第十三章交变电流和电磁波

彭俊昌2010届高三物理第一轮复习第十三章 交流电和电磁波第一讲 交变电流的产生和图象一.知识要点1.正弦交流电的产生和变化规律(1)交变电流:强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交变电流,方向不变的电流叫直流电。(2)正弦交流电的产生:将一个平面线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈中将产生按正弦规律变化的交流电。(3)变化规律:电动势: a) e=NBSsint b)Em=NBS电流: i=e/R=Imsint中性面的特点: a) e=0,最大,但/t=0b) 在中性面时电流的方向改变 c) 在一个周期内两次到达中性面2.正弦交流电的图象:正弦或余弦函数图象(1)可直接得到的物理量:电流或电压的峰值,周期.(2)可求得任意时刻的瞬时值. (3)可判断出各时刻磁通量的值或其变化率.3.描述交变电流的物理量(1)最大值:Em=NBS(2)有效值:如果让交流和直流分别通过相同的电阻,在同一时间内产生的热量相等,这个直流就称为交流电的有效值.正弦交流电有效值和峰值的关系: 、 、 交流电表的测量值为有效值,各种电气设备铭牌上标明的数值为有效值,但电容器上标注的是交流电的最大值,保险丝的熔断电流为有效值.计算电功和电热时一定要用有效值,计算电量时要用平均值(q=It=/R)(3)角频率: =2f交流电的频率等于交流发电机电枢转动的频率我国市电交流电的频率为: f=50Hz,角频率=100二.例题精选例1. 交流发电机的转子由BS的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30时交流电压的瞬时值为V。解析：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为Um=U=20V。而转过30时刻的瞬时值为u=Umcos30=17.3V。例2. 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有效值I。解析：该交流周期为T=0.3s，前t1=0.2s为恒定电流I1=3A，后t2=0.1s为恒定电流I2= -6A，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，根据定义有： I 2RT=I12Rt1+ I22Rt2 带入数据计算得：I=3A 例3. 交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动90到达虚线位置过程中，求：通过R的电荷量q为多少？R上产生电热QR为多少？外力做的功W为多少？解析：按照电流的定义I=q/t，计算电荷量q应该用电流的平均值：即，这里电流和电动势都必须要用平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值。求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR。这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热。因此W=Q 。一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能。例4. 左图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为 Pu V12345ot/10-2su/V311 A.110V B.156V C.220V D.311V解析：从u-t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为220V；后半周期电压为零。根据有效值的定义， ，得U=156V，选B。三.课堂反馈题精选1.如图所示,一闭合单匝矩形线圈abcd,在匀强磁场中匀速转动,其它条件均相同,分别以pp和oo为轴转动时,线圈中产生正弦交变电流的( ) A.最大值不同 B.有效值不同 C.瞬时值不同 D.以上三者都相同2.一个电热器接在10V的直流电源上,在t秒内产生的焦耳热为Q,今将该电热器接在一交流电源上,它在2t秒内产生的热量为Q,则这一交流电源的电压的最大值和有效值分别是( ) A.最大值是,有效值是10V B.最大值是10V,有效值是 C.最大值是,有效值是5V D.最大值是20V,有效值是3.如图所示,A、B为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置,A线圈中通以如图所示的交流电i,则( ) A.