北京市2019版高考物理 專題十三 交變電流課件.ppt

《北京市2019版高考物理 專題十三 交變電流課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《北京市2019版高考物理 專題十三 交變電流課件.ppt（76頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

專題十三交變電流 高考物理 北京市專用 1 2012北京理綜 15 6分 0 61 一個小型電熱器若接在輸出電壓為10V的直流電源上 消耗電功率為P 若把它接在某個正弦交流電源上 其消耗的電功率為 如果電熱器電阻不變 則此交流電源輸出電壓的最大值為 A 5VB 5VC 10VD 10V 考點一交變電流的產(chǎn)生和描述A組自主命題 北京卷題組 五年高考 答案C設(shè)電熱器電阻為R 正弦交流電源的電壓有效值為U效 接10V直流電源時 P 接交流電源時 聯(lián)立 得U效 5V 故最大值Um U效 10V C選項正確 2 2018課標 16 6分 一電阻接到方波交流電源上 在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方 若該電阻接到正弦交流電源上 在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正 該電阻上電壓的峰值均為u0 周期均為T 如圖所示 則Q方 Q正等于 A 1 B 1C 1 2D 2 1 答案D本題考查交變電流的有效值及焦耳定律 根據(jù)交變電流有效值的定義及焦耳定律可得 Q方 T Q正 T T 故 選項D正確 易錯點撥正弦式交變電流的有效值是其峰值的 其他交流電的有效值和峰值間一般不存在該關(guān)系 B組統(tǒng)一命題 課標卷題組 3 2016課標 21 6分 多選 如圖 M為半圓形導線框 圓心為OM N是圓心角為直角的扇形導線框 圓心為ON 兩導線框在同一豎直面 紙面 內(nèi) 兩圓弧半徑相等 過直線OMON的水平面上方有一勻強磁場 磁場方向垂直于紙面 現(xiàn)使線框M N在t 0時從圖示位置開始 分別繞垂直于紙面 且過OM和ON的軸 以相同的周期T逆時針勻速轉(zhuǎn)動 則 A 兩導線框中均會產(chǎn)生正弦交流電B 兩導線框中感應(yīng)電流的周期都等于TC 在t 時 兩導線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等D 兩導線框的電阻相等時 兩導線框中感應(yīng)電流的有效值也相等 答案BC本題中導線框的半徑旋轉(zhuǎn)切割磁感線時產(chǎn)生大小不變的感應(yīng)電流 故A項錯誤 兩導線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流的周期與線框轉(zhuǎn)動周期相同 B項正確 在t 時 兩導線框切割磁感線的導線長度相同 且切割速度大小相等 故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等 均為E BR2 C項正確 兩導線框中感應(yīng)電流隨時間變化的圖像如圖所示 故兩導線框中感應(yīng)電流的有效值不相等 D項錯誤 疑難突破設(shè)M導線框中的電流有效值為IM 則rT 2 r 得IM 設(shè)N導線框中電流有效值為IN 則rT 2 r 得IN 故IM IN 評析本題考查感應(yīng)電動勢及其相關(guān)知識 通過比較的方式對交流電的產(chǎn)生 感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生及有效值等知識進行考查 難度中等 考生需要對導線框轉(zhuǎn)動過程進行細致周全的分析 能力要求較高 考點二變壓器電能的輸送A組自主命題 北京卷題組 答案B本題考查交變電流 變壓器 由題知 變壓器的輸入電壓U1 V 220V 所以U2 U1 110V 副線圈電流I2 2A 原線圈電流I1 I2 1A 本題中電壓表 電流表的讀數(shù)為有效值 故B項正確 C項錯誤 原線圈輸入功率P1 U1I1 220W A項錯誤 交流電的周期T s 0 02s D項錯誤 易錯點撥交流電的最大值與有效值1 在正弦交流電中 U 2 在交流電路中 電表的讀數(shù)為有效值 2 2016課標 16 6分 一含有理想變壓器的電路如圖所示 圖中電阻R1 R2和R3的阻值分別為3 1 和4 為理想交流電流表 U為正弦交流電壓源 輸出電壓的有效值恒定 當開關(guān)S斷開時 電流表的示數(shù)為I 當S閉合時 電流表的示數(shù)為4I 該變壓器原 副線圈匝數(shù)比為 A 2B 3C 4D 5 答案B設(shè)原 副線圈匝數(shù)比為n 根據(jù)能量守恒 當S斷開時 UI I2R1 nI 2 R2 R3 當S閉合時 4UI 4I 2R1 4nI 2R2 聯(lián)立解得n 3 所以B正確 誤區(qū)警示變壓器原線圈上串聯(lián)電阻之后 屬于非純電阻電路 不能在含有線圈的電路中應(yīng)用歐姆定律 要計算原線圈上消耗的功率 只要計算出副線圈電阻上消耗的功率即可 評析本題考查變壓器的基本關(guān)系 要求掌握兩點 一是電流與匝數(shù)的關(guān)系 二是能量守恒定律的應(yīng)用 B組統(tǒng)一命題 課標卷題組 3 2016課標 19 6分 多選 如圖 理想變壓器原 副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b 當輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時 兩燈均能正常發(fā)光 下列說法正確的是 A 原 副線圈匝數(shù)比為9 1B 原 副線圈匝數(shù)比為1 9C 此時a和b的電功率之比為9 1D 此時a和b的電功率之比為1 9 答案AD由題意知U 10U燈 a b均正常發(fā)光 則變壓器輸入電壓U1 9U燈 而輸出電壓U2 U燈 所以原 副線圈匝數(shù)比n1 n2 U1 U2 9 1 而I1 I2 n2 n1 1 9 所以兩燈功率之比Pa Pb U燈I1 U燈I2 1 9 選項A D正確 審題指導兩燈均正常發(fā)光 Ua Ub U燈 U Ua U1 10U燈 則U1 9U燈 評析本題考查變壓器原 副線圈的電壓關(guān)系和電流關(guān)系等知識 難度為易 弄清變壓器輸入電壓U1與U燈的關(guān)系是解決本題的關(guān)鍵 4 2015課標 16 6分 0 664 一理想變壓器的原 副線圈的匝數(shù)比為3 1 在原 副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻 原線圈一側(cè)接在電壓為220V的正弦交流電源上 如圖所示 設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U 原 副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k 則 A U 66V k B U 