《（北京专用）2018年高考物理总复习 必考部分 专题十三 交变电流 电磁波习题课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（北京专用）2018年高考物理总复习 必考部分 专题十三 交变电流 电磁波习题课件（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题十三交变电流电磁波A A组组自主命题自主命题北京卷题组北京卷题组1.(2017北京理综,20,6分)物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为1和2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到1和2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是()A.天线发出的两种无线电波必须一样强B.导航利用了1与2两种无线电波之间的干涉五年高考C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合答案答案
2、C本题考查波的干涉。波的干涉产生与否与波的强弱无关,故A错;导航利用了同频率的两列波的干涉,而波长为1和2的两列波频率不同,B错;1与1干涉,2与2干涉,两个干涉图样在空间的强弱分布稳定,故C正确;由于1与2两列波的波长不同,故两干涉图样在空间强弱分布不重合,D错。疑难突破疑难突破波的干涉及干涉图样两列波产生稳定干涉图样的条件之一是两列波的频率相同,本题中,每个天线同时且都发出两列波长为1和2的波,在同种介质中波长相同,频率相同,产生干涉,故在飞机跑道区域存在两个稳定的干涉图样,且跑道中心线上每点到波源的距离相等,故中心线上各点均为两个干涉图样的加强点,飞机降落时利用这些加强点来对准跑道中心线
3、,实现安全降落。2.(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220sin100t(V)的交流电源上,副线圈接有R=55的负载电阻,原、副线圈匝数之比为21,电流表、电压表均为理想电表 。 下 列 说 法 正 确 的 是()A.原线圈的输入功率为220WB.电流表的读数为1AC.电压表的读数为110VD.副线圈输出交流电的周期为50s答案答案B本题考查交变电流、变压器。由题知,变压器的输入电压U1=V=220V,所以U2=U1=110V;副线圈电流I2=2A,原线圈电流I1=I2=1A。本题中电压表、电流表的读数为有效值,故B项正确,C项错误;原线圈输入功率P1=U1
4、I1=220W,A项错误;交流电的周期T=s=0.02s,D项错误。易错点拨易错点拨交流电的最大值与有效值1.在正弦交流电中,U=。2.在交流电路中,电表的读数为有效值。3.(2016北京理综,14,6分,0.81)下列说法正确的是()A.电磁波在真空中以光速c传播B.在空气中传播的声波是横波C.声波只能在空气中传播D.光需要介质才能传播答案答案A声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。考查点考查点电磁波、机械波。知识归纳知识归纳要把电磁波与机械波的共同点和不同点比较清楚。4.(2015北京理综,
5、20,6分,0.78)利用所学物理知识,可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给电容器C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是()A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息答案
6、答案B刷卡时线圈L产生感应电流,为电容器C充电,因此IC卡不用电池,A错;仅当读卡机向外发射某一特定频率的电磁波时,才能使电容器C达到一定电压,IC卡才能有效工作,B正确;当读卡机发射的电磁波的频率偏离特定频率,线圈中也会产生感应电流,只是不能使电容器C达到一定的电压,只有当电容器C达到一定电压后,才能驱动卡内芯片进行数据处理和传输,C、D错误。考查点考查点电磁感应、电磁波的产生、发射与接收。思路点拨思路点拨本题的设问不仅涉及物理的内容,也创设了需要结合物理知识和平时观察才能发现和认识的内容,在答题时认知题干内容是解题的关键。B B组组统一命题、省统一命题、省( (区、市区、市) )卷题组卷题
7、组考点一交变电流的产生和描述考点一交变电流的产生和描述1.(2017天津理综,6,6分)(多选)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2,则()A.t=0时,线圈平面平行于磁感线B.t=1s时,线圈中的电流改变方向C.t=1.5s时,线圈中的感应电动势最大D.一个周期内,线圈产生的热量为82J答案答案AD本题考查正弦交流电的产生、有效值,焦耳热。由-t图可知,t=0时,=0,则线圈平面平行于磁感线,选项A正确;t=1s时=0,此时电动势最大,t=0.5s和t=1.5s时,最大,此时电动势为0,电流
