高三高考高中物理题目库交流电和电磁波

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高三物理高考复习专题14-交流电、电磁振荡电磁波

课题：交流电、电磁振荡电磁波类型：复习课目的要求：重点难点：教具：过程及内容：交流电的产生及变化规律基础知识一．交流电大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。

其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。

二．正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动．1．当从图12—2即中性面位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即 e=εmsin ωt ， i ＝Imsin ωtωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度；ωt 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角；。

是线框面与中性面的夹角2．当从图12—1位置开始计时：则：e=εmcos ωt ， i ＝Imcos ωtωt 是线框在时间t 转过的角度；是线框与磁感应强度B 的夹角；此时V 、B 间夹角为（π/2一ωt ）．3．对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BS ω；对于n 匝面积为S 的线圈来说Em=nBS ω。

对于总电阻为R 的闭合电路来说Im=mE R三．几个物理量1．中性面：如图12—2所示的位置为中性面，对它进行以下说明：（1）此位置过线框的磁通量最多．（2）此位置磁通量的变化率为零．所以 e=εmsin ωt=0， i ＝Imsin ωt=0（3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图12－3中的t2，t4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz 的交流电每秒方向改变100次．2．交流电的最大值：εm ＝B ωS 当为N 匝时εm ＝NB ωS（1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，nad/s （注意rad 是radian 的缩写，round/s 为每秒转数，单词round 是圆，回合）．（2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B 在同一直线上．（3）最大值对应图12－3中的t1、t2时刻，每周中出现两次．3．瞬时值e=εmsin ωt ， i ＝Imsin ωt 代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如εm=2202V ，ω=100π，则e=2202sin100πtV ，不可忘记写伏，电流同样如此．4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是第1课分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值．（1）有效值跟最大值的关系εm=2U 有效，Im=2I 有效（2）伏特表与安培表读数为有效值．（3）用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值．5．周期与频率：交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹（Hz ）．规律方法一、关于交流电的变化规律【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T ，边长L=10cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r ＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO/匀速转动，角速度为ω＝2πrad／s ，外电路电阻R ＝4Ω，求：（1）转动过程中感应电动势的最大值．（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势．（3）由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势．（4）交流电电表的示数．（5）转动一周外力做的功．（6）61周期内通过R 的电量为多少？解析：（1）感应电动势的最大值，εm ＝NB ωS ＝100×0．5×0．12×2πV=3．14V（2）转过600时的瞬时感应电动势：e ＝εmcos600=3．14×0．5 V ＝1．57 V（3）通过600角过程中产生的平均感应电动势：ε=N ΔΦ/Δt=2．6V（4）电压表示数为外电路电压的有效值： U=r R +ε·R ＝2143⋅×54=1．78 V（5）转动一周所做的功等于电流产生的热量 W ＝Q ＝（2mε）2（R 十r ）·T ＝0．99J（6）61周期内通过电阻R 的电量Q ＝I ·61T ＝R ε61T ＝()6/60sin 0r R T NBS +＝0．0866 C【例2】磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机，如图所示。

