北京市2011-2020年高考物理专项分类汇编之8—交流电和电磁波（解析卷）
文档属性
| 名称 | 北京市2011-2020年高考物理专项分类汇编之8—交流电和电磁波（解析卷） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 912.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-12-31 16:41:28 | ||
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文档简介
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北京市2011-2020年高考专项分类汇编之8—
交流电和电磁波
（1）交流电的产生和变化规律
1. 2012年理综北京卷15. 一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上.消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为
A .5V B.5V C .10V D.10V
解析：小型电热器的电阻不会改变，根据功率表达式和交流电的有效值有
和 ， 可得，答案C。
2.通州区2016届一模4．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场B中以恒定的角速度转动（磁场足够大），转动轴O1O2是矩形线圈的对称轴，位于线圈平面内且与匀强磁场方向垂直，线圈中的感应电流i随时间t变化规律如图乙所示，则
A．该感应电流的频率为4HZ
B．该感应电流的有效值为
C．t = 1s时刻穿过线圈磁通量变化率最小
D．t = 2s时刻线圈所在平面与磁场方向平行
【答案】B
【解析】由图乙可知，感应电流的周期为T = 4s，故感应电流的频率为1/T = 0.25Hz，选项A错误；该感应电流的最大值为1A，故感应电流的有效值为，选项B正确；t = 1s时刻线圈的感应电流最大，故穿过线圈磁通量变化率最大，选项C错误；t = 2s时刻线圈产生的感应电流为0，即此时线圈的磁通量最大，即所在平面与磁场方向垂直，如图甲图所示，选项D错误。
3.西城区2017 — 2018学年度第一学期期末试卷13．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′ 匀速转动，产生的交流电动势
e =100sin100t (V)。下列说法正确的是
A．交流电的频率为100Hz
B．交流电动势的有效值为100V
C．当线圈转到如图所示的位置时电动势为零
D．当线圈转到如图所示的位置时穿过线圈的磁通量为零
答：BC
解析：由得交流电的频率为50Hz，A错误；交流电动势的有效值为100V，B正确；当线圈转到如图所示的位置时，为中性面位置，磁通量最大，但感应电动势为零，C正确D错误。
4.西城区2020.4高三 统测5．将一定值电阻分别接到如图1和图2所示的两种交流电源上，在一个周期内该电阻产生的焦耳热分别为Q1和Q2，则Q1:Q2等于
A．2 : 1
B．1 : 2
C．
D．
答：A
解：方波电压的有效值为U1=u0，正弦电压的有效值为，在一个周期内电阻产生的焦耳热为，所以Q1和Q2之比为
（2）变压器
5.2020年北京卷9．如图所示， 理想变压器原线圈接在的交流电源上， 副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后
A．电流表A2的示数减小
B．电压表V1的示数减小
C．电压表V2的示数不变
D．电流表A1的示数不变
答案∶A
解析∶开关S闭合时，副线圈总的电阻减小，由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即V1示数不变，但因副线圈的总电阻减小，则副线圈的总电流增大，则原线圈的电流增大，故A1的示数变大；由于副线圈的电流增大，故串联在副线圈的电阻R两端的电压增大，而副线圈的总电压不变，所以副线圈并联部分的电压减小，即V2的示数减小，故电流表A2的示数减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
6.2017年北京卷16．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是
A．原线圈的输入功率为
B．电流表的读数为
C．电压表的读数为
D．副线圈输出交流电的周期为50s
答：B
解析：电表的读数均为有效值，因此在原线圈两端电压有效值为220V，由理想变压器原副线圈两端电压与线圈匝数成正比，因此副线圈两端电压有效值为110V，故选项C错误；流过电阻R的电流为2A，可知负载消耗的功率为220W，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为220W，故选项A错误；由P=UI可知，电流表的读数为1A，故选项B正确，由交变电流瞬时值表达式可知：ω=100π，因此周期为：T=0.02s，故选项D错误。