22V k C U 66V k D U 22V k 答案A設(shè)原線圈中電流為I 由 知副線圈中的電流I2 3I 由題意知副線圈中電阻兩端的電壓U 3IR 則原線圈回路中R兩端的電壓U IR 原線圈兩端的電壓U1 3U 由閉合電路中電壓關(guān)系可知U1 U 220V 即 3U 220V U 66V 原線圈回路中電阻消耗的功率P1 I2R 副線圈回路中電阻消耗的功率P2 3I 2R k 選項A正確 5 2014課標 21 6分 0 266 多選 如圖 一理想變壓器原 副線圈的匝數(shù)分別為n1 n2 原線圈通過一理想電流表接正弦交流電源 一個二極管和阻值為R的負載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端 假設(shè)該二極管的正向電阻為零 反向電阻為無窮大 用交流電壓表測得a b端和c d端的電壓分別為Uab和Ucd 則 A Uab Ucd n1 n2B 增大負載電阻的阻值R 電流表的讀數(shù)變小C 負載電阻的阻值越小 cd間的電壓Ucd越大D 將二極管短路 電流表的讀數(shù)加倍 答案BDa b端的電壓為正弦式交變電壓 故電壓表測得的電壓Uab 副線圈兩端電壓也為正弦式交變電壓 但由于二極管的單向?qū)щ娞匦?從而使c d兩端的電壓成為脈動直流電 由有效值定義可得T 即Ucd 故Uab Ucd n1 n2 A錯誤 因R增大時消耗的功率P 減小 原線圈輸入功率減小 故U1不變時I1減小 B正確 由Uab Ucd n1 n2可知Ucd與負載的阻值無關(guān) C錯誤 將二極管短路時R兩端電壓為正弦式交變電壓 其有效值Ucd 故此時R消耗的功率P 為原來的2倍 原線圈中的電流也變?yōu)樵瓉淼?倍 故D正確 6 2016江蘇單科 4 3分 一自耦變壓器如圖所示 環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈 將其接在a b間作為原線圈 通過滑動觸頭取該線圈的一部分 接在c d間作為副線圈 在a b間輸入電壓為U1的交變電流時 c d間的輸出電壓為U2 在將滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)到N點的過程中 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組教師專用題組 答案C由圖可知變壓器的原線圈匝數(shù)n1大于副線圈匝數(shù)n2 因 則U2 U1 在將滑動觸頭從M點順時針轉(zhuǎn)到N點的過程中 n2減小 U2降低 選項C正確 選項A B D錯誤 易錯點撥讀懂圖是解答本題的關(guān)鍵 當滑動觸頭轉(zhuǎn)動時改變的是副線圈的匝數(shù) 副線圈的匝數(shù)減小 評析本題考查了理想變壓器的變壓比等于匝數(shù)比 意在考查考生的邏輯分析能力 7 2015福建理綜 15 6分 圖為遠距離輸電示意圖 兩變壓器均為理想變壓器 升壓變壓器T的原 副線圈匝數(shù)分別為n1 n2 在T的原線圈兩端接入一電壓u Umsin t的交流電源 若輸送電功率為P 輸電線的總電阻為2r 不考慮其他因素的影響 則輸電線上損失的電功率為 A B C 4 2 2rD 4 2 2r 答案CT的輸入電壓U1 則P U1I1 I1 又因為 所以I2 I1 則輸電線上損失的電功率P損 2r 4r C項正確 8 2016天津理綜 5 6分 如圖所示 理想變壓器原線圈接在交流電源上 圖中各電表均為理想電表 下列說法正確的是 A 當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時 R1消耗的功率變大B 當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時 電壓表V示數(shù)變大C 當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時 電流表A1示數(shù)變大D 若閉合開關(guān)S 則電流表A1示數(shù)變大 A2示數(shù)變大 答案B由于原 副線圈兩端電壓不變 當滑動變阻器滑動觸頭P向上滑動時 連入電路的電阻變大 所在電路總電阻變大 副線圈中電流減小 R1中電流減小 R1消耗的功率減小 A項錯誤 R1中電流減小 則R1兩端電壓減小 而副線圈兩端電壓不變 所以滑動變阻器兩端電壓增大 電壓表示數(shù)變大 B項正確 副線圈中電流減小 原線圈中電流隨之減小 故C項錯誤 若閉合開關(guān)S 負載電路的總電阻減小 副線圈中電流增大 R1中電流增大 則R1兩端電壓升高 R2兩端電壓減小 A2示數(shù)變小 D項錯誤 反思總結(jié)此題是變壓器工作電路中的動態(tài)問題 要注意其中的因果關(guān)系 原線圈電壓決定副線圈輸出電壓 副線圈的輸出電壓和負載電阻共同決定副線圈中的電流 副線圈中的電流決定原線圈中的電流 1 2017北京理綜 20 6分 物理學原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應(yīng)用 例如 利用波的干涉 可將無線電波的干涉信號用于飛機降落的導航 如圖所示 兩個可發(fā)射無線電波的天線對稱地固定于飛機跑道兩側(cè) 它們類似于楊氏干涉實驗中的雙縫 兩天線同時都發(fā)出波長為 1和 2的無線電波 飛機降落過程中 當接收到 1和 2的信號都保持最強時 表明飛機已對準跑道 下列說法正確的是 A 天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強B 導航利用了 1與 2兩種無線電波之間的干涉C 兩種無線電波在空間的強弱分布穩(wěn)定D 兩種無線電波各自在空間的強弱分布完全重合 考點三電磁場和電磁波A組自主命題 北京卷題組 答案C本題考查波的干涉 波的干涉產(chǎn)生與否與波的強弱無關(guān) 故A錯 導航利用了同頻率的兩列波的干涉 而波長為 1和 2的兩列波頻率不同 B錯 1與 1干涉 2與 2干涉 兩個干涉圖樣在空間的強弱分布穩(wěn)定 故C正確 由于 1與 2兩列波的波長不同 故兩干涉圖樣在空間強弱分布不重合 D錯 疑難突破波的干涉及干涉圖樣兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉圖樣的條件之一是兩列波的頻率相同 本題中 每個天線同時且都發(fā)出兩列波長為 1和 2的波 在同種介質(zhì)中波長相同 頻率相同 產(chǎn)生干涉 故在飛機跑道區(qū)域存在兩個穩(wěn)定的干涉圖樣 且跑道中心線上每點到波源的距離相等 故中心線上各點均為兩個干涉圖樣的加強點 飛機降落時利用這些加強點來對準跑道中心線 實現(xiàn)安全降落 2 2016北京理綜 14 6分 0 81 下列說法正確的是 A 電磁波在真空中以光速c傳播B 在空氣中傳播的聲波是橫波C 聲波只能在空氣中傳播D 光需要介質(zhì)才能傳播 答案A聲波是機械波 是縱波 在氣體 固體 液體中都能傳播 故B C兩項均錯誤 電磁波的傳播不需要介質(zhì) 能在真空中以光速傳播 A項正確 D項錯誤 考查點電磁波 機械波 