在t1到t2时间内，A、B两线圈相互吸引 B.在t2到t3时间内，A、B两线圈相互排斥 C.t1时刻两线圈的作用力为零 D.t2时刻两线圈间的吸引力最大4.如图所示交流电的有效值为( ) A. A B.5A C. D.3.5A5.如图,矩形线框绕ab边匀速转运,在t=0 时刻,线框垂直磁场,且磁场边界在中点上,试画出线框中转动时产生交流电的图象。6.有一交流电的变化规律u=311sin314t,若一辉光电压是220V的氖灯接上此交流电,则在1s钟内氖灯的发光时间是多少 ?7.在水平匀强磁场中,有一正方形的闭合线圈垂直磁感线的轴匀速转动=100rad/s,R=10,已知匝数为100,边长为20cm,B=0.5T.求: (1)外界驱动线圈转动的功率; (2)转至线圈平面与中性面成30角时,线圈受到的安培力矩; (3)线圈由中性面转至与中性面夹角为30的过程中,通过线圈导线任一截面的电量.第二讲 电感和电容对交变电流的影响一.知识要点1.电感对交变电流的阻碍作用(1)演示:实验时取直流电压跟交流电压的有效值相等结果:接直流电源时,灯泡亮些;接交流电源时,灯泡暗些. 说明:电感对交变电流有阻碍作用(2)感抗:电感对交变电流的阻碍作用的大小.线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,感抗越大.(3)低频扼流圈:构造:绕在闭合铁芯上,匝数为几千甚至超过一万,自感系数为几十亨利.作用:通直流,阻交流.(4)高频扼流圈:构造:绕在圆柱形的铁氧体芯上,有的是空心的,匝数为几百,自感系数为几个毫亨利.作用:通低频,阻高频.2.交变电流能够通过电容器(1)演示:实验时取直流电压跟交流电压的有效值相等现象:接直流电流时,灯泡不亮;接交流电源时,灯泡变亮;增大交流电频率时,灯泡更亮.说明:电容器间是介质,直流电不能通过;接交流电时电容器不断被充放电;电容对交流电有阻碍作用.(2)容抗:电容对交变电流的阻碍作用的大小.电容越大,频率越高,容抗越小.(3)交流电器设备中,与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板,所以外壳会感应出电荷.为了安全,应将外壳接地.3.电阻、感抗、容抗的区别二.例题反馈题精选1.如图所示，如果交流电频率增大，则（ ） A线圈自感系数增大 B.线圈的感抗增大 C.电路中的电流增大 D.电路中的电流减小2.在交流电路中,如果电源电动势最大值不变,频率可变,将(1)、(2、)(3)单独接入a、b间,当频率f增大时,可以观察到( ) A. A1读数不变,A2读数增大,A3读数减小 B. A1读数减小,A2读数不变,A3读数增大 C. A1读数增大,A2读数不变,A3读数减小 D. A1、A2、A3读数均不变3.关于感抗，下列说法中正确的是（ ） A.感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势阻碍电流的变化 B.感抗的大小不仅与自感系数有关,还与电流的频率有关 C.感抗虽然对交变电流有阻碍作用,但不消耗能量 D.感抗是线圈的电阻产生的4.如图所示，平行板电容器与灯泡串联,接在交流电源上,灯泡正常发光,则( ) A.把电介质插入电容器,灯泡一定变亮 B.把电容器两极板间距离增大,灯泡一定变亮 C.使电容器两极板正对面积减小,灯泡一定变亮 D.使交流电频率增加,灯泡变亮5.如图所示电路中,当a、b两端加直流电压时,L1灯发光,L2灯不亮,当加同样电压的交流电压时,L1灯发光但较暗,L2灯发光且较亮,则以下说法正确的是( ) A.A中接的是电感线圈,B中接的是电容器 B.A中接的是电容器,B中接的是电感线圈 C.A中接的是电阻,B中接的是电容器 D.若加的交流电频率增大,电压不变,则L1灯变得更暗,L2灯变得更亮6.如图所示,L为电感线圈,R为灯泡,电流表内阻为零,电压表内阻无限大,交变电源的电压.若保持电压的有效值不变,只将电源的频率变为100Hz,则下列说法正确的有( ) A.电流表示数增大 B.电压表示数增大 C.灯泡变暗 D.灯泡变亮第三讲 变压器一.知识要点1.变压器的工作原理(1)构造:原线圈,副线圈,铁芯(2)工作原理:电磁感应(互感现象) (3)输入应为交变电流2.理想变压器的基本关系式(1)功率:P入=P出 输入功率随输出功率而改变(2)电压:U1 /U2=n1 /n2 对副线圈有几个的情况也适应(3)电流: I1 /I2=n2 /n1 只适用于一个副线圈的情况 n1I1=n2I2+n3I3+nnIn 副线圈有多个的情况3.几种常见的变压器(1)自藕变压器(2)调压变压器(3)电压互感器(4)电流互感器二.