高中物理阶段验收评估四电磁波新人教版.docx
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高中物理阶段验收评估四电磁波新人教版
2019-2020年高中物理阶段验收评估四电磁波新人教版
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
其中第1~5小题只有一个选项符合题意,第6~8小题有多个选项符合题意)
1.下列说法正确的是( )
A.电磁波在真空中以光速c传播
B.在空气中传播的声波是横波
C.声波只能在空气中传播
D.光需要介质才能传播
解析:
选A 电磁波在真空中的传播速度为光速c,选项A正确;在空气中传播的声波是纵波,选项B错误;声波可以在气体中传播,也可以在液体、固体中传播,选项C错误;光可以在真空中传播,因此,光不需要介质也能传播,选项D错误。
2.声呐能发射超声波,雷达能发射电磁波,超声波和电磁波相比较,下列说法正确的是( )
A.超声波与电磁波传播时,都向外传递了能量
B.超声波与电磁波都既可以在真空中传播,又可以在介质中传播
C.在空气中传播的速度与在其他介质中传播速度相比,均是在空气中传播时具有较大的传播速度
D.超声波与电磁波相遇时可能会发生干涉
解析:
选A 超声波与电磁波传播时,都向外传递了能量、信息,A正确;声呐发出的超声波是机械波,不可以在真空中传播,B错;机械波在空气中传播时速度较小,在其他介质中传播时速度大,而电磁波恰好相反,C错;超声波和电磁波不是同一类波,不可能发生干涉,D错。
3.在LC振荡电路中,电容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间是( )
A.
B.
C.π
D.2π
解析:
选B LC振荡电路的周期T=2π
,其电容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间t=
,所以t=
,选项B正确。
4.电磁波已广泛运用于很多领域。
下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A.电磁波不能产生衍射现象
B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D.不同的电磁波在真空中的传播速度不同
解析:
选C 干涉、衍射是波所特有的现象,所以电磁波能产生衍射现象,选项A错误;常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的,选项B错误;利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度,选项C正确;所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速,是相同的,选项D错误。
5.如图1所示,it图像表示LC振荡电流随时间变化的图像,在t=0时刻,电路中电容器的M板带正电,在某段时间里,电路的磁场能在减少,而M板仍带正电,则这段时间对应图像中( )
图1
A.Oa段B.ab段
C.bc段D.cd段
解析:
选D 由电流图像可得,在t=0时刻是电容器开始放电,电路中电容器的M板带正电,故电流方向逆时针为正方向;某段时间里,电路的磁场能在减少,说明电路中的电流在减小,是电容器的充电过程,此时M板带正电,说明此时电流方向顺时针方向为负,符合电流减小且为负值的只有cd段,故D项正确。
6.关于电磁波谱,下列说法中正确的是( )
A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
B.红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
C.X射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
D.红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体不能辐射红外线
解析:
选AB 波长越长的无线电波波动性越显著,干涉、衍射现象易发生;红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发产生的;从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的;不论物体温度高低都能辐射红外线,物体的温度越高,它辐射的红外线越强。
7.在LC回路产生电磁振荡的过程中,下列说法正确的是( )
A.电容器放电完毕时刻,回路中电场能最小
B.回路中电流值最大时刻,回路中磁场能最小
C.电容器极板上的电荷最多时,电场能最大
D.回路中电流值最小时,电场能最小
解析:
选AC 电容器放电结束时,电容器极板间场强为零,电场能最小,A项说法正确;回路中电流最大时,线圈周围的磁场最强,磁场能最大,B项说法错误;电容器极板上的电荷最多时刻,电场最强,电场能最大,C项说法正确;回路中电流最小时刻,磁场能最小,而电场能最大,故D项说法错误。
8.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1~10m范围内,则对该无线电波的判断正确的是( )
图2
A.米波的频率比厘米波频率低
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
解析:
选AC 米波比厘米波的波长长,故米波的频率较低,A正确。
米波雷达发射的是无线电波,可在真空中传播,同光波一样会发生反射、干涉、衍射等现象,B、D错误,C正确。
二、计算题(本题共3小题,共52分)
9.(16分)电磁波在真空中传播时波长是20m,进入某一介质中传播时,其传播速度为1×108m/s,求此电磁波在该介质中的波长。
解析:
电磁波在真空中的传播速度为c=3.0×108m/s,根据波速、波长与频率的关系式c=λ0f,
得此电磁波的频率为
f=
=
Hz=1.5×107Hz,
又由v=λf得电磁波在介质中的波长为
λ=
=
m=6.67m。
答案:
6.67m
10.(18分)飞机失事后,为了分析事故的原因,必须寻找黑匣子,而黑匣子在30天内能以37.5kHz的频率自动发出信号,人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。
那么黑匣子发出的电磁波波长是多少?
若接收电路是由LC电路组成的,其中该接收装置里的电感线圈L=4.0mH,此时产生电谐振的电容多大?
解析:
由公式:
v=λf得:
λ=
=
m=8000m,
再由公式f=
得:
C=
=
F
=4.5×10-9F。
答案:
8000m 4.5×10-9F
11.(18分)某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速飞行,已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10-4s,某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图3甲所示,t=173s后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示,雷达荧光屏上相邻刻线间表示的时间间隔为10-4s,电磁波的传播速度为c=3×108m/s,则该战斗机的飞行速度大约为多少?
