1、第十三章 交变电流电磁场电磁波（A卷）一、本题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1.在如图所示的电路，已知交流电源电压u=200sin100t V，电阻R=100 ，则电流表和电压表的读数分别为（）A.1.41 A，200 V B.1.41 A，141 VC.2 A，200 V D.2 A，141 V解析：交流电流表和交流电压表的读数是交流电的有效值.由u=200sin100tV知Um=200 V，得电压表读数U= =141 V，电流表读数I=1.41 A.答案：B
2、2.一理想变压器、原副线圈的匝数比是10：1，原线圈接入电压为220 V的正弦交流电源.一只理想二极管和一个阻值为10 的电阻串联接在副线圈上，交流电流表测原线圈中的电流，交流电压表测电阻两端的电压，如图所示，则以下说法中正确的是()A.交流电压表的读数为22 VB.1分钟内电阻R上产生的热量为1 452 JC.二极管两端的最大电压为22 VD.增大电阻R的值，交流电流表读数减小解析：由理想变压器的电压比等于匝数比可得到副线圈两端电压为22V，这是电压的有效值.由于二极管的单向导电性，只限于正向电压能通过二极管，由有效值的定义可求出通过二极管后的电压的有效值为11V,故交流电压表的读数也为11
3、V，由Q=得到1分钟内电阻R上产生的热量为1 452 J.加负向电压时，二极管处于截止状态，R中没有电流，此时二极管两端的电压等于副线圈两端的电压，故二极管两端的最大电压为22V.增大电阻R，副线圈中的电流变小，则原线圈中的电流也变小，故电流表读数变小.选项BD正确.答案：BD3.下列说法中，正确的是（）A.任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场，振荡磁场在周围空间产生同频率的振荡电场B.任何电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场C.任何变化电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率的振荡磁场D.电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，
4、即电磁场解析：根据麦克斯韦电磁场理论可知，恒定的电场（或磁场）周围不产生磁场（或电场）；均匀变化的电场（磁场）周围产生恒定的磁场（电场）；而周期性变化的电场（磁场）周围产生同频率变化的磁场（电场），所以A、B项错，C项正确；变化的电场和变化的磁场总是互相联系着，形成电磁场，故D项错误.答案：C4.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示，下列说法正确的是（）A.t1时刻通过线圈磁通量最大B.t2时刻通过线圈磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e变换方向，通过线圈的磁通量最小解析：从矩形线圈在匀强磁
5、场中匀速转动产生交流电的模型可知，通过线圈磁通量为零时，磁通量的变化率最大，产生的交变电动势最大.而线圈平面与中性面重合时，通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，产生的交变电动势为零，所以从图中的曲线可知：t1时刻e为0，则此时通过线圈的磁通量最大；t2时刻e最大，则此时通过线圈的磁通量为0；t3时刻e为0，则此时通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率为零；从图中曲线的走向，t1与t3时刻是e变换方向的时刻，此时交变电动势e为零，穿过线圈的磁通量都为最大，故A正确.答案：A5.如图所示，T为理想变压器，A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2、R3为电阻，原线圈两
6、端接电压一定的正弦交流电，当开关S闭合时，各交流表的示数变化情况应是（）A.电压表V1读数变小B.电压表V2读数变大C.电流表A1读数变大D.电流表A2读数变小解析：闭合开关S后，由于输入电压不变，输出电压也不变，负载电阻减小，A2读数变大，A1读数随之变大，故C正确，D错误.U2=U1-I2R1，U1不变，I2变大，U2变小，即V2读数减小，故A、B错误.答案：C6.两个相同的白炽灯泡L1和L2接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联.当a、b间接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同.更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度
7、.新电源两极的电压最大值和频率可能是()A.最大值仍为Um，而频率大于fB.最大值仍为Um，而频率小于fC.最大值大于Um，而频率仍为fD.最大值小于Um，而频率仍为f解析：更换新电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度，说明电容器的容抗增大，电感的感抗减小.根据频率对容抗、感抗的影响可知新电源频率减小.所以正确选项是B.答案：B7.如图所示，把电阻R、电感线圈L、电容器C分别串联一个灯泡后并联在电路中.接入交流电源后，三盏灯亮度相同.若保持交流电源的电压不变，使交变电流的频率减小，则下列判断正确的是()A.灯泡L1将变暗 B.灯泡L2将变暗C.灯泡L3将变暗 D.灯泡亮度都不变解析：保持交流电源
8、的电压不变，使交变电流的频率减小，电感L的感抗减小，灯泡L1变亮，电容器C的容抗增大，灯泡L2变暗，电阻R不变，灯泡L3亮度不变.答案：B8.某电站向远处输送一定功率的电能，则下列说法中正确的是（）A.输电线不变，将送电电压升高到原来的10倍时，输电线损耗的功率减为原来的1/10B.输电线不变，将送电电压升高到原来的10倍时，输电线损耗的功率减为原来的1/100C.送电电压不变，将输电线的横截面直径增加原来的一倍时，输电线损耗的功率减为原来的一半D.送电电压不变，将输电线的横截面直径减半时，输电线损耗的功率增为原来的四倍解析：输电线上功率损失P损=I2R线=（）2R线，而R线=，则：R线、P一
9、定时，U升高到原来的10倍，P损减为原来的，A错B对.U、P一定时，d增加原来一倍时，S增为原来的四倍，R线减为原来的，P损减为原来的，C错U、P一定时，d减半时，S减为原来的，R线增为原来的四倍，P损增为原来的四倍.D对.答案：BD9.已知交变电流i=ImsintA，线圈从中性面起开始转动，当其瞬时值等于有效值时，则线圈转动的时间为（）A. / B./ C./4 D./2解析：依题意=Imsint所以sint=，t=，t=.答案：C10.一理想变压器，原、副线圈的匝数保持不变，在原线圈上所加交变电压的有效值也保持不变.则这个变压器在工作时（）副线圈两端的电压（有效值）一定保持不变原线圈中的电
10、流（有效值）一定保持不变变压器的输入功率一定保持不变变压器的输出功率一定保持不变A. B. C. D.解析：功率与负载有关.答案：A11.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，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成.接通电源后，220 V交流电经变压器，一方面在次级产生3.4 V交流电对磁控管加热，同时在另一级产生2000 V高压电经整流加到磁控的阴、阳两极之间，使磁控管产生频率为2450 MHz的微波.微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用使食物内分子高频地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.
