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第013期
第013期:
黄冈中学2010届高考第一轮物理
单元训练题十三交流电电磁振荡与电磁波
命题:
徐辉审稿:
胡启新校对:
徐辉
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共120分,考试时间100分钟.
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错的或不答的得0分.)
1、下列关于电磁波的说法中正确的是()
A.麦克斯韦电磁场理论预言了电磁波的存在
B.电磁波可以由均匀变化的磁场产生
C.雷达可以利用自身发射电磁波的反射波来对目标进行定位
D.随身携带的移动电话(手机)内,只有无线电接收装置,没有无线电发射装置
2、如图1所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为N1︰N2=3︰1,图中四个灯泡完全相同,当L2、L3、L4正常发光时,则L1()
A.一定正常发光B.实际功率小于额定功率
C.实际功率大于额定功率D.条件不足无法确定
3、如图2所示,理想变压器原、副线圈分别接有完全相同的灯泡L1、L2,且原、副线圈的匝数之比N1︰N2=2︰1,交流电源电压为U,则灯L2两端的电压为()
A.U/2B.2UC.U/5D.2U/5
4、一理想变压器.原线圈匝数为N1,两个副线圈的匝数分别为N2、N3,三个线圈中的电流分别为I1、I2、I3,电压分别为U1、U2、U3,如图3所示,下面关系中正确的是()
A.
B.
C.I1U1=I2U2+I3U3D.N1I1=N2I2+N3I3
5、图4为理想变压器原线圈所接交流电压的波形.原、副线圈匝数比n1︰n2=10︰1,串联在原线圈电路中电流表的示数为1A,下列说法正确的是()
A.变压器输出端所接电压表的示数为
V
B.变压器的输出功率为200W
C.变压器输出端的交流电的频率为50Hz
D.穿过变压器铁心的磁通量变化率的最大值为
6、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动.线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图5所示.下面说法中正确的是()
A.t1时刻通过线圈的磁通量为零
B.t2时刻通过线圈的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变换方向时,通过线圈的磁通量绝对值都为最大
7、如图6所示,A、B、C、D是四个相同的白炽灯,都处于正常发光状态,则图中以ab、cd两端电压U1与U2之比是()
A.3︰1B.4︰1C.3︰2D.2︰1
8、理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R,开始时,开关S是断开的,如图7所示,在S接通后,以下说法错误的是()
A.灯泡L1两端的电压减小B.通过灯泡L1的电流增大
C.原线圈中的电流增大D.变压器的输入功率增大
9、如图8所示为加在电灯上的电压图像,即在正弦交流电的每二分之一周期中,前面四分之一周期被截去,那么现在电灯上的电压为()
A.U0/2B.U0/4C.U0/6D.U0/8
10、如图9所示,EF、GH为平行的光滑金属导轨,匀强磁场垂直于导轨平面,C为电容器,ab为可在EF和GH上滑动的导体横杆,正以速度v匀速向右运动,若突然使电容器两板错开使其正对面积减小些,则()
A.电容器上所带电荷量增加B.电容器上所带电荷量不变
C.ab杆会逐渐停止运动D.动杆的速度会增大一些
第Ⅱ卷(非选择题,共80分)
二、实验题(本题共3小题,共18分.把答案填写在题中的横线上或按题目要求作答.)
11、一根电阻丝接在电压为U的直流电路中,在t时间内放出热量为Q.现将电阻丝对折合并接到一个交流电路中,若要电阻丝在2t时间内也产生热量Q,在这个交流电路中加在电阻丝两端的电压最大值为___________.
12、图10中的理想变压器原线圈接220V交流电压,副线圈A接4Ω电阻,B接一个“10V、24W”的电灯.已知A组线圈39匝,两端电压为6V,灯泡L正常发光,由此可见原线圈匝数为___________,通过原线圈电流为___________.
13、某交变电流的电压随时间的变化规律如图11所示,则此交变电流的频率为___________,如将该电压加在10μF的电容器上,则电容器的耐压值不应小于___________.如将该电压加在一阻值为1kΩ的纯电阻用电器上,用电器恰能正常工作,为避意外,该电路中熔丝(保险丝)的额定电流不能低于___________,如将该电压加在辉光电压为100V的氖管上,则每分钟内氖管发光时间为___________.
三、计算题(本题共5小题,共62分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,解答中必须明确写出数值和单位.)
14、(10分)图12a、b两个电路都是从左端输入信号,从右端输出信号.a图中输入的是高频、低频混合的交流信号,要求只输出低频信号;b图中输入的是直流和低频交流的混合信号,要求只输出低频交流信号.那么C1、C1中哪个该用大电容?
哪个该用小电容?
15、(12分)某交流发电机输出功率为5×105W,输出电压为U=1.0×103V,假如输电线的总电阻R=10Ω,在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%,用户使用电压U=380V.
