【真题典例】 破考点 【考点集训】 考点一 交流电 1.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100 Hz B.该交流电电动势的有效值为311 V C.t0.01 s时,穿过线框的磁通量为零 D.t0.01 s时,穿过线框的磁通量的变化率为零 答案 D 2.如图所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长abcd50 cm,bcad30 cm,匝数n100,线圈的总电阻r10 Ω,线圈位于磁感应强度B0.050 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末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R90 Ω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轴OO以角速度ω400 rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求 1线圈中感应电流的最大值; 2线圈转动过程中电阻R的发热功率; 3从线圈经过图示位置开始计时,经过14周期通过电阻R的电荷量。
答案 13.0 A 2405 W 37.510-3 C 3.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ω,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。
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ω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。
图2 3若已知L12a,L2a,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。
答案 1圆盘产生的电动势为EBav v12ωa E12Bωa2 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E1BL1v cd边产生的感应电动势为E2BL1v n匝线圈产生的总感应电动势为EmnE1E22nBL1v 由于vωrωL22 有Em2nBL1ωL22nBL1L2ω 3第一个发电机为电阻供电时U1RRr1ERBωa22Rr1 第二个发电机为电阻供电时 U2RRr222Em2nRBωa2Rr2 P1P2U1U22Rr228n2Rr12 其他方法正确同样给分 考点二 变压器、电能的输送 4.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 5.2016课标Ⅲ,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∶1 B.原、副线圈匝数比为1∶9 C.此时a和b的电功率之比为9∶1 D.此时a和b的电功率之比为1∶9 答案 AD 6.如图所示,有一个电热器R,接在电压为u311 sin 100πtV的交流电源上。电热器工作时的电阻为100 Ω,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311 V B.电流表的示数为2.2 A C.电热器的发热功率为967 W D.交流电的频率为100 Hz 答案 B 7.多选某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示,发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线的总电阻为r,降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4n∶1,降压变压器的副线圈两端电压如图乙所示,降压变压器的副线圈与阻值R022 Ω的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器,则下列说法正确的是 A.发电机产生交流电的频率为0.5 Hz B.降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式u2202 sin 100πt V C.通过R0电流的最大值为202 A D.输电线损失的功率为100rn2 W 答案 BD 考点三 传感器与电磁振荡、电磁波 8.多选如图所示,是一个火警报警器的逻辑电路图。Rt是热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值很小,R是阻值较小的分压电阻。下面有关叙述正确的是 A.要做到低温时电铃不响,高温时响,虚线处应接入一或门元件 B.高温时电铃接通的原因是X、P间电压变小,门元件导通 C.要提高电路的灵敏度应该将R的触头向下滑动 D.要提高电路的灵敏度也可以将R的触头向上滑动 答案 BC 9.多选LC电路中电容两端的电压随时间变化的关系如图所示,由图可知 A.在t1时刻,电路中的电流最大 B.在t2时刻,电路的磁场能最大 C.从t2时刻至t3时刻,电路的电场能不断增大 D.从t3时刻至t4时刻,电容器所带电荷量不断增大 答案 BC 10.关于电磁波,下列说法正确的是 A.雷达是用X光来测定物体位置的设备 B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C.用红外线照射时,大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 D.周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场 答案 D 11.2016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程碑。米波雷达发射无线电波的波长在110 m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 答案 C 12.多选关于电磁波谱,下列说法正确的是 A.电磁波中最容易表现出衍射现象的是无线电波 B.紫外线的频率比可见光低,长时间照射可以促进钙的吸收,改善身体健康 C.X射线和γ射线的波长比较短,穿透力比较强 D.红外线的显著作用是热效应,温度较低的物体不能辐射红外线 答案 AC 炼技法 【方法集训】 方法1 交变电流的产生和电路的综合分析方法 1.多选将R110 Ω、R220 Ω的电阻串联接在正弦交流电路中,通过电阻R2的电流i随时间t变化的情况如图所示。则 A.R1消耗的电功率是3.6 W B.R2两端的电压有效值是6 V C.通过R2的电流有效值是0.6 A D.R2两端的电压有效值是62 V 答案 AC 2.如图所示为一交流发电机的原理示意图,其中矩形线圈abcd的边长lablcd50 cm,lbclad20 cm,匝数n100,线圈的总电阻r0.20 Ω,线圈在磁感应强度B0.050 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO匀速转动,角速度ω100π rad/s。线圈两端通过电刷E、F与阻值R4.8 Ω的定值电阻连接。π取3 1从线圈经过中性面开始计时,写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式; 2求此发电机在上述工作状态下的输出功率; 3求从线圈经过中性面开始计时,经过14周期通过电阻R的电荷量。
答案 1e150 sin 100πtV 22.16103 W 30.10 C 方法2 理想变压器的动态分析方法 3.如图所示为模拟街头变压器通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 D 4.多选图中为一理想变压器,其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连,P为滑动头。现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始,沿副线圈匀速上滑,直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止。用I1表示流过原线圈的电流,I2表示流过灯泡的电流,U2表示灯泡两端的电压,P2表示灯泡消耗的电功率这里的电流、电压均指有效值,电功率指平均值。下列4个图中,能够正确反映相应物理量的变化趋势的是 答案 BC 方法3 远距离输电的分析方法 5.2014江苏单科,3,3分远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是 A.I1I2n1n2B.I2U2R C.I1U1I22RD.I1U1I2U2 答案 D 6.2014浙江理综,15,6分如图所示为远距离交流输电的简化电路图。