知識歸納要把電磁波與機械波的共同點和不同點比較清楚 3 2015北京理綜 20 6分 0 78 利用所學物理知識 可以初步了解常用的公交一卡通 IC卡 的工作原理及相關(guān)問題 IC卡內(nèi)部有一個由電感線圈L和電容器C構(gòu)成的LC振蕩電路 公交車上的讀卡機 刷卡時 嘀 的響一聲的機器 向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波 刷卡時 IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流 給電容器C充電 達到一定的電壓后 驅(qū)動卡內(nèi)芯片進行數(shù)據(jù)處理和傳輸 下列說法正確的是 A IC卡工作所需要的能量來源于卡內(nèi)的電池B 僅當讀卡機發(fā)射該特定頻率的電磁波時 IC卡才能有效工作C 若讀卡機發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率 則線圈L中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流D IC卡只能接收讀卡機發(fā)射的電磁波 而不能向讀卡機傳輸自身的數(shù)據(jù)信息 答案B刷卡時線圈L產(chǎn)生感應(yīng)電流 為電容器C充電 因此IC卡不用電池 A錯 僅當讀卡機向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波時 才能使電容器C達到一定電壓 IC卡才能有效工作 B正確 當讀卡機發(fā)射的電磁波的頻率偏離特定頻率 線圈中也會產(chǎn)生感應(yīng)電流 只是不能使電容器C達到一定的電壓 只有當電容器C達到一定電壓后 才能驅(qū)動卡內(nèi)芯片進行數(shù)據(jù)處理和傳輸 C D錯誤 考查點電磁感應(yīng) 電磁波的產(chǎn)生 發(fā)射與接收 思路點撥本題的設(shè)問不僅涉及物理的內(nèi)容 也創(chuàng)設(shè)了需要結(jié)合物理知識和平時觀察才能發(fā)現(xiàn)和認識的內(nèi)容 在答題時認知題干內(nèi)容是解題的關(guān)鍵 4 2018北京理綜 24 2 觀測宇宙中輻射電磁波的天體 距離越遠單位面積接收的電磁波功率越小 觀測越困難 為了收集足夠強的來自天體的電磁波 增大望遠鏡口徑是提高天文觀測能力的一條重要途徑 2016年9月25日 世界上最大的單口徑球面射電望遠鏡FAST在我國貴州落成啟用 被譽為 中國天眼 FAST直徑為500m 有效提高了人類觀測宇宙的精度和范圍 a 設(shè)直徑為100m的望遠鏡能夠接收到的來自某天體的電磁波功率為P1 計算FAST能夠接收到的來自該天體的電磁波功率P2 b 在宇宙大尺度上 天體的空間分布是均勻的 僅以輻射功率為P的同類天體為觀測對象 設(shè)直徑為100m望遠鏡能夠觀測到的此類天體數(shù)目是N0 計算FAST能夠觀測到的此類天體數(shù)目N 解析a 地球上不同望遠鏡觀測同一天體 單位面積上接收的功率應(yīng)該相同 因此P2 P1 25P1b 在宇宙大尺度上 天體的空間分布是均勻的 因此 一個望遠鏡能觀測到的此類天體數(shù)目正比于以望遠鏡為球心 以最遠觀測距離為半徑的球體體積 設(shè)地面上望遠鏡能觀測到此類天體需收集到的電磁波的總功率的最小值為P0 直徑為100m望遠鏡和FAST能觀測到的最遠距離分別為L0和L 則P0 可得L 5L0則N N0 125N0 答案a 25P1b 125N0 思路分析以發(fā)出電磁波的天體為球心 天體到地球距離為半徑 建立球面輻射模型 是望遠鏡觀測某一確定天體輻射的常用模型 反之 以望遠鏡為球心 以觀測距離為半徑建立的球體模型 又是反映望遠鏡探測能力的有效模型 5 2016課標 34 1 5分 關(guān)于電磁波 下列說法正確的是 A 電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B 周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā) 形成電磁波C 電磁波在真空中自由傳播時 其傳播方向與電場強度 磁感應(yīng)強度均垂直D 利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信 但電磁波不能通過電纜 光纜傳輸E 電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生 若波源的電磁振蕩停止 空間的電磁波隨即消失 答案ABC 解析電磁波在真空中的傳播速度為3 108m s 與頻率無關(guān) 選項A正確 由麥克斯韋電磁場理論可知 選項B正確 變化的電場和磁場相互激發(fā) 且相互垂直 形成的電磁波的傳播方向與電場和磁場均垂直 選項C正確 電磁波可以通過電纜 光纜傳輸 選項D錯誤 電磁振蕩停止后 電磁波可以在空間繼續(xù)傳播 直到能量消耗完為止 選項E錯誤 易錯點撥易錯選E 認為波源停止振蕩 波隨即消失 評析本題考查電磁波的產(chǎn)生與傳播的相關(guān)知識 試題難度不大 考查學生的識記能力 B組統(tǒng)一命題 課標卷題組 1 2018北京海淀零模 15 圖是正弦交流電源的輸出電壓u隨時間t變化的圖像 關(guān)于該圖像所表示的交流電 下列說法正確的是 A 該交流電壓的有效值是311VB 該交流電壓的周期是2sC 該交流電壓的瞬時值表達式是u 311sin100 t V D 該交流電壓的初相位是 考點一交變電流的產(chǎn)生和描述 A組2016 2018年高考模擬 基礎(chǔ)題組 三年模擬 答案C由交流電壓的瞬時值表達式u Umsin t 及圖像得到信息 Um 311V T 2 10 2s 100 rad s 0 C選項正確 解題關(guān)鍵交流電壓的瞬時值表達式u Umsin t 2 2018北京朝陽二模 17 在勻強磁場中 一個100匝的閉合矩形金屬線圈 繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動 穿過該線圈的磁通量 隨時間t的變化關(guān)系如圖所示 已知線圈總電阻為2 則 A t 1 0s時線圈平面平行于磁感線B t 1 5s時線圈中感應(yīng)電流為0C t 2 0s時線圈中的感應(yīng)電動勢為0D 一個周期內(nèi)線圈產(chǎn)生的熱量為8J 答案C由圖可知t 1 0s時 最大 則線圈平面垂直磁感線 A錯 由E n可知 B錯 C對 由圖可知 T 2s 則 rad s Em n m 4 V Q T T 8 2J 則D錯 解題關(guān)鍵線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的是正弦式交流電 因而求產(chǎn)生的熱量時 應(yīng)利用電動勢的有效值 而Em nBS 其中 m BS E 3 2018北京朝陽一模 19 如圖所示 將帶鐵芯的電感器L與燈泡A串聯(lián) 再與另一個完全相同的燈泡B并聯(lián) 接在以正弦交流信號發(fā)生器為電源的兩端 