高三物理(交流电-电磁波)典型习题辅导与答案解析汇编

一．正弦交流电1．如图14-1所示，当矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω匀速转动时，线圈中的电动势e 、电流i 按正弦规律变化，即产生正弦交流电．2．正弦交流电的一般表达式： 1）线圈中的瞬时感应电动势：()()m 00sin sin e E t NB S t ωϕωωϕ=+=+式中m E NB S ω=，为交流电感应电动势的最大值． 2）电路中的电流：()()m0m 0sin sin E i t I t R rωϕωϕ=+=++ 式中mm E I R r=+，为交流电流的最大值． 3）外电路的电压：()()m 0m 0sin sin E Ru t U t R rωϕωϕ=+=++式中m m E RU R r=+，为交流电压的最大值．3．正弦交流电最大值与有效值的关系：m m m ,,222E I UE I U ===．二．三相交流电1．如图14-2所示，在磁场中有三个立成0120的构造完全相同的线圈同时转动，电路中就产生三个交变电动势，这样的发电机叫做三相交流发电机，发出的电流叫交流电．2．三相发电机内部三细线圈的两种接法：1）星形连接：如图14-3所示，三相中每个线圈的头A B C 、、分别引出三条线，为相线；每个线圈尾X Y Z、、连接在一起引出另一条线，为中性线．AO BO CO U U U 、、为相电压（相线与中性线之间的电压），AB BC CA U U U 、、为线电压（两相线之间的电压）．则线电压与相电压之间的关系为3U U =线相，线电流与相电流的关系为I I =线相．2）三角形连接：如图14-4所示，在三角形连接中，线电ab O'O NSRd图14-1ABCXYZ NS图14-2Z AAi ABCO AOU BOU COU 图14-3压与相电压之间的关系为U U =线相，相电流与线电流的关系为3I I =线相．三．交流电路1．纯电阻电路：交流电路中只有电阻的电路．瞬时的电流i ，电阻两端的电压u ，与电阻R 三者关系遵循欧姆定律．电流最大值m m U I R =，电流有效值UI R=．电流与电压总是同相的．2．纯电感电路：交流电路中只有电感的电路．（变压器、镇流器等在不计直流电阻时即为纯电感性元件）．纯电感电路中电流位相落后于电压位相2π．若电压m sin u U t ω=，则电流m sin 2i I t πω⎛⎫=-⎪⎝⎭，且mm LU I X =．式中2L X L f Lωπ==,叫做感抗，单位为Ω，f 为交流电的频率，L 为线圈的自感系数，它表征电感对交流电阻碍作用的大小．3．纯电容电路：交流电路中只有电容的电路．纯电容电路中电流位相超前电压位相2π，若电压m sin u U t ω=，则电流m sin 2i I t πω⎛⎫=+⎪⎝⎭，且mm CU I X =．式中12C X fC π=叫做容抗，单位为Ω，f 为交流电的频率，C 为电容器的电容，它表征电容对交流电阻碍作用的大小．四．整流——将交流电变为直流电的过程 1．半波整流半波整流电路如图14-5所示，为B 电源变压器，D 为二极管，R 是负载．对应原线圈中输入的交流电，副线圈两端有交变电压输出．设输出电压m sin ab u U t ω=，得其波形如图14-6所示．当0ab u >时，二极管导通，设正向电阻为零，则R ab u u =；当0ab u <时，0R u =，得如图14-7所示的波形．可知，R u 为强度随时间变化的交流电，也叫脉动直流电． 2．全波整流全波整流电路如图14-8所示，其实质是用两个二极管12D D 、分别完成半波整流从而实施全波整流．O 是变压器的中央抽头．由于二极管的单向导电性，12D D 、交替接通，在两种情形通过负载的电流方向总是相同的．如图图14-9为变压器副线圈或间的交变电压波形，图14-10为共载电阻上的电压波形．3．桥式整流如图14-11所示电路为桥式整流电流，它采用四个二极管桥式连接实现整流．桥式整流的波形跟全波整流的波形相似．四．滤波把脉动电流中的交流成分滤掉变成比较平稳的直流电，这一过图14-8 1D Ra b uOu 2D t图14-9OutRu 图14-10Oab1D 2D R3D 4D 图14-11图14-5BDRababu Ru tRu 图14-7Oabu t图14-6O程称为滤波．常见的有电容滤波、电感滤波和π型滤波．在图14-12、14-13、14-14中，经整流后输出的脉动直流电，在此作为滤波电路的输入电压．图14-12为电容滤波，大部分直流成分通过旁路电容C 被滤掉，流入负载电阻的电流变成一个较为平稳的直流电．图14-13为电感滤波，电感上由于较大的感抗，大部分交流成分将在线圈上，致使流过负载R 上的电流，以及加在R 上的电压变得较为平稳．图14-14为π型滤波，它把前两种滤波组合起来，使负载电阻上的电流和电压的平稳效果更好．五．电磁振荡1．电路中电容器极板上的电荷和电路中的电流及与它们相联系的电场和磁场作周期性变化的现象，叫做电磁振荡．能产生振荡电路的电路叫振荡电路．最简单的电磁振荡是由一个电容器和一个电感线圈组成的LC 电路．2．在电磁振荡中如果没有能量损失，振荡能永远持续下去，电路中振荡电流的振幅将保持不变，此为自由振荡．当电容器充电到电压U 时，电容器储存的电场能为 212C W CU =电感线圈的电流由零增到I 时，电线圈存在的磁场能为 212L W LI =3．电磁振荡中如果有能量损失，振荡电流的振幅将逐渐减小，这种振荡叫阻尼振荡． 4．电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫周期，振荡电路中发生无阻尼电磁振荡的周期由振荡周期本身性质决定，其公式为2T LC π=六．电磁场和电磁波 1．麦克斯韦方程组电磁场满足的规律由如下方程决定，称为麦克斯韦方程组，其积分形式为()i SS D dS q ⋅=∑⎰内（1）0SB d S ⋅=⎰（2）图14-12R脉动直流电C脉动直流电RL图14-13 脉动直流电 R1C 2C L图14-14LS BE dl d S t∂⋅=-⋅∂⎰⎰（3）()LSDH dl J d S I t∂⋅=+⋅=∂⎰⎰传全（4）注释：⑴ 该方程组体现了麦克斯韦电磁理论的基本思想：变化的磁场会产生涡旋电场，变化的电场也会像传导电流一样产生涡旋磁场.因此变化的电场和磁场互相联系，互相激发从而形成统一的电磁场．⑵ 式（1）和式（3）中的电场由两部分叠加而成：一是电荷产生的静电场；二是变化磁场产生的感生电场，式（2）和式（4）中的磁场也是由两部分叠加而成的，即运动电荷（电流）产生的稳恒磁场和变化电场产生的磁场．⑶ 麦克斯韦方程组适用于一般的电磁场． 2．位移电流通过电场中某一截面的电通量对时间的变化率定义为通过该截面的位移电流，即tI ed ∂Φ∂=同时定义通过电场方向的单位面积的位移电流为位移电流密度，其方向为该处电位移矢量增量的方向，即tDJ d ∂∂=注释：⑴ 位移电流来源于变化的电场．⑵ 比较位移电流与传导电流的异同，如表14-1所示表14-1唯一电流与传导电流的异同比较项传导电流位移电流相同点①都是客观存在，具有场的基本性质 ②就激发磁场而言，两种电流是等效的不同点①电荷的宏观定向移动形成 ②只在导体中通过 ③在导体内可以产生焦耳热①由变化的电场激发，与导体的性质和种类无关 ②不依赖于介质，可存在于真空中 ③不产生焦耳热⑶ 全电流及全电流环路定律，位移电流与传导电流的总和称为全电流，即 d I I I +=位全, tDJ J ∂∂+=传全引入全电流概念后，有全电流永远连续的结论.全电流的环路定律为()LSDH dl J d S I t∂⋅=+⋅=∂⎰⎰传全 3．电磁波电场和磁场的方向彼此垂直，并且跟传播方向垂直，所以电磁波为横波．电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度83.0010m s c =⨯．电磁波在一个周期的时间内传播的距离叫电磁波的波长．电磁波在真空中的波长为c cT fλ==4．电磁波的发射与接收如图14-15所示的振荡电路，线圈下部用导线接地（地线），线圈上部接到比较高的导线上（天线），无线电波就从这开放的电路中发射出去．如图14-16所示，电磁波的接收回路实际上是一个LC 串联电路，频率不同的无线电波都将在线圈L 中产生感应电动势，因接收回路产生的振荡电流受迫振荡，故当LC 回路的固有频率与某一电磁波的频率相同时，这个频率的电磁波在LC 回路中激发的振荡电流最强，也就从众多的电磁波信号中把这种电磁波挑选出来，这个过程就是调谐．【例题解析】例1 有一个矩形平面线圈，面积22S l =，匝数n ，总电阻0.5R ，此线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕对称轴匀速转动．开始转动时，线圈平面与磁力线垂直，线圈外部电路中，三个电阻器阻值相等，均为R ．二极管正向电阻为零，反向电阻无穷大．已知安培表的示数为I ，如图14-17所示，求：1）线圈转动角速度ω．2）写出线圈中感应电动势的时间表达式．3）使线圈匀速转动时外力矩的大小．图14-15RRRωG图14-16图14-17解（1）矩形线圈在磁场中匀速转动时，将产生交流电．在交流电的两个半周期内，两只二极管交替导通．因此，线圈外部电路的总电阻将不会改变，即1322R R R R =+=外安培表的示数表示流经两并联电阻中一个电阻器的电流强度有效值．因此，外部电路总电流强度有效值应为2I ．因此，根据闭合电路欧姆定律，立即可得交变电动势的有效值：()24I R r IR ε=+=外（1）则交流电动势的最大值为m 242IR εε== （2）再根据法拉第电磁感应定律，线圈在磁场中匀速转动产生的感应电动势最大值为2m 2n B S n Bl εωω== （3）联立式（1）、（2）、（3），得到线圈转动角速度24IR nBl ω=（2）根据题意，开始时（0t =）线圈平面与磁力线垂直，即0t =时线圈的感应电动势为零．所以感应电动势的时间表达式为m 24sin 42sin IR e t IR t nBl εω⎛⎫== ⎪⎝⎭（3）转动线圈在t 时刻受到的电磁力矩大小为()sin sin M m B mB t niS B t ωω=⨯==式中m 为线圈磁距，其大小为m niS =．这里i 是线圈中的的电流强度22sin 2e ei I t R r Rω===+外又因力矩平衡时，外力矩等于电磁力矩，所以222422sin sin 4sin IR M M I t nSB t nIBl t nBl ωω⎛⎫=== ⎪⎝⎭外例2如图14-18所示的电路中，简谐交流电源的频率50Hz f =，三个交流电表的示数相同，两个电阻器的阻值都是100Ω，求线圈的自感L 和电容器的电容C 的大小．解以a 为节点，各支路中电流瞬时值123,,i i i 有关系123i i i =+又因为三个交流电表的示数相同，所以对应于123,,i i i 的三个电流矢量123,,I I I ，满足1231230I I I I I I -++===矢量关系如图14-19所示，图中各矢量间夹角均为23απ=．且图中2I 的位相超前3I ，这是因为含C 的支路和含L 的支路加在,a b 两点的电压相同．含C 支路的电流2i ，其位相超前,a b 间电压02π⎛⎫< ⎪⎝⎭；含L 支路的电流3i ，其位相落后于,a b 间电压02π⎛⎫<⎪⎝⎭，所以2i 位相超前()3i π<．设含C 支路的阻抗为2Z ，含L 支路的阻抗为3Z ，有()()2222321,Z R Z R L C ωω=+=+ 又因为两支路端点,a b 间电压相同，所以有关系式2233I Z I Z =RRL Ca b3i 2i 1i 50Hz1A 2A 3A 图14-18ααα1I -2I 3I 图14-19因23I I =，所以23Z Z =,即1L Cωω= （1）设23,I I 与,a b 间的电压的位相差绝对值为23,ϕϕ，则 231tan ,tan L CR Rωϕϕω== （2）利用式（1）得2323,tan tan 32αϕϕϕϕ==== （3）利用式（2）得()()1118.4μF 323330.55H 2C R fR RRL fωπωπ======例3 三个阻值都是R 的电阻按星形连接，三个阻值都是r 的电阻按三角形连接．若所加的三相交流电线电压相同，并且这两种方式的相电流也相同．试求：1） R r 为多少？2）消耗的功率之比为多少？解如图14-20所示的三个阻值均为R 的星形连接，所加线电压为l U ，流经各相的电流分别为,,a b c i i i ，有效值相等，均为a I ．如图14-21所示为三个阻值均为r 的三角形连接，按题意，所加线电压仍为l U ，流经各相的电流分别为,,ab bc ca i i i ，有效值相等，均为I ϕ．按题意，两种方式下的相电流相等，即 a I I ϕ=ablU lU cabi bc i cai r r r'ai 'bi'c i 图14-21l U ai b i ci RR RlU baclU lU 图14-20利用13,ll a U U UI I R R rϕϕ=== 得13R r =（2）设消耗在三个R 上的功率记为()P R ，消耗在三个r 上的功率记为()P r ，则 ()()223,3a P R I R P r I r ϕ==功率之比为()()2213a P R I R P r I r ϕ==例4 如图14-22所示，简谐交流电路中，电源提供的电压为U ，频率为f ，线圈电感L ，电阻阻值R ，求：1）在,a b 间接入电容器C 之前，,L R 上的电压分别是多少？2）在,a b 间接入电容器电容C 为多大时，电流表的示数最小？此值多大？解 1）接入电容器C 之前，回路中的电流I 满足()()22222U U U I ZR L R fL ωπ===++,L R 上的电压分别为RLCuAab图14-22RLC u Aab2i 1i i 图14-231I abU 图14-242I ϕabU L U RU 图14-25abU 1I 2I ϕI 图14-26()()22222,22L R fL U RU U I L U I R R fL R fL πωππ====++2）接入电容器C 之后，设,a b 间的电压为ab U ．利用矢量法，画出图14-23中ab u 和电流1i 的矢量ab U 和1I 的矢量图，如图14-24所示，以及2i 和ab u 的矢量2I 和ab U 的矢量图，如图14-25所示，再把12,,ab U I I 画于同一个矢量图，如图14-26所示．电流表中流经的电流I 满足22212122sin I I I I I ϕ=+-利用12,ab ab C RLU UI I Z Z == ()()222222tan 1sin ,,1tan 1C RL LLR Z Z R L CR L L R ωϕωϕωωϕωω=====+++⎛⎫+ ⎪⎝⎭ 代入得()()()()()()()()()222222222222222222222222222222112tan 1tan 12121C RL C RL I U Z Z Z Z C L U C R L R L R L L U C C R L R L L L U C R L R L R L ϕϕωωωωωωωωωωωωωωωωω⎡⎤=+-⎢⎥+⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥=+-⎢⎥+++⎣⎦⎡⎤=+-⎢⎥++⎢⎥⎣⎦⎧⎫⎡⎤⎡⎤⎪⎪=-+-⎢⎥⎢⎥⎨⎬+++⎢⎥⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎣⎦⎩⎭由此式得到()22L C R L ω=+时电流表中的示数最小．此值为()()222221L I UR L R L ωωω⎡⎤=-⎢⎥++⎢⎥⎣⎦例5 有一个电路如图14-27所示，电源的频率为f ，电压为U ，两电容分别为1C 与2C ，电流表的内阻不计．1）试列出通过电流表的电流i 的表达式．2）在120C C C +=（0C 为常数）的条件下，要使电流表读数I 达到极大，应如何选择12C C 、？ 3）试列出2）中电流表读数I 达到极大时的表达式；当0220V,50Hz,25F U f C μ===且满足I 有极大条件时，I 的值等于多少？解（1）电路的总电容由12111C C C =+，求得 1212C C C C C =+电路的容抗 12121122C C C X fC f C C ππ+==设电压u 的表达式为()m sin 2u U ft π=则电流i 的表达式为m sin 22i I ft ππ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭纯电容电路中，i 的相位比u 超前2π．所以m 12m 12sin 222sin 22C U i ft X C C f U ft C C πππππ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭⎛⎫=+ ⎪+⎝⎭2）由120C C C +=得 201C C C =-Uf1C 2C A图14-27要使电流表读数I （I 的有效值）有极大值，需使1212C C C C +最大，把201C C C =-代入()()()101212101121010200101142C C C C C C C C C C C C C C C C C C -==--++-⎛⎫=-- ⎪⎝⎭当012C C =时，I 有极大值，此时022CC =． 3）电流表读数是i 的有效值，1）中已求出12m m 122C C I fU C C π=+，所以m 0m 242I I fC U π== 当0220V,50Hz,25F U f C μ===，且0122C C C ==，电流表的度数I 有极大值，其值'0m 0024224120.43AI fC U fC U fC U πππ====例6 如图14-28所示，电动势为=7.5V ε，内阻不计的蓄电池通过一个半波整流器为其充电．