例题精选n3 Rn2 L220Vn1例1. 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=8000匝，电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为36W，测得初级线圈的电流为I1=0.3A，求通过n3的负载R的电流I3。解析：由于两个次级线圈都在工作，所以不能用I1/n，而应该用P1=P2+P3和Un。由Un可求得U2=36V，U3=1000V；由U1I1=U2I2+U3I3和I2=1A可得I3=0.03A。例2. 在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是 AAAA零线火线火线零线零线火线零线火线 A. B. C. D.解析：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。选A。三.课堂反馈题精选1.如图所示变压器,n1n2=51,原线圈中加有220V的正弦交流电,则当电流由图示方向减小到i=0时刻,副线圈中cd间的电势差及电势高低为( ) A.0V,c、d等势 B.44V,c端高 C.V,d端高 D.V,c端高2.如图所示,变压器的输入电压U一定,两个副线圈匝数分别为n2和n3,只把电热器接在a、b两端时,安培计示数为I1,只把该电热器接在c、d两端时,安培计的示数为I2,则I1I2=( ) A. n2n3 B.n3n2 C.n22n32 D.n32n223.如图所示,用相同材料做成的粗细相同大小不同的两个金属环,大环半径为小环半径的三倍,第一次将大环套在一个空载的理想变压器铁芯上,再与小环组成闭合回路,第二次将小环套在铁芯上,再与大环连接,下列说法正确的是( ) A.a、b间电压,前后两次之比为31 B.两环中电流,前后两次之比为91 C.a、b间电压,前后两次之比为13 D.变压器在输入端电流前后两次之比为114.如图所示，为一理想自藕变压器，四个灯泡相同，在A、B两点间加上交流电压U1时，四灯都正常发光，设C、D两端的电压为U2，则U1U2=（ ） A.11 B.31 C.41 D.615.如图所示,n1=1100匝,n2=60匝,n3=45匝.现将220V的交流电压加在两端,若需对用电器提供3V的电压,则( ) A.将a接d,b接c B.将a接b C.将a接c,b接d D.以上均不对6.如图所示，一个理想变压器，初级线圈的匝数为n1,a、b接交流电源，次级线圈匝数为n2,与负载电阻R相连，R=40，图中电压表示数为100V，初级线圈的电流为0.4A，下列说法正确的是( ) A.次级线圈中电流的最大值为1A B.初级和次级线圈的匝数比为n1n2=25 C.如果将另一阻值为R的电阻与负载电阻并联,图中电流表的示数为2A D.如果将另一阻值为R的电阻与负载电阻串联,变压器消耗的功率是80W7.如图所示,理想变压器的初、次级分别接着完全相同的灯泡L1和L2,初、次级线圈的匝数比为n1n2=21,交流电源电压为U,则( ) A.灯L1两端电压为U/5 B.灯L1两端电压为3U/5 C.灯L2两端电压为2U/5 D.灯L2两端电压为U/28.理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量有（ ） A.交流电的频率 B.交流电的功率 C.磁通量的变化率 D.交流电的最大值9.用理想变压器给负载供电,在输入电压不变时的情况下( ) A.减少副线圈的匝数,其余保持不变,可增加变压器的输入功率 B.增加副线圈的匝数,其余保持不变,可增加变压器的输入功率 C.减小负载的电阻值,其余保持不变,可增加变压器的输入功率 D.增大负载的电阻值,其余保持不变,可增加变压器的输入功率10.如图所示，理想变压器初级线圈接在220V的正弦交流电源上，电阻R=10，b、c间匝数为10匝，当把K由b掷向c，通过R的电流增加了0.2A，求此变压器铁芯中磁通量的最大变化率为多少？第四讲 远距离输电的计算一.知识要点1.输电导线功率损失分析(1)减小导线电阻可减小损失功率,但有限.(2)减小输送电流可大大减小功率损失,在线路和输送功率不变时,可提高输送电压以减小输送电流(3)在输送功率和线路一定时,线路损失功率与输送电压的二次方成反比.所以要采用高压输电2.输电示意图3.远距离输电的基本关系(1)功率关系: P1=P2, P1=P2, P2=P2+P线(2)电压关系:U2=U1+U线(3)输电电流: (4)输电线上损失的电功率：P损=P2P1=I2(U2U1)=由上式可知，当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，损失的电功率就减小到原来的1/n2.