第十三章(时间60分钟，总分值100分)一、选择题(此题共9小题，每题5分，共45分)1．关于麦克斯韦电磁理论，以下说法正确的选项是( )A．任何电场都能在周围产生磁场B．任何均匀变化的磁场均在其周围产生稳定的电场C．均匀变化的电场在其周围产生均匀变化的磁场D．周期性变化的磁场在其周围产生周期性变化的电场解析：根据麦克斯韦电磁场理论，静电场周围没有产生磁场，均匀变化的电场在其周围产生稳定的磁场，而不是产生均匀变化的磁场，A错误，B正确；所以周期性变化的磁场在周围产生周期性变化的电场，C项错误，D项正确．答案：BD2．(2022·咸宁模拟)为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图1所示，两变压器匝数分别为N1、N2和N3、N4，a和b是交流电表，那么( )A．N1＞N2B．N3＞N4C．a为交流电流表，b为交流电压表D．a为交流电压表，b为交流电流表解析：题图左半局部中变压器与导线并联为电压互感器，为获得低电压，N1＞N2；题图右半局部中变压器与导线串联为电流互感器，为获得小电流，N3＜N4.故A、D选项正确．答案：AD3．雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，雷达所发射出去的电磁波应具有的特点是( )A．发射波长很长的无线电波，因为长波可以在地球外表传播的很远B．发射波长较短的无线电波，因为短波可以以天波的方式传播C．发射波长极短的微波，因为微波直线性好，定位准确D．发射的无线电波包括所有波长范围，这样可以探测任何种类的物体解析：使用雷达的目的是用来准确测定物体的位置．微波波长极短，沿直线传播，可以通过反射准确确定目标位置，应选C.答案：C4．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为e-7-/7\n＝10sin4πtV，那么( )A．该交变电动势的频率为2HzB．零时刻线圈平面与磁场垂直C．t＝0.25s时，e到达最大值D．在1s时间内，线圈中电流方向改变100次解析：由题中给出的电动势的表达式可以得到该交变电动势的角速度是4π，由角速度和周期、频率的关系ω＝＝2πf得到此交变电动势的频率为2Hz，周期是0.5s，所以选项A正确．周期是0.5s，所以1s内线圈中的电流方向改变4次，选项D错误．代入表达式t＝0.25s，得到e＝0，选项C错误．零时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，选项B正确．综上所述，此题的正确选项为A、B.答案：AB5．如图2所示为交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值是( )图2A．5A B．5AC.AD．3.5A解析：题图所示图象中的交变电流在一个周期内产生的热量：Q＝I12R＋I22R＝(4)2R＋(3)2R＝25RT.令此交变电流的有效值为I，应有Q＝I2RT，故I2RT＝25RT，解得I＝5A．B项正确．答案：B6．(2022·重庆模拟)如图3所示，2022年1月10日开场的低温雨雪冰冻造成我国局部地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重．此次灾害牵动亿万人的心．为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．假设在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP，那么除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )-7-/7\n图3A．输电电流为3IB．输电电流为9IC．输电电压为3UD．输电电压为U解析：高压线上的热耗功率ΔP＝I2R线①假设热耗功率变为9ΔP，那么9ΔP＝I′2R线②由①②得I′＝3I，A对．又输送功率不变，由P＝UI＝U′I′得U′＝U，所以D对．答案：AD7．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图4甲所示，那么以下说法正确的选项是( )图4A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02s时刻，交流电动势到达最大D．该线圈相应产生的交流电动势的图象如图4乙所示解析：由Φ－t图知，t＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e＝0，故A、D两项错误；由图知T＝0.04s，在t＝0.01s时，Φ＝0，最大，e最大，那么B项正确；在t＝0.02s时，Φ最大，＝0，e＝0，那么C项错误．答案：B8．如图5所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，那么当电键S闭合时( )-7-/7\n图5A．交流电压表V1和V2的示数一定都变小B．交流电压表只有V2的示数变小C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大D．