电路中晶体二极管的电流—电压特性关系为()000.20.1A ,0.5V 00.5V U U I U εε⎧-≥==⎨<=⎩当时，当时 uεdR 图14-28 ()i t t ωm 0i i -6π56π26ππ+526ππ+o 图14-29已知变压器次级输出端的开路电压为m sin u U t ω=，其中最大电压为m 16V U =，圆频率1100s ωπ-=，次级线圈电阻45r =Ω．试求：1）画出电路中电流随时间的变化关系． 2）确定在一个周期内电流通过电路的时间间隔． 3）二极管在时刻00.805s t =时的电压． 4）蓄电池充电电流的平均值．提示：sin cos ϕϕϕ∆=-∆解 1）由题文给出的晶体二极管电流—电压特性关系，可以看出电流与电压的特性关系为线性关系，所以二极管导通时的电阻为()5d UR I∆==Ω∆ 导通时的方程为()()m 0sin d U t i t R r ωεε--=+解得电流随时间的变化关系：()()m 0m 0sin sin 0.32sin 0.160.32sin1000.16A d U t i t i t i t t R rωεεωωπ--==-=-=-+ 为了使()0i t >，得()1122166k t k ππωππ+<<+-即121150600100600k k t ++<<- 电流随时间的关系曲线，如图14-29所示． 2）一个周期内电流通过电路的时间间隔t ∆满足512663t ωπππ∆=-=解得 ()321 6.710s 3150t πω-∆===⨯ 3）预求二极管在时刻0t 时的电压，可以从电流表达式中求出0t 时刻的电流，再求电压．()()000.32sin1000.160.32sin80.50.160.320.16A i t t ππ=-=-=-二极管在0t 时刻的电压为()()()0000.1650.5 1.3V d U t i t R ε=+=⨯+=4）蓄电池的充电电流对时间求平均，可以在一个周期内计算：()()()()()()562006565666111221120.32sin 0.160.32cos 0.162230.3250.16cos cos 26630.0349A T t I i t t i i T ππϕϕπππϕπϕπϕϕϕϕπππϕϕϕπππππ======∆=∆=∆⎡⎤=-∆=-∆-⨯⎢⎥⎣⎦⎛⎫=--⎪⎝⎭≈∑∑∑∑∑其中已利用t ϕω=．例7 为测量交流电压，使用如图14-30所示的电路，电压计是已标定的动圈磁电式仪表，指示加在电压计输入端交流电压()u t 的有效值．二极管及电源的电阻与测量仪表的电阻相比可以忽略．1）如果在输入端输入100V 的直流电压（指电压的平均值），电压计的示数是多少？2）如果在输入端加的电压除有效值为50V 的交流成分外还有50V 恒定电流成分，电压计示数将是多少？解（1）直流电压平均值为0U ，那么max02U U π=，而交流的有效值与最大值关系max2U U =，电压计指示加在其两端电压有效值，故示数0V 100V 111V 2222U U ππ⨯==≈． 2）由题给条件，输入端所加电压()()50502cos V u t t ω=+，经整流，输入电压计两端的电压()V 50502sin V u t t ω=+求出这个电压的有效值U ，即为电压计示数．由于对称，我们可在0π这半个周期内用微元法进行计算，根据交流有效值定义，有图14-30221i U u t R Rπω=∆∑，式中,t n n πω∆=→∞，则 ()2222150502cos50lim 122cos 2cos nn i U ni i n n n πππππ→∞==+⎡⎤⎛⎫⎛⎫=++ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦∑∑第一项和为 1limnn i n ππ→∞==∑第二项和为2222lim[coscos 2cos 3cos 2cos cos 2cos ]2222sin cos 14422lim sin 2n n nn n nn n n n n n n n n n n n ππππππππππππππππ→∞→∞⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫+ ⎪⎝⎭=项项sin sin 144lim sin 2110n n n n n n nπππππ→∞⎛⎫+ ⎪⎝⎭-=-=第三项和为2222222222lim[cos cos 2cos 3cos 2cos cos 2cos ]222222n n nn nn n n n n n n n πππππππππππππ→∞⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭==项项于是可得502V U =，电压计示数应为70.7V ．例8 为了用一个电压为5V U =的大功率电源给电动势12V ε=的蓄电池充电，用电感()1H L L =的电感线圈、二极管D 和自动开关K 组成电路，如图14-31所示．开关K 可以周期性的自动接通和切断电路，接通和切断的时间120.01s τττ===，蓄电池和电源内阻、开关K 的接触电阻、二极管的正向电阻均可忽略．求蓄电池充电时的平均电流为多大？解当自动开关闭合时，大功率电源、电感与开关构成回路．电感上的感应电动势与电源的电压U 之和必为零．所以电感电动势也为常量U ，根据表达式IU Lt∆=∆ 意味着电流均匀变化（即线性变化）．由此式得到()010.05A UI t LUI Lτ∆=∆==0I 为开关断开瞬时的电流．开关断开后，二极管接通．由于电感的存在，电流逐渐减小，感应电动势改变符号．感应电动势满足关系式U εε+=自()7V U εε=-=自仍然是一个常数，所以通过线圈的电流将线性减少．由于U U ε->电流下降的速度比在时间1τ中电流增长速度要快．因此，电流降到零时开关还未闭合，但一旦电流变为零，二极管即断流．通过线圈的电流图如图14-32所示，利用平均电流012I ，可以写出流经蓄电池的电量图14-32II nt t2τ1τOεKLD U图14-31()22100111222n U Uq I t I U L U ττεε∆===-- 其中n t 为电流流向蓄电池的时间．因此充电平均电流为：()21224q q U I L U ττττε∆∆===+-平例9 如图14-33所示，二极管1D 和2D 都是理想的，两个直流电源1E 和2E 的电动势都是0 1.5V E =，其内阻不计，自感线圈L 的直流电阻不计．最初，开关S 断开，电容器的电压为()000AB U U U =>，闭合S 且系统达到平衡以后，电容器上的电压变为'1V AB U =-，试求0U ．解对于电容器的一次放电—充电过程（即前述的半个振荡周期的过程），过程中仅有一个二极管导通，电流也只能从某一对应的电源流过，且此电流方向与电源电动势方向相反．由此，振荡电路中的能量将有一部分被电源吸收（比如转化为化学能而储存于电源之内），这一吸收量为此过程中通过电源的电量Q 与电源电动势0E 的乘积，另一方面，又注意到此过程的初、末状态电路中的电流均为零，即此时振荡电路的L 中不储存能量而全部储存于电容中，设此过程初状态时电容器电压的大小为1U ，末状态时电容器电压的大小为2U ，则由电容器的储能公式知此过程中电容器储能的减少量为22121122CU CU ⎛⎫-⎪⎝⎭，故应有221201122CU CU E Q -= （1） 1）对于系统达到最后稳定前的半个振荡周期，设电容器的极性发生了改变，则应有12Q CU CU =+代入（1）式有()()()121201212C U U U U E C U U +-=+ 所以 12023V U U E -==LS1E 2E 1D 2D CA B图14-33对于'1V AB U =-，则AB U 的初值0U 可取4V,7V,10V,13V,+-+-由于还有一条件00U >，则AB U 的初值0U 只能为4V,10V,16V,+++即 ()046V U n =+ ()0,1,2,n =2）对于系统达到最后稳定前的半个振荡周期，设电容器的极性未发生了改变，则应有12Q CU CU =-代入（1）式有()()()121201212C U U U U E C U U +-=- 12023V U U E +==对于'1V AB U =-，则AB U 的初值0U 可取1V,2,5V,8V,11V,14V,--+-+-由于还有一条件00U >，则AB U 的初值0U 只能为5V,11V,17V,+++得 ()056V U n =+ ()0,1,2,n =综合以上的1）和2）可得()()()046V,0,1,2,56V n U n n +⎧⎪==⎨+⎪⎩例10 如图14-34所示，电容12C C C ==，最初两电容器分别带有电荷量120Q Q Q ==，线圈的自感系数为L ，整个电路中的电阻均忽略不计．1）若先闭合1K ，则电路中将产生电磁振荡，振荡中，1C 带电荷量的最大值为多少？2）若接着再闭合2K ，1C 上的带电荷量的最大值有无变2C 1C L1K 2K 图14-34化？如有，则变化情况如何？解（1）仅闭合1K 时，相当于1C 与2C 串联后作为一个电容与L 组成的LC 振荡电路，显然两电容器最初的带电量0Q 也就是以后振荡过程中每个电容器上带电荷量的最大值．（2）在闭合1K 后再闭合2K ，即在原电路中已发生振荡的情况下，在其振荡过程中闭合2K ，则2K 闭合的时刻在一个原振荡周期中处于不同位置，将产生不同的结果．若2K 闭合时，原振荡电路中的振荡电流恰好为零，则此时原电路中1C 与2C 均储存有电场能202Q C，2K 闭合后2C 被短路而1C 与L 组成新的LC 振荡电路继续发生振荡（振荡周期变为原周期的2倍），这样，在以后振荡中1C 的带电荷量的最大值就是0Q ，即1C 电荷量的最大值不变．若2K 闭合时原电路中振荡电流恰为最大值，则此时原电路中的全部能量（总值为220022Q Q C C⨯=）都储存于电感L 所形成的磁场中，而闭合2K 后的振荡电路仅由L 与1C 组成，故当磁场能全部转化为电场能时，1C 的带电荷量'Q 应满足2'202Q Q C C= 即 '02Q Q ='Q 也就是在以后的振荡过程中，1C 带电荷量的最大值．若2K 闭合时，原电路中的振荡电流既非零也非最大值，则此时1C 中的电场能和L 中的磁场能之和将小于原有总能量20Q C而大于此值的一半（2C 中此时储存有与1C 中相等的能量，此二者之和必小于总能量），则以后的振荡过程中，1C 带电荷量的最大值也应介于02Q 与0Q 之间．综合以上所述可见，闭合2K 后，1C 上带电荷量的最大值可能有变化也可能没有变化，其带电荷量的最大值'Q 的取值范围是'002Q Q Q ≤≤例11 如图14-35所示，已知三个电容器的电容123,,C C C ，线圈电感L ，电阻R ，电源电动势ε，电源内阻不计．开始时，开关K 置于A 点，并达平稳．电源对电容器12,C C 充电．求：1）电容器12,C C 上电压各为多少？2）将开关K 扳至B 点，设刚接B 点的时刻为0t =，则线圈中第一次电流达最大时的时刻t 为何值？此时电容13,C C 上的电压各为多少？线圈中流过的最大电流m I 为多大？3）电容器3C 极板上电压绝对值首次达到最大值的时刻t 为何值？此时流过线圈的电流为多大？电容器3C 上带电量为多大？解（1）开关K 置于A 点达平衡，电容器12,C C 串联，则12,C C 上的电压为12212112C C C U C C C U C C εε=+=+（2）当开关K 扳至B 点后，两电容器13,C C 和线圈L 构成振荡回路，13C C L 振荡系统，不管其初始条件如何，其固有频率和固有周期为：131313131312C C LC C C L C C L T C C ωπ+===+初始时刻()0t =回路中电流为零，当电流第一次达最大时，一定有131342C C LT t C C π==+设此时电容器13,C C 上带电量为1q 和3q （正负极如图中标出），因初始时电容器13,C C 相邻的极板上的总电量为常量，所以εRK L1C 2C 3C AB图14-351131C q q CU +=又因为在4Tt =时电流达最大，因此此时线圈上电动势为零，所以两电容器上的电压13'',C C U U 必等于 13''3113C C q q U U C C ===即1131''131313C C C CU q q U U C C C C +===++ 代入1C U()()13''121213C C C C U U C C C C ε==++因为此时电流最大，可利用振荡过程中电磁能守恒求出这个最大电流m I11322'2'2m 11311112222C C C LI C U C U C U =-- 解得()132m 1213C C C I C C L C C ε=++（3）在振荡回路中，从1C 开始放电，电流从零逐渐增大，然后达最大，再逐渐变小，直至到零．在这整个过程中，电容器3C 一直被充电．所以，振荡经半个周期时，即2Tt =时，电容器3C 上所带电量最大，3C 上的电压值也最大．此时通过线圈的电流0I =．如果要找出电容器上所带的最大电量3m q 或最大电压()3mC U 可以采取两种方法处理：○1电磁能守恒．因此时电流为零，线圈中所储磁能为零，则能量守恒方程写为 ()112213m23m1311222C C C U q q C U C C -=+解得()()1233m 12132C C C q C C C C ε=++○2求出流经线圈的电流达最大（即m I I =）时，1C 上的带电量10q ，当13C C L 回路振荡时，1C 上的电量将以10q 为基准（平衡点）上下摆动，电量的摆动幅度为1110C CU q -，所以1C 上带电量的最小值（代数值）为()110110C q C U q --．由此可得3C 上的最大带电量()1113m 1101101102C C C q C U q C U q C U q ⎡⎤⎡⎤=---=-⎣⎦⎣⎦其中10q 满足1'101C q CU =代入得()()111'12313m 111312132221C C C C C C C q C U U C U C C C C C C ε⎛⎫⎡⎤=-=-= ⎪⎣⎦+++⎝⎭例12 如图14-36中， A 和B 是真空中的两块面积很大的平行金属板、加上周期为T 的交流电压，在两板间产生交变的匀强电场．己知B 板电势为零，A 板电势U A 随时间变化的规律如图14-37所示，其中U A 的最大值为的U 0，最小值为一2U 0．在图14-36中，虚线MN 表示与A 、B 扳平行等距的一个较小的面，此面到A 和B 的距离皆为l ．在此面所在处，不断地产生电量为q 、质量为m 的带负电的微粒，各个时刻产生带电微粒的机会均等．这种微粒产生后，从静止出发在电场力的作用下运动．设微粒一旦碰到金属板，它就附在板上不再运动，且其电量同时消失，不影响A 、B 板的电压．己知上述的T 、U 0、l ，q 和m 等各量的值正好满足等式20222163⎪⎭⎫⎝⎛=T m q U l若在交流电压变化的每个周期T 内，平均产主320个上述微粒，试论证在0t =到2t T =这段时间内产生的微粒中，有多少微粒可到达A 板（不计重力，不考虑微粒之间的相互作用）．l lMNAB图14-36-T U A U 0-2U 0-T /2 0 T/2 T 3T/2 2T t解在电压为0U 时，微粒所受电场力为0/2U q l ，此时微粒的加速度为00/2a U q lm =．将此式代入题中所给的等式，可将该等式变为203162T l a ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1）现在分析从0到/2T 时间内，何时产生的微粒在电场力的作用下能到达A 板，然后计算这些微粒的数目．在0t =时产生的微粒，将以加速度0a 向A 板运动，经/2T 后，移动的距离x 与式（1）相比，可知20122T x a l ⎛⎫=> ⎪⎝⎭（2）即0t =时产生的微粒，在不到/2T 时就可以到达A 板．在A 0U U =的情况下，设刚能到达A 板的微粒是产生在1t t =时刻，则此微粒必然是先被电压0U 加速一段时间1t ∆，然后再被电压02U -减速一段时间，到A 板时刚好速度为零．用1d 和2d 分别表示此两段时间内的位移，1v 表示微粒在1t ∆内的末速，也等于后一段时间的初速，由匀变速运动公式应有21011()2d a t =∆ （3）210202(2)v a d =+- （4）又因101v a t =∆，（5） 12d d l +=，（6）112Tt t +∆=，（7）由式（3）到式（7）及式（1），可解得12Tt =，（8）这就是说，在A 0U U =的情况下，从0t =到/4t T =这段时间内产生的微粒都可到达A 板（确切地说，应当是/4t T <）．为了讨论在/4/2T t t <≤这段时间内产生的微粒的运动情况，先设想有一静止粒子在A板附近，在A 02U U =-电场作用下，由A 板向B 板运动，若到达B 板经历的时间为τ，则有2012(2)2l a τ=根据式（1）可求得3124T τ=⋅ 由此可知，凡位于MN 到A 板这一区域中的静止微粒，如果它受02U U =-的电场作用时间大于τ，则这些微粒都将到达B 板．在/4t T =发出的微粒，在A 0U U =的电场作用下，向A 板加速运动，加速的时间为/4T ，接着在A 02U U =-的电场作用下减速，由于减速时的加速度为加速时的两倍，故经过/8T 微粒速度减为零．由此可知微粒可继续在A 02U U =-的电场作用下向B 板运动的时间为11133128824T T T T τ=-==⋅由于1ττ>，故在/4t T =时产生的微粒最终将到达B 板（确切地说，应当是/4t T <），不会再回到A 板．在t 大于/4T 但小于/2T 时间内产生的微粒，被A 0U U =的电场加速的时间小于/4T ，在A 02U U =-的电场作用下速度减到零的时间小于/8t T =，故可在A 02U U =-的电场作用下向B 板运动时间为11128T T ττ'>-=所以这些微粒最终都将打到B 板上，不可能再回到A 板．由以上分析可知，在0t =到/2t T =时间内产生的微粒中，只有在0t =到/4t T =时间内产生的微粒能到达A 板，因为各个时刻产生带电微粒的机会均等，所以到达A 板的微粒数为1320804N =⨯= （9）例13 锯齿形电源对应的RC 串联暂态过程。