图3
解析:
由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0=10-4s,甲图发射波和接收波的时间间隔t1=4×10-4s,乙图时间间隔t2=1×10-4s,所以第一次战斗机距雷达的距离为s1=c×
=6.0×104m,第二次战斗机在雷达正上方。
所以战斗机的高度h=c×
=1.5×104m,故173s内战斗机飞行的水平距离为s=
=5.8×104m。
所以v=
≈335m/s。
答案:
335m/s
2019-2020年高中物理阶段验收评估四远距离输电鲁科版
一、选择题(共8小题,每小题6分,共48分,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求,全都选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于电能输送的分析,下列说法正确的是( )
A.由公式P=
知,输电电压越高,输电线上功率损失越大
B.由公式P=
知,输电导线电阻越大,输电线上功率损失越少
C.由公式P=I2R知,输电电流越大,输电线上功率损失越大
D.由公式P=UI知,输电线上的功率损失与电流成正比
解析:
选C 输电线上损失的功率P损=I2R线=
,公式中的U损指输电线上(即电阻R线)的分压,而不是输电电压,A、B两项错;公式P=UI是电源提供的总电功率,而不是输电线上损失的电功率,D项错。
2.理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2=10∶1,原线圈两端接通交流电源,则下列判断错误的是( )
A.原、副线圈中电流频率之比f1∶f2=10∶1
B.原、副线圈两端电压之比为U1∶U2=10∶1
C.原、副线圈内交变电流之比I1∶I2=1∶10
D.变压器输入和输出的功率之比P1∶P2=1∶1
解析:
选A 根据变压器的电压比
=
和电流比
=
可知选项B、C是正确的。
对于理想变压器,输入与输出的功率应相等,即P1=P2,所以选项D是正确的。
变压器不改变电流频率,A错误。
3.如图1所示为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管。
视变压器为理想变压器,原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变。
调节触头P,使输出电压有效值由220V降至110V,调节前后( )
图1
A.副线圈中的电流比为1∶2
B.副线圈输出功率比为2∶1
C.副线圈的接入匝数比为2∶1
D.原线圈输入功率比为1∶2
解析:
选C 设原线圈输入电压为U1,原线圈的匝数为n1,副线圈输出电压为U2,副线圈的匝数为n2,则
=
,当副线圈的输出电压降为原来的一半时,副线圈的匝数减为原来的
,C项正确;由I2=
,可知副线圈的电流减为原来的一半,A项错误;由P=
,可知副线圈输出的功率减为原来的
,原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,因此原线圈的输入功率也减为原来的
,B、D项错误。
4.如图2所示,匝数为100匝的矩形线圈abcd处于磁感应强度B=
T的水平匀强磁场中,线圈面积S=0.5m2,内阻不计。
线圈绕垂直于磁场的轴以角速度ω=10πrad/s匀速转动。
线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连,变压器的副线圈接入一只“12V,12W”灯泡,灯泡正常发光,下列说法中正确的是( )
图2
A.通过灯泡的交变电流的频率是50Hz
B.变压器原、副线圈匝数之比为10∶1
C.矩形线圈中产生的电动势的最大值为120V
D.若将灯泡更换为“12V,24W”且保证其正常发光,需要增大矩形线圈的转速
解析:
选B 由ω=2πf可得通过灯泡的交变电流的频率是5Hz,选项A错误;矩形线圈在水平匀强磁场中转动产生感应电动势最大值为NBSω=100×
×0.5×10πV=120
V,变压器输入电压为120V,由变压器变压公式可知,变压器原、副线圈匝数之比为10∶1,选项B正确,C错误;若将灯泡更换为“12V,24W”且保证其正常发光,不需要增大矩形线圈的转速,选项D错误。
5.如图3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,则当开关S闭合时( )
图3
A.交流电压表V2和V3的示数一定都变小
B.交流电压表V3的示数变小
C.交流电流表A1、A2和A3的示数一定变大
D.只有A1的示数变大
解析:
选B 在理想变压器中,因为U不变,故V2示数不变;闭合S时,负载电阻变小,副线圈中电流I2增大,A2示数增大,由P入=P出,即I1U1=I2U2可知A1示数增大,因为ab和cd导线的电阻不可忽略,V3测R2两端电压,故V3示数变小。
R1两端电压减小,故流过R1处的电流I3变小,A3示数变小,故B正确。
6.图4甲是某燃气炉点火装置的原理图。
转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,
为交流电压表。
当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。
以下判断正确的是( )
图4
A.电压表的示数等于5V
B.电压表的示数等于
V
C.实现点火的条件是
>1000
D.实现点火的条件是
<1000
解析:
选BC 交流电压表测的是交流电的有效值,对正弦交流电,其电压有效值U=
,所以B正确A错误;根据题意,副线圈电压峰值大于5000V时就可以点燃气体,对理想变压器
=
>
=1000,C正确D错误。
7.图5为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1=n4<n2=n3,四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,A1、A2为相同的理想交流电流表,L1、L2为相同的小灯泡,灯丝电阻RL>2R,忽略灯丝电阻随温度的变化。