只有A1的示数变大解析：闭合S时，输出电路电阻减小，副线圈中电流增大，V1示数不变，V2示数变小，A2示数变大，那么A1示数也变大，由于V1示数不变，A2示数变大，V2示数变小，那么A3示数变小．只有B项正确．答案：B9．(2022·荆门模拟)如图6所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升，以下判断正确的选项是( )图6A．原线圈中的电流为nIB．变压器的输入功率为UI/nC．电动机输出的总功率为I2RD．电动机两端电压为IR解析：电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为，故A错误；原线圈的输入功率那么为U，故B对；电动机上的热功率为I2R，电动机消耗功率为U，两端电压为，故C、D错误．答案：B二、实验题(此题共2小题，共14分)10．(6分)某同学练习使用示波器时，欲按要求先在荧光屏上调出亮斑，为此，他进展了如下操作：首先将辉度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移和水平位移旋钮转到某位置，将衰减调节旋钮置于1000挡，扫描范围旋钮置于“外X”-7-/7\n挡．然后翻开电源开关(指示灯亮)，过2min后，顺时针旋转辉度调节旋钮，结果屏上始终无亮斑出现(示波器完好)．那么，他应完成以下________操作才有可能在屏上出现亮斑．A．竖直位移旋钮B．水平位移旋钮C．聚焦调节旋钮D．辅助聚焦旋钮解析：屏上没有亮斑出现，不是聚焦不好，而是亮斑偏出了屏幕，故应调节竖直位移旋钮和水平位移旋钮，故应完成A、B操作才可能在屏上出现亮斑．答案：AB11．(8分)如图7是“练习使用示波器”实验的示意图，图中“X输入”、“Y输入”、“地”为信号输入接线柱．实验要求用示波器测乙图b、c间的直流电压．把b接“地”接线柱，欲使P滑动时，亮斑在竖直方向移动，那么c端应接________接线柱．实验发现，当P滑到最左端时，亮斑恰好在荧光屏的中心；当P滑到最右端时，亮斑向下偏离中心3.0格．当P滑到某点时，亮斑向下偏离中心2.5格，那么此时b、c间的电压为________V.(图中电源是一节电动势为1.5V，内阻不计的干电池)图7解析：根据示波器接线柱的根底知识，c端应接“Y输入”接线柱，根据示波器的工作原理，亮斑在荧光屏上的偏移距离与偏转电压成正比，由于＝，所以U＝1.25V.答案：Y输入 1.25三、计算题(此题共3小题，共41分)12．(13分)如图8所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器．已知变压器原线圈与副线圈匝数比＝，加在原线圈的电压为u1＝311sin100πt(V)，霓虹灯正常工作的电阻R＝440kΩ，求通过原、副线圈中的电流．-7-/7\n图8解析：原线圈电压的有效值为220V，由＝解得副线圈电压U2＝4400V；由I2＝得流过副线圈的电流I2＝10.0mA.由＝，得I1＝I2＝200mA.答案：200mA 10.0mA13．(14分)如图9所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab和cd边长l1＝0.4m，ad和bc边长l2＝0.2m，匝数n＝100匝，它在磁感应强度B＝0.2T的匀强磁场中绕通过线框对称中心线且垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，当开关S断开时，电压表的示数为10V，开关S闭合时，外电路上标有“10V,10W”的灯泡恰好正常发光．求：(1)导线框abcd在磁场中转动的角速度；(2)S闭合后，当导线框从图示位置转过θ＝60°时的过程中通过灯泡的电荷量．解析：(1)E＝10V，Em＝E＝20V，又Em＝nBωS，那么：ω＝＝rad/s＝12.5rad/s.(2)S闭合后，UL＝10V，PL＝10W，I＝＝1A，R总＝＝10Ω，q＝n＝n＝100×C＝C.答案：(1)12.5rad/s (2)C-7-/7\n14．(14分)(2022·兰州模拟)如图10甲所示，在两根水平放置的平行金属导轨两端各接一只R＝1Ω的电阻，导轨间距L＝0.2m，导轨的电阻忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.8T．一根电阻r＝0.3Ω的导体棒ab置于导轨上，且始终与导轨良好接触，假设导体棒沿平行于导轨的方向在PQ和MN之间运动，其速度图象如图乙所示(正弦曲线)．求：图10(1)导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式．(2)整个电路在1分钟内产生的热量．解析：(1)由速度图象得，某时刻导体棒运动速度表达式v＝10sin10πtm/s导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝BLv＝10BLsin10πt＝1.6sin10πtV(2)感应电动势的最大值为Em＝10BL＝1.6V感应电动势的有效值为E＝＝V回路中的总电阻为R′＝r＋＝0.8Ω电流I＝＝A整个电路在1分钟内产生的热量为Q＝I2R′t＝96J.答案：(1)e＝1.6sin10πtV (2)96J-7-/7