2023高考物理电磁波练习题及答案

2023高考物理电磁波练习题及答案一、选择题1. 下列现象中，与电磁波直接相关的是：A) 音乐的传播B) 磁铁吸引铁钉C) 电灯的发光D) 石头下坠答案：C) 电灯的发光2. 电磁波的传播速度在真空中是：A) 等于光速B) 小于光速C) 大于光速D) 无法确定答案：A) 等于光速3. 以下哪一种电磁波的频率最高？A) 微波B) 可见光C) 红外线D) X射线答案：D) X射线4. 电磁波在真空中传播时，其传播路径是：A) 直线B) 螺旋线C) 曲线D) 反射线答案：A) 直线5. 以下哪一种电磁波有最长的波长？A) 红外线B) 可见光C) 微波D) 紫外线答案：C) 微波二、解答题1. 简述电磁波的特点及应用领域。

电磁波是一种由电场和磁场相互作用产生的波动现象。

其特点包括传播速度快、频率范围广、电磁波长连续可变、能量传递效率高等。

由于电磁波的这些特点，它在各个领域都有广泛的应用。

例如，可见光是一种特定频率范围内的电磁波，用于照明和成像；微波可以用于通信、雷达系统和食品加热等；无线电波可用于无线通信、广播和卫星通信等。

电磁波的应用涉及到科学、工程、医学等多个领域。

2. 电磁波如何实现信息的传播？请以无线电通信为例进行说明。

电磁波通过调制和解调的方式实现信息的传播。

以无线电通信为例，发送信息的无线电台会调制电磁波的频率、幅度或相位，将信息信号转化为调制信号，然后将调制信号与载波信号相乘，产生调幅、调频或调相的信号。

接收信息的无线电接收机会将接收到的信号进行解调，还原出原始的信息信号。

无线电通信通过电磁波的传播，可以实现远距离的信息传输。

无线电波可以穿越大气层传播，不受地形和障碍物的限制，使信息可以迅速传达到目标地点。

3. 什么是电磁波的偏振？偏振光有哪些特点？电磁波的偏振是指电磁波中电场矢量振动方向的取向特性。

在自然状态下，电磁波中的电场矢量在各个方向上都有振动，这种波被称为非偏振光或自然光。

而经过适当的处理后，电磁波中的电场矢量在某个方向上振动的特定光被称为偏振光。

高二物理《交流电电磁场电磁波》测试题

高二物理《交流电电磁场电磁波》测试题说明：全卷共21小题，满分120分，考试时间100分钟第Ⅰ卷（选择题，共56分）一、选择题（共14小题，每小题4分，共56分）1. 交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是A.电流将改变方向B.磁场方向和线圈平面平行C.穿过线圈的磁通量最大D.线圈产生的感应电动势最大2. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生交流电流。

当线圈平面与磁感线方向垂直时穿过线圈的磁通量Ф与产生的感应电动势E 的大小，正确的是 A. Ф最大，E 最大 B. Ф最小，E 最小 C. Ф最大，E 最小 D. Ф最小，E 最大3. 交流发电机工作时的电动势为e =E m sin ωt 。

若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为A. E m sin2t ω B. 2E m sin 2t ω C. E m sin2ωt D. 2E m sin2ωt4. 以下说法中正确的是A.低频扼流圈的自感系数较大，线圈的电阻较小，则可“通直流，阻交流”B.高频扼流圈的自感系数较大，可用来“通低频，阻高频”C.直流不能通过电容器，交流能够“通过”电容器，说明电容器对交流无阻碍作用D.电容器能够“通交流，隔直流，通高频，阻低频” 5. 关于变压器在使用时的下列说法中，正确的是A.原线圈输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增大而增大B.原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的增大而增大C.当副线圈空载时，原线圈中无电流D.当副线圈空载时，原线圈上电压为零6. 用理想变压器给负载电阻供电，变压器输入电压一定时，在下列办法中可以使变压器的输入功率增加的是A.增大负载电阻的阻值，而原、副线圈的匝数保持不变B.减小负载电阻的阻值，而原、副线圈的匝数保持不变C.增加副线圈的匝数，而原线圈的匝数和负载电阻保持不变D.增加原线圈的匝数，而副线圈的匝数和负载电阻保持不变 7. 按照麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是A.恒定电场周围产生恒定磁场B.变化电场周围产生磁场C.均匀变化的磁场周围产生恒定的电场D.周期性变化的电场周围产生同频率周期性变化的磁场 8. 以下关于电磁波的说法中，正确的是A.电磁波需要介质才能传播B.周期性变化的电场和磁场互相激发，将产生由近及远传播的电磁波C.产生电磁波的电磁振荡一旦停止，电磁波就随之立即消失D.电磁波具有能量，电磁波的传播伴有波源能量向外传播9. 一电热器接在10V 的直流电源上，发热消耗一定的功率，现将它改接在正弦交流电源上，要使它发热消耗的功率等于原来的一半，则交流电压的最大值应是 A.5V B.7.07V C.10V D.14.1V10. 为了使需要传递的信息(如声音、图像等)载在电磁波上发射到远方，必须对振荡电流进行A.调谐B.放大C.调制D.检波 11. 关于变化的磁场产生电场的说法，正确的是A.只有在垂直于磁场的平面内存在闭合电路时，才在闭合电路中有电场产生B.不论是否存在闭合电路，只要磁场发生了变化，就会产生电场C.变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线D.变化的磁场产生的电场的电场线不是闭合曲线12.下列所示的四个图中，能正确表示电流互感器工作的是哪个13. 关于交变电流的有效值，以下说法中正确的是A.有效值就是交变电流在一周内的平均值B.有效值总等于最大值的1/2C.有效值是根据电流的热效应来定义的D.交流电流表和电压表的示数是最大值14. 对于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的是A.它们都能产生反射、折射、干涉和衍射现象B.它们在本质上是相同的，只是频率不同而已C.它们都可能是横波，也可能是纵波D.机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；而电磁波的传播速度与介质无关，只与频率有关分数统计栏：第Ⅱ卷（非选择题，共64分）二、填空题（共4小题，每小题6分，共24分）15. 一台理想变压器的副线圈有100匝，输出正弦交流电压为10V ，则铁芯中磁通量的变化率的最大值是。

高考物理《交变电流、电磁场和电磁波》真题练习含答案

高考物理《交变电流、电磁场和电磁波》真题练习含答案1.[2023·湖南卷](多选)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示．大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4∶1，小轮与线圈固定在同一转轴上．线圈是由漆包线绕制而成的边长为L 的正方形，共n 匝，总阻值为R.磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B 的匀强磁场．大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直．线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R 的灯泡．假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是( )A ．线圈转动的角速度为4ωB ．灯泡两端电压有效值为3 2 nBL 2ωC ．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L 的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为42nBL 2ω3D ．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮答案：AC解析：大轮和小轮通过皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据v ＝ωr 与题意可知大轮与小轮半径之比为4∶1，则小轮转动的角速度为4ω，线圈转动的角速度为4ω，A 正确；线圈产生感应电动势的最大值E max ＝nBS·4ω又S ＝L 2联立可得E max ＝4nBL 2ω 则线圈产生感应电动势的有效值E ＝E max 2＝2 2 nBL 2ω 根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为U ＝RE R ＋R＝ 2 nBL 2ω，B 错误；若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值E′max＝8nBL2ω此时线圈产生感应电动势的有效值E′＝E′max2＝4 2 nBL2ω根据电阻定律R′＝ρlS′可知线圈电阻变为原来的2倍，即为2R，根据串联电路分压原理可得灯泡两端电压有效值U′＝RE′R＋2R ＝42nBL2ω3，C正确；若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据v＝ωr可知小轮和线圈的角速度变小，根据E＝nBSω2可知线圈产生的感应电动势有效值变小，则灯泡变暗，D错误．故选AC.2．[2022·山东卷]如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝U m cos (100πt).单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V．将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W．下列说法正确的是()A．n1为1 100匝，U m为220 VB．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 AC．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 HzD．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s答案：D解析：根据理想变压器的变压规律有Un1＝0.1 V1，代入U＝220 V得n1＝2 200，U m＝ 2U＝220 2 V，A错误；由功率与电压的关系得U BC＝PR ＝12 V，根据理想变压器的变压规律有Un1＝U BCn BC，代入数据解得n BC＝120，由欧姆定律得I＝U BCR＝1 A，B错误；由以上分析结合题意可知U AB＝18 V，U AC＝30 V，变压器不改变交流电的频率，故f＝ω2π＝50 Hz，C错误；由欧姆定律得I′＝U ACR＝2.5 A，周期T＝1f＝0.02 s，D正确．3．[2022·湖南卷]如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源．定值电阻R 1的阻值为R ，滑动变阻器R 2的最大阻值为9R ，滑片P 2初始位置在最右端．理想电压表的示数为U ，理想电流表的示数为I.下列说法正确的是( )A ．保持P 1位置不变，P 2向左缓慢滑动的过程中，I 减小，U 不变B ．保持P 1位置不变，P 2向左缓慢滑动的过程中，R 1消耗的功率增大C ．保持P 2位置不变，P 1向下缓慢滑动的过程中，I 减小，U 增大D ．保持P 2位置不变，P 1向下缓慢滑动的过程中，R 1消耗的功率减小答案：B解析：设原线圈两端电压为U 1，副线圈两端电压为U 2，通过原线圈的电流为I 1，通过副线圈的电流为I 2，由理想变压器变压规律和变流规律可得，原、副线圈及定值电阻R 1的等效电阻为R′＝U 1I 1 ＝n 1n 2U 2n 2n 1I 2 ＝⎝⎛⎭⎫n 1n 2 2 U 2I 2 ＝⎝⎛⎭⎫n 1n 2 2 R 1；保持P 1位置不变，将原、副线圈及电阻R 1等效为一定值电阻，P 2向左缓慢滑动过程中，R 2接入电路的电阻减小，则整个电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，回路中电流I 增大，原线圈两端电压增大，又电源电压不变，故电压表示数U 减小，A 项错误；由于原线圈两端电压增大，由理想电压器变压规律可知，副线圈两端电压增大，故R 1消耗的功率增大，B 项正确；当P 2位置不变，P 1向下滑动时，n 2减小，等效电阻R′增大，由欧姆定律可知，回路中电流减小，R 2两端电压减小，C 项错误；由于R 2两端电压减小，则原线圈两端电压增大，由变压规律可知，副线圈两端电压增大，R 1的功率增大，D 项错误．4.[2024·浙江1月]如图为某燃气灶点火装置的原理图．直流电经转换器输出u ＝5sin 100πtV 的交流电，经原、副线圈匝数分别为n 1和n 2的变压器升压至峰值大于10 kV ，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火．下列正确的是( )A ．n 2n 1 <720 000B . n 1n 2 <12 000C ．用电压表测原线圈两端电压，示数为5 VD ．副线圈输出交流电压的频率是100 Hz答案：B解析：原线圈两端电压的有效值U 1＝52V ＝522 V ，根据电压匝数关系有U 1U 2 ＝n 1n 2 ，变压器副线圈电压的峰值U 2max ＝ 2 U 2，根据题意有U 2max >10 0002 V ，解得n 2n 1 >20 000，即n 1n 2 <12000，A 错误，B 正确；用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为U 1＝52V ＝522 V ，C 错误；根据2πT ＝2πf ＝100π，解得f ＝50 Hz ，变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是50 Hz ，D 错误．5．[2021·广东卷]某同学设计了一个充电装置，如图所示．假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2 s ，电压最大值为0.05 V ．理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60.下列说法正确的是( )A ．交流电的频率为10 HzB ．副线圈两端电压最大值为3 VC ．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D ．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率答案：B解析：交流电的周期为0.2 s ，频率f ＝1T＝5 Hz ，A 错误；根据变压器原、副线圈的电压规律可知U 1U 2 ＝n 1n 2，由于原线圈的电压最大值为0.05 V ，故副线圈的电压最大值为3 V ，B 正确；变压器的输入电压由螺线管与永磁铁相对运动产生，故输入电压与永磁铁的磁场强弱有关，C 错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，D 错误．。

