率等于输出功率，即P1＝P2，因此有U1ΔI＝10×103 W
得到ΔI＝200 A。
答案：(1)50 V (2)5∶22 (3)200 A
14．解析：(1)设通过电动机的电流为I，由题意得＝90%
解得I＝5 A，则P机＝UI－I2r＝990 W。
(2)通过输电线路的电流为I1，由题意得
解得I1＝2 A
输电线上损耗的功率ΔP＝R＝20 W。
(3)两变压器均为理想变压器，则升压变压器的输入功率P0＝UI＋ΔP＝1 120 W
由题中交变电动势的表达式可知，发电机的输出电压峰值为200 V，则升压变压器的输入电压为U0＝ V＝200 V
电流表的示数IA为升压变压器的输入电流，可得IA＝＝5.6 A。
答案：(1)990 W (2)20 W (3)5.6 A
15．解析：(1)绕ad边转动至题图甲所示位置时，线圈中感应电动势E1＝nBωS＝nBωl1l2
感应电流的大小I1＝，方向为顺时针方向。
(2)由题图甲所示位置转过90°这段时间内，线圈中平均感应电动势
。
(3)绕ab边如题图乙所示转动时，d点电势高，则d、a两点之间的电压
Uda＝nBl2·ω。
(4)题图甲中线圈的热功率
P1＝
题图乙中线圈中无感应电流，则热功率为零。
答案：(1) 顺时针方向 (2) (3) (4) 0(共11张PPT)
主题提升课(三) 电磁振荡与电磁波
第四章 电磁振荡与电磁波
主题一 麦克斯韦电磁场理论
初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解场的统一性与多样性，体会物理学对统一性的要求。结合牛顿万有引力定律和麦克斯韦电磁场理论，体会物理学发展过程中对统一性的追求。
【典例1】 下列关于电磁场和电磁波的说法正确的是( )
A．变化的电场一定能够产生变化的磁场，变化的磁场也一定能够产生变化的电场
B．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
C．电磁波的传播需要介质
D．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波
√
D [变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，但如果是均匀变化的电场(磁场)，则只能产生恒定的磁场(电场)，故A错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证明了电磁波的存在，故B错误；电磁波的传播不需要介质，故C错误；无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，故D正确。故选D。]
主题二 电磁振荡和电磁波
通过实验，了解电磁振荡，知道电磁波的发射、传播和接收。演示赫兹实验，体会理论语言在科学发展中的作用，以及实验证据对新理论的支撑作用。
【典例2】 图甲为某超声波发生器中的核心元件——压电陶瓷片。为使得压电陶瓷片发生超声振动，需要给它通入同频率的高频电信号。图乙为高频电信号发生原理图，已知某时刻电流i的方向指向A极板，且正在增大，下列说法正确的是( )
A．A极板带负电
B．线圈L两端的电压在增大
C．磁场能正在转化为电场能
D．减小自感系数L，超声振动的频率不变
√
【典例3】 (多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是
( )
A．音频电流的频率比较低，不能直接用来有效地发射电磁波
B．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程
√
√
√
ACD [音频电流的频率比较低，不能直接用来有效地发射电磁波，需加载到高频电磁波上发射，A正确；为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，振荡电路必须是开放电路，B错误；当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，C正确；解调是从调制信号中把音频、视频等被传递的信号还原出来的过程，要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程，D正确。]
主题三 电磁波谱
认识电磁波谱，知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。
【典例4】 图甲展现了在医院用某频段电磁波进行医学成像诊断的场景，图乙是技术所成的相片。关于该成像技术，下列说法正确的是( )