8、改变方向,选项B、C错误;交流电电动势的最大值Em=nBS=nm=4V,有效值E=Em=2V,一个周期内线圈产生的热量Q=T=82J,D正确。疑难突破疑难突破由E=n知随时间按正弦规律变化,则E随时间按余弦规律变化。电流改变方向的时刻在E=0时刻,即最大时刻。计算电流产生的焦耳热应使用电动势的有效值。2.(2016课标,21,6分)(多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON
9、的 轴 , 以 相 同 的 周 期T逆时针匀速转动,则()A.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等答案答案BC本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t=时,两导线框切割磁感线的导线长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为E=BR2,C项正确;两导线框中感应电流随时间变化的图像如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项错误。疑难突破疑难突破设M导线框中
10、的电流有效值为IM,则rT=2r,得IM=;设N导线框中电流有效值为IN,则rT=2r,得IN=,故IM=IN。评析评析本题考查感应电动势及其相关知识,通过比较的方式对交流电的产生、感应电动势的产生及有效值等知识进行考查,难度中等,考生需要对导线框转动过程进行细致周全的分析,能力要求较高。3.(2013福建理综,15,6分)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0,外接R=9.0的电阻。闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e= 1 0sin10t(V),则()A.该交变电流的频率为10HzB.该电动势的有效值为10VC.外接电阻R所消耗的电功率为10WD.电路中理想
11、交流电流表的示数为1.0A答案答案D由交变电流电动势的表达式e=10sin10t(V)=Emsint可知,该交变电流的频率为f=Hz=5Hz,A错误。该交变电流电动势的有效值E=V=10V,B错误。电流的有效值I=A=1.0A,外接电阻R所消耗的电功率PR=I2R=1.029.0W=9W,故C错误,D正确。4.(2013四川理综,2,6分)用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是 1 1 0 V, 通 过 负 载 的 电 流 图 像 如 图 所 示 , 则()A.变压器输入功率约为3.9WB.输出电压的最大值是110VC.变压器原、副线圈匝数比是12D.负载电流的函数
12、表达式i=0.05sin(100t+)(A)答案答案A由题图可知通过负载的电流最大值为Im=0.05A,周期T=0.02s,故电流的函数表达式i=Imsint=0.05sin100t(A),D错误;理想变压器线圈匝数比等于电压比,即n1n2=U1U2=21,C错误;输出电压U2=110V,其最大值U2m=U2=110V,B错误;理想变压器输入功率等于输出功率,即输入功率P=I2U2=110W3.9W,A正确。5.(2016课标,16,6分)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、 1 和 4 ,为理想交流电流表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。当开关
13、S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为()A.2B.3C.4D.5考点二变压器远距离输电考点二变压器远距离输电答案答案B设原、副线圈匝数比为n,根据能量守恒,当S断开时,UI=I2R1+(nI)2(R2+R3);当S闭合时,4UI=(4I)2R1+(4nI)2R2,联立解得n=3,所以B正确。误区警示误区警示变压器原线圈上串联电阻之后,属于非纯电阻电路,不能在含有线圈的电路中应用欧姆定律。要计算原线圈上消耗的功率,只要计算出副线圈电阻上消耗的功率即可。评析评析本题考查变压器的基本关系,要求掌握两点:一是电流与匝数的关系;二是能量守恒定律的应用。6
14、.(2016天津理综,5,6分)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表 。 下 列 说 法 正 确 的 是()A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大、A2示数变大答案答案B由于原、副线圈两端电压不变,当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时,连入电路的电阻变大,所在电路总电阻变大,副线圈中电流减小,R1中电流减小,R1消耗的功率减小,A项错误;R1中电流减小,则R1两端电压减小,而副线圈两端电压不变,所以滑