通過調(diào)節(jié)交流信號發(fā)生器上的旋鈕 可以改變輸出電壓和信號的頻率 閉合開關(guān)S A B兩燈均發(fā)光 關(guān)于該實驗 下列說法中正確的是 A 保持交流信號頻率不變 適當提高輸出電壓 發(fā)現(xiàn)A燈始終比B燈亮B 保持輸出電壓不變 提高交流信號頻率 發(fā)現(xiàn)A B燈均變亮C 保持輸出電壓和信號頻率不變 撤去鐵芯后 發(fā)現(xiàn)A燈比原來亮D 斷開開關(guān)S 發(fā)現(xiàn)A燈閃亮一下 然后熄滅 答案C由圖中電路可知 A燈與電感線圈L串聯(lián)后與B燈并聯(lián) 交流信號的頻率不變 適當提高輸出電壓則電感線圈的感抗XL 2 fL不變 A燈支路電流比B燈支路電流小 A燈沒有B燈亮 故A選項錯誤 保持輸出電壓不變 提高交流信號頻率 因感抗變大 則A燈變暗 B燈亮度不變 故選項B錯誤 保持輸出電壓和信號頻率不變 撤去鐵芯后 電感線圈的自感系數(shù)L變小 感抗變小 故A燈支路電流變大 A燈比原來亮 因此選項C正確 斷開開關(guān)S 流過電感線圈的電流將流過A燈 斷開S前 A燈與電感線圈中電流相等 故A燈不會閃亮一下 而是在原來亮度基礎(chǔ)上逐漸變暗 因此 選項D錯誤 解題關(guān)鍵明確電感線圈對交變電流的作用 知道交流電頻率變化時 電感線圈的阻礙作用如何變化是解本題的關(guān)鍵 4 2018北京豐臺二模 17 如圖所示 a b c d e 過程是交流發(fā)電機發(fā)電的示意圖 線圈的ab邊連在金屬滑環(huán)K上 cd邊連在金屬滑環(huán)L上 用導體制成的兩個電刷分別壓在兩個滑環(huán)上 線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路連接 下列說法正確的是 A 圖 a 中 線圈平面與磁感線垂直 磁通量變化率最大B 從圖 b 開始計時 線圈中電流i隨時間t變化的關(guān)系是i Imsin tC 當線圈轉(zhuǎn)到圖 c 位置時 感應(yīng)電流最小 且感應(yīng)電流方向改變D 當線圈轉(zhuǎn)到圖 d 位置時 感應(yīng)電動勢最小 ab邊感應(yīng)電流方向為b a 答案C當線圈平面與磁感線垂直時 例如線圈處于圖 a c 中位置 ab cd邊速度方向與磁感線平行 不切割磁感線 不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 磁通量變化率為0 感應(yīng)電流為0 此位置為中性面 感應(yīng)電流方向改變 C項正確 A項錯誤 圖 d 中線圈平面與磁感線平行時 ab cd邊垂直切割磁感線 感應(yīng)電動勢最大 由右手定則可知ab邊感應(yīng)電流方向為b a D項錯誤 從圖 b 開始計時 線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨時間變化的關(guān)系為e Emcos t 又由歐姆定律I 則線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化的關(guān)系為i Imcos t B項錯誤 知識拓展線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動 當線圈平面與磁感線垂直時 穿過線圈平面的磁通量最大 而磁通量變化率為0 感應(yīng)電流方向改變 該位置稱為中性面 從垂直于中性面位置開始計時 感應(yīng)電動勢瞬時值表達式 e Emcos t BS cos t 感應(yīng)電流瞬時值表達式 i Imcos t cos t 5 2016北京海淀二模 18 如圖甲所示 交流發(fā)電機的矩形金屬線圈abcd的匝數(shù)n 100 線圈的總電阻r 5 0 線圈位于勻強磁場中 且線圈平面與磁場方向平行 線圈的兩端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)E F 集流環(huán) 焊接在一起 并通過電刷與阻值R 95 的定值電阻連接 現(xiàn)使線圈繞過bc和ad邊中點且垂直于磁場的轉(zhuǎn)動軸OO 以一定的角速度勻速轉(zhuǎn)動 穿過線圈的磁通量 隨時間t變化的圖像如圖乙所示 若電路其他部分的電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計 則下列說法中正確的是 A 線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度為100rad sB 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值為100VC 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效值為100VD 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的有效值為A 答案D根據(jù) t圖像可知 T 10 2s m BS 1 10 2Wb所以 200rad s A項錯誤 Em nBS 200V B項錯誤 E 100V C項錯誤 I A D項正確 考查點交流發(fā)電機發(fā)電的最大值 有效值及閉合電路歐姆定律 解題關(guān)鍵感應(yīng)電動勢最大值Em nBS n m 電動勢有效值E 6 2016北京朝陽二模 16 A B是兩個完全相同的電熱器 A通以圖甲所示的交變電流 B通以圖乙所示的交變電流 則兩電熱器的電功率之比PA PB等于 A 2 1B 1 1C 1D 1 2 考查點交變電流有效值的計算 思路分析甲圖電流有效值I I0 從生熱的角度分析 甲圖描述的雖然是交流電 但電流大小不變 只是方向發(fā)生了改變 所以有效值為I0 乙圖描述的是正弦交流電 電流有效值I 答案A甲圖電流有效值為I0 乙圖電流有效值為 由P I2R知 PA PB 2 1 A正確 7 2016北京西城二模 19 為研究電阻 電容和電感對交變電流的影響 李老師設(shè)計了一個演示實驗 裝置如圖所示 兩個電路的電源為完全相同的交流電源 a b c d e f為6只完全相同的小燈泡 a b各串聯(lián)一個電阻 c d各串聯(lián)一個電容器 e f各串聯(lián)一個相同鐵芯匝數(shù)不同的線圈 電阻 電容 線圈匝數(shù)的值如圖所示 老師進行演示時 接通交流電源 進行正確的操作 下列對實驗現(xiàn)象的描述及分析正確的是 A a b燈相比 a燈更亮 說明串聯(lián)電阻不同 對交流電的阻礙作用不同B c d燈均不發(fā)光 說明電容器對交流電產(chǎn)生阻隔作用C c d燈均能發(fā)光 但c燈更亮 說明電容越大 對交流電的阻礙作用越小D e f燈均能發(fā)光 但f燈更亮 說明自感系數(shù)越大 對交流電的阻礙作用越小 答案C結(jié)合題中條件可得 電阻越大 阻礙作用越大 所以a比b暗 電容越大 阻礙作用越小 所以c比d亮 其他條件相同時 電感線圈的匝數(shù)越多 阻礙作用越大 e比f亮 C項正確 A B D項錯誤 8 2017北京海淀期末 15 