11、有下述说法，其中正确的是（）微波是振荡电路中自由电子运动而产生的微波是原子外层电子受到激发而产生的微波炉变压器的高压变压比为11：100微波输出功率为700 W的磁控管每秒内产生的光子为2.31015个A. B. C. D.解析：微波的产生机理是振荡电路中的自由电子运动而产生的；微波炉变压器的高压比为n1：n2=220：2000=11：100；微波炉输出功率为700 W时，每秒内产生的光子为N= =4.31026个.答案：B12.下表为一只电热器铭牌上的一部分.由此可以判定（）电压功率频率A.此电热器必须在周期是0.02 s，在电压有效值是220 V的交流电路上使用B.此电热器必须在周期是0.
12、02 s，在电压有效值是156 V的交流电路上使用C.此电热器必须在频率是50 Hz，在电压有效值是311 V的交流电路上使用D.若将此电热器接在电压小于220 V的交流电路中，其实际消耗的电功率还是700 W答案：A二、本题共5题，共72分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示.设发电机线圈内阻为r=2 ，现将R=98 的用电器接在此交流电路上，它消耗的功率是多大？如果将电容是2F的电容器接在电路上，则电容器的耐压值至少是多大？解析：此交流电的最大值为Em
13、=100 V，则电动势的有效值为E=Em/ = V，由全电路欧姆定律知，电阻R上的电压有效值为U=R= V，故电阻R消耗的功率为P= W=49 W.电容器接入电路，则要求电容器的耐压值至少等于感应电动势的最大值，故有Um=Em=100 V.答案：49 W100 V14.某居民小区的降压变压器匝数比是3：1，初级线圈的输入电压是660 V，设次级线圈的电阻是0.2 ，此变压器供给100盏“220 V，60 W”的电灯用电，试求：（1）变压器空载时，次级线圈两端的电压多大？输出功率多大？（2）当接通负载时，次级线圈两端的电压多大？每个灯泡的实际功率多大？解析：（1）空载时，由电压比求得U2=220
14、 V，此时P=0.（2）接通负载后，可将次级线圈看成电源E=220 V，每盏灯电阻R= =807 ，100盏并联电阻R=8.07 ，由欧姆定律U=IR=215 V，每个灯泡实际功率P=57.3 W.答案：（1）220 V0（2）215 V57.3 W15.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为10 cm和20 cm，内阻为5 ，在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中绕OO轴以50 rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20 电阻R相接，求：（1）S断开时，电压表示数；（2）电键S合上时，电压表和电流表示数；（3）为使R正常工作，R的额定电压是多少？（4）通过电阻R
15、的电流最大值是多少？电阻R上所消耗的电功率是多少？解析：（1）感应电动势最大值：Em=nBS=1000.50.10.250V=50VS断开时，电压表示数为电源电动势有效值E= =50 V.（2）电键S合上时，由全电路欧姆定律I= A=2.0 AU=IR=220 V=40 V即电流表示数为2 A，电压表示数为40 V.（3）额定电压即为电压有效值U有=IR=2.0 A20 =40 V.（4）通过R中电流的最大值Im= I=2A电阻R上所消耗的电功率P=IU=240 W=80 W.答案：（1）50 V（2）2 A40 V（3）40 V（4）2A80 W16.有条瀑布，流量Q=2 m3/s，落差5
16、m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R=30 ，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电需求，则该输电线路所用理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V，100 W”的电灯正常发光？解析：远距离输电电路示意图如下图所示设水的密度为，电源输出功率P输出=（mgh/t）50%=Qgh50%=5104 W由题意P损=R=（）2R又P损=6%P输出，U2=5.0103 V故升压和降压变压器匝数比n1/n2=U1/U2=240/5.0103=6：125.又U3=U2-I2R=4700 V，U4=220 Vn3/n4=U3/U4=235：11.正
17、常发光的电灯盏数N=（P输出-P损）/P灯=P输出（1-6%）/P灯=470盏.答案：6：125 235：11，47017.如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值是R的电阻，一电阻是r、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t=0开始运动，其速度随时间的变化规律是v=vmsint，不计导轨电阻.（1）从t=0到t=时间内电阻R产生的热量；（2）从t=0到t=时间内外力F所做的功.解析：（1）导体棒产生的感应电动势e=BLv=BLvmsint，是正弦交流电，其有效值E=.在t=2=T的时间内，电阻R上产生的热量Q=I2RT=（）2R=（2）t=0到t= 的时间是1/4周期，在这段时间内对导体棒运用能量守恒定律，得W外= mv2+QQ是这段时间内电阻R和r产生的热量和Q=所以这段时间内外力F所做的功是W外= m+.答案：（1）（2）m+