15、动变阻器两端电压增大,电压表示数变大,B项正确;副线圈中电流减小,原线圈中电流随之减小,故C项错误;若闭合开关S,负载电路的总电阻减小,副线圈中电流增大,R1中电流增大,则R1两端电压升高,R2两端电压减小,A2示数变小,D项错误。反思总结反思总结此题是变压器工作电路中的动态问题,要注意其中的因果关系:原线圈电压决定副线圈输出电压,副线圈的输出电压和负载电阻共同决定副线圈中的电流,副线圈中的电流决定原线圈中的电流。7.(2016江苏单科,4,3分)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压
16、为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()A.U2U1,U2降低B.U2U1,U2升高C.U2U1,U2降低D.U2U1,U2升高答案答案C由图可知变压器的原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2,因=,则U2U1;在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中,n2减小,U2降低,选项C正确,选项A、B、D错误。易错点拨易错点拨读懂图是解答本题的关键,当滑动触头转动时改变的是副线圈的匝数,副线圈的匝数减小。评析评析本题考查了理想变压器的变压比等于匝数比,意在考查考生的逻辑分析能力。8.(2015课标,16,6分,0.664)一理想变压器的原、副线圈的匝数比
17、为31,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则()A.U=66V,k=B.U=22V,k=C.U=66V,k=D.U=22V,k=答案答案A设原线圈中电流为I,由=知副线圈中的电流I2=3I,由题意知副线圈中电阻两端的电压U=3IR,则原线圈回路中R两端的电压U=IR=,原线圈两端的电压U1=3U,由闭合电路中电压关系可知U1+U=220V,即+3U=220V,U=66V,原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I2R,副线圈回路中电阻消耗的功率P2=(3I)2R
18、,=k=,选项A正确。9.(2015福建理综,15,6分)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsint的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为()A.()B.()C.4()2()2rD.4()2()2r答案答案CT的输入电压U1=,则P=U1I1,I1=,又因为=,所以I2=I1=,则输电线上损失的电功率P损=2r=4r,C项正确。10.(2016天津理综,1,6分)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里
19、程碑。米波雷达发射无线电波的波长在110m范围内,则对该无线电波的判断正确的是()A.米波的频率比厘米波频率高B.和机械波一样须靠介质传播C.同光波一样会发生反射现象D.不可能产生干涉和衍射现象考点三电磁场和电磁波考点三电磁场和电磁波答案答案C无线电波与光波均为电磁波,均能发生反射、干涉、衍射现象,故C正确、D错。电磁波在真空中传播速度最快,故B错。由c=f可知,频率与波长成反比,故A错。知识归纳知识归纳所有波共有的特性:能发生反射、折射、干涉、衍射和多普勒效应。评析评析本题考查电磁波的基础知识,涉及的知识点虽多,但均为考生熟悉的知识点,故为容易题。11.(2014四川理综,2,6分)电磁波已
20、广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是()A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同答案答案C衍射现象是波特有的现象,故电磁波能发生衍射现象,A错误。遥控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的,B错误。根据多普勒效应,当天体相对地球运动时,我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化,根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度,C正确。光在真空中的速度是定值,在任何惯性系中测出的数值应相同,D错误。12.(2013四川理综,1,6分)下列关于
21、电磁波的说法,正确的是()A.电磁波只能在真空中传播B.电场随时间变化时一定产生电磁波C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在答案答案C电磁波是电磁场这种物质在空间的传播,它既可在真空中传播,也可在介质中传播,A错误;当电场随时间均匀变化时产生稳定的磁场,稳定的磁场不能再产生电场,故也就不能形成电磁波,B错误;做变速运动的电荷产生变化的磁场,变化的磁场在其周围空间产生变化的电场电场、磁场交替产生,向外传播的过程就形成了电磁波,C正确。麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,D错误。C C组教师专用题组组教师专用题组1.(201