如圖所示 位于豎直平面內(nèi)的矩形金屬線圈 邊長L1 0 40m L2 0 25m 其匝數(shù)n 100 總電阻r 1 0 線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C D 集流環(huán) 焊接在一起 并通過電刷和R 3 0 的定值電阻相連接 線圈所在空間存在水平向右的勻強磁場 磁感應(yīng)強度B 1 0T 在外力驅(qū)動下線圈繞豎直固定中心軸O1O2勻速轉(zhuǎn)動 角速度 2 0rad s 求 1 電阻R兩端電壓的最大值 2 從線圈平面通過中性面 線圈平面與磁場方向垂直的位置 開始計時 經(jīng)過周期通過電阻R的電荷量 3 在線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中 整個電路產(chǎn)生的焦耳熱 解析 1 線圈中感應(yīng)電動勢的最大值Em nBS 其中S L1L2Em nBS nBL1L2 20V線圈中感應(yīng)電流的最大值Im 5 0A電阻R兩端電壓的最大值Um ImR 15V 2 從線圈平面通過中性面時開始 經(jīng)過周期的時間 t 此過程中線圈中的平均感應(yīng)電動勢 n n通過電阻R的平均電流 通過電阻R的電荷量q t 2 5C 3 線圈中感應(yīng)電流的有效值I A線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中 電流通過整個回路產(chǎn)生的焦耳熱 Q熱 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 如圖所示 理想變壓器接在電壓有效值不變的交流電源上 燈泡L1和L2完全相同 阻值不變 R是一個定值電阻 閉合開關(guān)S1 S2 兩燈泡正常發(fā)光 然后斷開S2 下列判斷正確的是 A 燈泡L1變暗B 電阻R兩端的電壓變大C 變壓器輸入功率不變D 變壓器輸出功率變小 考點二變壓器電能的輸送 答案D由題意知U1不變 則輸出電壓不變 斷開S2 電路總電阻R總變大 由I 知 流過R的電流減小 UR減小 B錯誤 U2 UR 所以增加 燈泡L1變亮 A錯誤 變壓器輸出功率P出 U2I變小 D正確 理想變壓器 P入 P出 所以輸入功率變小 C錯誤 解題關(guān)鍵理想變壓器輸入功率與輸出功率相等 輸出功率決定輸入功率 10 2018北京海淀期末 5 多選 如圖所示 理想變壓器原線圈匝數(shù)n1 1100 副線圈匝數(shù)n2 220 交流電源的電壓u 220sin100 t V 電阻R 44 電表均為理想交流電表 則下列說法中正確的是 A 交流電的頻率為50HzB 電流表A1的示數(shù)為0 20AC 變壓器的輸入功率為88WD 電壓表的示數(shù)為44V 答案ABD由交流電壓表達式u Umsin t 220sin100 t V 得交流電的頻率f 50Hz A項正確 變壓器的輸入電壓U1 220V 由 得U2 44V D項正確 電流表A2的示數(shù)I2 1A 理想變壓器的輸入功率等于輸出功率 P入 P出 U2I2 44W C項錯 由 得I1 0 20A B項正確 11 2017北京順義二模 18 如圖所示 一理想變壓器的原 副線圈匝數(shù)之比為n1 n2 10 1 原線圈接入電壓u 220sin100 t V 的交流電源 交流電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計 定值電阻R0 10 可變電阻R的阻值范圍為0 10 則下列說法正確的是 A 調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值時 電流表示數(shù)的變化范圍為1 1 2 2AB 當可變電阻阻值為10 時 變壓器的輸入功率為24 2WC 副線圈中交變電流的頻率為100HzD t 0 02s時 電壓表的示數(shù)為零 答案B由 U1 220V知U2 22V I2 范圍是1 1 2 2A 電流表測的是原線圈電流I1 而 A項錯 當R 10 時 變壓器的輸入功率P入 P出 W 24 2W B項對 輸入電壓U U1msin2 ft 220sin100 t V 因此交變電流的頻率f 50Hz 變壓器不改變交流電的頻率 C項錯 交流電壓表 電流表測的都是有效值 因此t 0 02s時 電壓表的示數(shù)為22V D項錯 考查點本題考查變壓器 歐姆定律 交變電壓瞬時值表達式 易錯警示交流電壓表 電流表讀數(shù)均為有效值 變壓器的輸出功率決定輸入功率 輸出電流決定輸入電流 輸入電壓決定輸出電壓 12 2016北京順義一模 17 一理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比為10 1 原線圈所接電源電壓按圖示規(guī)律變化 副線圈接有負載 下列說法中正確的是 A 用理想電壓表測副線圈負載兩端的電壓為22VB 原 副線圈中電流之比為10 1C 變壓器輸入 輸出功率之比為10 1D 交流電源電壓的有效值為220V 頻率為50Hz 答案D根據(jù)圖像可知原線圈兩端的電壓有效值為220V 周期為0 02s 所以頻率為50Hz D正確 又因為原 副線圈匝數(shù)比為10 1 所以副線圈負載兩端的電壓有效值為22V A錯誤 又因為匝數(shù)比等于電流的反比 所以原 副線圈中電流之比為1 10 B錯誤 理想變壓器的輸入功率等于輸出功率 C錯誤 考查點考查理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比等于電壓之比 等于電流的反比 變壓器輸入 輸出功率相等 易錯警示電壓表測量的是電壓的有效值 13 2018北京門頭溝一模 17 如圖所示 一理想變壓器原 副線圈的匝數(shù)比n1 n2 4 1 電阻R 55 原線圈兩端接一正弦式交變電流 其電壓的有效值為220V 則 A 原線圈中電流的有效值為0 25AB 副線圈電壓的最大值為55VC 副線圈電流的最大值為1 0AD 變壓器的輸出功率為220W 答案A 則 得U2 55V U2m U2 55V I2 1A I2m I2 A 又 則I1 0 25A P出 U2I2 55W 選項A正確 B C D錯誤 易錯警示弄懂最大值與有效值的關(guān)系 功率用有效值來求 14 2018北京房山二模 23 三峽水電站是我國最大的水力發(fā)電站 平均水位落差約100m 水的流量約1 35 104m3 s 船只通航需要約3500m3 s的流量 其余流量全部用來發(fā)電 水流沖擊水輪機發(fā)電時 水流減少的勢能有20 轉(zhuǎn)化為電能 1 按照以上數(shù)據(jù)估算 三峽發(fā)電站的發(fā)電功率最大是多大 2 本市現(xiàn)行階梯電價每戶每月1擋用電量最高為240kW h 如果按照本市現(xiàn)行階梯電價1擋最高用電量計算 三峽電站可以滿足多少戶家庭生活用電 3 把抽水蓄能電站產(chǎn)生的電能輸送到北京城區(qū) 已知輸電功率為P 輸電線路的總阻值為R 要使輸電線路上損耗的功率小于 P a 求輸電電壓的最小值U b 在輸電功率一定時 