7.海淀区2020年春阶段性测试7．如图3甲所示的理想变压器，其原线圈接在输出电压如图3乙所示的正弦式交流电源上，副线圈接有阻值为88Ω的负载电阻R，原、副线圈匝数之比为5:1。电流表、电压表均为理想交流电表。下列说法中正确的是
A．电流表的示数为2.5A
B．电压表的示数约为62V
C．原线圈的输入功率为22W
D．若负载电阻R的阻值变大，则原线圈的输入功率也变大
答：C
解析：原线圈电压的有效值为220V，由变压器公式，得副线圈电压的有效值为44V，即电压表示数为44V，B错误；副线圈电阻中的电流为 ，输出功率为，变压器不能改变功率，所以原线圈的输入功率为22W，选项C正确；
由变流比公式 ，得原线圈的电流表的示数为0.1A，选项A错误；若负载电阻R的阻值变大，
则副线圈的电流减小，输出功率减小，原线圈的输入功率也变小，选项D错误。故选C。
8.西城区2017 — 2018学年度第一学期期末试卷8．如图所示，理想变压器接在电压有效值不变的交流电源上。灯泡L1和L2完全相同（阻值不变），R是一个定值电阻。闭合开关S1、S2，两灯泡正常发光，然后断开S2，下列判断正确的是
A．灯泡L1变暗
B．电阻R两端的电压变大
C．变压器输入功率不变
D．变压器输出功率变小
答：D
解析：副线圈的输出电压不变，断开S2，副线圈的电阻值增大，副线圈的电流减小， 电阻R上的电压减小，所以灯泡L1两端的电压增大，灯泡L1变亮，A、B错误；副线圈的输出电压不变，电流减小，所以变压器输出功率变小，D正确；变压器不能改变功率，所以变压器输入功率也变小，C错误。
（3）电磁波
9.海淀区2020年春阶段性测试12．麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图9所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是
A．电容器正在充电
B．两平行板间的电场强度E在减小
C．该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场
D．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值
答：A
解析：由图可知，该时刻电容器中的电场方向向上，即下板带正电，某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，下板带的正电荷在增加，即电容器正在充电，两平行板间的电场强度E在增大，A正确B错误；两平行板间的电场强度E在增大，则电场能增大，故磁场能减小，向上的电流减小，感应电流产生的磁场方向为逆时针方向（俯视）的磁场，C错误；两极板间电场最强时，电场能最大，故磁场能最小，板间电场产生的磁场达到最小值，D错误。
10.2015年理综北京卷20．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。公交车上的读卡机（刷卡时“滴”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是 （ B ）
A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
解析：从体积和电池的构成即可判断，卡内不可能存在电池， IC卡内部有一个LC振荡电路，当读卡机向外发射某一特定频率的电磁波被LC振荡电路收到，使得IC卡的电路充电，所以IC卡的能量来源于读卡机向外发射的电磁波，故A错；LC振荡电路接收与其固有频率相同的电磁波， 才能得到最优的充电效果，IC卡才能有效工作，B正确；只要存在电磁波，就有变化的磁场，无论其频率多少，必然会在线圈中激发出感应电流，C错；根据题意，电容达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，选项D错。故本题选B。
11.2016年北京卷14.下列说法正确的是
A.电磁波在真空中以光速c传播
B.在空气中传播的声波是横波
C.声波只能在空气中传播
D.光需要介质才能传播
【答案】A
【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速，A正确；在空气中传播的声波是纵波不是横波，B错误；声波的传播需要介质，可以在空气，液体和固定中传播，C错误；光属于电磁波，其传播不需要介质，可以在真空中传播，D错误。
12.2020年北京卷3．随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术（简称5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波
A．光子能量更大 B．衍射更明显 C．传播速度更大 D．波长更长
答案∶A
解析∶A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故A正确；
B．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故B错误；
C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为