22、5天津理综,6,6分)(多选)如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电,则()A.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大B.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小C.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小答案答案BC保持Q位置不动,则副线圈两端电压U2不变,P向上滑动,则R增大,副线圈电流I2减小,由P1=UI1=U2I2,可知I1减小,电流表读数减小,A错误,
23、B正确。保持P位置不动,则R不变,Q向上滑动,n2变大,根据=得,U2=U,则U2增大,由I2=,知I2增大,由UI1=U2I2,U不变,知I1增大,电流表读数变大,所以C正确,D错误。故选B、C。2.(2014课标,21,6分,0.266)(多选)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通 过 一 理 想 电 流 表接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd, 则()A.UabUcd=n1n2B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C.负载
24、电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大D.将二极管短路,电流表的读数加倍答案答案BDa、b端的电压为正弦式交变电压,故电压表测得的电压Uab=。副线圈两端电压也为正弦式交变电压,但由于二极管的单向导电特性,从而使c、d两端的电压成为脉动直流电,由 有 效 值 定 义 可 得T=,即Ucd=,故UabUcd=n1n2,A错误。因R增大时消耗的功率P=减小,原线圈输入功率减小,故U1不变时I1减小,B正确。由UabUcd=n1n2可知Ucd与负载的阻值无关,C错误。将二极管短路时R两端电压为正弦式交变电压,其有效值Ucd =,故此时R消耗的功率P =为原来的2倍,原线圈中的电流也变为原来的2倍,故
25、D正确。3.(2014山东理综,17,6分)(多选)如图,将额定电压为60V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A。以下判断正确的是()A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2=113答案答案BD对于理想变压器,P入=P出,所以输入功率P入=602.2W=132W,A错。I1=A=0.6A,B正确。通过副线圈的电流的最大值I2m=I2=2.2A,C错误。变压器原、副线圈匝数比n1n2=U1U2
26、=113,D正确。4.(2013天津理综,4,6分)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Ic d,为了使电流表能正常工作,则()A.ab接MN、cd接PQ,IabIcdC.ab接PQ、cd接MN,IabIcd答案答案B在测量高压线路上电流时,电流互感器的作用是减小测量支路的电流。根据变压器原 理 ,=,I大n小,故ab端应接MN,cd端应接PQ,IabIcd,选项B正确。5.(2013山东理综,17,5分)(多选)图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间
27、的磁场可视为水 平 方 向 的 匀 强 磁 场 ,为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是()A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50rad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左答案答案AC由题图乙知Im=10A,I=10A,A正确。T=210-2s,=100rad/s,B错误。t=0.01s时,i=-Im,此时线圈平面与磁场方向平行,C正确。由右手定则判定0.02s时电阻R中电流方向自左向右,D错误。6.(2012北京理综,15,6分,
28、0.61)一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P; 若 把 它 接 在 某 个 正 弦 交 流 电 源 上 , 其 消 耗 的 电 功 率 为。如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为()A.5VB.5VC.10VD.10V答案答案C设电热器电阻为R,正弦交流电源的电压有效值为U效,接10V直流电源时,P=;接交流电源时,=,联立得U效=5V,故最大值Um=U效=10V,C选项正确。A A组组2015201520172017年高考模拟年高考模拟基础题组基础题组（时间:45分钟分值:70分）一、选择题(每题6分,共54分)1.(2017北京西城一模,19)在探