(1)画出输电线路的示意图.(标明各部分的符号)
(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少?
(使用的变压器是理想变压器)
16、(12分)发电机转子是100匝边长为20cm的正方形线圈,将它置于B=0.05T的匀强磁场中,绕着垂直于磁场方向的轴以ω=100πrad/s的角速度转动,转动开始时线圈平面与磁场方向垂直,已知线圈的电阻为2Ω,外电路的电阻为8Ω,试求:
(1)交变电流的瞬时表达式;
(2)外电路上所消耗的功率;
(3)如保持转子匀速转动,外力每分钟需要对转子所做的功;
(4)从计时开始,线圈转过π/3的过程中,通过外电阻的电荷量;
17、(14分)如图13所示,在真空中速度v=6.4×107m/s的电子束,连续地射入两平行极板间,极板长度为L=8.0×10-2m,间距d=5.0×10-3m.两极板不带电时,电子束沿两极板之间的中线通过,在极板上加-50Hz的交变电压u=U0sinωt,如果所加电压的最大值U0超过某一值Uc时,将开始出现以下现象:
电子束有时能通过两极板,有时间断不能通过.
(1)求Uc的大小;
(2)求U0为何值时才能使通过的时间△t通跟间断的时间△t断之比即△t通︰△t断=2︰1.
18、(14分)有条河流,流量Q=2m3/s,落差h=5m,现利用其发电,若发电机总效率为50%,输出电压为240V,输电线总电阻R=30Ω,允许损失功率为输出功率的6%,为满足用电的需求,则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少?
能使多少盏“220V,100W”的电灯正常发光?
(g=10m/s2)
答案与解析:
1、AC2、A3、D4、ACD5、BCD6、D7、B
8、B9、A10、D
提示:
2、原、副线圈匝数比为3:
1,故电流之比为1:
3,设灯泡额定电流为I0,副线圈上干路电流为3I0,故原线圈上电流为I0,那么灯L1正常发光.
3、设灯L1,L2两端电压为U1,U2,由于匝数比为2:
1,故原副线圈电流比为1:
2,那么U1=
U2,
原副线圈电压之比为2:
1,故原线圈两端电压为
而
解得
5、电流表和电压表读数为有效值.
6、磁通量为零时,磁通量变化率最大,感应电动势最大;磁通量最大时,磁通量变化率最小,电流为零,此时感应电动势方向变化.
7、设灯泡的额定电压为U,显然U2=U,显然原副线圈电流之比为1:
3,故匝数比为3:
1,故原线圈两端电压
,而
8、开关闭合之后,总电阻变小,干路电流变大,故灯泡L1两端的电压变小,通过L1的电流变小,由于副线圈上的功率变大,故原线圈上电流增大,变压器的输入功率变大.
11、U/2
12、14300.15
13、50Hz200V0.14A40s
14、解:
电容的作用是“通交流,隔直流”、“通高频,阻低频”,由其表达式XC=1/(2πfC)可看出:
题图a中的C1必须用电容小些的,才能使高频交流比顺利通过,而低频不易通过,这种电容器日Lf高频旁路电容器.题图b中的C2一般用电容大的,使低频交流电很容易通过,只有直流成分从电阻上通过,这种电容器叫隔直电容器.
15、解:
(1)引导学生画出电路.
引导学生写出各部分关系式
U1︰U2=n1︰n2,
I1︰I2=n2︰n1,U3︰U4=n3︰n4,
I3︰I4=n4︰n3,U3=U2-I2R,
P=P损+P用户,P损=I22·R.
16、
(1)I=6.28sin314t(A)
(2)P外=158W
(3)W≈11850J
(4)q=10-2C
17、解:
不少考生读题后认为交变电压加在极板上,在板间产生交变电场,电子受到的交变电场力与初速度方向垂直,运动情况难以判断,但仔细审查题设条件后可知,电子通过平行板所用的时间△T=
≈10-9s.交变电压的周期T=2.0×10-2s,则有△t
T,因此,电子通过平行板时,极板的电压及板间场强可看做是恒定不变的.电子在板间受恒力作用,电子将做相当于平抛运动的曲线运动.据平抛运动的规律
从图中所示交变电压半个周期图像可知,为使题设通断关系成立,应当让两极电压在
时达到UC,
两极电压UC=U0sin
,得U0=105V
18、解;设ρ为水的密度,ρ=1.0×103kg/m3
电源端:
P输出=Qρgh×50%=5×104W
输出电压U0=240V
线路损耗△p损=I送2R
升压变压比:
n1︰n2=U0︰U送=6︰125
输电线损失电压
△U=I送R=10×30V=300V
U1=U送-△U=4700V
U2=220V
升压变压比:
n3︰n4=U1︰U2=235︰11
灯盏数
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