A．该频段的电磁波属于γ射线
B．可以利用该频段的电磁波进行灭菌消毒
C．可以利用该频段的电磁波制成不需要与
身体接触的温度计
D．可以利用该频段的电磁波在车站、机场等地探测箱内的物品
√
D [医院利用X光线能穿透物质的特性，来检查人体的内部器官，故可判断该频段的电磁波为X射线，医学上利用γ射线摧毁病变的细胞，故A错误；紫外线可以进行灭菌消毒，故B错误；利用红外线的热辐射可以制成不需要与身体接触的温度计，故C错误；由于X光线能穿透物质，故可利用X射线在车站、机场等地探测箱内的物品，故D正确。故选D。]章末综合测评(三) 交变电流
一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。)
1．如图所示，甲→乙→丙→丁过程是交流发电机发电的示意图，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接(从纸面向里看线圈转动方向为逆时针)。下列说法正确的是( )
A．在图甲位置时，线圈中的磁通量为零
B．在图乙位置时，感应电流方向发生变化
C．在图丙位置时，线圈中的感应电动势最大
D．在图丁位置时，cd边电流方向为d→c
2．某交流电源电压的瞬时值表达式为u＝，下列判断正确的是( )
A．该交流电压的频率为50 Hz
B．用交流电压表测量该交流电压时，其示数为10 V
C．把标有“10 V 2 W”的小灯泡接在此电源上，小灯泡会被烧坏
D．把标有“10 V 1.0 F”的电容器接在此电源上，电容器一定不会被击穿
3．远距离输电都采用高压输电的方式，其主要优点是( )
A．可根据需要调节交变电流的频率
B．可加快输电速度
C．可减少输电线上的能量损失
D．可节省输电线的材料
4．某小组用如图甲所示的风速仪研究交流电，风杯在风力作用下带动与其连在一起的永磁铁转动；某一风速时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，则( )
A．该交变电流的周期为t0
B．该交变电流的频率为2t0
C．该交变电流的有效值为 Im
D．该交变电流的峰值为 Im
5．为了安全，在家庭电路中一般都会在电能表后面的电路中安装一个漏电保护器，其内部结构如图所示。原线圈是由进户线的火线和零线并在一起双线绕成的，当副线圈a、b两端没有电压时，脱扣开关S能始终保持接通；当副线圈a、b两端一旦有电压时，脱扣开关立即断开，切断电路以起保护作用。下列说法正确的是( )
A．用户正常用电时，通过原线圈的磁通量与电路中的电流大小有关
B．用户正常用电时，副线圈a、b之间有电流通过
C．若此装置用于直流电路，则不能起到保护作用
D．若人站在进户线处的地面上，手误触用电器的火线而触电时，副线圈a、b两端电压不为零
6．如图所示为某小型发电站远距离输电示意图，其中升压变压器输入电压U1保持不变，降压变压器原、副线圈的匝数比为200∶1，输电线路总电阻r＝20 Ω。为了安全测量输电线路中的电压和电流，现在输电线路的起始端接入甲、乙两个特殊的变压器，甲、乙原、副线圈匝数比分别为200∶1和1∶20，电压表的示数为220 V，电流表的示数为5 A，以上变压器均为理想变压器。下列判断正确的是( )
A．用户端的电压U4为210 V
B．输电线路上损耗的功率约占输电总功率的6%
C．若用户端接入的用电设备变多，电流表示数变小
D．若用户端接入的用电设备变多，电压表示数变大
7．一台小型发电机与电压表V、小灯泡按如图甲所示电路连接，发电机产生的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示。发电机线圈电阻不能忽略，则( )
A．在t＝0.02 s时，穿过线圈的磁通量为0
B．电压表V的示数为36 V
C．发电机产生的感应电动势的表达式为e＝
D．1 s内流过小灯泡的电流方向改变50次
8．如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数n＝100匝、电阻r＝10 Ω，线圈的两端与R＝90 Ω的电阻连接，电流表为理想电表，熔断器电阻忽略不计。从t＝0时刻开始计时，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按如图乙所示的规律变化。下列说法正确的是( )
A．t＝0.01 s时，电流表示数为零
B．t＝0.01 s时，穿过线圈的磁通量的变化率为零
C．通过熔断器的电流为3.14 A
