最新高中物理试题：交流电和电磁波精品版
高二物理交变电流电磁场和电磁波测试题及答案
高二物理同步测试（6）—交变电流电磁场和电磁波YCY本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分．满分100分，考试用时60分钟．第Ⅰ卷（选择题，共40分）一、选择题（每小题4分，共40分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4分，对而不全得2分。
）1．下列关于电磁波的叙述中，正确的是（）A ．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B ．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变长C ．电磁波不能产生干涉、衍射现象D ．雷达是利用自身发射的电磁波来对目标进行定位的2．单匝矩形线圈abcd 边长分别为1l 和2l ，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴O O 匀角速转动，转动轴分别过ad 边和bc 边的中点，转动的角速度为．磁场的磁感应强度为B ．图为沿转动轴O O 观察的情况，在该时刻线圈转动到ab 边的速度方向与磁场方向夹角为，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（）A ．cos221l Bl B ．sin 321l Bl C ．cos 21l Bl D ．sin21l Bl 3．某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律可用右图表示，那么在图中（）A ．t 1和t 2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B ．t 3时刻，线圈中的感应电动势为零C ．t 2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零D ．t 4时刻，线圈中的感应电动势达最大值4．一交流电压的图像如图所示，将该交流电压加在一阻值为22的电阻两端，下列说法中正确的是（）A ．该电阻消耗的功率为1100WB ．该交流电压的瞬时值表达式为)V (π100sin 2110t u C ．并联在该电阻两端的交流电压表的示数为V2110D ．流过电阻的电流方向每秒改变50次5．远距离输电线路的示意图如下：若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（）A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B ．输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定C ．当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压6.下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是（）A ．红外线和X 射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B ．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C ．电磁波中频率最大为γ射线，最容易用它来观察衍射现象D ．紫外线和X 射线都可以使感光底片感光7．一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q 调节，如右图所示。
部编版高中物理必修三第十三章电磁感应与电磁波初步经典知识题库
(名师选题)部编版高中物理必修三第十三章电磁感应与电磁波初步经典知识题库单选题1、关于电流，下列说法正确的是（）A．电流有方向，因此电流是矢量B．电荷定向移动的方向就是电流的方向C．只要电流方向不变就可称其为恒定电流D．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大答案：DAB．电流有方向，我们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，电流尽管有方向但它是标量，故AB错误；C．方向和大小都不随时间变化的电流为恒定电流，故C错误；D．据I=q可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，故D正确。
t故选D。
2、如图为某一物理量y随另一物理量x变化的函数图像，关于该图像与坐标轴所围面积（图中阴影部分）的物理意义，下列说法错误的是（）A．若图像表示加速度随时间的变化，则面积等于质点在相应时间内的速度变化B．若图像表示电场强度随位置的变化，则面积等于0-x0间的电势差C．若图像表示力随位置的变化，则面积等于该力在相应位移内所做的功D．若图像表示电容器充电电流随时间的变化，则面积等于相应时间内电容器储存的电能答案：DA．若图像表示加速度随时间的变化，由a=Δv Δt可得Δv=aΔt则可知面积等于质点在相应时间内的速度变化，故A正确，不符合题意；B．若图像表示电场强度随位置的变化，由U=Ed可知，面积等于0-x0间的电势差，故B正确，不符合题意；C．若图像表示力随位置的变化，由W=Fx可知，面积等于该力在相应位移内所做的功，故C正确，不符合题意；D．若图像表示电容器充电电流随时间的变化，由q=It可知，面积等于相应时间内电容器极板上的电荷量，故D错误，符合题意。
故选D。
3、在下列几种电流的波形图中，能表示生活、生产用电的是（）A．B．C．D．答案：CA图像是直流电能，B图像为方波形交流电，C图像为正弦交流电，D图像为脉冲交流电，而生活、生产用电为正弦交流电，故选C。
4、检验两端是否短路的测试中，经常用到如图所示的T形电路，电路中的电阻R1=30Ω，R2=R3=50Ω，有一测试电源，所提供的测试电压恒为80V。
高二物理单元测试题(交变电流、电磁场和电磁波)