請?zhí)岢鰞煞N減少輸電過程中功率損耗的方法 解析 1 P1 1 0 103 1 35 104 3500 10 100 20 W 2 106kW 4分 2 每戶用電平均功率 P2 kW kW 6 106 戶 5分 3 a 輸電導線損失熱功率 P I2R輸電功率P IU可得U 5分 b 減少功率損耗的方法有 提高輸電電壓 2分 增大導線橫截面積 減小電阻 2分 答案 1 2 106kW 2 6 106戶 3 a b 見解析 15 2018北京西城二模 15 下列說法正確的是 A 光波的傳播需要介質(zhì)B 在真空中電磁波的傳播速度小于光速C X射線 射線都是電磁波D 發(fā)聲體振動時在空氣中產(chǎn)生的聲波是橫波 考點三電磁場和電磁波 答案C光波屬于電磁波 光波的傳播不需要介質(zhì) 在真空中電磁波的傳播速度等于光速 X射線 射線都是電磁波 發(fā)聲體振動時在空氣中產(chǎn)生的聲波是縱波 解題關(guān)鍵熟知電磁波特點及電磁波譜 聲波是縱波 16 2017北京朝陽一模 20 騎自行車有很多益處 可緩解交通壓力 可節(jié)能減排 騎自行車時 人做功要消耗體能 還可強身健體 成人在平路上騎自行車時所受阻力約為20N 近來多個城市推出摩拜單車 車鎖內(nèi)主要集成了芯片 GPS定位模塊和SIM卡等 便于掌控自行車的具體位置和狀態(tài) 其工作原理如圖所示 使用摩拜單車APP 用戶可以查看并找到單車的位置 掃描車身上的二維碼 通過手機網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到云端請求解鎖 云端收到后識別該車輛并發(fā)送解鎖指令 摩拜單車執(zhí)行解鎖指令自動開鎖 用戶便可開始騎行 據(jù)此材料 以下推斷錯誤的是 A 摩拜單車車鎖工作過程中需要用電 車內(nèi)有供電系統(tǒng)B 摩拜單車車鎖直接接收了手機的電磁輻射信號后自動開鎖 無需用電C 無線電信號非常弱時 摩拜單車的定位將受到影響D 成人在平路上騎自行車時 每秒鐘平均消耗的體能約100J 答案B根據(jù)題意 摩拜單車是從云端獲得解鎖指令 然后執(zhí)行指令自動開鎖的 這個自動開鎖的能量則來源于車內(nèi)的供電系統(tǒng) 故A說法正確 B說法錯誤 由于車輛需要得到云端的信息才能執(zhí)行指令 故當無線電信號非常弱時 車的定位將受到影響 C說法正確 根據(jù)P Fv 成人正常騎自行車的速度約為5m s 可得P約為100W 即每秒鐘平均消耗的體能約為100J D說法正確 17 2017北京海淀零模 20 電磁波無處不在 我們身邊的廣播 電視 移動通信都與電磁波有著密不可分的聯(lián)系 Wi Fi 非接觸式公交卡 導航 雷達 微波加熱 射電天文學 遙感遙測也都與電磁波有關(guān) 頻率是電磁波的一個重要參量 不同頻率的電磁波在空中互不干擾 保證了各項無線電應(yīng)用的順利開展 例如 我國自主建立的北斗導航系統(tǒng)所使用的電磁波頻率約為1561MHz 家用微波爐加熱食物所使用的電磁波頻率約為2450MHz 家用5GWi Fi所使用的電磁波頻率約為5725MHz 對于家用5GWi Fi的信號 下列說法中正確的是 A 一定不會產(chǎn)生偏振現(xiàn)象B 從一個房間穿越墻壁進入另一個房間后 頻率保持不變C 與北斗導航信號疊加時 將產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D 與微波爐所使用的微波相比 更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 答案B電磁波是橫波 會產(chǎn)生偏振現(xiàn)象 A錯 頻率相同的兩列波疊加 才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 C錯 波長越長 頻率越低 越容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 D錯 1 2018北京海淀期末 7 多選 如圖所示 KLMN是一個豎直的匝數(shù)為n的矩形導線框 全部處于磁感應(yīng)強度為B的水平方向的勻強磁場中 線框面積為S MN邊水平 線框繞豎直固定軸以角速度 勻速轉(zhuǎn)動 當MN邊與磁場方向的夾角為30 時 圖示位置 下列說法正確的是 A 導線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢的大小是B 導線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢的大小是C 線框中電流的方向是K L M N KD 線框中電流的方向是K N M L K B組2016 2018年高考模擬 綜合題組時間 45分鐘分值 80分 一 選擇題 每題6分 共48分 答案BD由題圖可確定線框的NK邊速度方向 再由右手定則可判斷線框中電流方向是K N M L K C項錯 D項對 取導線框t 0時刻與磁場平行 則線框中瞬時感應(yīng)電動勢e nBS cos t 轉(zhuǎn)至如圖所示位置時 t 30 瞬時感應(yīng)電動勢大小為e nBS cos30 B對 A錯 易錯警示錯選A的原因是對初始時刻線圈處于什么樣的位置 對應(yīng)瞬時值的表達式不清楚 只是憑記憶記成e nBS sin t 也有些同學不知道 t 30 用右手定則判定動生電動勢方向時 磁感線可以斜穿手心 2 2017北京西城二模 16 某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系如圖所示 由圖像可知 A 該交流電的周期為4sB 該交流電的頻率為50HzC 該交流發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)動的角速度為100 rad sD 電動勢的瞬時值與時間的關(guān)系為e 100sin50 t V 答案D由圖知T 4 10 2s f 25Hz 50 rad s Em 100V 瞬時值e Emsin t 100sin50 t V D正確 3 2017北京西城一模 19 在探究變壓器的兩個線圈的電壓關(guān)系時 某同學自己繞制了兩個線圈套在可拆變壓器的鐵芯上 如圖所示 線圈a作為原線圈連接到學生電源的交流輸出端 線圈b接小燈泡 他所用的線圈電阻忽略不計 當閉合學生電源的開關(guān)時 他發(fā)現(xiàn)電源過載 電流過大 超過學生電源允許的最大值 如果僅從解決電源過載問題的角度考慮 下列采取的措施中 最可能有效的是 A 增大電源電壓B 適當增加原線圈a的匝數(shù)C 換一個電阻更小的燈泡D 將線圈a改接在學生電源直流輸出端 答案B為解決電源過載 即減小原線圈電流或是減小燈泡功率 由 知 增大原線圈匝數(shù) 可減小U2即減小燈泡功率 B正確 增大U1則U2增加 燈泡功率增大 A錯誤 在U2不變的情況下 減小燈泡電阻 則燈泡的功率增加 C錯誤 如果用電源直流輸出端 由于線圈電阻忽略不計 則電源被短路 D錯誤 4 2016北京海淀零模 17 一個電熱器接在直流電源上 通過它的電流為2A 其電功率為P 把它接在某個正弦交流電源上 其電功率為2P 