当A、B端接入低压交流电源时( )
图5
A.A1、A2两表的示数相同
B.L1、L2两灯泡的亮度相同
C.R1消耗的功率小于R3消耗的功率
D.R2两端的电压小于R4两端的电压
解析:
选CD 远距离输电过程中,应用高压输电能够减小输电线上的功率损失,R1上消耗的功率小于R3上消耗的功率,C项正确;而比较两个不同输电回路,输电线电阻相同,由P损=I2·2R可知,A1示数小于A2示数,A项错;根据欧姆定律可知,R2两端电压小于R4两端电压,D项正确;由于输电线上损失电压不同,故两灯泡两端电压不同,故亮度不同,B项错。
8.某同学设计的家庭电路保护装置如图6所示,铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。
当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路。
仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有( )
图6
A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零
B.家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量不变
C.家庭电路发生短路时,开关K将被电磁铁吸起
D.地面上的人接触火线发生触电时,开关K将被电磁铁吸起
解析:
选ABD 当家庭电路正常工作时,火线和零线中的电流大小始终相等,方向始终相反,由于采用双线绕成,当电路正常工作时,火线和零线在铁芯内部产生的磁场大小相等,方向相反,所以内部的磁通量为零,A正确;当电路中的电器增多时,火线和零线中的电流都增大了,但大小始终相等,方向始终相反,铁芯内部的磁通量还是零,即L2中的磁通量不变,B正确;当电路发生短路时,电流不经用电器,火线和零线中电流很大,但大小始终相等,方向始终相反,铁芯内部的磁通量还是零,L2不产生感应电流,开关K不会被电磁铁吸起,C错误;当地面上的人接触火线发生触电时,电流经人体流向地面,不经过零线,所以火线和零线中的电流大小不等,在铁芯内产生的磁通量不为零,L2中产生感应电流,开关K被电磁铁吸起,D正确。
二、计算题(共3小题,共52分。
解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)
9.(16分)如图7所示,一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上,向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电,使它正常发光。
为了安全,需在原线圈回路中接入熔断器,使副线圈电路中电流超过12mA时,熔丝就熔断。
图7
(1)熔丝的熔断电流是多大?
(2)当副线圈电路中电流为10mA时,变压器的输入功率是多大?
解析:
(1)根据理想变压器的特点,有I1U1=I2U2。
当I2=12mA时,I1即为熔断电流,代入数据得I1≈0.98A。
(2)设副线圈中电流为I2′=10mA,变压器的输入功率为P1,则有P1=I2′U2。
代入数据得P1=180W。
答案:
见解析
10.(18分)如图8所示,理想降压变压器的变压系数是3,即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1,初级线圈的输入电压是660V。
用这台变压器给100个标有“220V 60W”的灯泡供电,假设灯泡电阻恒定,变压器到灯泡间的输电线总电阻约0.2Ω。
(计算结果保留两位小数)求:
图8
(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率;
(2)接通时灯泡两端的电压;
(3)每个灯泡的实际功率。
解析:
(1)设空载时次级线圈的输出电压为U2,由
=
得U2=
U1=220V。
因为空载,次级线圈的负载电阻R2→∞,次级线圈中的电流为零,所以I2=0,P=I2U2=0。
(2)接通电路后,100个灯泡并联的总电阻为R外=
=
≈8.067Ω,
次级线圈中的电流I2=
=
A
灯泡两端的电压U2′=I2R外≈214.68V。
(3)每个灯泡的实际功率P=
U2′=
W=57.13W。
答案:
(1)220V 0
(2)214.68V (3)57.13W
11.(18分)如图9所示是交流发电机模型示意图,n=100匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B=
T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.48m2。
线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=100πrad/s匀速转动,并与理想升压变压器相连,升压变压器的原、副线圈匝数比为2∶5,理想降压变压器副线圈接入一只“12V 30Ω”的灯泡,且灯泡正常发光,线框、输电线路的电阻都不计。
图9
(1)将图示时刻记为t=0,指出此刻线圈中的电流方向,并写出该正弦交流电的瞬时表
达式;
(2)求降压变压器的原、副线圈匝数比;
(3)求灯泡正常发光时,电流表的读数。
解析:
(1)利用右手定则判断得到,电流方向为DCBAD。
该正弦交流电的瞬时表达式为e=nBSωsin(ωt+φ0),代入相关数据得e=480
sin(100πt+
)V。
(2)发电机的电动势有效值是480V,升压变压器的原、副线圈匝数比为2∶5
由
=
,得升压变压器副线圈的电压U2=1200V
由于灯泡正常发光,则通过降压变压器电压降为12V
=
线路电阻不计,U2=U3
得
=
。
(3)灯泡正常发光时,P=4.8W
利用理想变压器功率不变原理得发电机输出功率P=4.8W
P=U1I1,解得电流表的读数,I1=0.01A。
答案:
(1)电流方向为DCBAD
e=480
sin
V
(2)100∶1 (3)0.01A
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