高二物理单元测试题（交变电流、电磁场和电磁波）班级：___________ 姓名:______________ 学号:___________一．选择题：(每小题只有一个正确答案．．．．．．．．．．．, 10*4=40分) 1、下列关于交流电的说法正确的是（ ）A.交流电器设备上所标的电压和电流值是交流电的峰值B.用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的瞬时值C.给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指平均值D.跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交流电的有效值2、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是（ ） A.穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大 B.穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大 C.穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零 D.穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零3、交变电流通过一段长直导线，如果把这段长直导线绕成线圈，再接入原电路中，则线圈中将通过：( )A 、比原电流较强的电流；B 、比原电流较弱的电流；C 、与原电流相等的电流；D 、绕成线圈时没有电流。
4、如右图所示，在e 、f 间接上交流电源，保持电压最大值不变，使其频率增大，发现各灯的亮度变化情况是：灯1变暗，灯2变亮，灯3不变。
则黑箱a 、b 、c 中所接元件可能是 ( )A 、a 为电阻，b 为电容器，c 为电感线圈B 、a 为电阻，b 为电感线圈，c 为电容器C 、a 为电容器，b 为电感线圈，c 为电阻D 、a 为电感线圈，b 为电容器，c 为电阻 5远距离输电中，当输送的电功率相同时，关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是( ) ①减小输电导线的电阻可以减小损失的功率；②提高输送电压从而减小输送电流，可大大减小损失的功率； ③损失的功率与输送电压的二次方成反比； ④损失的功率与输电线上的电压降成反比。
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④6、如图的甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，以下说法正确的是：( ) ①线圈匝数N 1 ＜N 2 ，N 3 ＜N 4 ②线圈匝数N 1 ＞N 2 ，N 3 ＜N 4③甲图中的电表是电压表，乙图中的电表是电流表 ④甲图中的电表是电流表，乙图中的电表是电压表 A. ①④ B. ①③ C.②③ D. ②④ 7、如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为5∶1，当长为L 的直导线垂直于磁感应强度为B 的匀强磁场以速度v 匀速向左运动时，变压器副线圈两端的电压为（ ） A.U ab = BLv B.U ab = BLv /5 C.U ab = 5BLv D.U ab = 0 8、关于电磁理论，下列说法正确的是（ ）A.在电场的周围空间一定产生磁场B.任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C.均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场D.振荡的电场在周围空间产生变化的振荡磁场 9、电子钟是利用LC 振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30 s ，造成这一现象的原因可能是：( )①振荡电路中电容器的电容偏小了 ②振荡电路中电容器的电容偏大了 ③振荡电路中线圈的电感偏大了 ④振荡电路中电容器的电容偏小了 A.①④ B.②③ C. ①③ D. ②③10、如图所示的LC 振荡电路正处在振荡过程中，某时刻L 中的磁场和C 中的电场如图所示，可知（ ）A 、电容器中的电场强度正在增大B 、线圈中磁感强度正在增大C 、该时刻电容器带电量最多D 、该时刻振荡电流达最大值 二.填空题:(每空3分,共30分)11. 一个变压器原线圈输入220v 的电压后，副线圈输出电压为22v ，若副线圈增加100匝后，输出电压增加到33v ，则变压器原线圈的匝数 _________________匝。
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。
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 。
高三物理交变电流与电磁波典型例题解析
• （1）线圈平面与磁感线平行时电动势最大，Em= nBωS 400πV （2） e 400π siBS / Δt 800V
(请注意到它与有效值E= 200π 2V 的区别)
4、e 400π sin100π 1 200π 3V
150
例题二
C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器 分析与解答： 声控开关是把声波转化为电信号； 自动洗衣机中的压力传感装置是把机械信号转化为电信号； 电饭煲中控制加热和保温的温控器是把热信号转化为电信号； 正确选项只有A
例题六
• 如图所示，理想变压器输入电压一定，给负载R供电，
使变压器输入功率增大的方法是（
△t1=T/6，△t2=T/4-T/6=T/12，
U0sinπ/3=Uc=91 V
U0=105V
作业1
• 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图 所示，如果其他条件不变，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（ B ）
• A．400V，0.02s B．200V，0.02s • C．400V，0.08s D．200V，0.08s • 转速加倍则最大值加倍，周期减半
• 分析与解答 • 交流电表的示数都是有效值。 • Em= nωφm, ω=2π/T=2S-1 ， Em =200V • E=100V.