二.例题精选R例1. 学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1，升压变压器匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻为R=4，全校22个教室，每个教室用“220V，40W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：发电机的输出功率多大？发电机的电动势多大？输电线上损耗的电功率多大？解析：所有灯都正常工作的总功率为22640=5280W，用电器总电流为A，输电线上的电流A，降压变压器上：U2=4U2=880V，输电线上的电压损失为：Ur=IRR=24V ，因此升压变压器的输出电压为U1=UR+U2=904V，输入电压为U1=U1/4=226V，输入电流为I1=4I1=24A，所以发电机输出功率为P出=U1I1=5424W 发电机的电动势E=U1+I1r=250V 输电线上损耗的电功率PR=IR2R=144W例2. 在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求：这时的输电效率和输电线的总电阻r。若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？解析：由于输送功率为P=500kW，一昼夜输送电能E=Pt=12000度，终点得到的电能E /=7200度，因此效率=60%。输电线上的电流可由I=P/U计算，为I=100A，而输电线损耗功率可由Pr=I 2r计算，其中Pr=4800/24=200kW，因此可求得r=20。 输电线上损耗功率，原来Pr=200kW，现在要求Pr=10kW ，计算可得输电电压应调节为U=22.4kV。三.课堂反馈题精选1.远距离输送交流电都采用高压输电,.我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电.采用高压输电的优点是( ) A.可节省输电线的铜材料 B.可根据需要调节交流电的频率 C.可减少输电线上的能量损耗 D.可加快输电速度2.某电站向远处输送一定功率的电能,则下列说法正确的是( ) A.输电线不变,将送电电压提高到原来的10倍时,输电线损耗的功率将减为原来的1/10 B.输电线不变,将送电电压提高到原来的10倍时,输电线损耗的功率将减为原来的1/100 C.送电电压不变,将输电线的截面直径增加为原来的2倍时,输电线损耗的功率将减半 D.送电电压不变,将输电线的截面直径减半时,输电线损耗的功率将增为原来的四倍3.分别用U1=U和U2=kU两种电压输送电能,若输送的功率相同,在输电线上损失的功率也相同,导线的长度和材料也相同,则在两种情况下导线的横截面积之比S1S2为( ) A. k1 B. 1k C. k21 D. 1k24.某发电机输出功率P=100kW,发电机端电压为250V,输电线总电阻R=8,要想输电线上功率损失不超过5,用户得到的电压正好是220V,求所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数之比各为多少?5.有一台内阻为1的发电机,供给一个学校的照明用电,升压变压器匝数之比为14,降压变压器的匝数之比为41,输电线的总电阻R=4,全校共有22个班,每班有220V,40W的电灯6盏,若保证全部电灯正常发光,则: (1)发电机输出功率多大? (2)发电机电动势多大? (3)输电效率多少? (4)若使用电灯数减半并正常发光,发电机输出功率是否减半?6.某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电.当发电厂的输出功率为P0时,额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1.若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高,仍通过原来的输电线供电,到达用电设备所在地,再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压,供用电设备使用,如图所示.这样改动后,当发电厂输出的功率仍为P0,用电设备获得的功率增至P2.试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比N1/N2以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比n1/n2各为多少?7.