专题05 交变电流、电磁振荡与电磁波（考题猜想）-2024-2025学年高二物理下学期期末考点大串讲（沪科版2020）

专题05 交变电流、电磁振荡与电磁波 考题猜想（解析版） 考点1：交变电流的产生、描述及电容电感对交流电的阻碍作用 1 考点2：变压器及高压输电 6 考点3：电磁振荡 14 考点4：电磁波的应用及电磁波谱 19 考点1：交变电流的产生、描述及电容电感对交流电的阻碍作用 1．小型交流发电机中，阻值是1Ω的金属线圈在磁场中转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图。将此线圈与一个9Ω的电阻R构成闭合电路，不计电路的其他电阻，则通过R的电流（　　） A．周期是0.125s B．频率是8Hz C．有效值是    D．有效值是 【答案】C 【详解】AB．由感应电动势的图象可得，交变电流的周期为0.250s，则通过R的电流周期为0.250s，频率，故AB错误， CD．图像可知电动势有效值，则通过R的电流，故C正确，D错误。 故选C。 2．如图甲所示为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过线圈的磁通量按照正弦规律变化（如图乙所示）。已知线圈的匝数为100匝，下列说法正确的是（　　） A．交流电的频率为0.2Hz B．时，发电机线圈中的电流为零 C．发电机的电动势的有效值为 D．若电路总电阻为，则发电机的功率为 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，交流电的周期为，频率为，故A错误； B．时，线圈中的磁通量为零，磁通量的变化率最大，所以电动势和电流最大，故B错误； C．发电机线圈转动的角速度为，根据，解得发电机的电动势的有效值为，故C错误； D．根据，可得，故D正确。 故选D。 3．如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者关联，接在220V，50Hz的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。若将交变电压改为220V，25Hz，则（　　） A．三只灯泡亮度不变 B．三只灯泡都将变亮 C．a亮度不变，b变亮，c变暗 D．a亮度不变，b变暗，c变亮 【答案】C 【详解】根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的频率变低时，电感对电流的感抗减小，b灯变亮；根据电容器的特性：通高频、阻低频，当电源的频率变低时，电容器对电流的容抗增大，c灯变暗。而电阻的亮度与频率无关，a灯亮度不变。 故选C。 4．（23-24高二下·上海嘉定·期末）一台交流发电机为一套可视为纯电阻电路的工业电热设备供电，设备额定功率 45kW，正常工作时该设备所能达到的最大瞬时功率约为（　　） A．23kW B．32kW C．64kW D．90kW 【答案】D 【详解】额定功率，而交流发电机的峰值电流，所以设备的最大峰值功率 故选D。 5．（23-24高二下·上海·期末）电热器、微波炉、电磁炉都可用来加热物体，但原理各不相同。 (1)如图所示为某科创小组设计的电吹风电路图，a、b、c、d 为四个固定触点。可动的扇形金属触片 P 可同时接触两个触点。触片 P 处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。n1 和 n2 分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表格所示。 热风时输入功率 460 W 冷风时输入功率 60 W 小风扇额定电压 60 V 正常工作时小风扇输出功率 52 W ①吹冷风时触片 P 与 两点相接触，吹热风时触片 P 与 接触。 A．ab          B．bc          C．cd ②变压器原、副线圈的匝数比 n1∶n2 为 。 ③（计算）求小风扇的内阻 R 及吹热风时通过电热丝的电流IQ （保留 2 位有效数字）。 (2)一个可视为定值纯电阻的电热器，分别通以如图（a）所示的方波交变电流和如图（b）所示的正弦交变电流。 ①图（b）所示电流随时间变化的方程为 。 ②（计算）电热器两次通电的电功率之比 PA∶PB。 