• I=1.34A
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．。
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 ）。
高二物理电磁波的应用练习题及答案
高二物理电磁波的应用练习题及答案一、选择题1. 下列哪项属于电磁波？A. 近视眼B. 无线电信号C. 摩擦起电现象D. 导电体的电流2. 以下哪一种电磁波波长最长？A. 红外线B. 可见光C. 紫外线D. X射线3. 关于电磁波的传播速度，下列说法正确的是：A. 电磁波的传播速度与频率无关B. 电磁波的传播速度与波长成反比C. 电磁波的传播速度为光速D. 电磁波的传播速度可以超过光速4. 电磁波在真空中传播时，能量的传播方式是：A. 振动传播B. 压力传播C. 能量传递D. 波动传播5. 以下哪个现象与电磁波的干涉现象有关？A. 彩虹B. 雷电C. 霓虹灯闪烁D. 磁铁吸附物体答案：1. B2. A3. C4. D5. A二、计算题1. 假设某电磁波的频率为2.5×10^6 Hz，求其对应的波长。
解答：光速 c = 3.0×10^8 m/s频率 f = 2.5×10^6 Hz根据c = fλλ = c/f = 3.0×10^8 m/s / 2.5×10^6 Hz = 120 m2. 一束电磁波在真空中传播，其波长为500 nm，求对应的频率。
解答：光速 c = 3.0×10^8 m/s波长λ = 500 nm = 500×10^-9 m根据c = fλf = c/λ = 3.0×10^8 m/s / (500×10^-9 m) = 6.0×10^14 Hz三、应用题某地使用无线电进行通信，通信频率为 2.5 GHz，请回答以下问题：1. 计算该无线电波的波长。
解答：光速 c = 3.0×10^8 m/s频率 f = 2.5 GHz = 2.5×10^9 Hz根据c = fλλ = c/f = 3.0×10^8 m/s / 2.5×10^9 Hz = 0.12 m = 12 cm2. 无线电波在该地传播时，所选取的天线长度应为多少？解答：天线长度应为波长的四分之一，即λ/4 = 12 cm / 4 = 3 cm3. 该地的无线电通信频率对应于哪个频段？解答：无线电通信频率为2.5 GHz，属于射频（Radio Frequency）范围。
高二物理 交流电专题训练及答案(全套)
高二物理交流电专题训练及答案（全套）一、交变电流变化规律练习题一、选择题1．下面哪些因素影响交流发电机产生的电动势的最大值【】A．磁感强度B．线圈匝数C．线圈面积D．线圈转速E．线圈初始位置2．甲、乙两电路中电流与时间关系如图1，属于交变电流的是【】A．甲乙都是B．甲是乙不是C．乙是甲不是D．甲乙都不是3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图2，则在时刻【】A．t1，t3线圈通过中性面B．t2，t4线圈中磁通量最大C．t1，t3线圈中磁通量变化率最大D．t2，t4线圈平面与中性面垂直4．如图3，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，当转到图示位置时，线圈的【】A．磁通变化率为零B．感应电流为零C．磁力矩为零D．感应电流最大5．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是【】A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次6．下列说法正确的是【】A．使用交流的设备所标的电压和电流都是最大值B．交流电流表和电压表测定的是有效值C．在相同时间内通过同一电阻，跟直流电有相同热效应的交变电流值是交流的有效值D．给定的交变电流值在没有特别说明的情况下都是指有效值7．四个接220V交流的用电器，通电时间相同，则消耗电能最多的是【】A．正常发光的额定功率为100W的灯泡B．电流最大值为0.6A的电熨斗C．每秒发热40cal的电热器D．额定电流I=0.5A的电烙铁8．如图4所示的交流为u=311sin（314t+π/6）V，接在阻值220Ω的电阻两端，则【】A．电压表的读数为311VB．电流表读数为1.41AC．电流表读数是1AD．2s内电阻的电热是440J二、填空题为______，频率为______，接上R=10Ω电阻后，一周期内产生的热量为______，在图5中作出电流与时间关系图i-t．10．正弦交变电流图象如图6所示，其感应电动势的最大值为_____产生交变电动势的有效值为______V．周期为______．11．如图6所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为______末，此时穿过线圈的磁通量______（填最大，最小或零．下同），流过线圈的电流为______．在0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是_____________．三、计算题12．边长为a的正方形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中，以一条边为轴匀速转动，角速度为ω，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R，则从图7所示线圈平面与磁场方向平行的位置转过90°角的过程中，在线圈中产生的热量是多少？13．如图8中正方形线框abcd边长L=0.1m，每边电阻1Ω，在磁动，cd两点与外电路相连，外电路电阻R=1Ω，求①S断开时，电压表读数；②当电键S闭合时，电流表读数．交变电流变化规律练习答案一、选择题1．ABCD2．B3．AD4．D5．C6．BD7．C8．CD二、填空题9．10V，50Hz，0.2J10．0.08，50，0.057s11．0或0.04s，最大，0，与中性面垂直三、计算题二、变压器、电能的输送练习一、选择题1．利用变压器不可能做到的是【】A．增大电流B．升高电压C．减小电压D．增大功率2．当理想变压器副线圈空载时，副线圈的【】A．负载电阻为0B．输出电流为0C．两端电压为0D．输出功率为03．下列正确说法是【】A．变压器也可能改变恒定电压B．