北京市2019版高考物理 专题十三 交变电流课件.ppt

专题十三交变电流 高考物理 北京市专用 1 2012北京理综 15 6分 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 考点一交变电流的产生和描述A组自主命题 北京卷题组 五年高考 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 2 2018课标 16 6分 一电阻接到方波交流电源上 在一个周期内产生的热量为Q方 若该电阻接到正弦交流电源上 在一个周期内产生的热量为Q正 该电阻上电压的峰值均为u0 周期均为T 如图所示 则Q方 Q正等于 A 1 B 1C 1 2D 2 1 答案D本题考查交变电流的有效值及焦耳定律 根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得 Q方 T Q正 T T 故 选项D正确 易错点拨正弦式交变电流的有效值是其峰值的 其他交流电的有效值和峰值间一般不存在该关系 B组统一命题 课标卷题组 3 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 疑难突破设M导线框中的电流有效值为IM 则rT 2 r 得IM 设N导线框中电流有效值为IN 则rT 2 r 得IN 故IM IN 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 考点二变压器电能的输送A组自主命题 北京卷题组 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 U1I1 220W A项错误 交流电的周期T s 0 02s D项错误 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 2 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 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 B组统一命题 课标卷题组 3 2016课标 19 6分 多选 如图 理想变压器原 副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b 当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时 两灯均能正常发光 下列说法正确的是 A 原 副线圈匝数比为9 1B 原 副线圈匝数比为1 9C 此时a和b的电功率之比为9 1D 此时a和b的电功率之比为1 9 答案AD由题意知U 10U灯 a b均正常发光 则变压器输入电压U1 9U灯 而输出电压U2 U灯 所以原 副线圈匝数比n1 n2 U1 U2 9 1 而I1 I2 n2 n1 1 9 所以两灯功率之比Pa Pb U灯I1 U灯I2 1 9 选项A D正确 审题指导两灯均正常发光 Ua Ub U灯 U Ua U1 10U灯 则U1 9U灯 评析本题考查变压器原 副线圈的电压关系和电流关系等知识 难度为易 弄清变压器输入电压U1与U灯的关系是解决本题的关键 4 2015课标 16 6分 0 664 一理想变压器的原 副线圈的匝数比为3 1 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 k 选项A正确 5 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 Uab Ucd n1 n2B 增大负载电阻的阻值R 电流表的读数变小C 负载电阻的阻值越小 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Uab Ucd n1 n2 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Uab Ucd n1 n2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D正确 6 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 U2 U1 U2降低B U2 U1 U2升高C U2 U1 U2降低D U2 U1 U2升高 C组教师专用题组 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U2 U1 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 7 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 Umsin t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 8 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 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 考点三电磁场和电磁波A组自主命题 北京卷题组 答案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 实现安全降落 2 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 考查点电磁波 机械波 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 3 2015北京理综 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 考查点电磁感应 电磁波的产生 发射与接收 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 4 2018北京理综 24 2 观测宇宙中辐射电磁波的天体 距离越远单位面积接收的电磁波功率越小 观测越困难 为了收集足够强的来自天体的电磁波 