高中学生学科素质训练
高三物理同步测试（13）—交变流电、电磁声和电磁波
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共150分考试用时120分钟。
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、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。
1．（99年全国高考）如图18-总-3是4种亮度可调的台灯的电路的示意图，它们所用的灯泡
相同，且都是“220V 40W”，当灯泡消耗的功率都调至20W时，哪种台灯消耗的功率最
小 （ ）
 |
2．一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e=10
sin20πt(V)，则下列说法正确
的是 （ ）
A．t=0时线圈位于中性面
B．t=0时穿过线圈的磁通量为零
C．t=0时导线切割磁感线的有效速度最大
D．t=0.4秒时电动势第一次出现最大值
3．测电笔中的氖管起辉电压为86.6V，把它接到70.7V 50Hz的余弦交流电源上，则氖管（ ）
A．不能发光 B．能发光，每秒发光50次
C．能发光，每秒发光100次 D．增大电源电压，每次发光时间减少
4．一个电热器接在10V的直流电源上，消耗的功率是P，当把它接到一交流电源上时，消
耗的功率是p/4，则该交流电源的电压的最大值是 （ ）
A．5V B．7.07V C．10V D．14.14V
5．用理想变压器给负载电阻R供电，变压器输入电压不变，用下面哪几种方法可以使变压
器输入功率变大（除改变给定因素，其他条件不变） （ ）
A．增多变压器原线圈的匝数 B．减小负载电阻的阻值
C．增大负载电阻的阻值 D．增多变压器副线圈的匝数
6．理想变压器的原线圈通入i=Imsinωt的交变电流，一灯泡和交流电流表串联后接在副线圈
两端，读数是0.4A，当t=
时，原线圈的电流i=30mA，由此可知，此变压器的原副线
圈的匝数之比为 （ ）
A．40﹕3
B．3﹕40
C．40﹕3 D．4﹕30
7．如图18-检-1所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L1、L2和L3，输电
线的等效电阻为R，原线圈接有一个理想的电流表。开始时开关S接通，当S断开时，
以下说法正确的是 （ ）
A．原线圈两端P、Q间的输入电压减小
B．等效电阻R上消耗的功率变大
C．原线圈中电流表示数变大
D．灯泡L1和L2变亮
8．在远距离输电时输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，
总长度为L，输电线损耗的电功率为P/，用户得到的电功率为P用，则P/、P用的关系正确
的是 （ ）
A．
B．
C．
D．
9．图19-1-6是LC电路振荡过程中某时刻的
电场、磁场的示意图，由图可以判定 （ ）
A．电容器放电，电流为顺时针方向，
磁场能向电场能转化
B．电容器充电，电流为顺时针方向，
电场能向磁场能转化
C．电容器充电，电流为逆时针方向，
磁场能向电场能转化
D．电容器放电，电流为逆时针方向，
电场能向磁场能转化
10．按着麦克斯韦磁场理论，以下说法中正确的是 （ ）
A．稳定的电场周围产生稳定的磁场，稳定的磁场周围产生稳定的电场
B．变化的电场周围产生磁场，变化磁场周围产生电场
C．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
D．振荡电场周围产生同频率的振荡磁场，振荡磁场周围产生同频率的振荡电场
第Ⅱ卷（非选择题 共110分）
二、本题共三小题。把答案填在题中的横线上或按题目要求作图例：
11．为了保证用电安全家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关，图19-总-1是保
护开关的电路原理间图。
 |
发电厂的零线是接地的，漏电保护开关有一个结构和变压器相似的电流互感器，其铁芯的a侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同的线圈（图中分别用实线和虚线表示），它们分别将用电器和火线、零线串联起来，220V交变电流在MNO、QRK与发电厂之间流过；铁芯的b侧有另一个线圈与电磁继电器J的线圈（图中未画出）并联，室内电路正常工作时，b线圈没有电流，J保持导通状态，当漏电时，b线圈便会产生感应电流，推动电磁继电器J切断用电器的电路，从而防止事故的发生。
（1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因是什么？
（2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈为什么会产生感应电流？
12．如图是示波器示波器的面板图，若要测量外部交流电压信号，应将信号输入线接在
|
13．如图18-检-4所示，L1和L2是输电线，
1是______互感器，2是______互感器。
在图中空圈内填入所用的电表的符号，若
已知变压比为100﹕1，变流比为1000﹕1，
并且知道伏特表示数为220V，安培表示数
为100A，则输电线路中的功率为_________W。
三、本题共7小题，90分。解答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。有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。
14．某收音机接受电磁波的波长范围在577m到182m之间，该收音机调谐电路的可变电容
器的动片完全旋出时，回路的总电容为39pF，求：
（1）该收音机接收的电磁波的频率范围是多少？
（2）该收音机调谐电路的可变电容器的动片完全旋入时，电路的总电容是多大？10分
15．一台接在220V交流电上的理想变压器有两个副线圈，12V的副线圈匝数N1为60匝，
输出电流为4.5A；60V的副线圈匝数为N2，输出电流为0.75A，
求：（1）副线圈N2匝数，原线圈N0匝数
（2）原线圈的输入功率和输入电流。10分