如果電熱器電阻的阻值不變 則此電熱器接在該交流電源上通過它的電流的最大值為 A AB 2AC 2AD 4A 答案D設(shè)電熱器接在交流電源上時通過它的電流的有效值為I 電熱器的電阻為R 依題意有 2A 2R P和I2R 2P 可解得I 2A 則電流的最大值Im I 4A 5 2017北京海淀二模 17 如圖所示為一理想變壓器 原線圈接在一輸出電壓為u U0sin t的交流電源兩端 電路中R0為定值電阻 V1 V2為理想交流電壓表 A為理想交流電流表 導線電阻不計 現(xiàn)使滑動變阻器R的滑動觸頭P向上滑動 則下列說法中正確的是 A A的示數(shù)變小B V2的示數(shù)變小C V1與V2示數(shù)的比值變大D R0消耗的電功率變大 答案A電壓U1決定U2保持不變 滑動觸頭向上滑動 變阻器連入電路中的阻值變大 則I2變小 又I2決定I1 則I1也變小 U1 U2保持不變 P0 R0變小 綜上 A正確 B C D錯誤 考查點變壓器的工作原理 各物理量間的相互決定關(guān)系 解題關(guān)鍵 線圈匝數(shù)不變 U1不變 則U2不變 U1決定U2 而輸出端電流變化會反過來影響輸入端電流 I2決定I1 輸出功率P2決定輸入功率P1 6 2016北京順義一模 19 在家庭電路中 為了安全 一般在電能表后面的電路中安裝一個漏電保護器 如圖所示 當漏電保護器的ef兩端沒有電壓時 脫扣開關(guān)S能始終保持接通 當ef兩端一旦有電壓時 脫扣開關(guān)立即會自動斷開 以起到保護作用 關(guān)于這個電路的工作原理 下列說法中正確的是 A 當站在絕緣物上的人雙手分別接觸b和d線時 脫扣開關(guān)會自動斷開B 當用戶家的電流超過一定值時 脫扣開關(guān)會自動斷開C 當火線和零線之間電壓太高時 脫扣開關(guān)會自動斷開D 當站在地面上的人觸及b線時 脫扣開關(guān)會自動斷開 答案D觀察漏電保護器的導線纏繞方式可知 穿過鐵芯的磁通量為零 漏電時火線電流和零線電流大小不同 導致小型變壓器上端磁通量不為零 這時下端線圈中磁通量也會隨之變化 進而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 脫扣開關(guān)自動斷開 從而起到保護作用 只要零線與火線電流相等都不會有磁通量的變化 所以A B C錯誤 D正確 考查點導線雙纏繞方式及磁通量 解題關(guān)鍵零線火線雙纏繞方式 如果電流相同則鐵芯中無磁通量 7 2018北京海淀期末 3 如圖所示的交流電路中 燈L1 L2和L3均發(fā)光 如果保持交變電源兩端電壓的有效值不變 但頻率減小 各燈的亮 暗變化情況為 A 燈L1 L2均變亮 燈L3變暗B 燈L1 L2 L3均變暗C 燈L1不變 燈L2變暗 燈L3變亮D 燈L1不變 燈L2變亮 燈L3變暗 答案D感抗XL 2 fL 容抗XC 當頻率f減小時 XL減小 XC增大 而交流電壓有效值不變 因此通過L的電流增大 通過C的電流減小 而電阻R與交流電頻率無關(guān) 通過R中的電流不變 因此L1亮度不變 L2變亮 L3變暗 D正確 解題關(guān)鍵本題考查電感和電容對交變電流的影響 要求學生熟記感抗 容抗的公式 8 2017北京豐臺一模 20 最近北京的馬路邊出現(xiàn)了某種新型的共享單車 如圖甲所示 這種單車外觀結(jié)構(gòu)簡單 沒有鏈條 但單車質(zhì)量比普通自行車大 達到了25kg 如圖乙所示 單車的車鎖內(nèi)集成了嵌入式芯片 GPS模塊和SIM卡等 便于監(jiān)控單車在路上的具體位置 實現(xiàn)防盜 同時手機APP上有定位系統(tǒng) 也能隨時了解單車的實時位置 手機還可以通過掃描二維碼自動開鎖 關(guān)鎖后APP就顯示計時 計價等信息 此外 單車能夠在騎行過程中為車內(nèi)電池充電 滿足定位和自動開鎖等過程中的用電 根據(jù)以上信息下列說法不正確的是 A 單車比普通自行車運動狀態(tài)更容易改變B 單車某個時刻的準確位置信息是借助通訊衛(wèi)星定位確定的C 單車是利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)充電的D 單車和手機之間是利用電磁波傳遞信息的 答案AGPS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的英文簡寫 應(yīng)用于實時導航 定位等領(lǐng)域 故B項正確 手機和單車之間的信息交換通過電磁波實現(xiàn) 故D項正確 騎行過程中為車內(nèi)電池充電 是應(yīng)用 動生電 故C項正確 因單車質(zhì)量大于普通自行車 其慣性也大 運動狀態(tài)難以改變 故A項錯誤 考查點牛頓運動定律及其應(yīng)用 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 電磁波 反思總結(jié)北京高考物理試題中 密切聯(lián)系科技生活和新興事物的題目近年來屢見不鮮 體現(xiàn)了物理學習中的基本特征 這也提示考生在日常學習和復習中要注意理論聯(lián)系實際 用心體會物理和現(xiàn)代科技 生活的聯(lián)系 9 12分 2016北京東城二模 23 電源是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置 我們通常使用的電源有交流 直流之分 1 法拉第發(fā)明了世界上第一臺直流發(fā)電機 法拉第圓盤發(fā)電機 如圖1所示為其示意圖 銅質(zhì)圓盤豎直放置在水平向左的勻強磁場中 它可以繞水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動 當兩個電刷分別位于圓盤的邊緣和圓心處時 在圓盤勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流是穩(wěn)定的 用導線將電刷與電阻R連接起來形成回路 已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B 圓盤半徑為a 圓盤勻速轉(zhuǎn)動時的角速度為 發(fā)電機內(nèi)阻為r1 求電源電動勢E 并判斷通過電阻R的電流方向 二 非選擇題 共32分 圖1 2 如圖2所示為一個小型交流發(fā)電機的原理圖 n匝矩形線圈處于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中 ab邊 cd邊分別連在兩個滑環(huán)上 導體做的兩個電刷分別壓在滑環(huán)上 線圈ab邊的邊長為L1 bc邊的邊長為L2 總電阻為r2 線圈以恒定的角速度 繞與磁場方向垂直的固定對稱軸OO 勻速轉(zhuǎn)動 用導線將電刷與電阻R連接起來形成回路 回路中其他電阻不計 請你說明發(fā)電機線圈平面轉(zhuǎn)至何位置時感應(yīng)電動勢具有最大值Em 并推導此最大值的表達式 3 若已知L1 2a L2 a 求上述兩個發(fā)電機分別為電阻R供電時 電阻R消耗的電功率之比 圖1 解析 1 圓盤產(chǎn)生的電動勢為E Ba aE B a2根據(jù)右手定則可以判斷 