高中物理交流电高考题

高中物理交流电高考题一、简介交流电是高中物理中的重要知识点，也是高考中经常涉及的题目。

本文将以高中物理交流电为主题，探讨几个与该知识点相关的高考题。

二、题目及解析1. 题目某交流电源的电压方程为 $U = U_m \\sin(\\omega t +\\phi)$，该电源的频率为 50 Hz，在实验中测得电源的最大电压U U=220U。

求该电源的频率。

1. 解析已知电压方程为 $U = U_m \\sin(\\omega t + \\phi)$，可以将其与标准的正弦函数形式进行对比，得到 $\\omega = 2\\pi f$，其中 $\\omega$ 为角频率，U为频率。

根据题目中已知的条件，U U=220U，频率为 50 Hz，代入上述公式，得到角频率 $\\omega = 2\\pi \\times 50 =100\\pi$。

因此，该交流电源的频率为 50 Hz。

2. 题目某电路中有一个电感器和一个电阻器串联，电感器的电感为U=0.1U，电阻器的电阻为 $R = 100\\Omega$，当该电路连接到 220V 的交流电源上时，电路中电流的最大值为U U=2U。

求该电路中的电阻。

2. 解析根据电路中电感和电阻的串联特点，可以得到电路中的总阻抗 $Z = \\sqrt{R^2+(\\omega L - \\frac{1}{\\omegaC})^2}$，其中 $\\omega = 2\\pi f$，U为电源的频率。

题目中已知交流电源电压为220V，电流最大值为U U=2U，根据电路中的电流和电压关系U U=U U U，可以得到 $Z =\\frac{U_m}{I_m} = \\frac{220}{2} = 110\\Omega$。

由于电路中的总阻抗 $Z = \\sqrt{R^2+(\\omega L -\\frac{1}{\\omega C})^2}$，已知电感U=0.1U，代入已知条件，得到方程 $\\sqrt{R^2+(100\\pi - \\frac{1}{100\\pi C})^2} = 110$。

高中物理交流电电磁波

、（山东省德州市2008质检）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如右图所示，由图可知BDA ．该交流电的电压的有效值为100VB ．该交流电的频率为25HzC ．该交流电压瞬时值的表达式为100sin 25u t =D ．若将该交流电压加在阻值为100Ω的电阻两端，该电阻消耗的功率为50W、（山东省临沂市3月质检）利用如图4所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流，若互感器原副线圈的匝数比12:1:100n n =，交流电流表A 的示数是50mA ，则 CA ．被测电路的电流有效值为0.5AB ．被测电路的电流平均值为0.5AC ．被测电路的电流最大值为D ．原副线圈中的电流同时达到最大值3、（济宁市08届三月质检）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。

由图可知 BDA ．该交流电压的瞬时值表达式为100sin(25t )VB ．该交流电的频率为25HzC ．该交流电压的最大值为1002VD ．若将该交流电加在阻值Ω=100R 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W5、（山东省寿光市2008年第一次考试）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如右图所示，由图可知 BDA ．该交流电的电压的有效值为100VB ．该交流电的频率为25HzC ．该交流电压瞬时值的表达式为100sin 25u t =D ．若将该交流电压加在阻值为100Ω的电阻两端，该电阻消耗的功率为50W、（泰州市2008届第二学期期初联考）如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴ΟΟ′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～ωπ2这段时间内AD A ．线圈中的感应电流一直在减小B ．线圈中的感应电流先增大后减小C ．穿过线圈的磁通量一直在减小D ．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小、（烟台市2008届第一学期期末考）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n:1. 原线圈接正弦交变电压U ，副线圈接有一个交流电流表和一个电动机. 电动机线圈电阻为R ，当变压器的输入端接通电源后，电流表的示数为I ，电动机带动一质量为m 的重物以速度v 匀速上升，则下列判断正确的是（）DA ．电动机两端电压为IRB ．电动机的输入功率为I 2RC ．变压器原线圈中的电流为nID ．变压器的输入功率为nIU 、（泰州市2008届第一次联考）(10分)如图所示，理想变压器的原线圈接在220V 、50Hz 的正弦交流电源上线圈接有一理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)和一阻值为10Ω的电阻，已知原副线圈的匝数比为2:1。

近三年高考试题(交流电、电磁场、电磁波)

交流电、电磁场、电磁波2011年高考新题1(福建第15题).图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1:n 2=5:1，电阻R=20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关。

原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图所示。

现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光。

下列说法正确的是A.输入电压u 的表达式sin(50π)VC.只断开S 2后，原线圈的输入功率增大B.只断开S 1后，L 1、L 2均正常发光D.若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8W解析：答案D 。

些题考查变压器和电路动态变化等知识点。

由输入电压u 随时间t 的变化关系图象可知，交变电流周期为0.02s ，输入电压u 的表达式选项A 错误，只断开S 1后，L 1、L 2均不能发光，选项B 错误，只断开S 2后，灯泡L 1、L 2串联接入电路，变压器输出电流变小，原线圈的输入功率减小，选项C 错误，若S 1换接到2后，变压器输出电压U=4V ，R 中电流为I=0.2A ，R 消耗的电功率为P=UI=0.8W ，选项D 正确2．(四川第20题).如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。

从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A 。

那么A.线圈消耗的电功率为4WB.线圈中感应电流的有效值为2AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cos2t Tπ D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=T πsin 2t T π 【思路点拨】线圈从垂直于中性面位置启动，则瞬时值的表达式为余弦函数。

由此构造出瞬时值表达式，可求出电动势的最大值，然后是有效值，再到功率，从而完成A ．B ．C 的筛选；再画出线圈转动的截面图，可知其磁通量变化规律确是正弦函数，但对线圈的最大磁通量，即BS 的计算有误，即排除D 项。