增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要途径 2016年9月25日 世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用 被誉为 中国天眼 FAST直径为500m 有效提高了人类观测宇宙的精度和范围 a 设直径为100m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P1 计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P2 b 在宇宙大尺度上 天体的空间分布是均匀的 仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象 设直径为100m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0 计算FAST能够观测到的此类天体数目N 解析a 地球上不同望远镜观测同一天体 单位面积上接收的功率应该相同 因此P2 P1 25P1b 在宇宙大尺度上 天体的空间分布是均匀的 因此 一个望远镜能观测到的此类天体数目正比于以望远镜为球心 以最远观测距离为半径的球体体积 设地面上望远镜能观测到此类天体需收集到的电磁波的总功率的最小值为P0 直径为100m望远镜和FAST能观测到的最远距离分别为L0和L 则P0 可得L 5L0则N N0 125N0 答案a 25P1b 125N0 思路分析以发出电磁波的天体为球心 天体到地球距离为半径 建立球面辐射模型 是望远镜观测某一确定天体辐射的常用模型 反之 以望远镜为球心 以观测距离为半径建立的球体模型 又是反映望远镜探测能力的有效模型 5 2016课标 34 1 5分 关于电磁波 下列说法正确的是 A 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B 周期性变化的电场和磁场可以相互激发 形成电磁波C 电磁波在真空中自由传播时 其传播方向与电场强度 磁感应强度均垂直D 利用电磁波传递信号可以实现无线通信 但电磁波不能通过电缆 光缆传输E 电磁波可以由电磁振荡产生 若波源的电磁振荡停止 空间的电磁波随即消失 答案ABC 解析电磁波在真空中的传播速度为3 108m s 与频率无关 选项A正确 由麦克斯韦电磁场理论可知 选项B正确 变化的电场和磁场相互激发 且相互垂直 形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直 选项C正确 电磁波可以通过电缆 光缆传输 选项D错误 电磁振荡停止后 电磁波可以在空间继续传播 直到能量消耗完为止 选项E错误 易错点拨易错选E 认为波源停止振荡 波随即消失 评析本题考查电磁波的产生与传播的相关知识 试题难度不大 考查学生的识记能力 B组统一命题 课标卷题组 1 2018北京海淀零模 15 图是正弦交流电源的输出电压u随时间t变化的图像 关于该图像所表示的交流电 下列说法正确的是 A 该交流电压的有效值是311VB 该交流电压的周期是2sC 该交流电压的瞬时值表达式是u 311sin100 t V D 该交流电压的初相位是 考点一交变电流的产生和描述 A组2016 2018年高考模拟 基础题组 三年模拟 答案C由交流电压的瞬时值表达式u Umsin t 及图像得到信息 Um 311V T 2 10 2s 100 rad s 0 C选项正确 解题关键交流电压的瞬时值表达式u Umsin t 2 2018北京朝阳二模 17 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t的变化关系如图所示 已知线圈总电阻为2 则 A t 1 0s时线圈平面平行于磁感线B t 1 5s时线圈中感应电流为0C t 2 0s时线圈中的感应电动势为0D 一个周期内线圈产生的热量为8J 答案C由图可知t 1 0s时 最大 则线圈平面垂直磁感线 A错 由E n可知 B错 C对 由图可知 T 2s 则 rad s Em n m 4 V Q T T 8 2J 则D错 解题关键线圈转动产生的是正弦式交流电 因而求产生的热量时 应利用电动势的有效值 而Em nBS 其中 m BS E 3 2018北京朝阳一模 19 如图所示 将带铁芯的电感器L与灯泡A串联 再与另一个完全相同的灯泡B并联 接在以正弦交流信号发生器为电源的两端 通过调节交流信号发生器上的旋钮 可以改变输出电压和信号的频率 闭合开关S A B两灯均发光 关于该实验 下列说法中正确的是 A 保持交流信号频率不变 适当提高输出电压 发现A灯始终比B灯亮B 保持输出电压不变 提高交流信号频率 发现A B灯均变亮C 保持输出电压和信号频率不变 撤去铁芯后 发现A灯比原来亮D 断开开关S 发现A灯闪亮一下 然后熄灭 答案C由图中电路可知 A灯与电感线圈L串联后与B灯并联 交流信号的频率不变 适当提高输出电压则电感线圈的感抗XL 2 fL不变 A灯支路电流比B灯支路电流小 A灯没有B灯亮 故A选项错误 保持输出电压不变 提高交流信号频率 因感抗变大 则A灯变暗 B灯亮度不变 故选项B错误 保持输出电压和信号频率不变 撤去铁芯后 电感线圈的自感系数L变小 感抗变小 故A灯支路电流变大 A灯比原来亮 因此选项C正确 断开开关S 流过电感线圈的电流将流过A灯 断开S前 A灯与电感线圈中电流相等 故A灯不会闪亮一下 而是在原来亮度基础上逐渐变暗 因此 选项D错误 解题关键明确电感线圈对交变电流的作用 知道交流电频率变化时 电感线圈的阻碍作用如何变化是解本题的关键 4 2018北京丰台二模 17 如图所示 a b c d e 过程是交流发电机发电的示意图 线圈的ab边连在金属滑环K上 cd边连在金属滑环L上 用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上 线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接 下列说法正确的是 A 图 a 中 线圈平面与磁感线垂直 磁通量变化率最大B 从图 b 开始计时 线圈中电流i随时间t变化的关系是i Imsin tC 当线圈转到图 c 位置时 