29、究变压器的两个线圈的电压关系时,某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上,如图所示。线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端,线圈b接小灯泡。他所用的线圈电阻忽略不计。当闭合学生电源的开关时,他发现电源过载(电流过大,超过学生电源允许的最大值)。如果仅从解决电源过载问题的角度考虑,下列采取的措施中,最可能有效的是()A.增大电源电压B.适当增加原线圈a的匝数C.换一个电阻更小的灯泡三年模拟D.将线圈a改接在学生电源直流输出端答案答案B为解决电源过载,即减小原线圈电流或是减小灯泡功率,由=知,增大原线圈匝数,可减小U2即减小灯泡功率,B正确。增大U1则U2增加,灯泡功率增大,A错误。在U
30、2不变的情况下,减小灯泡电阻,则灯泡的功率增加,C错误。如果用电源直流输出端,由于线圈电阻忽略不计,则电源被短路,D错误。2.(2017北京海淀零模,20)电磁波无处不在,我们身边的广播、电视、移动通信都与电磁波有着密不可分的联系,Wi-Fi、非接触式公交卡、导航、雷达、微波加热、射电天文学、遥感遥测也都与电磁波有关。频率是电磁波的一个重要参量,不同频率的电磁波在空中互不干扰,保证了各项无线电应用的顺利开展。例如,我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHz;家用微波炉加热食物所使用的电磁波频率约为2450MHz;家用5GWi-Fi所使用的电磁波频率约为5725MHz。对于家
31、用5GWi-Fi的信号,下列说法中正确的是()A.一定不会产生偏振现象B.从一个房间穿越墙壁进入另一个房间后,频率保持不变C.与北斗导航信号叠加时,将产生明显的干涉现象D.与微波炉所使用的微波相比,更容易产生明显的衍射现象答案答案B电磁波是横波,会产生偏振现象,A错。频率相同的两列波叠加,才能产生干涉现象,C错。波长越长,频率越低,越容易产生明显的衍射现象,D错。3.(2017北京朝阳一模,20)骑自行车有很多益处,可缓解交通压力,可节能减排;骑自行车时,人做功要消耗体能,还可强身健体。成人在平路上骑自行车时所受阻力约为20N。近来多个城市推出摩拜单车,车锁内主要集成了芯片、GPS定位模块和S
32、IM卡等,便于掌控自行车的具体位置和状 态 , 其 工 作 原 理 如 图 所 示 。 使 用 摩 拜 单 车 A P P, 用 户 可 以 查 看 并 找 到 单 车 的 位 置 , 扫 描 车 身 上的二维码,通过手机网络发送到云端请求解锁,云端收到后识别该车辆并发送解锁指令,摩拜单车执行解锁指令自动开锁,用户便可开始骑行。据此材料,以下推断错误的是()A.摩拜单车车锁工作过程中需要用电,车内有供电系统B.摩拜单车车锁直接接收了手机的电磁辐射信号后自动开锁,无需用电C.无线电信号非常弱时,摩拜单车的定位将受到影响D.成人在平路上骑自行车时,每秒钟平均消耗的体能约100J答案答案B根据题意,
33、摩拜单车是从云端获得解锁指令,然后执行指令自动开锁的,这个自动开锁的能量则来源于车内的供电系统,故A说法正确,B说法错误。由于车辆需要得到云端的信息才能执行指令,故当无线电信号非常弱时,车的定位将受到影响,C说法正确。根据P=Fv,成人正常骑自行车的速度约为5m/s,可得P约为100W,即每秒钟平均消耗的体能约为100J,D说法正确。4.(2017北京西城二模,16)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示。由图像可知()A.该交流电的周期为4sB.该交流电的频率为50HzC.该交流发电机线圈转动的角速度为100rad/sD.电动势的瞬时值与时间的关系为e=100sin50t(V)答案
34、答案D由图知T=410-2s,f=25Hz,=50rad/s,Em=100V,瞬时值e=Emsint=100sin50t(V),D正确。5.(2016北京西城一模,16)如图所示,有一个电热器R,接在电压为u=311sin100t(V)的交流电源上 。 电 热 器 工 作 时 的 电 阻 为 1 0 0 , 电 路 中 的 交 流 电 表 均 为 理 想 电 表 。 由 此 可 知()A.电压表的示数为311VB.电流表的示数为2.2AC.电热器的发热功率为967WD.交流电的频率为100Hz答案答案B交流电表测量的是有效值,U=220V,故A错误;i=3.11sin100t(A),I=2.2
35、A,故B正确;电热器的发热功率根据电压、电流的有效值计算,P=UI=484W,故C错误;由电压u=311sin100t(V)可知,频率f=50Hz,故D错误。6.(2016北京海淀零模,17)一个电热器接在直流电源上,通过它的电流为2A,其电功率为P;把它接在某个正弦交流电源上,其电功率为2P。如果电热器电阻的阻值不变,则此电热器接在该交流电源上通过它的电流的最大值为()A.AB.2AC.2AD.4A答案答案D设电热器接在交流电源上时通过它的电流的有效值为I,电热器的电阻为R。依题意有:(2A)2R=P和I2R=2P,可解得I= 2A,则电流的最大值Im=I=4A。7.(2015北京朝阳一模,