变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流C．变压器由绕在同一闭合铁芯上的若干线圈构成D．变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言起电源作用4．变压器原线圈1400匝，副线圈700匝并接有电阻R，当变压器工作时原副线圈中【】A．电流频率比为2∶1B．功率比为2∶1C．电流比为2∶1D．电压之比为2∶15．理想变压器原、副线圈的电流为I1，I2，电压U1，U2，功率为P1，P2，关于它们之间的关系，正确的说法是【】A．I2由I1决定B．U2与负载有关C．P1由P2决定D．以上说法都不对6．理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶15，当原线圈接在6V的蓄电池两端以后，副线圈的输出电压为【】A．90V B．0．4V C．6V D．0V7．当远距离高压输送一定电功率时，输电线上损耗的功率与电路中的【】A．输送电压的平方成正比B．输送电压的平方成反比C．输电线中电流的平方成正比D．导线中电流的平方成反比8．关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是【】A．由功率P=U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻B．由P=IU，应低电压小电流输电C．由P=I2R，应减小导线电阻或减小输电电流D．上述说法均不对9．用电器电阻值为R距交变电源L，输电线电流为I，电阻率为ρ，要求输电线上电压降不超过U．则输电线截面积最小值为【】A．ρL/R B．2ρLI/UC．U/ρLI D．2UL/ρI10．远距离输送一定功率的交变电流，若送电电压提高到n倍，则输电导线上【】11．关于三相交流发电机的使用，下列说法中正确的是【】A．三相交流发电机发出三相交变电流，只能同时用三相交变电流B．三相交流发电机也可以当作三个单相交流发电机，分别单独向外传送三组单相交变电流C．三相交流发电机必须是三根火线、一根中性线向外输电，任何情况下都不能少一根输电线D．如果三相负载完全相同，三相交流发电机也可以用三根线（都是火线）向外输电12．对于三相交变电流，下面说法正确的是【】A．相电压一定大于线电压B．相电压一定小于线电压C．相电流一定小于线电流D．以上说法都不对13．如图1所示，三个完全相同的负载连接成星形，由不计内阻的三相交变电源供电，若C相断开，则电流表和电压表的示数变化应分别是【】A．电流表示数变小，电压表示数不变B．电流表示数不变，电压表示数变大C．电流表、电压表示数都变小D．电流表、电压表示数都不变二、填空题14．如图2所示，副线圈上有一个标有“220V，10W”字样的灯泡正常发光，原线圈中的电流表示数为0.025A，则电压表的示数为______V，原、副线圈的匝数比为______．15．如图3用理想变压器给变阻器R供电，设输入交变电压不变．当变阻器R上的滑动触头P向上移动时，图中四只电表的示数和输入功率P变化情况是V1______，V2______，A1______，A2______，P______．16．发电厂输出功率为9900kW，输电线电阻为2Ω，分别用18kV和110kV的高压输电，则导线上损失的功率分别为___________，________．17．变压器接入某输电电路中，现以相同的输入电压U，不同的输出电压输送相同的电功率P，输电线电阻为R．当副线圈与原线圈匝数比为K时，输电线线路上损耗的功率为______；当匝数比为nK时，线路上损耗的功率为原来的______倍．18．如图4所示，理想变压器的线圈匝数分别为n1=2200匝，n2=600匝，n3=3700匝，已知交流电表A2示数为0.5A，A3示数为0.8A则电流表A1的示数为______．三、计算题19．如图5变压器两个次级线圈匝数比为n1∶n2，所接负载R1=R2，当只闭合电键S1时，初级线圈中电流为1A；当只闭合电键S2时，初级线圈中电流为2A，设输入的交变电压不变，求n1∶n2．20．有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50％，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5％，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比．变压器为理想变压器输电线路如图6所示．变压器、电能的输送练习答案一、选择题1．D2．BD3．BCD4．D5．C6．D7．BC8．C9．B10．ABCD11．BD12．D13．A二、填空题14．400，20∶1115．不变，不变，减小，减小，减小16．605kW，16.2kW18．1.48A三、计算题20．升压1∶8，降压12∶1三、单元练习一、选择题1．线框长为a，宽为b在磁感强度为B的匀强磁场中由图1所示位置起绕OO′轴以角速度ω匀速转动，则t时刻感应电动势为【】A．Babω·cosωtB．Babω·sinωtC．2Babω·sinωtD．2Babω·cosωt2．如图2平行金属板间有一静止的正电粒子，若两板间加电压u=U m sinωt，则粒子的【】A．位移一定按正弦规律变化B．速度一定按正弦规律变化C．加速度一定按正弦规律变化D．粒子在两板间作简谐振动3．图3金属环与导轨OO′相接触，匀强磁场垂直导轨平面，当圆环绕OO′匀速转动时【】A．电阻R中有交变电流通过B．R中无电流C．圆环中有交变电流通过D．圆环中无电流4．下列说法正确的是【】A．用交流电压表测量电压时，指针来回摆动B．一周期内交流的方向改变两次C．如果交流的最大值是5A，则最小值为-5AD．用电器上所标电压值是交流的有效值5．一电阻接在10V直流电源上，电热功率为P；当它接到电压u=10sinωt（V）上时功率为【】A．0.25P B．0.5P C．P D．2P6．通有电流i=I m sinωt（A）的长直导线OO′与断开的圆形线圈在同一平面内（如图4所示），为使A端电势高于B端的电势且U AB减小，交变电流必须处于每个周期的【】7．3A直流电流通过电阻R时，t秒内产生的热量为Q，现让一交变电流通过电阻R，若2t秒内产生的热量为Q，则交变电流的最大值为【】8．