小型水利发电站水流量10m3/s,落差5m,发电机效率50,输出电压为400V,若要向一乡镇供电,输电线的总电阻为8,为使线路上损耗功率限制在发电机输出功率的8,需在发电机输出端安装升压变压器,若用户所需电压为220V,则在用户处需安装降压变压器,已知水的密度为103kg/m3.求: (1)发电机的输出功率; (2)输电线上的电流强度; (3)升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数比.第五讲 电磁振荡(略)一.知识要点1. LC振荡电路振荡特点2.振荡电流的图象3. LC回路的固有周期和固有频率(1)周期(2)频率 二.例题精选例1. 电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的。在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强的电场，使电子加速。被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动。设法把高能电子引入靶室，能使其进一步加速。在一个半径为r=0.84m的电子感应加速器中，电子在被加速的4.2ms内获得的能量为120MeV。这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的，磁通量从零增到1.8Wb，求电子共绕行了多少周？解析：根据法拉第电磁感应定律，环形室内的感应电动势为E= 429V，设电子在加速器中绕行了N周，则电场力做功NeE应该等于电子的动能EK，所以有N= EK/Ee，带入数据可得N=2.8105周。三.课堂反馈题精选1.已知LC振荡电路中电容器极板1上的电量随时间的变化曲线如图所示,则( ) A. a、c两时刻电路中的电流最大,方向相同 B. a、c两时刻电路中的电流最大,方向相反 C. b、d两时刻电路中的电流最大,方向相同 D. b、d两时刻电路中的电流最大,方向相反2.在LC电路中，电容器电压随时间变化的函数关系为u=Umcost，则在由3T/4到T的过程中，下列说法正确的是（ ） A.是磁场能转化为电场能的过程 B.是电场能转化为磁场能的过程 C.是电容器充电的过程 D.是电容器放电的过程3.对处于如图所示时刻的LC振荡电路,下列说法正确的是( ) A.电容器正在放电,电场能正转化为磁场能 B.电容器正在充电,磁场能正转化为电场能 C.电容器正在放电,磁场能正转化为电场能 D.电容器正在充电,电场能正转化为磁场能 4.如图所示,在LC电路中,振荡周期为2s,通过P点的电流按正弦规律变化,若把通过P点向右的电流方向规定为正方向,则( ) A.在0.5s至1s内,C在充电 B.在0.5s至1s内,C上极板带正电 C.在1s至1.5s内,Q点比P点电势高 D.在1s至1.5s内,磁场能正在转化为电场能5.如图所示的LC振荡电路中,已知某时刻i的方向,且正在增大,则( ) A. A板带正电 B. L两端电压正在增大 C. 电容器C正在充电 D. 电场能正在转化为磁场能6. LC振荡电路中电容器两板间电压u随时间的变化曲线如图所示,则以下说法错误的是 A. Oa时间内,电容器正在充电 B. cd时间内,电容器正在放电 C. ab时间内,磁场能正在减小 D. b时刻线圈中电流最强7.为了增大LC振荡电路的固有频率,下列办法中可行的是( ) A.增大电容器两极板的正对面积,并在线圈中放入铁芯 B.减小电容器两极板的距离,并增加线圈的匝数 C.减小电容器两极板的距离,并在线圈中放入铁芯 D.减小电容器两极板的正对面积,并减小线圈的匝数8.电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的,现发现某电子钟每天要慢30s,造成这一现象的原因可能是( ) A.电池用久了 B.振荡电路中电容器的电容变大了 C.振荡电路中线圈的电感变大了 D.振荡电路中电容器的电容变小了9.如图所示的电路中，L是不计电阻的电感器，C是电容器，闭合电键K,待电路达到稳定状态后,再断开电键K,LC回路中将产生电磁振荡.如果规定电感L中的电流方向从a到b为正,打开电键的时刻为t=0,那么下列四个图中能正确表示电感中电流I随时间变化的规律的是( )10.如图所示,正在发生无阻尼振荡的LC回路中,开关S接通后,电容器上电压的振幅为U,周期为T,若在电流为零的瞬间突然将电键S断开,回路中仍做无阻尼振荡,电容器上电压振幅为U,周期为T,则下列判断正确的是( ) A.T=T,U=U B. TT,U=U C.T=T,UU D.TT,U=U第六讲 电磁场和电磁波一.