【答案】(1) B A 11:3 8.0 Ω 1.8 A (2) 5:4 【详解】（1）[1][2]吹冷风时电路没有接通，但是变压器要接通，所以触片P位于bc位置；吹热风时，电热丝和电风扇均接入电路，即触片P位于ab位置； [3] [4][5] 吹冷风时：理想变压器输入功率等于输出到小风扇功率，可得，对小风扇，其中，可得 ，吹热风时：小风扇及变压器工作状态与吹冷风时相同，增加的电功率全部消耗于电热丝，对电热丝 （2）[1]由图可知电流的峰值为I0，周期为T，可知电流随时间变化的方程为 [2]，，故 6．交流发电机发电的原理可作如图简化，一个匝、面积为的矩形导线框在磁场中绕垂直于磁场的固定轴以角速度沿顺时针方向（俯视）匀速转动。当边与磁场方向的夹角为时开始计时（图示位置）。已知线框的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．时刻，电流方向为 B．在内，通过线框的电荷量为 C．该交流电动势的有效值为 D．该交流电的电动势瞬时值表达式为 【答案】C 【详解】A．时刻，由楞次定律或右手定则，电流方向为，故A错误； B．由题意，即从图示位置转动角度在内，通过线框的电荷量为，故B错误； C．该正弦交流电的电动势最大值，其有效值为，故C正确； D．从图示位置开始，该交流电的电动势瞬时值表达式为，故D错误。 故选C。 7．（多选）一电阻R接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为U1，消耗的电功率为P1；若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为U2，消耗的电功率为P2。若甲、乙两图中的U0、T所表示的电压值、周期值是相同的，则下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】AB．由交流电有效值的计算方法，可知甲电源的有效电压满足乙电源的有效电压满足，解得，故A正确，B错误； CD．由电功率公式，可知两种电源的电功率表达式分别为，，即可得电功率之比为，故C错误，D正确。 故选AD。 考点2：变压器及高压输电 8．某校修建宿舍需要用电动机抽水，如图所示，用一发电机发电，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势，导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为25Ω，理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，电动机的功率为1100W，导线框及其余导线电阻（　　） A．图示位置穿过线框的磁通量最大 B．降压变压器原副线圈的匝数比为 C．升压变压器原副线圈的匝数比为 D．若电动机突然卡住而不能转动但未烧坏前，输电线上的损耗功率将减小 【答案】B 【详解】A．图示位置线圈与中性面垂直，此时线圈的磁通量最小，故A错误； BC．流过电动机的电流，对于降压变压器，原副线圈匝数比为，降压变压器原线圈电压为，线路上的压降为，升压变压器副线圈电压为，升压变压器原线圈电压有效值，所以升压变压器原副线圈匝数比为，故B正确，C错误； D．若电动机突然卡住而不能转，机械功率为0，电能完全转化为内能，电动机电流增大，输电线上的电流增大，损耗功率将增大，故D错误。 故选B。 9.（23-24高二下·上海·期末）家庭电路 随着电气化的发展，电在逐步改变着人们的生活方式。现代人生活已经离不开电。为了保障家庭用电的安全，我们需要掌握基本的用电知识，确保自己的生命和财产安全。 1）接入小敏家的电源为50Hz，220V的交流电，其中220V是指交流电压的（　　） A．有效值 B．瞬时值 C．最大值 2）如图，从发电站到小敏家附近的变电站需要经过一段远距离输送过程。已知发电站输出功率为P，输出电压为U，A到B间有两根长度为L的输电线，其电阻率为ρ，横截面积为S。 （1）在输电过程中输电线上损耗的功率 。 （2）简要说明，为什么远距离输电需要采用高压输电? 。 3）空调的能效比是指额定制热（冷）功率与额定输入功率之比，一般都大于1，所以冬天用空调制热要比直接用电热器制热更节能。小敏家最近购买了一台1.5匹的空调，其制热时输出功率为P出=3kW，其能效比为n=2.5。空调工作时应选如图中 孔插座（选涂A．“二”或B．“三”）；如果连续正常制热20分钟，消耗的电能为 kW·h。 【答案】1）A 2） 在输送功率P一定的情况下，输电线上能量损耗（损耗的功率P损）与输电电压U的平方成反比。