36、15)如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁场方向垂直的轴匀速转动产生交流电,电动势e随时间t的 变 化 关 系 如 图 乙 所 示 , 则()A.该交流电的频率为100HzB.该交流电电动势的有效值为311VC.t=0.01s时,穿过线框的磁通量为零D.t=0.01s时,穿过线框的磁通量的变化率为零答案答案D由乙图可知该交流电的周期为0.02s,频率f=50Hz,A错;该交流电电动势的最大值为311V,有效值为V=220V,B错;t=0.01s时,e=N=0,即磁通量的变化率为零,而磁通量最大,线框平面与磁场垂直,D对C错。8.(2015北京丰台一模,17)如图所示,单匝矩形闭合导线
37、框abcd一半处于磁感应强度为B的水平有界匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R。线框绕与其中心线重合的竖直固定转动轴OO以角速度匀速转动,固定转动轴恰好位于匀强磁场的右边界。则线框中感应电流的有效值为()A.B.C.D.答案答案A线框中产生感应电动势的最大值:Em=BS,设感应电动势的有效值为E,则:E=BS,感应电流的有效值I=;联立解得:I=故选A。9.(2015北京昌平二模,17)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=101,R1=R2=20,C为电容器。已知加在原线圈两端的正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图乙所示,则()A.交流电的频率为100HzB.副线圈中交流电压表
38、的示数为20VC.电阻R1消耗的电功率为20WD.通过R2的电流始终为零答案答案C由乙图知,交流电的周期T=0.02s,f=50Hz,A项错;交流电压表的示数应为有效值,原线圈电压有效值U1=200V,又因为=,因此交流电压表示数U2应为20V,B项错;R1消耗的电功率P=W=20W,C项正确。由电容器“隔直流,通交流”的特性知,会有电流通过R2,D项错。10.(2016北京东城二模,23)(16分)电源是把其他形式能转化为电势能的装置。我们通常使用的电源有交流、直流之分。(1)法拉第发明了世界上第一台直流发电机法拉第圆盘发电机。如图1所示为其示意图,铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中,它
39、可以绕水平轴在竖直平面内转动。当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时,在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的。用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,圆盘半径为a,圆盘匀速转动时的角速度为,发电机内阻为r1。求电源电动势E,并判断通过电阻R的电流方向。二、非选择题(共16分)图1(2)如图2所示为一个小型交流发电机的原理图,n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,ab边、cd边分别连在两个滑环上,导体做的两个电刷分别压在滑环上。线圈ab边的边长为L1,bc边的边长为L2,总电阻为r2。线圈以恒定的角速度绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO匀速转动。用导线将电刷与
40、电阻R连接起来形成回路。回路中其他电阻不计。请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值Em,并推导此最大值的表达式。(3)若已知L1=2a,L2=a,求上述两个发电机分别为电阻R供电时,电阻R消耗的电功率之比。图2答案答案见解析解析解析(1)圆盘产生的电动势为E=Ba=aE=Ba2根据右手定则可以判断:流过电阻R的电流方向为从c到d。(2)当线圈平面转至与磁场方向平行位置(图示位置)时,线圈中的感应电动势最大设此时ab、cd边的线速度大小为v,则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为E1=BL1vcd边产生的感应电动势为E2=BL1vn匝线圈产生的总感应电动势为Em=n(E1+E2)=
41、2nBL1v由于v=r=有Em=2nBL1=nBL1L2(3)(1)中发电机为电阻供电时:U1=E=(2)中发电机为电阻供电时:U2=Em=其他方法正确同样给分B B组组2015201520172017年高考模拟年高考模拟综合题组综合题组（时间:40分钟分值:60分）一、选择题(每题5分,共40分)1.(2017北京顺义二模,18)如图所示,一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1n2=101,原线圈接入电压u= 2 2 0sin100t(V)的交流电源,交流电压表和电流表对电路的影响可忽略不计,定值电阻R0=10,可变电阻R的阻值范围为010,则下列说法正确的是()A.调节可变电阻R的阻值时,