知识要点1.麦克斯韦电磁理论(1)麦氏理论的两个要点:变化的电场能产生磁场,变化的磁场能产生电场(2)对麦氏理论的理解恒定的磁场不能产生电场,恒定的电场也不能产生磁场均匀变化的磁场产生恒定的电场不均匀变化的磁场产生变化的电场周期性变化的磁场(电场)产生同频率周期性变化的电场(磁场)(3)变化的磁场产生的感应电场的方向可用楞次定律判断2.电磁波(1)特点:电磁波是物质波,传播时不需要介质,可在真空中传播电磁波是横波,电场方向与磁场方向都跟传播方向垂直电磁波与物质相互作用时,能产生反射、吸收、折射等现象电磁波具有波的共性,能产生干涉、衍射等现象电磁波可以脱离波源独立存在(2)波速：c=3108m/s, 在介质中v=c/n ,频率不变3.电磁波的发射与接收(1)电磁波的产生:要有足够高的振荡频率 需要开放电路(2)电磁波的发射和接收过程:调制:在电磁波的发射技术中,使高频电磁波随传播信号(声音,图象)而变化调幅:使高频振荡电流的振幅随传递信号(声音,图象等低频信号)而改变 调频:使高频振荡电流的频率随传递信号(声音,图象等低频信号)而改变解调:在电磁波接收电路中,从高频振荡电流中检出所携带的信号.解调是调制的逆过程,解调又称检波.二.例题精选例1. 某防空雷达发射的电磁波频率为f=3103MHZ，屏幕上尖形波显示，从发射到接受经历时间t=0.4ms，那么被监视的目标到雷达的距离为_km。该雷达发出的电磁波的波长为_m。解析：由s= ct=1.2105m=120km。这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为60km。由c= f可得= 0.1mv0例2. 如图所示，半径为 r 且水平放置的光滑绝缘的环形管道内，有一个电荷量为 e，质量为 m 的电子。此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式为 B=B0+kt(k0)。根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力，使其得到加速。设t=0时刻电子的初速度大小为v0，方向顺时针，从此开始后运动一周后的磁感应强度为B1，则此时电子的速度大小为 A. B. C. D.1212解析：感应电动势为E=kr2，电场方向逆时针，电场力对电子做正功。在转动一圈过程中对电子用动能定理：kr2e= mv2- mv02，B正确；由半径公式知，A也正确，答案为AB。例3. 如图所示，平行板电容器和电池组相连。用绝缘工具将电容器两板间的距离逐渐增大的过程中，关于电容器两极板间的电场和磁场，下列说法中正确的是 A.两极板间的电压和场强都将逐渐减小 B.两极板间的电压不变，场强逐渐减小 C.两极板间将产生顺时针方向的磁场 D.两极板间将产生逆时针方向的磁场解析：由于极板和电源保持连接，因此两极板间电压不变。两极板间距离增大，因此场强E=U/d将减小。由于电容器带电量Q=UC，d增大时，电容C减小，因此电容器带电量减小，即电容器放电。放电电流方向为逆时针。在引线周围的磁场方向为逆时针方向，因此在两极板间的磁场方向也是逆时针方向。选BD。三.课堂反馈题精选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.电磁波在任何介质中的传播速度均为3108m/s C.电磁波由真空进入介质时,波长将变短 D.电磁波不能产生干涉,衍射现象2.下列关于电磁波的说法中正确的是( ) A.只有电场和磁场发生变化,就能产生电磁波 B.电磁波传播需要介质 C.停止发射电磁波,发射出去的电磁波仍然独立存在 D.电磁波具有能量,电磁波的传播是伴随着能量向外传递的3.电磁波由真空进入介质后,发生变化的物理量有( ) A.波长和频率 B.波速和频率 C.波长和波速 D.频率和能量4.下列说法正确的是( ) A.摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置 B.电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置 C.摄像机在1秒内要送出25张画面 D.电视机接收的画面是连续的5.关于雷达的特点,下列说法正确的是( ) A.雷达所用无线电波的波长比短波更短 B.雷达只有连续发射无线电波,才能发现目标 C.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离 D.雷达在能见度低的黑夜将无法使用6.关于电磁波的发射和接收,下列说法正确的是( ) A.为了使振荡电路有效地向空间辐射能量,必须是闭合电路 B.电台功率比较低,不能直接用来发射电磁波 C.