感应电流最小 且感应电流方向改变D 当线圈转到图 d 位置时 感应电动势最小 ab边感应电流方向为b a 答案C当线圈平面与磁感线垂直时 例如线圈处于图 a c 中位置 ab cd边速度方向与磁感线平行 不切割磁感线 不产生感应电动势 磁通量变化率为0 感应电流为0 此位置为中性面 感应电流方向改变 C项正确 A项错误 图 d 中线圈平面与磁感线平行时 ab cd边垂直切割磁感线 感应电动势最大 由右手定则可知ab边感应电流方向为b a D项错误 从图 b 开始计时 线圈产生的感应电动势随时间变化的关系为e Emcos t 又由欧姆定律I 则线圈中感应电流i随时间t变化的关系为i Imcos t B项错误 知识拓展线圈在磁场中匀速转动 当线圈平面与磁感线垂直时 穿过线圈平面的磁通量最大 而磁通量变化率为0 感应电流方向改变 该位置称为中性面 从垂直于中性面位置开始计时 感应电动势瞬时值表达式 e Emcos t BS cos t 感应电流瞬时值表达式 i Imcos t cos t 5 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bc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D根据 t图像可知 T 10 2s m BS 1 10 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 解题关键感应电动势最大值Em nBS n m 电动势有效值E 6 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PA PB等于 A 2 1B 1 1C 1D 1 2 考查点交变电流有效值的计算 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 答案A甲图电流有效值为I0 乙图电流有效值为 由P I2R知 PA PB 2 1 A正确 7 2016北京西城二模 19 为研究电阻 电容和电感对交变电流的影响 李老师设计了一个演示实验 装置如图所示 两个电路的电源为完全相同的交流电源 a b c d e f为6只完全相同的小灯泡 a b各串联一个电阻 c d各串联一个电容器 e f各串联一个相同铁芯匝数不同的线圈 电阻 电容 线圈匝数的值如图所示 老师进行演示时 接通交流电源 进行正确的操作 下列对实验现象的描述及分析正确的是 A a b灯相比 a灯更亮 说明串联电阻不同 对交流电的阻碍作用不同B c d灯均不发光 说明电容器对交流电产生阻隔作用C c d灯均能发光 但c灯更亮 说明电容越大 对交流电的阻碍作用越小D e f灯均能发光 但f灯更亮 说明自感系数越大 对交流电的阻碍作用越小 答案C结合题中条件可得 电阻越大 阻碍作用越大 所以a比b暗 电容越大 阻碍作用越小 所以c比d亮 其他条件相同时 电感线圈的匝数越多 阻碍作用越大 e比f亮 C项正确 A B D项错误 8 2017北京海淀期末 15 如图所示 位于竖直平面内的矩形金属线圈 边长L1 0 40m L2 0 25m 其匝数n 100 总电阻r 1 0 线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C D 集流环 焊接在一起 并通过电刷和R 3 0 的定值电阻相连接 线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场 磁感应强度B 1 0T 在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动 角速度 2 0rad s 求 1 电阻R两端电压的最大值 2 从线圈平面通过中性面 线圈平面与磁场方向垂直的位置 开始计时 经过周期通过电阻R的电荷量 3 在线圈转动一周的过程中 整个电路产生的焦耳热 解析 1 线圈中感应电动势的最大值Em nBS 其中S L1L2Em nBS nBL1L2 20V线圈中感应电流的最大值Im 5 0A电阻R两端电压的最大值Um ImR 15V 2 从线圈平面通过中性面时开始 经过周期的时间 t 此过程中线圈中的平均感应电动势 n n通过电阻R的平均电流 通过电阻R的电荷量q t 2 5C 3 线圈中感应电流的有效值I A线圈转动一周的过程中 电流通过整个回路产生的焦耳热 Q热 I2 R r T 50 J 157J 答案 1 15V 2 2 5C 3 157J 9 2018北京西城期末 8 如图所示 理想变压器接在电压有效值不变的交流电源上 灯泡L1和L2完全相同 阻值不变 R是一个定值电阻 闭合开关S1 S2 两灯泡正常发光 然后断开S2 下列判断正确的是 A 灯泡L1变暗B 电阻R两端的电压变大C 变压器输入功率不变D 变压器输出功率变小 考点二变压器电能的输送 答案D由题意知U1不变 则输出电压不变 断开S2 电路总电阻R总变大 由I 知 流过R的电流减小 UR减小 B错误 U2 UR 所以增加 灯泡L1变亮 A错误 变压器输出功率P出 U2I变小 D正确 理想变压器 P入 P出 所以输入功率变小 C错误 解题关键理想变压器输入功率与输出功率相等 输出功率决定输入功率 10 2018北京海淀期末 5 多选 如图所示 理想变压器原线圈匝数n1 1100 副线圈匝数n2 220 交流电源的电压u 220sin100 t V 电阻R 44 电表均为理想交流电表 则下列说法中正确的是 A 交流电的频率为50HzB 电流表A1的示数为0 20AC 变压器的输入功率为88WD 电压表的示数为44V 答案ABD由交流电压表达式u Umsin t 220sin100 t V 得交流电的频率f 50Hz A项正确 变压器的输入电压U1 220V 由 得U2 44V D项正确 电流表A2的示数I2 1A 理想变压器的输入功率等于输出功率 P入 P出 U2I2 44W C项错 由 得I1 0 20A B项正确 11 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n1 n2 10 1 原线圈接入电压u 220sin100 t 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0 