全国高中物理竞赛专题十四交流电电磁波训练题解答

1、如图所示，简谐交流电路中，电源提供的电压为U ，频率为f ，线圈自感为L ，电阻阻值R ，电容器的电容C ．其中频率f 可调．求：1）频率f 调到0f 值，使回路中的电流最大，或负载总阻抗最小时，这种现象为调谐，发生谐振的频率0f 为谐振频率．求此0f 值．2）设回路中120.10H,25.010F,10,50mV L C R U -==⨯=Ω=，求发生谐振时电感元件上的电压．解：1）全部负载的总阻抗为Z =显然，当1L C ωω=，即()2012f LCπ=时，Z 最小．解得谐振频率0f =2）先求出发生谐振的谐振频率()5010Hz f ==谐振时回路中的电流I 为U UI Z R== 电感元件上的电压为()02314V L L UU IZ f L Rπ==≈ 这个结果说明，在谐振时，外加交流电压虽然不大，只有50mV ，但是在电感上的电压可能很大，这里求得的是314V ．2、三相交流电的相电压为220V ，负载为不对称的纯电阻，22,27.5A B C R R R ==Ω=Ω，连接如图所示，试求：1）中性线上的电流；LI B2）线电压．解：1）有中性线时，三个相电压220V,AO BO CO U U U ===，彼此相差为23π，其瞬时值表达式为()()()V 2V 34V 3AO BO CO u t u t u t ωωπωπ=⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎛⎫=- ⎪⎝⎭三个线电流A B C i i i 、、为,,AO BO CO A B C A B Cu u ui i i R R R === 则有()()()A 2A 34A 3ABC i t i t i t ωωπωπ=⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎛⎫=- ⎪⎝⎭中性线电流0A B C i i i i =++，得()02433A 3i t t t t tt ωωπωπωωπω⎛⎫⎛⎫=+-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=⎛⎫=- ⎪⎝⎭所以中性线电流为 ()02A I =2）线电压AB BC CA u u u 、、应振幅相等，其最大值皆为，有效值为380V ，彼此相差为23π．3、求证：正弦交流电的有效值和最大值之间应满足I =．证明：设有一直流电和一正弦交流电分别通过同样的电阻R ，经时间T （T 为交流电的周期）产生的热量分别为2,Q I RT Q PT ==直交（P 为交流电压一个周期内瞬时功率的平均值）若Q Q =直交即2I RT P T =则I =正弦交流电的瞬时电功率()2222m m 22m m 1sin 1cos 2211cos 222p i R I R t I R t I R I R t ωωω===-=-可知2m 12I R 是不随时间变化的常量，而2m 1cos 22I R t ω在一个周期内的平均值为零，所以2m 12P I R =则I ==命题得证．4、将一交流电压为1U 的恒定不变的功率源与一变压器联接，变压器的初、次级线圈匝数分别为1n 和2n ，初、次级线圈的内阻分别为1r 和2r ．在这个装置的次级线圈上接上可变负载的电阻R ，试求功率源提供的功率1P 和负载上消耗的功率2P 之间的关系，并作出R 变化时12P P -的图线．解：对于变压器电路，可得()21111222221122I r I U I U U I r R U n U n +==+=其中12I I 、分别为初、次级线圈中的电流，2U 为次级线圈上的感应电动势，因为功率211111222P I U I r P I R=+=因此可得22121212221n r P P P n U =+ 若设2221212n Ua n r =，则可得()21214P a a P a ⎛⎫-=-- ⎪⎝⎭ 显然上式是一抛物方程，其12P P -图线如图所示．5、试证明纯电容电路的容抗()1C X C ω=，且它的电流相位超前电压相位2π．证：设1max sin u U t ω=，经很短时间t ∆后，电压变到()2max sin u U t t ω=+∆电压增量为()21max max max sin sin 2cos sin 22u u u U t t U t t U t tωωωω∆=-=+∆-∆⎛⎫=+∆ ⎪⎝⎭将上式和差化积，并利用在0t ∆→时，,sin 222t t t t t ωω∆+→∆→∆ 可得 max cos u U t t ωω∆=∆ 又知，电流q i t ∆=∆，对电容器q C u ∆=∆，于是，C ui t∆=∆,将上式代入后得max max cos cos 2U t t C ui C CU t t tCU t ωωωωπωω∆∆===∆∆⎛⎫=+ ⎪⎝⎭由此可得纯电容的电流相位超前电压相位2π，且可得I CU ω=又因 CU I X =故得 ()1C X C ω=2P6、如图（a ）所示的电路中，当电容器1C 上的电压为零的各时刻，开关S 交替闭合、断开，画出电感线圈L 上电压随时间t 持续变化的图线，忽略电感线圈及导线上的电阻．解：当S 闭合时，2C 被短路，L 和1C 组成的振荡电路的振荡周期为12T =当S 被打开时，12C C 、串联，总电容为1212C C C C C =+它与L 组成振荡器振荡周期222T ==因为忽略一切电阻，没有能量损耗，故能量守恒，设当振荡周期12T T 、时交流电压的最大值为1U 和2U ，则2212112121122C C C U U C C =+ 由此得2U U =因为S 是1C 上电压为零时刻打开和关闭的，所以L 上电压随时间变化关系如图（b ）所示．7、有一个如图所示的R C 、并联电路，电源的电压为m sin u U t ω= ，R 和C 的阻抗相等，试求：1）通过R C 、的电流的瞬时值和有效值． 2）电源供给的电流的瞬时值和有效值．2图（a ）U 1U图（b ）3）通过R C 、的电流和电源供给的电流的相位关系．解：1）通过R C 、的电流瞬时值分别为mm m sin ,sin sin .122R C U i t RU i t CU t Cωππωωωω=⎛⎫⎛⎫=+=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 因为1R Cω=，所以电流的有效值为 mR C U I I R==2）电源供给的电流瞬时值为mm m sin sin 2sin 4sin ,4.R Ci i i U t t Rt t U I R πωωπωπω=+⎡⎤⎛⎫=++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎛⎫=+ ⎪⎝⎭⎛⎫=+ ⎪⎝⎭==3）i 比R i 超前相位4π，C i 比R i 超前相位2π．8、试证如图所示的三角形联接的三相输电线路中I =线相．证明：设三相相电压分别为AB 相 1m sin u U t ω=BC 相 2m 2sin 3u U t πω⎛⎫=-⎪⎝⎭ CA 相 3m 4sin 3u U t πω⎛⎫=-⎪⎝⎭对应的电流分别为cbci Bimm m sin 2sin 34sin 3ab bc ca U i t R U i t R U i t R ωπωπω=⎛⎫=-⎪⎝⎭⎛⎫=- ⎪⎝⎭ 相电流的有效值为ab bc ac I I I I =====相线电流分别为m4sin sin 3sin 6sin 6sin 6A ab ca A U i i i t t Rt t t πωωπωπωπω⎡⎤⎛⎫=-=-- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎛⎫=+ ⎪⎝⎭⎛⎫=+ ⎪⎝⎭⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ 相同理可得5sin 65sin 6b bc abB i i i t t πωπω=-⎛⎫=+⎪⎝⎭⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ 相9sin 69sin 6C ac bcC i i i t t πωπω=-⎛⎫=+⎪⎝⎭⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ 相所以得A B C I I I I ====线相9、某收音机调频时，其可变电容器的动片完全旋入至完全旋出时，回路的总电容由2390pF C =变到139p FC =，若要接受的无线电波的频率范围是2535kHz f =至11065kHz f =，试求需要配用的线圈电感范围．解：设需配用的线圈电感为L ，当L 与1C 配合时，11065kHz f =，由f =得 ()41 2.5210H L -=⨯ 此1L 值和2C 配合时有()'2509kHz f f ==<这表明1L 是可用的．当L 与2C 配合时，2535kHz f =()4222221 2.2710H 4L f C π-==⨯ 此2L 值与1L 配合时，有()''11692kHz f f ==>这表明2L 是可用的，所以21L L L ≤≤即 42.2710H 2.52H L -⨯≤≤注：调谐即是使接受回路的固有频率与无线电波的频率一致．本题中确定电感范围，意在这范围内任选一个电感值后，调节电容在许可范围内，对原振荡频率在1065kHz 535kHz ．10、如图所示，已知线圈自感1H L =，电容器电容5μF C =，简谐交流电源电动势50V ε=，频率50Hz f =．设线圈电阻为零，无热耗．求：1）电容器上的最大带电量是多少？ 2）线圈中电流强度L i 的最大值是多少？3）电容器中电流C i 和线圈中电流L i 的位相差是多少？4）当交流电源的频率f 调整到多少时，L i 和C i 各自的最大值相等，此时电源供给的电流为多大？解：1）简谐交流电源加在电容C 上的最大电压为m U =因此电容器上的最大带电量为()4m 3.510C q CU ε-=≈⨯2）设线圈中电流强度有效值为L I ，则电流强度最大值为()()m 0.23A L L i ==≈ 3）电容器中电流C i 位相超前所加电压的位相2π，线圈中电流L i 位相落后于所加电压的位相2π，所以C i 与L i 的位相差为π． 4）,C L i i 各自的最大值相等，则各自的有效值也相等．设频率调至0f ，则0022f C f Lεεππ=解得()071Hz f =≈此时电源供给的电流i 为C L i i +，而C i 和L i 位相相反，大小相等，所以0i =11、如图所示，已知电路中两个电容器的电容12,C C ，线圈电感L （不计电阻），电源电动势ε（不计电阻），电阻阻值R ．开始时单刀双掷开关K 连1-2，达平衡后，再连1-3．求线圈中流经的电流最大值．解：开关K 连1-2，并达平衡后，电容1C 被充电，电压达ε，带电量为11Q C ε=当K 断1-2，连1-3时，1C 开始放电．由于线圈有自感L ，有阻止电流通过的特性，因此1C 上电荷以极短时间无阻碍地先给2C 充电，直至上达相同电压，即1212121q q C C q q Q =+= 然后，12,C C 与L 组成振荡回路，回路中从电流为零增至电流最大值m I ．此时电容上不带电．振荡中满足电磁能守恒，有关系式221m 12122Q LI C =其中12C 为电容1C 和2C 的并联电容，有1212C C C =+解得流经线圈的最大电流m I ==12、在电阻R 、电感线圈L 和电容C 串联成的振荡回路中发生阻尼振荡．在一段时间内回路中电流振幅从1I 降到2I ．在这段时间内电阻上释放的热是多少？解：显然只需要考虑题中所述两种状态下，振荡回路所储存的能量．但应该注意在电流达最大时，电感中感应电动势等于零．因此，在有阻尼的情况下，电流最大时，电容器上的电压不等于零，而为C U RI =这是因为此刻电阻和电容上总电压降为零．设电流振幅为1I 和2I 时，电容上的电压降分别为1C U 和2C U ．写出两种状态下能量表达式()()2222111122222222111222111222C C E LI CU I L CR E LI CU I L CR =+=+=+=+电阻上释放的热为()()2221212Q E L CR I I =∆=+-13、氖灯接入频率50Hz f =、电压的有效值120V U =有效的正弦交流电路中共10min ．若氖灯点燃和熄灭时的电压120V u u ==燃熄，试求氖灯亮的时间（注意：一般地u 燃和u 熄小于U 有效）解：氖灯管端的瞬时电压()sin sin 2u U t U ft ωπ==式中U为电压的最大值，故U =有效．在半个周期内氖灯发光时间21t t τ=-，式中2t 为从周期开始时刻起到熄灭前的时间间隔．1t 为每一周期开始到点燃前的时间间隔．在时间间隔010min t =内，有022t ft T =个半周期，因此在0t 时间内，氖灯亮的时间为 002ft ττ=若在u 的方程中用U 有效表示U ，可得()2u U ft π=式中除t 外均已知，故可由它确定12t t 、．把数值u u u ==燃熄代入后，可得2sin t T π⎛⎫=⎪⎝⎭ 由此可得（在0到2T 内）()()11220021,48233,4831111s 88442002300s t t T T t t T T T T T f ft ππππτττ=====-=====14、将两块平行的相距为0d 的同样大小和形状的金属板A 和B 组成平行板电容器，然后和一个自感线圈组成LC 电路．在A B 、板间插入一块具有均匀厚度、大小和A B 、相等的金属块M ，如图所示，使LC 电路的固有频率减少为原来的34，则插入的金属块厚度为多大？解：设电容器原来的电容为0C ，LC 电路原有的固有频率为0f ，由于金属块M 的插入，电容器的电容变为C ，则0034f f ==这样得 0169C C = 根据平行板电容器的电容公式4SC kdεπ=，得 00169d C C d == 得 0916d d = 所以，插入金属板M 的厚度为100716d d d d =-=15、电容为C 的两个完全相同的电容器A 和B ，和一个电感为L 的线圈相连，如图所示，在开始的时候，开关K 断开，电容器A 充电至电压为U ，电容器B 和线圈上的电荷为零．试确定：接通开关以后，在线圈中通电的电流强度的最大值是多少？1解：当K 接通以后，电容器A 对外放电，因为电容器B 对变化电流的阻抗远小于电感L 对变化电流的阻抗，故B 先被充电，待此过程结束后，再一起通过电感放电，而整个回路中形成振荡电流，电流的最大值会出现在电场能完全转化为磁场能时．开关K 接通前，电容器A 带电量Q CU =，A 对B 充电结束的时刻，每个电容器上分得的电荷量应相等，设为'Q ，则'2Q Q =，这样电容器储有的电能为'2'211224Q W CU C =⨯⨯=当两个电容器完全放电，它们储有的电能完全转变为线圈中的磁场能，此时线圈中的电流最大，设为max I ，根据能量守恒有22max 1124LI CU = 解得max I =16、两个相同的LC 回路相距较远，在第一个电路中激发振荡，电容器上电压达到最大电压为0U ．当电容器1C 上的电压为最大值时，用导线接通第二个回路，如图所示，试描述接通后电路中发生的物理过程．解：S 接通瞬间，1C 上的电压达到最大值，1L 中的电流为零，由于导线电阻很小，故1C 迅速对充电．当两电容器达相同电压后各自分别对电感线圈放电形成两个独立的LC 振荡电路．S 接通瞬间，1L 中的电流为零，1C 上的电压为0U ，通过导线加在电容器2C 上，在很短的时间内对2C 充电（与振荡周期相比较）．由于12C C =，所以电荷平分，即''102011,22U U U U ==AL2当电荷再分配后，两个回路都处于相同的状态，故电容器上的电压等于012U ，线圈中的电流一起开始同步振荡，其振荡频率ω=，电压瞬时值可表示为 ()()1201cos 2u t u t U t ω==两个回路间的连线对该过程无影响，电荷交换后可以把它拿掉．17、如图（a ）所示，A B 、两平行金属板间加一周期性的交变电压0U ，两板间距为d ，0t =时B 板电势高，现有一电子从A 板上的小孔进入两板间的电场，设电子的初速和重力都可忽略，电子质量为m ，电荷量为e ，问：1）若电子在0t =时刻进入电场，要使其恰好在一个周期时刻达B 板，周期应满足什么条件？2）若电子在0t =时刻进入电场，要使其到达B 板时的动能最大，周期应满足什么条件？3）若电子在0t =时刻进入电场，在周期性的交变电压（周期0.02s T =）作用下，经过1s 时恰好到达B 板，现使电子在6Tt =时刻进入电场，经过多长时间电子恰好达到B 板？解：1）由题意电子在2T 时间内前进2d ，则201222U d e T m d ⎛⎫= ⎪⎝⎭得2T =2）若电子经过时间2T 到达B 板，则其到达B 板时的动能最大，即图（a ）U U -20122U e T d m d ⎛⎫= ⎪⎝⎭得T =3）若电子经过'1s t =恰好到达B 板，则在2T 时间内电子前进100d，则 20110022U d e T m d ⎛⎫= ⎪⎝⎭即 220225eU d T m= 若电子在6Tt =时刻进入，其v t -图如图（b ）所示，在一个完整周期内电子前进的距离220011222326150eU eU T T d S md md ⎛⎫⎛⎫=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭但实际上电子并不需要运动150T 时间，由22112226x T at a ⎛⎫= ⎪⎝⎭得6x t =．故电子达到B 板所需的时间为1502 2.989s 6T T -⨯=图（b ）。