为了减少能量损耗，需要高压输电 3 ） B 0.4 【解析】1）接入小敏家的电源为50Hz，220V的交流电，其中220V是指交流电压的有效值。 故选A。 2）（1）[1]在输电过程中输电线上损耗的功率为，又，，联立，解得 （2）[2]在输送功率一定的情况下，输电线上能量损耗与输电电压的平方成反比。为了减少能量损耗，需要高压输电。 3）[1]空调工作时，需要接地，应选如图中三孔插座。 故选B。 [2]依题意，可得，正常制热20分钟消耗的电能为，联立，解得 10．（23-24高二下·上海·期末）图甲是使用220V正弦交变电源的手机无线充电装置，其工作原现如乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线和受电线圈的数比N1:N2=3:1,手机两端的电压为9V，充电功率为27W；送电线所接的电阻为R=40Ω，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．快速充电时，ab间输入功率为220W B．快速充电时，受电线圈两端电压约为73.3V C．快速充电时，ab端与手机两端端电压比为3:1 D．快速充电时，送电线圈和受电线圈电流比为3:1 【答案】A 【详解】C．ab端与手机两端电压比为，故C错误； D．快速充电时，送电线圈和受电线圈电流比为，故D错误； B．S与1接通，此时次级电流为，则初级电流为，此时初级电压为，次级电压为，故B错误； A．ab间输入功率为，故A正确。 故选A。 11．某科技小组设计了一款温控报警装置。如图所示，将理想自耦变压器的原线圈与交流电源相连，副线圈与滑动变阻器、灯泡和热敏电阻相连。已知热敏电阻的阻值随温度升高而减小，灯泡始终未烧坏，则能使灯泡变亮的是（　　） A．减小输入电压的有效值 B．环境温度降低 C．将滑动变阻器滑片向左移动 D．将自耦变压器滑片向下移动 【答案】B 【详解】AD．根据变压器的原理可知，减小输入电压的有效值，副线圈两端的电压减小，结合电路连接情况，则小灯泡两端电压随之减小，灯泡变暗，自耦变压器滑片向下移动时，减小，副线圈的电压减小，灯泡两端的电压减小，灯也随之变暗，AD错误； B．环境温度降低，热敏电阻的阻值增大，副线圈两端的电压不变，则负载电路干路电流变小，滑动变阻器分担的电压减小，灯两端的电压增大，灯泡变亮，B正确； C．滑动变阻器向左移动，其接入电路中的阻值变大，根据串联分压的原则可知，小灯泡与热敏电阻并联部分的电压减小，则灯变暗，C错误。 故选B。 12.（多选）某水电站的电能输送示意图如图所示，已知发电机线圈的匝数匝，线圈长为、长为，线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，角速度，匀强磁场的磁感应强度大小，输电导线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。已知理想交流电流表的示数，降压变压器副线圈两端电压，发电机线圈电阻不可忽略。下列说法正确的是（　　） A．输电线路上损耗的电功率为 B．升压变压器副线圈两端电压为 C．当用户增多时，用户得到的电压增大 D．交流发电机线圈电阻上消耗的热功率为 【答案】BD 【详解】A．根据理想降压变压器的变流比可知，可得输电线的电流为，则输电线路上损耗的电功率为，故A错误； B．根据理想变压器的变压比可知，可得降压变压器原线圈的电压为，则升压变压器副线圈两端电压为，故B正确； C．当用户用电器增多即负载功率变大时，需要的输入功率变大，故输电线上的电流变大，输电线上的电压降变大，故输电线上的功率损增大，用户得到的电压降低，故C错误； D．根据理想降压变压器的变流比可知，可得升压变压器的原线圈的电流为，交流发电机产生的电动势最大值为，则电动势有效值为，则交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率为，故D正确。 故选BD。 13．（多选）如图所示为自耦式变压器，输入端接正弦式交变电流，调节使原副线圈匝数比为，调节使滑动变阻器的阻值，已知变压器为理想变压器，电压表为理想电压表，下列说法正确的是（　　） A．电压表的读数为 B．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为 C．保持的位置不变，将向下移动时，电压表示数保持不变 D．