已知负载上的交变电流u=311sin314t（V），i=14.1sin314t（A），根据这两式判断，下述结论中正确的是【】A．电压的有效值为311VB．负载电阻的大小为22ΩC．交变电流的频率是55HzD．交变电流的周期是0.01s9．一理想变压器变压比为20∶1，原线圈接入220V电压时，将副线圈拆去18匝，输出电压为8V，则该变压器原线圈的匝数应为【】A．495匝B．1320匝C．2640匝D．990匝10．电流互感器是用来测量大电流的仪器，如图5示，图中是电流互感器使用原理，以下说法正确的是【】A．因变压器将电压升高了，所以电流表示数比把电流表直接接到ab间时示数大B．图中电流表的示数比直接接在ab间时示数小C．原理图有错误，原线圈匝数应比副线圈匝数多D．图中电流表的示数就是ab间的电流大小11．理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，若原线圈上加用交变电压表测得电压为【】12．用电压U和KU分别输送相同电功率，且在输电线上损失的功率相同，导线长度和材料也相同，此两种情况下导线横截面积之比为【】A．K B．1/K C．K2D．1/K213．如图6中变压器原线圈接交流高压，降压后通过输电线给用电器供电，当电键S 断开时图中两电表示数电压U和电流I变化为【】A．均变大B．U变大，I变小C．均变小D．U变小，I变大14．三相交流发电机接成星形，负载接成△形，若负载相电压为380V，则【】A．发电机相电压为220VB．发电机线电压为380VC．负载线电压为380VD．负载相电压为537V二、填空题15．一个额定电压是220V，额定功率为800W的用电器，接入u=110用电器的实际功率为____W．16．一台交流发电机，产生交变电动势的最大值为500V，周期为0.02s，保持其它条件不变，把转速提高到原来的2倍，则交变电动势的有效值为______，周期为______．17．一台理想变压器，原线圈加上U1电压的交变电流，副线圈两端的电压是U2，如果从副线圈上拆去n0匝后，副线圈上的电压变为U'2V，则原线圈的匝数n1=_______，副线圈原来的匝数n2=_______．18．如图7所示，为一理想变压器n2=10匝，n3=20匝，L1和L2均是“220V，15W”的灯泡，与一匝线圈相连的电压表，读数为11V，那么变压器的实际输入功率为______W．19．如图8理想变压器电路中输入电压U1一定，当S闭合时，各交流电表示数变化为：A1_____，A2_____，A3_____，U1_____，U2_____．20．在远距离送电时，如果输送电压为2000V，输送功率为10kW，输电线的电阻为20Ω，则输电线上损失功率为______，损失电压为______，用户得到电压为______，用户得到的功率为______．三、计算题21．交流发电机电枢电阻为2欧，感应电动势瞬时值表达式为e=389sin100πt（V），给电阻R=8Ω的用电器供电，则（1）通过用电器的电流为多少？（2）电源输出功率和发电总功率为多少？（3）发电机输出端电压为多少？22．输送4.0×106W的电能，若发电机输出电压为2000V，选用变压器升压后应用截面积为4.25cm2的铜导线，把电能送到400km远处，线路损失的功率为5.0×105W．（1）应选用匝数比为多少的升压变压器？（2）若已知铜的电阻率ρ=1.7×10-8Ω·m，在用电区使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大？*综合科目题（下题需同时用到几门学科知识）试题读下面材料：回答下列问题：（1）根据以上材料和已有知识回答：二滩水电站建在上表中的______江上．两江相比，该江水能较丰富的原因是______．电站用电市场之间关系方面的不利条件是______________．（2）设想将二滩的电能输送到成都地区，如果使用相同的输电线，从减少输电线上电能损失来看，在50万伏超高压和11万伏高压输电方案中应选用______输电方案．因为该方案的输电损失为另一方案的______％．单元练习答案一、选择题1．A2．C3．BC4．BD5．B6．A7．A8．BC9．B10．B11．B12．C13．B14．ABCD二、填空题19．增大，不变，增大，不变，不变20．500W，100V，1900V，9.5KW三、计算题21．（1）27.5A（2）6050W 7562.5W（3）220V22．（1）1∶16（2）2.8×104V*综合科目题（1）雅砻，落差大，距离较远（2）50万伏，4.8。
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。
高中物理试题-交流电路经典试题
交流电路补充训练---学生版一、单选题1．如图所示的理想变压器电路中，a 、b 、c 、d 、e 为5个完全相同的灯泡（不考虑温度对其电阻的影响），现在MN 间接入有效值不变的交流电压，5个灯泡均正常发光。
下列说法正确的是（）A ．变压器原、副线圈的匝数比为2∶3B ．原线圈的输入电压与灯泡a 两端的电压相等C ．电源电压的有效值为小灯泡额定电压的2.5倍D ．若将小灯泡d 拆除，则小灯泡a 、b 有可能被烧坏2．如图甲所示，理想变压器的原线圈接在正弦交流电源上，原、副线圈的匝数比为214,1n n =三个定值电阻1210R R ==Ω，320R =Ω电压表和电流表均可视为理想电表，已知，3R 中的电流3i 随时间t 变化的规律如图乙所示，则电压表和电流表的读数分别为（）A ．400V ，1.5AB ．2V ，1.5AC ．400V ，322D ．4002V ，32A 23．电位器是一种常见的电子元件，它通常由电阻体和可转动的电刷组成，如图所示。
可以改变电位器上的连接点位置，从而改变电路中的电位差或电阻值，则当电位器的（）A ．1、2连接点接入电路时，顺时针转动电刷，电阻减小B ．1、3连接点接入电路时，顺时针转动电刷，电阻减小C ．1、3连接点作为输入端，1、2连接点作为输出端，顺时针转动电刷，输出电压增大D ．1、3连接点作为输入端，1、2连接点作为输出端，顺时针转动电刷，输出电压减小4．如图甲所示，高电压经变电站降压后送到用户。
普通的交流电压表是不能直接用来测量高压输电线的电压的，通常要通过电压互感器来连接。