16．某小型发电机矩形线圈面积为200cm2，共50匝，电阻为0.05Ω，用电磁铁做磁场产生频率为50Hz的单相正弦交变电流，外电路由110盏“220V 40W”的灯泡组成，当灯泡全部正常发光时，磁场的磁感应强度为1T，试求：
（1）输电导线的电阻多大？
若只用11盏电灯，为了使电灯正常发光，而发出的交变电流频率又不能变化，则电磁铁磁场的磁感应强度应调到多大？12分
|
匀速转动，角速度为
，线框处于
方向竖直向上、磁感应强度大小为B的
匀强磁场中，线框的总电阻为R，当线框
平面由水平位置匀速转到竖直位置过程中，
导线框始终是闭合的，求在这过程中人对
导线框所做的功。14分
18．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B = 0.5T，边长L = 10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r = 1Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度
，外电路电阻R = 4Ω。求：
(1)转动过程中感应电动势的最大值；
(2)由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°角时的瞬时感应电动势；
|
(4)交流电压表的示数。14分
19．某发电站能通过燃烧煤来发电，每1kg煤放热500J热能，热能发电效率为0.8，发电站通过升压器，输电线和降压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率是100KW，输出电压为250V，升压器原副线圈的匝数比为1﹕25，输电线上的功率损失为输出功率的4%，用户需要的电压为220V，则
（1）煤的主要成份有_________________________。
（2）输电线的电阻和降压器的匝数比为多少？
（3）若有60KW分配给生产用电，其余电能用于照明，那么可装25W的电灯多少盏？
15分
20．在真空中速度v=6.4×107m/s的电子束连续的射入两平行板间，如图18-总-4所示，极板长度L=8.0×10-2m，间距d=5.0×10-3m，两极板
不带电时，电子将沿极板间的中线通过，在极板上加
以个50Hz的交变电压u=U0sinωt，如果所加电压的
最大值U0超过某值Uc时，电子束将有时能通过两极板，
有时间断而不能通过（电子电量e=1.6×10-19C，电子
质量m=9.1×10-31kg）
（1）Uc的大小为多少？
（2）求U0为何值时，才能使通过与间断的时间之比
﹕Δt2=2﹕1。15分
参考答案
| 题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 序号 | B | A | C | B | BD | A | D | BD | D | CD |
11．答（1）电流互感器a侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，b侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流。
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流。
 | |||
 |
12．Y 地 外x x增益
13．电压，电流 ，1中为V ， 2中为A ， 
14.
5.199×105~1.648×106Hz，------------------5分
（2）392pF， 
当可变电容器动片完全旋出是电容最小，波长最小，代入公式求得自感系数L；当动片完全旋入时，电容最大，代入公式求得最大电容。-----------5分
15．由
，可得N0、N1；（1）800，1100，--------------------5分
由
， 可得I0，输入功率P0=U0I0。（2）174W，0.8A
16．（1）0.05Ω，
由Em=NBS*2πf算出电动势的最大值Em，
算有效值E=Em/=222V，
-
-------------------4分
每盏灯流过电流为40/220A，干路中的电流为110×40/220=20A，
由闭合电路欧姆定律E=220+20(0.05+R)，得R=0.05Ω； -------------------4分
同理只有11盏灯时，先算电源电动势的有效值，再算最大值，
进而得到电磁铁的磁场磁感应强度。0.992T- -------------------4分
17．转动过程中电动势的最大值为
Em=BL2 有效值为E=
-------------------4分
转动所用的时间为t t=
----------------2分
线框产生的电能为w w=
解得w=
-------------------4分
线框的重力势能减少为 2mgL
所以线框转动过程中人做的功为 －2mgL- ------------------4分
18．Em=
=
(v) ------------------3分
e=cos
当=600时 e=1.57(v)
------------------4分
=
=2(v)
------------------3分
U=
=1.8(v)
-----------------4分
19．（1）煤的主要成份是碳C，它燃烧生成多种物质，同时放出大量的能量。--------3分
（2）升压变压器U1/U2=n1/n2，得副线圈电压U2=
6250V，
副线圈电流
-------------3分
电线电阻R上损失的功率
，得R=15.6欧姆。
降压变压器原线圈电压U3=U2-I2R=6250-16×15.6=6000(V)
降压变压器原副线圈匝数比：
------------------4分
（3）由能量守恒：P=PR+P生产+P照明，得P照明=（1-4%）×100×103-60×103=3.6×104（W）
可装电灯的盏数n=P照明/P电灯=3.6×104/25=1440（盏） --------------------5分
20．电子通过的时间为t=
=1.25×10－9 s
交流电的周期为 2 ×10－2s
电子通过的不同的时刻可以认为电压是不变的 --------------------5分
临界的情况是
Uc=
-------------------5分
代入数据得到Uc=91 （v） 要使
则应有U0sin
代入数据解得U0=105 （v） -------------------5分