D．从t＝0.01 s到t＝0.02 s，通过R的电荷量为 0.02 C
9．如图所示为理想自耦变压器，副线圈接有滑动变阻器R和定值电阻R1，Q是滑动变阻器R的滑动触头，原线圈两端接电压有效值恒定的交变电流，所有电表均为理想电表，则( )
A．保持P的位置不变，Q向右滑动，R1消耗功率变小
B．保持P的位置不变，Q向右滑动，两表示数都变小
C．保持Q的位置不变，P向下滑动，R1消耗功率变大
D．保持Q的位置不变，P向上滑动，两表示数都变大
10．如图所示是一远距离输电示意图，图中变压器均为理想变压器，输电导线总电阻为R，则下列说法正确的是( )
A．输电导线中的电流强度I2＝
B．输电导线中损失的功率为ΔP＝(U2－U3)I3
C．用户的用电器增加时，I3会变小
D．变压器①的输出电流I2和变压器②的输入电流I3的关系满足I2＝I3
二、非选择题
11．某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。
(1)先将图甲中的零件组装成图乙中的变压器。再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈输出电压U2随时间t变化的关系如图丙所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1～t2时间内进行的操作是________。
A．减少了原线圈的匝数
B．减少了原线圈的输入电压
C．增大了交流电源的频率
D．拔掉了变压器铁芯Q
(2)用匝数na＝50匝和nb＝150匝的变压器，实验测量数据如下表。
Ua/V 1.25 2.61 3.30
Ub/V 3.80 7.92 9.98
根据测量数据可判断连接电源的线圈是________(选填“na”或“nb”)。
(3)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为________。
A．原、副线圈通电发热
B．铁芯在交变磁场作用下产生涡流
C．变压器铁芯漏磁
D．原线圈输入电压发生变化
12．如图所示，线圈的面积为S＝0.05 m2，共有N＝100匝，线圈电阻r＝1 Ω，外接电阻R＝4 Ω，匀强磁场的磁感应强度为 B＝ T，当线圈以ω＝100π rad/s匀速旋转时，求：
(1)若从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈每转过一周，整个电路中产生的焦耳热。
13．如图甲所示为医院的备用供电系统输电电路简图，交流发电机线圈的匝数n＝50匝，在匀强磁场中以矩形线圈的中轴线OO′为轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的变化关系如图乙所示，磁通量的最大值Φm＝Wb。发电机与变压器的原线圈相连，副线圈接入到医院，使额定电压为220 V的医疗设备恰好能正常工作。若线圈及导线的电阻均不计，将变压器视为理想变压器，求：
(1)图中电压表的示数U；
(2)变压器原线圈和副线圈的匝数之比n1∶n2；
(3)当医疗设备端增加了10 kW的用电功率，发电机线圈中电流的增加量ΔI。
14．某远距离输电装置如图所示，矩形导线框ABCD绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生电动势为e＝200sin 100πt(V)的交流电，通过理想升压变压器和理想降压变压器进行远距离输电。已知输电线路总电阻R＝5 Ω，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25∶10，降压变压器副线圈接入一台内阻r＝4.4 Ω的电动机，其两端的电压U＝220 V，机械效率η＝90%。导线框及其余导线电阻均不计，电表均为理想电表，求：
(1)电动机的机械功率P机；
(2)输电线上损耗的功率ΔP；
(3)电流表的示数IA。
15．在空间中足够大的范围内存在匀强磁场，磁感应强度为B，置于其中的闭合矩形线圈abcd，ab边与磁场平行，bc边与磁场垂直，如图甲所示。线圈匝数为n，总电阻为R，边长ab＝l1，bc＝l2。线圈既可绕ad边转动，也可绕ab边转动，如图甲、乙所示。若转动角速度都为ω，求：
(1)绕ad边转动至图甲所示位置时，线圈中感应电流的大小和方向；
(2)由图甲所示位置转过90°这段时间内，线圈中平均感应电动势的大小；
(3)绕ab边如图乙所示转动时，d、a两点之间的电压Uda；
(4)两种情况下线圈产生的热功率各为多少。