5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，故C错误；
D．因5G使用的电磁波频率更高，根据，可知波长更短，故D错误。
故选A。
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北京市2011-2020年高考专项分类汇编之8—
交流电和电磁波
（1）交流电的产生和变化规律
1. 2012年理综北京卷15. 一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上.消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为
A .5V B.5V C .10V D.10V
解析：小型电热器的电阻不会改变，根据功率表达式和交流电的有效值有
和 ， 可得，答案C。
2.通州区2016届一模4．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场B中以恒定的角速度转动（磁场足够大），转动轴O1O2是矩形线圈的对称轴，位于线圈平面内且与匀强磁场方向垂直，线圈中的感应电流i随时间t变化规律如图乙所示，则
A．该感应电流的频率为4HZ
B．该感应电流的有效值为
C．t = 1s时刻穿过线圈磁通量变化率最小
D．t = 2s时刻线圈所在平面与磁场方向平行
【答案】B
【解析】由图乙可知，感应电流的周期为T = 4s，故感应电流的频率为1/T = 0.25Hz，选项A错误；该感应电流的最大值为1A，故感应电流的有效值为，选项B正确；t = 1s时刻线圈的感应电流最大，故穿过线圈磁通量变化率最大，选项C错误；t = 2s时刻线圈产生的感应电流为0，即此时线圈的磁通量最大，即所在平面与磁场方向垂直，如图甲图所示，选项D错误。
3.西城区2017 — 2018学年度第一学期期末试卷13．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′ 匀速转动，产生的交流电动势
e =100sin100t (V)。下列说法正确的是
A．交流电的频率为100Hz
B．交流电动势的有效值为100V
C．当线圈转到如图所示的位置时电动势为零
D．当线圈转到如图所示的位置时穿过线圈的磁通量为零
答：BC
解析：由得交流电的频率为50Hz，A错误；交流电动势的有效值为100V，B正确；当线圈转到如图所示的位置时，为中性面位置，磁通量最大，但感应电动势为零，C正确D错误。
4.西城区2020.4高三 统测5．将一定值电阻分别接到如图1和图2所示的两种交流电源上，在一个周期内该电阻产生的焦耳热分别为Q1和Q2，则Q1:Q2等于
A．2 : 1
B．1 : 2
C．
D．
答：A
解：方波电压的有效值为U1=u0，正弦电压的有效值为，在一个周期内电阻产生的焦耳热为，所以Q1和Q2之比为
（2）变压器
5.2020年北京卷9．如图所示， 理想变压器原线圈接在的交流电源上， 副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后
A．电流表A2的示数减小
B．电压表V1的示数减小
C．电压表V2的示数不变
D．电流表A1的示数不变
答案∶A
解析∶开关S闭合时，副线圈总的电阻减小，由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即V1示数不变，但因副线圈的总电阻减小，则副线圈的总电流增大，则原线圈的电流增大，故A1的示数变大；由于副线圈的电流增大，故串联在副线圈的电阻R两端的电压增大，而副线圈的总电压不变，所以副线圈并联部分的电压减小，即V2的示数减小，故电流表A2的示数减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
6.2017年北京卷16．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是
A．原线圈的输入功率为
B．电流表的读数为
C．电压表的读数为
D．副线圈输出交流电的周期为50s
答：B
解析：电表的读数均为有效值，因此在原线圈两端电压有效值为220V，由理想变压器原副线圈两端电压与线圈匝数成正比，因此副线圈两端电压有效值为110V，故选项C错误；流过电阻R的电流为2A，可知负载消耗的功率为220W，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为220W，故选项A错误；由P=UI可知，电流表的读数为1A，故选项B正确，由交变电流瞬时值表达式可知：ω=100π，因此周期为：T=0.02s，故选项D错误。
7.海淀区2020年春阶段性测试7．如图3甲所示的理想变压器，其原线圈接在输出电压如图3乙所示的正弦式交流电源上，副线圈接有阻值为88Ω的负载电阻R，原、副线圈匝数之比为5:1。电流表、电压表均为理想交流电表。下列说法中正确的是
A．电流表的示数为2.5A
B．电压表的示数约为62V
C．原线圈的输入功率为22W
D．若负载电阻R的阻值变大，则原线圈的输入功率也变大