现用图乙所示的电压互感器测量MN 间的电压，ab 端所接线圈的匝数较少，下列说法中正确的是（）A ．ab 接MN 、cd 接普通的交流电压表B ．cd 接MN 、ab 接普通的交流电压表C ．电压互感器正确连接后，原线圈中电流频率大于副线圈中电流频率D ．电压互感器正确连接后，原线圈中的电流大于副线圈中的电流5．如图所示，边长为L 、匝数为N 的正三角形线圈abc 电阻为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕转轴OO '转动（转轴OO '垂直于磁感线），线圈通过滑环和电刷连接一个原、副线圈的匝数比为1:3的理想变压器，电压表可视为理想电表。
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。
高中物理电磁波练习题(含答案)
高中物理电磁波练习题一、单选题(15分)1．(1分)提出光的电磁学说的科学家是（）2．(1分)在对如图所示四幅图形的描述说明中，说法错误的是（）3．(1分)关于电磁场和电磁波的正确说法是（）4．(1分)一台无线电接收机，当它接收频率为535kHz的信号时，调谐电路里电容器的电容是270pF.如果调谐电路的线圈电感不变，要接收频率为1605kHz的信号时，调谐电路里电容器的电容应改变为（）5．(1分)发生在1991年的海湾战争,以美国为首的多国部队在战争中实施电子干扰取得成功.这里的电子干扰指的是（）6．(1分)关于电磁波的特性，下列说法正确的是（）7．(1分)根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且频率顺序由大到小排列的是（）8．(1分)如图甲所示，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。
当AB两端接有如图乙所示的交变电压时，a、b、c三只灯泡都能发光。
如果加在AB两端的交变电压的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于频率改变之后与改变前相比（假设灯泡均未烧坏），下列说法中正确的是（）9．(1分)以下说法不正确的是（）10．(1分)LC振荡电路中，当电容器C放电完毕时，下列各物理量达到最大值的是（）11．(1分)某一电磁波在第一种均匀介质中的波长为，在第二种均匀介质中的波长为，且，那么电磁波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为（）A.3∶1，B.，C.，3∶1D.，12．(1分)关于麦克斯韦电磁场的理论，下面说法正确的是（）13．(1分)一同学在宾馆饭店看到一种自动门，当有人靠近时，门会实现自动开闭。
该同学对此产生了浓厚的兴趣，他很想知道自动门是如何实现自动控制的。
为此他反复做了几次试验：当他轻轻地靠近自动门时，门自动打开；当把一个足球滚向自动门时，门自动打开；当把一面底部装有滚珠的无色透明大玻璃板，直立着滑向自动门时，门不打开。
该同学根据探究试验的结果，对自动门的自控原理提出了以下几种猜想，你认为其中最合理的猜想是（）14．(1分)关于电磁波，下列说法正确的是（）15．(1分)电磁辐射对人体有很大危害，可造成失眠、白细胞减少、免疫功能下降等。
(完整版)交流电测试题
“交流电”练习题1.矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产生的交流电动势e 随时间t 变化的情况如图所示.下列说法中正确的是（D ）A.此交流电的频率为0.2Hz B 。
此交流电动势的有效值为1VC 。
t =0.1s 时,线圈平面与磁场方向平行D 。
线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为π1001Wb2.在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头，如图所示.当变压器输入电压发生变化时，可上下调节P 1、P 2的位置，使输出电压稳定在220V 上.现发现输出电压低于220V ，下列措施不正确．．．的是（C) A 。
P 1不动，将P 2向上移B 。
P 2不动,将P 1向下移C.将P 1向上移，同时P 2向下移 D 。
将P 1向下移，同时P 2向上移3 .如图所示为理想变压器，三个灯泡L 1、L 2、L 3都标有“5V ，5W ”,L 4标有“5V,10W ”，若它们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 1和ab 间电压应为 (A ）A ．2∶1，25VB ．2∶1，20VC ．1∶2，25VD ．1∶2，20V4.两个相同的白炽灯L 1和L 2，接到如图所示的电路中,灯L 1与电容器串联，灯L 2与电感线圈串联，当a 、b 处接电压最大值为U m 、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L 1的亮度大于灯L 2的亮度.新电源的电压最大值和频率可能是（A ）A.最大值仍为U m ，而频率大于fB.最大值仍为U m ,而频率小于f C 。
最大值大于U m ，而频率仍为f D 。
最大值小于U m ，而频率仍为f 5 .A) A ．调制 B ．调频 C ．调幅 D ．调谐 6。
关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（ACD ） A.电磁波是横波B.电磁波的传播需要介质C 。
电磁波能产生干涉和衍射现象D 。
电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直7。
《第三章 交 流 电》试卷及答案_高中物理选择性必修第二册_教科版_2024-2025学年
《第三章交流电》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在交变电流通过导体时，下列描述正确的是（）。
A. 导体中的电流方向始终不变B. 导体中的电流方向随时间周期性变化C. 导体中的电流大小和方向都随时间周期性变化D. 导体中的电压始终不变2、以下关于变压器的说法正确的是（）。