高三物理一轮高考复习高分突破之交流电电磁振荡电磁波

交流电电磁振荡电磁波一、选择题在每小题给出的四个选项中，有的只有一项是正确的，有的有多个选项正确，全选对的得5分，选对但不全的得3分，选错的得0分。

1.一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生的交变电动势的瞬时表达式为e=102sin4πtV ，则A.该交变电动势的频率为2HzB.零时刻线圈平面与磁场垂直C.t=0.25s 时，e 达到最大值D.在1s 时间内，线圈中电流方向改变100次2.交流发电机工作的电动势为e=E 0sin ωt ，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为A.E 0·sin 2t ωB.2E 0·sin 22t ω C.E 0·sin2ωt D.2E 0·sin2ωt 3.图甲为某型号电热毯的电路图，将电热丝接在u=156sin120πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，由于P 的作用使输入的正弦交流电仅有半个周期能够通过，即电压变为图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝的电阻保持不变，则此时交流电压表的读数是A.156VB.110VC.78VD.55V4.交变电源的电压是6V ，它跟电阻R 1、R 2及电容器C 、电压表V 一起连接组成的电路如图所示，图中电压表的读数为U 1，为了保证电容器C 不被击穿，电容器的耐压值应是U 2，则A.U 2=62VB.U 2=6VC.U 2≥6VD.U 2≥62V5.如图所示，把电阻、电感器、电容器并联接到一交流电源上，三个电流表的示数相同，若保持电源电压不变，而将频率加大，则三个电流表的示数I 1、I 2、I 3的大小关系是A.I 1=I 2=I 3B.I 1>I 2>I 3C.I 2>I 1>I 3D.I 3>I 1>I 26.在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数之比为n 1:n 2=2:1，在不接负载的情况下A.当线圈1输入电压220V 时，线圈2输出电压为110VB.当线圈1输入电压220V 时，线圈2输出电压为55VC.当线圈2输入电压110V 时，线圈1输出电压为220VD.当线圈2输入电压110V 时，线圈1输出电压为110V7.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n ，原线圈接正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机线圈电阻为R ，当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是A.电动机两端电压为IRB.电动机消耗的功率为I 2RC.原线圈中的电流为nID.变压器的输入功率为nUI 8.钳形电流表的外形和结构如图甲所示。

高三高考高中物理题目库交流电和电磁波word精品文档13页

交流电和电磁波1、如图，闭合导线框abcd 中产生感应电流的下列说法中正确的是（） A 、只要它在磁场中作切割磁感线的运动，线框中就产生感应电流B 、只要它处于变化的磁场中，线框中就产生感应电流C 、它以任何一条边为轴，在磁场中旋转，线框中就产生感应电流D 、它以OO '为轴在磁场中旋转，当穿过线框的磁通量为0时，线框中有感应电流。

2、（95全国）图6表示一交流电的电流随时间而变化的图像.此交流电流的有效值是（）A.5安B.5安C.3.5安D.3.5安3、（03全国）如图，正弦交流电经过整流器后，电流波形正好去掉了半周.这种单向电流的有效值为（）A 、2 AB 、2 AC 、22 AD 、1 A 4、(04 江苏)内阻不计的交流发电机产生电动势e = 10sin50πt V ，接有负载电阻R =10 Ω，现在把发电机的转速增加一倍，则（）A 、负载两端电压的有效值将变为28.2V 。

B 、交流电的频率将变为100Hz 。

C 、负载消耗的功率将变为20W 。

D 、负载消耗的功率将变为40W 。

5、（04年潍坊）矩形线圈的面积为S ，匝数为n ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO ′以角速度ω匀速转动。

当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时（）A ．线圈中的电动势为0B ．线圈中的电动势为ωnBSC ．穿过线圈的磁通量为0D ．线圈不受安培力作用6、（04黄冈）图中呈柱面的磁极N 、S 位于两极间的圆柱形铁心O 的两测，使隙缝中的磁感应线沿圆柱的半径分布，磁感应强度的方向如图中的箭头所示，大小处处都是B 。

一边长为L 的正方形平面线框abcd ，其中ab 、cd 两边与铁心的轴线oo ’平行，bc 、da 两边与铁心的轴线oo ’垂直，如图所示，线框以恒定的角速度ω绕oo ’逆时针旋转，当t=0时，线框平面位于水平位置，则不同时刻线框中的感应电动势E 的大小为（）A 、当ωπωB L E t 2224==时， B 、当ωπωB L E t 24==时，C 、当ωπωB L E t 22==时， D 、当02==E t 时，πω7、(04扬州)如图甲所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO ˊ与磁场边界重合．线圈按图示方向匀速转动（ab 向纸外，cd 向纸内）．若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿a →b →c →d →a 为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是下图乙中的哪一个( )8、一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t A 、t 1和t 3穿过的线圈的磁通量为零B 、t 1和t 3时刻线圈的磁通量变化率为零C 、图示交流电是从线圈平面与磁场方向平行的时刻开始计时的D 、每当感应电动势e 变换方向时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大 9、如图，矩形线圈面积为S ，匝数为N ，线圈电阻为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO /轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R ，在线圈由图示位置转过90O 的过程中，下列说法正确的是（）A 、磁通量的变化量△Φ＝NBSB 、平均感应电动势E ＝2NBS ω/πC 、电阻R 产生的焦耳热Q ＝（NBS ω）2/2RD 、电阻R 产生的焦耳热Q ＝（NBS ）2ωR π/4（R ＋r ）2 10、关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是（）A ．任何形式的交流电电压的有效值都是U ＝U m /2的关系B ．只有正余弦交流电才具有U ＝U m /2的关系C ．照明电压220V ，动力电压380V 指的都是有效值D ．交流电压表和电流表测量的是交流电的最大值11、一只电饭煲和一台洗衣机同时并入u=311sin314tV 的交流电源上，均正常工作，用电流表分别测得电饭煲的电流是5A ；洗衣机的电流是0．5A ，下列说法正确的是（）A 、电饭煲的电阻是44Ω，洗衣机电动机线圈电阻是440ΩB 、电饭煲消耗的功率为1555W ，洗衣机电动机消耗的功率为155．5WC 、1分钟内电饭煲消耗的电能为6．6×104J ，洗衣机电动机消耗的电能为6．6×103JD 、电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍12、超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电。

【高考】高考物理专题冲刺集训第10讲电磁感应交流电电磁波含解析

【关键字】高考第十讲电磁感应、交流电、电磁波一、单项选择题1.将紧闭多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同解析：选C.由法拉第电磁感应定律E＝n知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，A错．感应电动势正比于，与磁通量的大小无直接关系，B错误，C正确．根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误．2．如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场．一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直．让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1，下落距离为0.8R时电动势大小为E2.忽略涡流损耗和边缘效应．关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是( )A．E1>E2，a端为正B．E1>E2，b端为正C．E1<E2，a端为正D．E1<E2，b端为正解析：选D.设下落距离为d，则铜棒在匀强磁场中切割磁感线的等效长度l＝2，铜棒做的是自由落体运动，故v2＝2gd，v＝，故有E＝Blv＝B·2·＝2B，将d1＝0.2R，d2＝0.8R，代入后比较得E1<E2；据安培定则知缝隙处的磁场方向水平向左，再由右手定则知b端等效为电源正极，电势高，选D.3．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，紧闭开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ( ) A．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈的自感系数较大解析：选C.从实物连接图中可以看出，线圈L与小灯泡并联，断开开关S时，小灯泡A 中原来的电流立即消失，线圈L与小灯泡组成紧闭电路，由于自感，线圈中的电流逐渐变小，使小灯泡中的电流变为反向且与线圈中电流相同，小灯泡未闪亮说明断开S前，流过线圈的电流较小，原因可能是线圈电阻偏大，故选项C正确．4．为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S紧闭后( )A．A1示数变大，A1与A2示数的比值变小B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变解析：选D.由＝知，开关S紧闭后，V2示数不变，V1与V2示数的比值不变，故选项C 错误，选项D正确；开关S紧闭后，副线圈紧闭回路的总电阻R减小，由I2＝知，I2变大，由＝知，A1示数变大，且A1与A2示数的比值不变，故选项A、B错误．5．北半球地磁场的竖直分量向下．如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形紧闭导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向．下列说法中正确的是( )A．若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势高B．若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低C．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→aD．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→d→c→d→a解析：选C.由右手定则知，若使线圈向东平动，线圈的ab边和cd边切割磁感线，c(b)点电势高于d(a)点电势，故A错；同理知B错．若以ab为轴将线圈向上翻转，穿过线圈平面的磁通量将变小，由楞次定律可判得线圈中感应电流方向为a→b→c→d→a，C对．6．如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区，方向相反且垂直纸面，磁感应强度的大小均为B，磁场区在y轴方向足够长，在x轴方向宽度均为a，一正三角形(中垂线长为a)导线框ABC从图示位置向右匀速穿过磁场区域，设逆时针方向为电流的正方向，则图中线框中产生的感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是( )解析：选C.由楞次定律可知，在第一个阶段感应电流沿正方向，可排除B项；在最后一个阶段感应电流方向也沿着正方向，可排除D；在中间阶段，线框在两磁场中都切割，且总有效长度在增加，可排除A，故C正确．7．如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝紧闭正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(Ⅰ为细导线)．两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落进入磁场，最后落到地面．运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界．设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2.不计空气阻力，则( ) A．v1<v2，Q1<Q2 B．v1＝v2，Q1＝Q2C．v1<v2，Q1>Q2 D．v1＝v2，Q1<Q2解析：选D.两线圈在未进入磁场时，都做自由落体运动，从距磁场上界面h高处下落，由动能定理知两线圈在进入磁场时的速度相同，设为v，线圈Ⅰ所受安培阻力F′1＝BI1L＝，而R1＝ρ电，S1＝，故F′1＝＝.所以此时刻a1＝＝g－，同理可得a2＝g－与线框的质量无关，即两线框进入磁场时的加速度相同，当两线圈进入磁场后虽加速度发生变化，但两者加速度是同步变化的，速度也同步变化，因此落地时速度相等即v1＝v2；又由于线圈Ⅱ质量大，机械能损失多，所以产生的热量也多，即Q2>Q1，故D项正确．8．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220sin100πt V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω的电阻组成紧闭电路．若将变压器均视为理想变压器，则下列说法中错误的是( ) A．通过R0的电流有效值是B．降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率解析：选C.降压变压器副线圈电压的有效值为220 V，所以通过R0的电流有效值为 A＝20 A，选项A对；降压变压器T2原、副线圈的电压比等于匝数比，为4∶1，B对；由于输电线上有电压损失和功率损失，故升压变压器T1的输出电压大于降压变压器T2的输入电压，升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率，选项C错D对．9．如图甲、乙所示，两图分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法中正确的是( )A．图甲表示交流电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝311 sin100πt(V)D．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后频率变为原来的解析：选C.区分交流电、直流电是看电流方向是否发生变化，A错误；两交流电的峰值相同、周期相同，但除了一些特殊时刻外，图乙所示电压瞬时值都较小，故其有效值比图甲的小，B错误；由u＝Umsinωt结合图象可知C正确；变压器不能改变交流电的周期和频率，D 错误．10．如图所示，正方形线框abcd长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是( )A．S断开时，电压表读数为BωL2B．S断开时，电压表读数为BωL2C．S紧闭时，电流表读数为BωL2D ．S 紧闭时，线框从图示位置转过过程中流过电流表的电荷量为解析：选B.当S 断开时，线框ab 边是电源，其余三边是外电路，电压表的示数是cd 两端电压的有效值，Ucd ＝＝＝BL2ω，A 错误B 正确；S 紧闭时，整个外电路的结构是电阻r 与cd 边并联再与ad 、bc 串联，流过电阻r 的电流即电流表的示数等于电路中总电流的一半，IA ＝·＝，C 错误；流过电流表的电荷量q ＝t ＝＝＝，D 错误．二、非选择题11．法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究．实验装置的示意图可用图表示，两块面积均为S 的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d .水流速度处处相同，大小为v ，方向水平．金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为B ，水的电阻率为ρ，水面上方有一阻值为R 的电阻通过绝缘导线和电键S 连接到两金属板上，忽略边缘效应，求：(1)该发电装置的电动势；(2)通过电阻R 的电流强度；(3)电阻R 消耗的电功率．解析：(1)由法拉第电磁感应定律，有E ＝Bdv .(2)两金属板间河水的电阻r ＝ρd S由闭合电路欧姆定律，有I ＝E r ＋R ＝BdvS ρd ＋SR. (3)由电功率公式P ＝I 2R ，得P ＝(BdvS ρd ＋SR)2R . 答案：(1)Bdv (2)BdvS ρd ＋SR (3)(BdvS ρd ＋SR)2R 12．如图甲所示，在水平面上固定有长为L ＝2 m 、宽为d ＝1 m 的金属“U ”型导轨，在“U ”型导轨右侧l ＝0.5 m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t ＝0时刻，质量为m ＝0.1 kg 的导体棒以v 0＝1 m/s 的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ＝0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ＝0.1 Ω/m ，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g ＝10 m/s 2)． (1)通过计算分析4 s 内导体棒的运动情况；(2)计算4 s 内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s 内回路产生的焦耳热．解析：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速直线运动，有－μmg ＝ma ，v 1＝v 0＋at ，s ＝v 0t ＋12at 2 代入数据解得：t ＝1 s ，s ＝0.5 m ，导体棒没有进入磁场区域．导体棒在1 s 末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为s ＝0.5 m.(2)前2 s 磁通量不变，回路电动势和电流分别为E ＝0，I ＝0后2 s 回路产生的电动势为E ＝ΔΦΔt ＝ld ΔB Δt＝0.1 V 回路的总长度为5 m ，因此回路的总电阻为R ＝5λ＝0.5 Ω电流为I ＝E R＝0.2 A根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向．(3)前2 s 电流为零，后2 s 有恒定电流，焦耳热为Q ＝I 2Rt ＝0.04 J.答案：见解此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word可编辑版本！。