答：C
解析：原线圈电压的有效值为220V，由变压器公式，得副线圈电压的有效值为44V，即电压表示数为44V，B错误；副线圈电阻中的电流为 ，输出功率为，变压器不能改变功率，所以原线圈的输入功率为22W，选项C正确；
由变流比公式 ，得原线圈的电流表的示数为0.1A，选项A错误；若负载电阻R的阻值变大，
则副线圈的电流减小，输出功率减小，原线圈的输入功率也变小，选项D错误。故选C。
8.西城区2017 — 2018学年度第一学期期末试卷8．如图所示，理想变压器接在电压有效值不变的交流电源上。灯泡L1和L2完全相同（阻值不变），R是一个定值电阻。闭合开关S1、S2，两灯泡正常发光，然后断开S2，下列判断正确的是
A．灯泡L1变暗
B．电阻R两端的电压变大
C．变压器输入功率不变
D．变压器输出功率变小
答：D
解析：副线圈的输出电压不变，断开S2，副线圈的电阻值增大，副线圈的电流减小， 电阻R上的电压减小，所以灯泡L1两端的电压增大，灯泡L1变亮，A、B错误；副线圈的输出电压不变，电流减小，所以变压器输出功率变小，D正确；变压器不能改变功率，所以变压器输入功率也变小，C错误。
（3）电磁波
9.海淀区2020年春阶段性测试12．麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图9所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是
A．电容器正在充电
B．两平行板间的电场强度E在减小
C．该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场
D．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值
答：A
解析：由图可知，该时刻电容器中的电场方向向上，即下板带正电，某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，下板带的正电荷在增加，即电容器正在充电，两平行板间的电场强度E在增大，A正确B错误；两平行板间的电场强度E在增大，则电场能增大，故磁场能减小，向上的电流减小，感应电流产生的磁场方向为逆时针方向（俯视）的磁场，C错误；两极板间电场最强时，电场能最大，故磁场能最小，板间电场产生的磁场达到最小值，D错误。
10.2015年理综北京卷20．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。公交车上的读卡机（刷卡时“滴”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是 （ B ）
A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
解析：从体积和电池的构成即可判断，卡内不可能存在电池， IC卡内部有一个LC振荡电路，当读卡机向外发射某一特定频率的电磁波被LC振荡电路收到，使得IC卡的电路充电，所以IC卡的能量来源于读卡机向外发射的电磁波，故A错；LC振荡电路接收与其固有频率相同的电磁波， 才能得到最优的充电效果，IC卡才能有效工作，B正确；只要存在电磁波，就有变化的磁场，无论其频率多少，必然会在线圈中激发出感应电流，C错；根据题意，电容达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，选项D错。故本题选B。
11.2016年北京卷14.下列说法正确的是
A.电磁波在真空中以光速c传播
B.在空气中传播的声波是横波
C.声波只能在空气中传播
D.光需要介质才能传播
【答案】A
【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速，A正确；在空气中传播的声波是纵波不是横波，B错误；声波的传播需要介质，可以在空气，液体和固定中传播，C错误；光属于电磁波，其传播不需要介质，可以在真空中传播，D错误。
12.2020年北京卷3．随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术（简称5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波
A．光子能量更大 B．衍射更明显 C．传播速度更大 D．波长更长
答案∶A
解析∶A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故A正确；
B．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故B错误；
C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为
5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，故C错误；
D．因5G使用的电磁波频率更高，根据，可知波长更短，故D错误。
故选A。
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