A. 变压器只能用来降低电压B. 变压器利用互感原理工作C. 变压器可以改变所有类型的电压D. 变压器的原线圈和副线圈中的电流相等3、下列关于交流电电压有效值的说法正确的是：A、交流电电压有效值是指其峰值的一半B、交流电电压有效值是指其平均值的平方根C、交流电电压有效值是指其波形面积的均方根D、交流电电压有效值是指其波形的峰值4、频率为50Hz的正弦交流电，其周期T为：A、0.1sB、0.02sC、0.01sD、1s5、题目：一个交流电的最大值为5A，其有效值是多少？A、2.5AB、3.5AC、5AD、10A6、题目：一个正弦波交流电压的频率为50Hz，其周期是多少秒？A、0.01秒B、0.02秒C、0.5秒D、1秒7、交流电的特点是其电流、电压或电动势的大小和方向都随时间做周期性变化。
某一种交流电在一个周期内电流方向改变两次，其频率为50Hz。
该交流电的周期是多少？A、0.02秒B、0.04秒C、0.01秒D、0.002秒二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下哪些情况会导致电路中的电流变大？A、增加电路的总电阻B、提高电路两端的电压C、减少电路的支路数D、增加支路的电阻2、在正弦交流电路中，下列说法正确的是？A、电流的最大值与有效值之间的关系为I max=√2I rmsB、电流的相位与电压的相位相同C、电路中的功率损耗取决于电压的平方与电阻的乘积D、交流电表测量的是电流的有效值3、关于交流电的特性，以下说法正确的是：A、交流电的电压和电流方向随时间做周期性变化。
人教版高中物理第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷(Word版 含解析)
人教版高中物理第十三章 电磁感应与电磁波精选试卷（Word 版 含解析）一、第十三章 电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优（难）1．如图甲，一电流强度为I 的通电直导线在其中垂线上A 点处的磁感应强度B ∝，式中r 是A 点到直导线的距离．在图乙中是一电流强度为I 的通电圆环，O 是圆环的圆心，圆环的半径为R ，B 是圆环轴线上的一点，OB 间的距离是r 0，请你猜测B 点处的磁感应强度是( )A ．220R IB r ∝B ．()32220IB Rr∝+C ．()232220R IB Rr ∝+D ．()2032220r IB Rr∝+【答案】C 【解析】因一电流强度为I 的通电直导线在其中垂线上A 点处的磁感应强度B ∝ I r，设比例系数为k ，得：B=K I r ，其中 Ir的单位A/m ；220R I r 的单位为A ，当r 0为零时，O 点的磁场强度变为无穷大了，不符合实际，选项A 错误．()32220IRr+ 的单位为A/m 3，单位不相符，选项B 错误，()232220R IRr+的单位为A/m ，单位相符；当r 0为零时，也符合实际，选项C 正确．()2032220r IRr+ 的单位为A/m ，单位相符；但当r 0为零时，O 点的磁场强度变为零了，不符合实际，选项D 错误；故选C ．点睛：本题关键是结合量纲和特殊值进行判断，是解决物理问题的常见方法，同时要注意排除法的应用，有时能事半功倍．2．如图所示，匀强磁场中有一圆形闭合线圈，线圈平面与磁感线平行，能使线圈中产生感应电流的应是下述运动中的哪一种（ ）A ．线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动B ．线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动C ．线圈绕着与磁场平行的直径ab 旋转D ．线圈绕着与磁场垂直的直径cd 旋转 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A ．线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故A 错误．B ．线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故B 错误．C ．线圈绕着与磁场平行的直径ab 旋转时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故C 错误．D ．线圈绕着与磁场垂直的直径cd 旋转时，磁通量从无到有发生变化，线圈中有感应电流产生；故D 正确． 故选D ． 【点睛】感应电流产生的条件有两个：一是线圈要闭合；二是磁通量发生变化.3．三根通电长直导线垂直纸面平行固定，其截面构成一正三角形，O 为三角形的重心，通过三根直导线的电流分别用I 1、I 2、I 3表示，方向如图。
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2020年高中物理试题：交流电和电磁波
精品版
物理单元试题
（交流电和电磁波）
一、选择题：本题共10小题；每小题4分，共40分。
在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。
全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不答的得0分。
1.从线圈平面与中性面重合开始计时，对于正弦交流电在一个周期内，下列
说法正确的是（）
A、方向改变一次，大小不断变化，出现一次最大值
B、方向改变两次，大小不断变化，出现一次最大值
C、方向改变一次，大小不断变化，出现两次最大值
D、方向改变两次，大小不断变化，出现两次最大值
2.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的
感应电动势随时间的变化如图所示，则下列说法
正确的是（）
A、ｔ1时刻通过线圈的磁通量为零
B、ｔ2时刻通过线圈的磁通量最大
C、ｔ3时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值
最大
D、每当变化方向时，通过线圈的磁通量的绝对值最大
3.如图所示为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确
的是（）
A、这也是一种交流电
B、电流的变化周期是0.02s
C、电流的变化周期是0.01s
D、电流通过100Ω的电阻时，1s内产生
热量为200J
4.用理想变压器给纯电阻负载供电时，用下列哪些办法可以增大输入电流?