流過電阻R的電流方向為從c到d 2 當線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場方向平行位置 圖示位置 時 線圈中的感應(yīng)電動勢最大設(shè)此時ab cd邊的線速度大小為v 則單匝線圈時ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1 BL1vcd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2 BL1vn匝線圈產(chǎn)生的總感應(yīng)電動勢為Em n E1 E2 2nBL1v由于v r 有Em 2nBL1 nBL1L2 3 1 中發(fā)電機為電阻供電時 U1 E 答案見解析 2 中發(fā)電機為電阻供電時 U2 Em 其他方法正確同樣給分 10 20分 2015北京東城一模 24 1 如圖所示匝數(shù)n 60的線圈繞在變壓器的閉合鐵芯上 通過A B兩端在線圈內(nèi)通有隨時間變化的電流 有兩個互相連接的金屬環(huán) 細環(huán)的電阻是粗環(huán)的3倍 將細環(huán)套在鐵芯的另一端 已知某一時刻細環(huán)和粗環(huán)的連接處C D間的電壓U 0 2V 并知道粗環(huán)的電阻R 1 0 求此時刻線圈AB的感應(yīng)電動勢 C D間距很小 可認為磁感線都集中在鐵芯內(nèi) 2 變壓器的線圈是由金屬線繞制成的 若在短時間內(nèi)吸熱過多來不及散熱就會損壞 現(xiàn)對粗細均勻的電阻線通以直流電的情況進行討論 設(shè)通電產(chǎn)生的焦耳熱與電阻線升高的溫度之間滿足如下關(guān)系 Q kcm T 其中c表示物體的比熱容 m為物體的質(zhì)量 T表示升高的溫度 k為大于1的常數(shù) 請你選擇一些物理量 通過論述和計算證明 為避免升溫過快 若電流越大 電阻線應(yīng)該越粗 說明自己所設(shè)物理量的含義 3 下面請根據(jù)以下微觀模型來研究焦耳熱 設(shè)有一段橫截面積為S 長為l的直導線 單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n 每個電子電荷量為e 質(zhì)量為m 在導線兩端加電壓U時 電子定向運動 在運動過程中與金屬離子碰撞 將動能全部傳遞給離子 就這樣將由電場得到的能量變?yōu)橄嘧矔r產(chǎn)生的內(nèi)能 金屬經(jīng)典電子論 認為 電子定向運動是一段一段加速運動的接替 各段加速都是從定向速度為零開始 根據(jù)統(tǒng)計理論知 若平均一個電子從某一次碰撞后到下一次碰撞前經(jīng)過的時間為t 一秒鐘內(nèi)一個電子經(jīng)歷的平均碰撞次數(shù)為 請利用以上敘述中出現(xiàn)的各量表示這段導體發(fā)熱的功率P 解析 1 當C D間電壓為0 2V時 粗環(huán)中的電流I A 0 2A設(shè)此刻細環(huán)中的感應(yīng)電動勢為e 則對細環(huán)和粗環(huán)組成的回路滿足e I 3R R 0 2A 3 1 0 8V由法拉第電磁感應(yīng)定律E n及題設(shè)閉合鐵芯磁通量處處相等可知 同一時刻線圈AB中的感應(yīng)電動勢為60e 48V 2 設(shè)有一小段長為l的電阻線 其橫截面積為S 電阻率為 密度為 通過它的電流為I 因為通電產(chǎn)生焦耳熱使這段電阻線經(jīng)過時間 t溫度升高 電流流過電阻線產(chǎn)生的焦耳熱Q I2R t其中R 由題意知Q kcm T即I2R t kcm T其中m lS聯(lián)立 整理 有 答案 1 48V 2 見解析 3 由于k c 都是常數(shù) 所以與成正比表示單位時間內(nèi)升高的溫度 與成正比表明 當電流越大時 若想讓單位時間內(nèi)升高的溫度少一些 則要求電阻線的橫截面積大一些 即電阻線應(yīng)該粗一些 3 導線兩端電壓為U 所以導線中的電場強度E 導線中的一個電子在電場力F eE的作用下 經(jīng)過時間t獲得的定向運動速率為v at t t 由電能轉(zhuǎn)化的動能為Ek mv2 已知平均一秒鐘內(nèi)一個電子經(jīng)歷的碰撞次數(shù)為所以一秒鐘內(nèi)一個電子獲得的動能為Ek 整條導線在一秒鐘內(nèi)獲得的內(nèi)能為nSlEk 一秒鐘內(nèi)由電能轉(zhuǎn)化的內(nèi)能即這段導線的發(fā)熱功率 因此P 1 2016北京海淀重點校月考 5 將R 200 的電阻接入如圖所示的交流電源上 電源內(nèi)阻不計 則可判斷 A 此交流電的有效值為311VB 此交流電的頻率為100HzC 線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度為100rad sD 在一個周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量是4 84J C組教師專用題組 答案D此交流電壓的最大值為311V 交流電壓的有效值為V 220V 故A錯誤 根據(jù)圖像得周期為0 02s 頻率f 50Hz 故B錯誤 角速度 2 f 100 rad s 故C錯誤 電流I A 1 1A 故在一個周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q I2Rt 1 1 2 200 0 02J 4 84J 故D正確 2 2015北京西城二模 17 在如圖所示的電路中 L1 L2是兩個相同的小燈泡 A B處的虛線框內(nèi)各接有一個電學元件 a b兩端先后與直流電源和交流電源相連接 且直流電源的電壓與交流電源電壓的有效值相等 觀察兩種情況下燈泡的亮度 當接直流電源時 L1不發(fā)光 L2正常發(fā)光 當接交流電源時 L1發(fā)光 L2明顯變暗 則下列說法正確的是 A A中接的是電阻 B中接的是電容器B A中接的是電感線圈 B中接的是電阻C A中接的是電感線圈 B中接的是電容器D A中接的是電容器 B中接的是電感線圈 答案D根據(jù)電容器的 隔直流 通交流 特性和電感線圈的 通直流 阻交流 的特性 可以判斷出A中接的是電容器而B中接的是電感線圈 D選項正確 3 2018北京西城期末 13 多選 如圖所示 矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO 勻速轉(zhuǎn)動 產(chǎn)生的交流電動勢e 100sin100 t V 下列說法正確的是 A 交流電的頻率為100HzB 交流電動勢的有效值為100VC 當線圈轉(zhuǎn)到如圖所示的位置時電動勢為零D 當線圈轉(zhuǎn)到如圖所示的位置時穿過線圈的磁通量為零 答案BC由e Emsin t知 Em 100V 所以 E 100V B正確 100 rad s f 50Hz A錯 題圖中線圈處于中性面位置 此時穿過線圈的磁通量最大 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零 C正確 D錯誤 易錯警示穿過線圈的磁通量最大時 感應(yīng)電動勢為零