10 则下列说法正确的是 A 调节可变电阻R的阻值时 电流表示数的变化范围为1 1 2 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B由 U1 220V知U2 22V I2 范围是1 1 2 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 U1msin2 ft 220sin100 t 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 考查点本题考查变压器 欧姆定律 交变电压瞬时值表达式 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 12 2016北京顺义一模 17 一理想变压器原 副线圈匝数比为10 1 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 副线圈中电流之比为10 1C 变压器输入 输出功率之比为10 1D 交流电源电压的有效值为220V 频率为50Hz 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10 1 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1 10 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 易错警示电压表测量的是电压的有效值 13 2018北京门头沟一模 17 如图所示 一理想变压器原 副线圈的匝数比n1 n2 4 1 电阻R 55 原线圈两端接一正弦式交变电流 其电压的有效值为220V 则 A 原线圈中电流的有效值为0 25AB 副线圈电压的最大值为55VC 副线圈电流的最大值为1 0AD 变压器的输出功率为220W 答案A 则 得U2 55V U2m U2 55V I2 1A I2m I2 A 又 则I1 0 25A P出 U2I2 55W 选项A正确 B C D错误 易错警示弄懂最大值与有效值的关系 功率用有效值来求 14 2018北京房山二模 23 三峡水电站是我国最大的水力发电站 平均水位落差约100m 水的流量约1 35 104m3 s 船只通航需要约3500m3 s的流量 其余流量全部用来发电 水流冲击水轮机发电时 水流减少的势能有20 转化为电能 1 按照以上数据估算 三峡发电站的发电功率最大是多大 2 本市现行阶梯电价每户每月1挡用电量最高为240kW h 如果按照本市现行阶梯电价1挡最高用电量计算 三峡电站可以满足多少户家庭生活用电 3 把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区 已知输电功率为P 输电线路的总阻值为R 要使输电线路上损耗的功率小于 P a 求输电电压的最小值U b 在输电功率一定时 请提出两种减少输电过程中功率损耗的方法 解析 1 P1 1 0 103 1 35 104 3500 10 100 20 W 2 106kW 4分 2 每户用电平均功率 P2 kW kW 6 106 户 5分 3 a 输电导线损失热功率 P I2R输电功率P IU可得U 5分 b 减少功率损耗的方法有 提高输电电压 2分 增大导线横截面积 减小电阻 2分 答案 1 2 106kW 2 6 106户 3 a b 见解析 15 2018北京西城二模 15 下列说法正确的是 A 光波的传播需要介质B 在真空中电磁波的传播速度小于光速C X射线 射线都是电磁波D 发声体振动时在空气中产生的声波是横波 考点三电磁场和电磁波 答案C光波属于电磁波 光波的传播不需要介质 在真空中电磁波的传播速度等于光速 X射线 射线都是电磁波 发声体振动时在空气中产生的声波是纵波 解题关键熟知电磁波特点及电磁波谱 声波是纵波 16 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SIM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APP 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B根据题意 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 17 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 1 2018北京海淀期末 7 多选 如图所示 KLMN是一个竖直的匝数为n的矩形导线框 全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中 线框面积为S MN边水平 线框绕竖直固定轴以角速度 匀速转动 当MN边与磁场方向的夹角为30 时 图示位置 下列说法正确的是 A 导线框中产生的瞬时电动势的大小是B 导线框中产生的瞬时电动势的大小是C 线框中电流的方向是K L M N KD 线框中电流的方向是K N M L K B组2016 2018年高考模拟 综合题组时间 45分钟分值 80分 一 选择题 每题6分 共48分 答案BD由题图可确定线框的NK边速度方向 再由右手定则可判断线框中电流方向是K N M L K C项错 D项对 取导线框t 0时刻与磁场平行 则线框中瞬时感应电动势e nBS cos t 转至如图所示位置时 t 30 瞬时感应电动势大小为e nBS cos30 B对 A错 易错警示错选A的原因是对初始时刻线圈处于什么样的位置 对应瞬时值的表达式不清楚 只是凭记忆记成e nBS sin t 也有些同学不知道 t 30 用右手定则判定动生电动势方向时 磁感线可以斜穿手心 2 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100 rad sD 电动势的瞬时值与时间的关系为e 100sin50 t V 答案D由图知T 4 10 2s f 25Hz 50 rad s Em 100V 瞬时值e Emsin t 100sin50 t V D正确 3 2017北京西城一模 