（）
A、增加原线圈的匝数
B、增加副线圈的匝数
C、在副线圈上多串联一个电阻
D、使绕制线圈的导线粗一些
5.远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的n倍，则
（）
A、输电线上的电压损失减少了1／ｎ倍
B、输电线上的电流减少了1／ｎ倍
C、输电线上的电能损失减少了1／ｎ2倍
D、输电线上的电能损失减少到原来的1/ｎ2倍
6.如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流ｉ的
方向指向A板，且正在增大，则此时
（）
A、A板带正电
B、线圈L两端电压在增大
C、电容器C正在充电
D、电场能正在转化为磁场能
7.如图所示为LC振荡电路在电磁振荡中电容器极板间电压随时间变化的ｕ－ｔ图象（）
A、ｔ1—ｔ2时间内，电路中电流强
度不断增大
B、ｔ2—ｔ3时间内，电场能越来越小
C、t3时刻，磁场能为零
D、t3时刻电流方向要改变
8.某LC振荡电路的固有周期为Ｔ0，如果保持线圈的自感系数L不变，将可变
电容器的电容C减小到原来的1／4，则振荡电路的周期将变为
（）
A、Ｔ0／4
B、Ｔ0／2
C、 2Ｔ0
D、 6Ｔ0
9.根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是
（）
A、变化的电场一定产生变化的磁场
B、均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C、稳定的电场一定产生稳定的磁场
D、周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场
10.如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中沿逆时针方向匀速转动，可产生
交流电.当线圈转到图示位置时，电流表指针向右偏转，当线圈由图示
位置继续转动，下列说法中正确的是（）
A、线圈在转过—π的过程中，表针向右偏转
B、线圈在图示位置时，线圈中电流改变方向
C、线圈在转过—2π的过程中，表针向左偏转
D、线圈在图示位置反方向转过—2π的过程中，表针向左偏转
二.本题共2小题;共20分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作答
11.如图所示为某LC回路中电容器极板上带电量随时间变化的图线，由此可
知该电路激发的电磁波的波长是 m.
12.一个电热器接在10V的直流电源上产生大小一定的热功率．若把它接在正弦交流电源上，要使其产生的热功率是直流时的一半，则所用交流电源电压的最大值是 _．
三.本题共6小题90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.如图所示，线圈的电阻共0.8Ω，在匀强磁场中绕00′轴以某一角速度匀速转动时，恰好使标有“24V30W”的电灯L正常发光，则线圈在转动过程中产生的电动势的最大值为多少?
π
2
3π
2
3π
2
14.有一正弦交流电，它的电压随时间变化的图象如图所示，试写出此交流电的
(1)最大值；(2)周期；
(3)频率； (4)电压的瞬时表达式
15.发电机输出功率为100kＷ，输出电压为250V，用户需要的电压为220V，输电线的
电阻为10Ω．若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求在输电线路中设置的升、降变压器原、副线圈的匝数比．（变压器是理想的）
16.某收音机接收电磁波的波长范围在577m和182m之间，该收音机LC回路
的可变电容的动片全部旋出时，回路总电容为39ｐF，求
(1)该收音机接收到的电磁波的频率范围；
(2)该收音机LC回路的可变电容器的动片
完全旋入时，回路中总电容.
17.学校配有一套校内备用供电系统，如图所示，由一台内阻为1Ω的发电机向全校22个教室(每个教室有“220V40W”的白炽灯6盏)供电，如果输电线的总电阻R是4Ω，升压变压器和降压变压器(都认为是理想变压器)的匝数比分别是1∶4和4∶1，那么，
(1)发电机的输出功率应是多大?
(2)发电机的电动势是多大?
(3)输电效率是多少?
18、如图甲如示，两块水平放置的平行金属板板长L=1.4m，板距d=30cm，两板间有B=1.25T、垂直纸面向里的匀强磁
场，在两板上加如图乙所示的脉冲电压，在
t=0时，质量m=2×10-15kg、电荷量q=1×10-
10C的正离子，以速度υ0=4×103m/s从两板中间水平射入（不考虑离子重力的影响）。
试问：
（1）粒子在板间做什么运动？画出其轨迹。
（2）粒子在场区运动的时间是多少？
答案：
1、D
2、D
3、B
4、B
5、D
6、D
7、B
8、B
9、D 10、D
11、2.4
12、10Ｖ
13、252
14、539Ｖ；0.02ｓ；50Hz；ｕ＝539sin100πt（Ｖ）
15、 1／20；240／11
16、5.20×105—1.65×106Hz；390ｐＦ
17、（1）5424Ｗ；（2）250Ｖ；（3）97％
18、（1）图略（2）6.5×10—4S。