高三物理交流电电磁振荡和电磁波(13)

高三新课程物理测试题—交流电电磁振荡和电磁波（13）一、选择题：共13小题：每小题4分：共52分.1．图中：已知交流电原电压,100sin 200tV u π=电阻R=100Ω：则电流表和电压表的读数分别是（） A ．1.41A,200V B ．1.41A,141VC ．2A,200VD ．2A,1412．单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动：在转动的过程中：穿过线框中的最大磁通量为m φ：最大感应电动势为E m ：下列说法中正确的是（）①当穿过线框的磁通量为零时：线框中的感应电动势也为零 ②当穿过线框的磁通量减小时：线框中的感应电动势在增大 ③当穿过线框的磁通量等于0.5m φ时：线框中感应电动势为0.5E m ④线框转动的角速度为E m /m φA ．①③B ．①④C ．②③D ．②④3．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动：线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化关系如图所示：下面说法正确的是（）①t 1时刻通过线圈的磁通量为零 ②t 2时刻通过线圈的磁通量最大 ③t 3时刻通过线圈的磁通量最大④每当e 变换方向时：通过线圈的磁通量最大A ．①③B ．②④C ．②③D ．①④4．在电阻R 上分别加上图甲和图乙所示的交变电压u 1和u 2：在较长的相当时间内：电阻R 上产生的热量相等。

电阻R 的阻值变化可以忽略。

那么（）①交变电压u 2的最大值U m 等于U②交变电压u 2的最大值Um 等于2U ③交变电压u 2的有效值等于U ④交变电压u 2的有效值等于2UA ．①③B ．②④C ．②③D ．①④5．如图所示：矩形单匝线框绕OO ′轴在匀强磁场中匀速转动。

若磁感应强度增为原来的2 倍：则（）①线框中感应电流最大值为原来2倍 ②感应电流有效值为原来的2倍 ③线框转一周产生的热量为原来2倍 ④线框所受最大磁力矩为原来2倍A ．①B ．①③C ．①②③D ．①③④6．如图所示：正方形线圈绕中心轴OO ′匀速转动：在OO ′的左侧充满匀强磁场：则线圈中产生的感应电动势与时间的关系是哪个图所表示？（从图示时刻计时）（）7．理想变压器的原线圈接交变电压u 时：接在副线圈的负载电阻R 消耗的功率是P.为使负载电阻消耗的功率变为P/4：可采取的办法是（）A ．使输入电压减小到原来的41 B ．使原线圈匝数减小到原来的41C ．使副线圈的匝数减小到原来的21 D ．使负载电阻R 的值减小到原来41 8．如图13—6所示：绕制变压器时：某人误将两个线圈绕在变压器铁芯的左右两个臂上：当通以交流电时：两个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈：另一半通过中间的臂。

高三物理单元练习12交流电、电磁振荡和电磁波

交流电电磁振荡和电磁波高考知识点：1．交流发电机及其产生正弦交流电的原理，正弦交流电的图象，最大值与有效值，周期与频率2．变压器的原理，电压比和电流比，电能的输送3．振荡电路，电磁振荡，LC电路产生的电磁振荡的周期和频率4．电磁场，电磁波，电磁波的波速说明：只要求讨论单相理想变压器。

练习题：1．交流发电机的线圈在匀强磁场中转动一周的时间内A．感应电流的方向改变两次B．线圈内穿过磁通量最大的时刻，电流达到最大C．线圈内穿过磁通量是零的时刻，电流达到最大D．线圈内电流有两次达到最大2．某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为A．400V，0.02sB．200V，0.02sC．400V，0.08sD．200V，0.08s3．交流发电机产生的感应电动势为ε=εm sinωt，若发电机的转速和线圈的匝数都增加到原来的两倍，这时产生的感应电动势为A．ε=4εm sinωt B．ε=4εm sin2ωtC．ε=2εm sinωt D．ε=2εm sin2ωt4．一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴OO'按顺时针方式旋转。

引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连接，两个半圆环分别与固定电刷A、B滑动接触，电刷间接有电阻R，如图所示，线圈转动过程中，通过R的电流A．大小和方向都不断变化B．大小和方向都不变C．大小不断变化，方向从A—R—BD．大小不断变化，方向从B—R—A5．如图所示，abcd是一金属线框，处于磁感应强度为B的匀强磁场中。

线框ab=bc=l，ab=cd=L，线框在绕垂直于磁力线的轴OO'以角速度ω做匀速转动。

从图中所示的位置开始计时，求在线框中产生的感应电动势。

6．一单相发电机的电枢为n匝线圈，内阻为r，边长各为l1和l2，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，转轴与磁场垂直，旋转的角速度为ω，如果线圈两端连接一个电阻为R的用电器，求：（1）线圈转到什么位置时，磁场作用在线圈上的电磁力矩最大？这个值是多少？（2）要使线圈匀速转动，外力做功的平均功率是多大？（3）用伏特表测出的R两端的电压为多少伏？7．一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向固定轴转动。

高三物理专题练习—交变电流、电磁波

高三物理专题练习—交变电流、电磁波题组一一、选择题1．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。

由图可知（ BD ）A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin(25t)VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为141.4VD ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率时50 W2．阻值为l0 的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上．以下说法中正确的是( BC ) A ．电压的有效值为l0V B ．通过电阻的电流有效值为A C ．电阻消耗电功率为5W D ．电阻每秒种产生的热量为10J3．某理想变压器的原、副线圈按如图所示电路连接,图中电表均为理想交流电表,且R 1=R 2,电键S 原来闭合。

现将S 断开,则电压表的示数U 、电流表的示数I 、电阻R 1上的功率P 1、变压器原线圈的输入功率P 的变化情况分别是（ A ）A ．U 增大B ．I 增大C ．P 1减小D ．P 增大4．如图所示,在AB 间接入正弦交流电U 1=220V,通过理想变压器和二极管D 1、D 2给阻值R =20Ω的纯电阻负载供电,已知D 1、D 2为相同的理想二极管,正向电阻为0,反向电阻无穷大,变压器原线圈n 1=110匝,副线圈n 2=20匝,Q 为副线圈正中央抽头,为保证安全,二极管的反向耐压值至少为U 0,设电阻R 上消耗的热功率为P ,则有( C )A ．U 0=402V,P =80WB ．U 0=40V,P =80WC ．U 0=402V,P =20 WD ．U 0=40V,P =20 W5. 对于理想变压器,下列说法中正确的是（ AC ） A ．原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大123456 0100 u /Vt /10－2 sAVn 1 R 1 n 22SAn 1n 2Q D 1D 2RB ．原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流减少而增大C ．原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化D ．当副线圈的电流为零时,原线圈的电压也为零 6. 下列说法中正确的是A . 拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度B ．如果质点所受总是指向平衡位置的合外力,质点的运动就是简谐运动C ．静止在地面上的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆,观察到的长度比杆静止时长D ．麦克斯韦提出光是一种电磁波并通过实验证实了电磁波的存在E ．由光子说可知,光子的能量是与频率成正比的,这说明了光的波动性与光的粒子性是统一的F ．横波在传播过程中,波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期答案：AE7．关于电磁场和电磁波,下列说法中不正确的是（ A ）A.变化的电场周围产生变化的磁场,变化的磁场周围产生变化的电场,两者相互联系,统称为电磁场B.电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波C.电磁波是一种物质,可在真空中传播。

高考物理试题汇编交流电、电磁振荡、电磁波

高考物理试题汇编交流电、电磁振荡、电磁波07高考1．(北京理综)电阻R 1、R 2交流电源按照图1所示方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω。

合上开关后S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图2所示。

则（ B ）A ．通过R 1的电流的有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流的有效值是D ．R 2两端的电压有效值是2．（广东卷）图5是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器，已知变压器原线圈与副线圈匝数比20121=n n ，加在原线圈的电压为t u π100sin 3111=（V ），霓虹灯正常工作的电阻R ＝440 k Ω，I 1、I 2表示原、副线圈中的电流，下列判断正确的是（ BD ）A ．副线圈两端电压6220 V ，副线圈中的电流14.1 mAB ．副线圈两端电压4400 V ，副线圈中的电流10.0 mAC ．I 1＜I 2D ．I 1＞I 23．(宁夏理综)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。

由图可知( BD )A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin(25t)VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为2图1图2－10－2 su 图5－2 sD ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率时50 W 4．(山东理综)某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载。

下列判断正确的是( D )A ．输出电压的最大值为36 VB ．原、副线圈中电流之比为55∶9C ．变压器输入、输出功率之比为55∶9D ．交流电源有效值为220 V ，频率为50 Hz5．(天津理综)将阻值为5 Ω律如图所示。

下列说法正确的是( C ) A ．电路中交变电流的频率为0.25 Hz B ．通过电阻的电流为 2 A C ．电阻消耗的电功率为2.5 WD ．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V6．（海南卷）某发电厂用2.2 kV 的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kV 的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率。