19 在探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D 将线圈a改接在学生电源直流输出端 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U2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 4 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 5 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 U0sin t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I1也变小 U1 U2保持不变 P0 R0变小 综上 A正确 B C D错误 考查点变压器的工作原理 各物理量间的相互决定关系 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 6 2016北京顺义一模 19 在家庭电路中 为了安全 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 考查点导线双缠绕方式及磁通量 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 7 2018北京海淀期末 3 如图所示的交流电路中 灯L1 L2和L3均发光 如果保持交变电源两端电压的有效值不变 但频率减小 各灯的亮 暗变化情况为 A 灯L1 L2均变亮 灯L3变暗B 灯L1 L2 L3均变暗C 灯L1不变 灯L2变暗 灯L3变亮D 灯L1不变 灯L2变亮 灯L3变暗 答案D感抗XL 2 fL 容抗XC 当频率f减小时 XL减小 XC增大 而交流电压有效值不变 因此通过L的电流增大 通过C的电流减小 而电阻R与交流电频率无关 通过R中的电流不变 因此L1亮度不变 L2变亮 L3变暗 D正确 解题关键本题考查电感和电容对交变电流的影响 要求学生熟记感抗 容抗的公式 8 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实时位置 手机还可以通过扫描二维码自动开锁 关锁后APP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 考查点牛顿运动定律及其应用 电磁感应现象 电磁波 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 9 12分 2016北京东城二模 23 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32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1 解析 1 圆盘产生的电动势为E Ba aE B a2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 2nBL1v由于v r 有Em 2nBL1 nBL1L2 3 1 中发电机为电阻供电时 U1 E 答案见解析 2 中发电机为电阻供电时 U2 Em 其他方法正确同样给分 10 20分 2015北京东城一模 24 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 kcm T 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 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 I2R t其中R 由题意知Q kcm T即I2R t kcm T其中m lS联立 整理 有 答案 1 48V 2 见解析 3 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的内能即这段导线的发热功率 因此P 1 2016北京海淀重点校月考 5 将R 200 的电阻接入如图所示的交流电源上 电源内阻不计 则可判断 A 此交流电的有效值为311VB 此交流电的频率为100HzC 线圈在磁场中转动的角速度为100rad sD 在一个周期内电阻R上产生的热量是4 84J C组教师专用题组 答案D此交流电压的最大值为311V 交流电压的有效值为V 220V 故A错误 根据图像得周期为0 02s 频率f 50Hz 故B错误 角速度 2 f 100 rad s 故C错误 电流I A 1 1A 故在一个周期内电阻R上产生的热量Q I2Rt 1 1 2 200 0 02J 4 84J 故D正确 2 2015北京西城二模 17 在如图所示的电路中 L1 L2是两个相同的小灯泡 A B处的虚线框内各接有一个电学元件 a b两端先后与直流电源和交流电源相连接 且直流电源的电压与交流电源电压的有效值相等 观察两种情况下灯泡的亮度 当接直流电源时 L1不发光 L2正常发光 当接交流电源时 L1发光 L2明显变暗 则下列说法正确的是 A A中接的是电阻 B中接的是电容器B A中接的是电感线圈 B中接的是电阻C A中接的是电感线圈 B中接的是电容器D A中接的是电容器 B中接的是电感线圈 答案D根据电容器的 隔直流 通交流 特性和电感线圈的 通直流 阻交流 的特性 可以判断出A中接的是电容器而B中接的是电感线圈 D选项正确 3 2018北京西城期末 13 多选 如图所示 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO 匀速转动 产生的交流电动势e 100sin100 t V 下列说法正确的是 A 交流电的频率为100HzB 交流电动势的有效值为100VC 当线圈转到如图所示的位置时电动势为零D 当线圈转到如图所示的位置时穿过线圈的磁通量为零 答案BC由e Emsin t知 Em 100V 所以 E 100V B正确 100 rad s f 50Hz A错 题图中线圈处于中性面位置 此时穿过线圈的磁通量最大 产生的感应电动势为零 C正确 D错误 易错警示穿过线圈的磁通量最大时 感应电动势为零