当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强 D.要使电视机荧光屏上有图像,必须要有检波的过程7.如图所示,在内壁光滑,水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于环口径的带正电小球,正以速率v0沿逆时针方向匀速转动.若在此空间突然加上竖直向上,磁感应强度B随时间成正比例增加的匀强磁场,设运动过程中小球带的电量不变,那么( ) A.小球对玻璃环的压力不断增加 B.小球受到的磁场力不断增大 C.磁场力对小球一直不做功 D.小球先沿逆时针方向做减速运动,过一段时间后沿顺时针方向做加速运动8.一雷达向远处发射无线电波,每次发射的时间是1s,两次发射的时间间隔为100s,在指示器的荧光屏上呈现的尖形波如图所示,已知图中刻度长ab=bc,则障碍物与雷达之间的距离是多大? 交流电 电磁场和电磁波总复习测试题一.选择题1.把一只电热器接到100V的直流电源上,在t时间内产生热量Q,若将它分别接到u1=100sint(V)和u2=50sin2t(V)的交流电源上,仍要产生Q的热量,则所需的时间分别是( ) A. t, 2t B. 2t, 8t C. 2t, 2t D. t, t2.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示,则下列说法正确的是( ) A. t=0时刻,线圈平面与中性面垂直 B. t=0.01s时刻,磁通量的变化率最大 C. t=0.02s时刻,交流电动势达到最大 D.该线圈相应产生的电动势的图象如乙图所示3.如图所示,把电阻、电感器、电容器并联接到一个交流电源上，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，则三只电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是( ) A. I1=I2=I3 B. I1I2I3 C. I2I1I3 D. I3I1I24.一理想变压器的副线圈为200匝,若输出正弦交变电压为10V,则铁芯内 磁通量变化率的最大值约为( ) A. 0.07Wb/s B. 5Wb/s C. 7.05Wb/s D. 14.1Wb/s5.将输入电压为220V,输出电压为6V的理想变压器改绕成输出电压为30V的变压器,副线圈原来是30匝,原线圈匝数不变,则副线圈新增绕的匝数为( ) A. 120匝 B. 150匝 C. 180匝 D. 220匝6.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1n2=101,在原线圈两端 输入交变电压,其瞬时值为u1=2202sin100t (V),在副线圈两端接入一灯泡L和另一只交流电压表,下面说法正确的是( ) A.电压表的示数为22V B.电压表的指针周期性的左右偏转 C.输出交变电压的频率为5Hz D.灯泡承受电压的最大值为22V7.一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动,如图所示. 当磁感应强度均匀增大时,此粒子的( ) A.动能增加 B.动能减小 C.动能不变 D.半径增大8.如图所示为电热毯电路示意图，交流电压u =311sinl00t(v)，当开关S接通时电热丝的电功率为P0；下列说法正确的是：A.开关接通时，交流电压表的读数为220VB.开关接通时，交流电压表的读数为311VC.开关断开时，交流电压表的读数为311V，电热丝功率为P0/2D.开关断开时，交流电压表的读数为156V，电热丝功率为P0/29.如图所示，一个理想变压器，原副线圈匝数之比为n1:n2=10:1，在原线圈ab两端加上电压220V的正弦交流电，当原线圈中电流为零的瞬间，副线圈两端c、d之间的瞬时电压大小为 A22V B220V C31.1V D010.家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具,主要有磁控管、波导管、微波加热器、炉门、变压器、镇流系统、冷却系统、外壳等组成,接通电路后,220V交流电经过变压器变压,一方面在次级产生3.4V交流电对磁控管加热,同时在另一次级产生2000V高压电,经镇流系统加到磁控管的阴阳两极之间,使磁控管产生2450MHz的微波,微波输送至金属制成的加热器被来回反射,微波的电磁作用使食物内分子高频的运动而使食物加快受热,并能最大限度地保存食物中的维生素.下列说法正确的是( ) A.微波是振荡电路中自由电子运动产生的 B.微波是原子外层电子受激发而产生的 C.