42、电流表示数的变化范围为1.12.2AB.当可变电阻阻值为10时,变压器的输入功率为24.2WC.副线圈中交变电流的频率为100HzD.t=0.02s时,电压表的示数为零答案答案B由=、U1=220V知U2=22V,I2=,范围是1.12.2A,电流表测的是原线圈电流I1,而=,A项错。当R=10时,变压器的输入功率P入=P出=W=24.2W,B项对。输入电压U=U1msin2ft=220sin100t(V),因此交变电流的频率f=50Hz,变压器不改变交流电的频率,C项错。交流电压表、电流表测的都是有效值,因此t=0.02s时,电压表的示数为22V,D项错。考查点考查点本题考查变压器、欧姆定律
43、、交变电压表达式。易错警示易错警示交流电压表、电流表读数均为有效值。变压器的输出功率决定输入功率,输出电流决定输入电流,输入电压决定输出电压。2.(2017北京海淀二模,17)如图所示为一理想变压器,原线圈接在一输出电压为u=U0sint的交流电源两端。电路中R0为定值电阻,V1、V2为理想交流电压表,A为理想交流电流表,导线电阻不计。现使滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动,则下列说法中正确的是()A.A的示数变小B.V2的示数变小C.V1与V2示数的比值变大D.R0消耗的电功率变大答案答案A电压U1决定U2保持不变,滑动触头向上滑动,变阻器连入电路中的阻值变大,则I2变小,又I2决定I1,则I
44、1也变小。U1/U2保持不变。P0=R0变小,综上,A正确,B、C、D错误。考查点考查点变压器的工作原理,各物理量间的相互决定关系。解题关键解题关键=,线圈匝数不变,U1不变,则U2不变,U1决定U2。而输出端电流变化会反过来影响输入端电流,I2决定I1。输出功率P2决定输入功率P1。3.(2017北京丰台一模,20)最近北京的马路边出现了某种新型的共享单车,如图甲所示,这种单车外观结构简单,没有链条,但单车质量比普通自行车大,达到了25kg。如图乙所示,单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等,便于监控单车在路上的具体位置,实现防盗。同时手机APP上有定位系统,也能随时了解单车的
45、实时位置;手机还可以通过扫描二维码自动开锁,关锁 后 A P P 就 显 示 计 时 、 计 价 等 信 息 。 此 外 , 单 车 能 够 在 骑 行 过 程 中 为 车 内 电 池 充 电 , 满 足 定 位 和自动开锁等过程中的用电。根据以上信息下列说法不正确的是()A.单车比普通自行车运动状态更容易改变B.单车某个时刻的准确位置信息是借助通讯卫星定位确定的C.单车是利用电磁感应原理实现充电的D.单车和手机之间是利用电磁波传递信息的答案答案AGPS是全球卫星定位系统的英文简写,应用于实时导航、定位等领域,故B项正确;手机和单车之间的信息交换通过电磁波实现,故D项正确;骑行过程中为车内电池
46、充电,是应用“动生电”,故C项正确;因单车质量大于普通自行车,其惯性也大,运动状态难以改变,故A项错误。考查点考查点牛顿运动定律及其应用、电磁感应现象、电磁波。反思总结反思总结北京高考物理试题中,密切联系科技生活和新兴事物的题目近年来屡见不鲜,体现了物理学习中的基本特征。这也提示考生在日常学习和复习中要注意理论联系实际,用心体会物理和现代科技、生活的联系。4.(2016北京顺义一模,17)一理想变压器原、副线圈匝数比为101,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 说 法 中 正 确 的 是()A.用理想电压表测副线圈负载两端的电压为22VB.原、副
47、线圈中电流之比为101C.变压器输入、输出功率之比为101D.交流电源电压的有效值为220V,频率为50Hz答案答案D根据图像可知原线圈两端的电压有效值为220V,周期为0.02s,所以频率为50Hz,D正确;又因为原、副线圈匝数比为101,所以副线圈负载两端的电压有效值为22V,A错误;又因为匝数比等于电流的反比,所以原、副线圈中电流之比为110,B错误;理想变压器的输入功率等于输出功率,C错误。考查点考查点考查理想变压器原、副线圈匝数比等于电压之比,等于电流的反比。变压器输入、输出功率相等。易错警示易错警示电压表测量的是电压的有效值。5.(2016北京顺义一模,19)在家庭电路中,为了安全
48、,一般在电能表后面的电路中安装一个漏电保护器,如图所示。当漏电保护器的ef两端没有电压时,脱扣开关S能始终保持接通;当ef两端一旦有 电 压 时 , 脱 扣 开 关 立 即 会 自 动 断 开 , 以 起 到 保 护 作 用 。 关 于 这 个 电 路 的 工 作 原 理 , 下 列 说 法 中正确的是()A.当站在绝缘物上的人双手分别接触b和d线时,脱扣开关会自动断开B.当用户家的电流超过一定值时,脱扣开关会自动断开C.当火线和零线之间电压太高时,脱扣开关会自动断开D.当站在地面上的人触及b线时,脱扣开关会自动断开答案答案D观察漏电保护器的导线缠绕方式可知,穿过铁芯的磁通量为零。漏电时火线电
49、流和零线电流大小不同,导致小型变压器上端磁通量不为零,这时下端线圈中磁通量也会随之变化,进而产生感应电动势,脱扣开关自动断开,从而起到保护作用。只要零线与火线电流相等都不会有磁通量的变化,所以A、B、C错误,D正确。考查点考查点导线双缠绕方式及磁通量。解题关键解题关键零线火线双缠绕方式,如果电流相同则铁芯中无磁通量。6.(2016北京海淀二模,18)如图甲所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数n=100,线圈的总电阻r=5.0,线圈位于匀强磁场中,且线圈平面与磁场方向平行。线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值R=95的定值电阻连接。现使线圈绕过b
50、c和ad边中点且垂直于磁场的转动轴OO以一定的角速度匀速转动。穿过线圈的磁通量随时 间t变化的图像如图乙所示。若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。则下列说法中正确的是()A.线圈匀速转动的角速度为100rad/sB.线圈中产生感应电动势的最大值为100VC.线圈中产生感应电动势的有效值为100VD.线圈中产生感应电流的有效值为A答案答案D根据-t图像可知:T=10-2s,m=BS=110-2Wb所以=200rad/s,A项错误;Em=nBS=200V,B项错误;E=100V,C项错误;I=A,D项正确。考查点考查点交流发电机发电的最大值、有效值及闭合电路欧姆定律。解题关键解题关
51、键感应电动势最大值Em=nBS=n,电动势有效值E=。7.(2016北京朝阳二模,16)A、B是两个完全相同的电热器,A通以图甲所示的交变电流,B通以图乙所示的交变电流,则两电热器的电功率之比PAPB等 于()A.21B.11C.1D.12答案答案A甲图电流有效值为I0,乙图电流有效值为,由P=I2R知,PAPB=21,A正确。考查点考查点交变电流有效值的计算。思路分析思路分析甲图电流有效值I=I0,从生热的角度分析,甲图描述的虽然是交流电,但电流大小不变,只是方向发生了改变,所以有效值为I0。乙图描述的是正弦交流电,电流有效值I=。8.(2015北京海淀二模,16)如图所示为模拟街头变压器通
52、过降压给用户供电的示意图,变压器输入的交流电压可视为不变。变压器输出的低压交流电通过输电线输送给用户。定值电阻R0表示输电线的电阻,变阻器R表示用户用电器的总电阻。若变压器为理想变压器,电表为理想电表,则 在 变 阻 器 的 滑 片P向上移动的过程中()A.V2示数变小B.V1示数变大C.A2示数变大D.A1示数变小答案答案D由=知,在变压器原、副线圈匝数不变时,U1不变,则U2不变,故A、B均错误;变阻器的滑片P向上移动,副线圈中负载电阻增大,由I2=可知,当R增大时,I2减小,即A2示数减小,又由=,可知当I2减小时,I1随之变小,即A1示数变小,故C错误,D正确。9.(2015北京东城一
53、模,24)(20分)(1)如图所示匝数n=60的线圈绕在变压器的闭合铁芯上,通过A、B两端在线圈内通有随时间变化的电流。有两个互相连接的金属环,细环的电阻是粗环的3倍,将细环套在铁芯的另一端。已知某一时刻细环和粗环的连接处C、D间的电压U=0.2V,并知道粗环的电阻R=1.0,求此时刻线圈AB的感应电动势。(C、D间距很小;可认为磁感线都集中在铁芯内)(2)变压器的线圈是由金属线绕制成的,若在短时间内吸热过多来不及散热就会损坏。现对粗细均匀的电阻线通以直流电的情况进行讨论:设通电产生的焦耳热与电阻线升高的温度之间满足如下关系:Q=kcmT,其中c表示物体的比热容,m为物体的质量,T表示升高的温
54、度,k为大于1的常数。请你选择一些物理量,通过论述和计算证明“为避免升温过快,若电流越大,电阻线应该二、非选择题(共20分)越粗”。(说明自己所设物理量的含义)(3)下面请根据以下微观模型来研究焦耳热,设有一段横截面积为S,长为l的直导线,单位体积内自由电子数为n,每个电子电荷量为e,质量为m。在导线两端加电压U时,电子定向运动,在运动过程中与金属离子碰撞,将动能全部传递给离子,就这样将由电场得到的能量变为相撞时产生的内能。“金属经典电子论”认为,电子定向运动是一段一段加速运动的接替,各段加速都是从定向速度为零开始。根据统计理论知,若平均一个电子从某一次碰撞后到下一次碰撞前经过的时间为t,一秒
55、钟内一个电子经历的平均碰撞次数为,请利用以上叙述中出现的各量表示这段导体发热的功率P。答案答案(1)48V(2)见解析(3)解析解析(1)当C、D间电压为0.2V时,粗环中的电流I=A=0.2A设此刻细环中的感应电动势为e,则对细环和粗环组成的回路满足e=I(3R+R)=0.2A(3+1)=0.8V由法拉第电磁感应定律E=n,及题设闭合铁芯磁通量处处相等可知:同一时刻线圈AB中的感应电动势为60e=48V(2)设有一小段长为l的电阻线,其横截面积为S,电阻率为,密度为,通过它的电流为I,因为通电产生焦耳热使这段电阻线经过时间t温度升高,电流流过电阻线产生的焦耳热Q=I2Rt,其中R=由题意知Q=kcmT即I2Rt=kcmT,其中m=lS联立,整理,有:=由于k、c、都是常数,所以与成正比表示单位时间内升高的温度;与成正比表明:当电流越大时,若想让单位时间内升高的温度少一些,则要求电阻线的横截面积大一些,即电阻线应该粗一些。(3)导线两端电压为U,所以导线中的电场强度E=导线中的一个电子在电场力F=eE的作用下,经过时间t获得的定向运动速率为v=at=t=t,由电能转化为的动能为Ek=mv2=已知平均一秒钟内一个电子经历的碰撞次数为,所以一秒钟内一个电子获得的动能为Ek=整条导线在一秒钟内获得的内能为nSlEk=一秒钟内由电能转化为的内能即这段导线的发热功率,因此P=