微波炉变压器的高压变压比为11100 D.微波输出功率为700W的磁控管每秒内产生的光子数为2.31015个11.如图所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器。若已知甲的变压比为1000：1，乙的变流比为100：l，并且已知加在电压表两端的电压为220V，通过电流表的电流为10A，则输电线的输送功率为： A.2.2103WB.2.210-2WC.2.2l08W D.2.2104W12.如图所示，理想变压器初、次级线圈匝数比n1:n2=6：1，次线圈与定值电阻R及电流表A2组成闭合电路，初级线圈与平行金属导轨相连，且接有电流表A1,在导轨所在空间存在与导轨平面垂直的匀强磁场，导轨的电阻可以忽略不计，导体棒ab的电阻为r，它与两导轨垂直并且接触良好。当导体棒ab向右作匀速运动切割磁感线时，电流表A1的示数为12mA，此时电流表A2的示数A.2mA B.72mA C.0 D.与R的具体数值有关13.一台理想变压器，其原线圈接220V正弦交变电压时，其副线圈上所接的阻值为10的电阻器上得到44V电压。若将副线圈的匝数再增加10匝，则通过副线圈上该电阻的电流增加1.1A。由此可知该变压器原线圈的匝数为A.200匝 B.2000匝 C.50匝 D.500匝14.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的。可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些。这是因为用电高峰时A.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低B.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小C.总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大D.供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流较小15.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1n2=31，在原、副线圈电路中分别接有阻值相同的电阻R1、R2。交变电源电压为U，则下列说法中正确的是R1R2n2n1A.电阻R1、R2两端的电压之比为31B.电阻R1、R2上消耗的电功率之比为11C.电阻R1、R2两端的电压均为U/3D.电阻R1、R2上消耗的电功率之比为19二.计算题16.有50匝绕成的闭合矩形金属线圈abcd,置于磁感应强度B=1.5T的匀强磁场中,磁场区域在OO左侧,起始位置如图中实线所示,线框平面与磁场垂直,cd边恰好在磁场边缘,已知bc=0.2m,ab=0.1m,线框总电阻R=10,不计线圈电感.若规定abcda为电流的正方向,画出线框从起始位置开始,以cd边为轴,ab边向纸外转出,以=rad/s的角速度匀速转动时,在04s时间内,线框中电流i随时间t变化的图线.17.黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备,它发出的紫外线能够吸收害虫飞向黑光灯,然后被黑光灯周围的高压电网击毙. (1)一只20W的黑光灯正常工作时,约有5的能量转化为光能,光能中约有46是频率为71014Hz的紫光,求黑光灯每秒向外辐射多少个该频率的光子. (2)如图所示是高压电网的工作电路,高压电网是利用变压器将有效值为220V的交流电压升为高压,高压电网相邻两电极间的距离为0.5cm,已知空气在常温常压下的击穿电压为6220V/cm,为防止空气被击穿而造成短路,变压器的初、次级线圈匝数比不得超过多少?18.在水平桌面上放置一个半径为R=0.5m的绝缘的不光滑圆槽,小球可以在槽中运动,槽的宽度远小于半径R,如图甲所示,设小球质量m=1.0103kg,所带电量q=+5.0103C.空间存在竖直向下的匀强磁场,当磁感应强度的大小随时间变化如图乙所示时,槽所在处产生 感应电场,感应电场的电场强度,方向如图甲中虚线所示,为半径为R,逆时针方向(俯视)的闭合同心圆,小球沿电场线方向每一次滑到A点时,磁感应强度B0=0.8T,此时槽的内、外壁均不受压力,当小球经0.2s转过一周第二次到达A点时,槽外壁所受压力N=3.0103N.求: (1)小球第一次到达A点时的速度v0的大小; (2)小球第二次到达A点时的速度v的大小; (3)小球从第一次到达A点开始,滑行一周的过程中感应电场力做的功; (4)小球从第一次到达A点开始,滑行一周的过程中克服摩擦力所作的功. - 22 -