保持的位置不变，将逆时针方向移动时，电阻消耗功率将增大 【答案】BD 【详解】A．根据题意可知，输入端电压的有效值为，原线圈等效电阻为，则原线圈输入电压为，副线圈输出电压为，即电压表的读数为，故A错误； B．根据题意可知，通过原副线圈的电流之比为，由公式可知，由于原、副线圈回路中电阻阻值相等，则原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为，故B正确； C．保持的位置不变，将向下移动时，滑动变阻器阻值变大，则原线圈等效电阻变大，原线圈中电流减小，由可知，原线圈输入电压减小，则副线圈输出电压减小，即电压表示数减小，故C错误； D．保持的位置不变，将逆时针方向移动时，原副线圈匝数比减小，则原线圈等效电阻减小，原线圈中电流增大，由公式可知，电阻消耗功率将增大，故D正确。 故选BD。 14．如图甲为某中小型水力发电站远距离输送单相交流电示意图，每根导线电阻为4Ω，远距离输电线的输送电流为100A，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为720kW，在用户端起点接有交流电压表，求： (1)升压变压器原副线圈匝数比； (2)设降压变压器原副线圈匝数比320：11，求用户端交流电压表的示数； 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题图可知，升压变压器输入电压的有效值为 由于变压器为理想变压器，所以升压变压器副线圈的功率也为720kW，则有 则升压变压器原副线圈匝数比为 （2）由于远距离输电线每根电阻为4Ω，而远距离输电需要两根输电线，所以输电线的总电阻为 降压变压器输入电压为 根据变压器电压比等于匝数比可得 可得用户端交流电压表的示数 15．某小组研究远距离输电的模拟装置如图所示，发电机产生的交变电流电动势瞬时表达式，输电线路的总电阻R=25Ω，降压变压器的原、副线圈匝数之比为25:11，降压变压器副线圈接入一台效率（输出机械功率与输入电功率之比）η=80%的电动机，其额定电压U=220V。开关闭合后，电动机正常工作，恰好能将m=44kg的重物以v=2m/s的速率匀速提起。变压器均视为理想变压器，电流表视为理想电表，除输电线路电阻、电动机线圈内阻外，其余导线电阻均不计。求： (1)电动机的机械功率P机及线圈内阻r； (2)输电线路上损失的电压∆U； (3)电流表的示数IA。 【答案】(1)880W，8.8Ω (2)55V (3)5.5A 【详解】（1）电动机正常工作，匀速提起重物，电动机机械功率 根据电动机额定电压以及效率有 根据能量守恒有 联立解得， （2）根据降压变压器原副线圈匝数比 根据欧姆定律 所以 （3）根据能量守恒有， 所以 考点3：电磁振荡 （23-24高二下·上海虹口·期末） 16．产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A．线圈中磁场的方向向上 B．电容器两极板间电场强度正在变大 C．电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加 D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反 【答案】B 【解析】A.根据线圈中电流方向，应用右手螺旋定则判断出线圈中磁场方向向下，故A错误； B.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，板间电场强度在变大，故B正确； CD.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，电路中电流在减小，线圈储存的磁场能正在减小，逐渐转化成电场能，根据“增反减同”可知，线圈中感应电流的方向与线路中原电流方向相同，故CD错误。 故选B。 17．（多选）如图甲所示，在超声波悬浮仪中，由LC振荡电路产生高频电信号，通过压电陶瓷转换成同频率的超声波，利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若某时刻LC振荡电路线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）    A．此时电容器正在充电 B．此时电场能正向磁场能转化 C．此时线圈中的电流正在增大 D．在线圈中插入铁芯，LC振荡电路的周期增大 【答案】AD 【详解】ABC．根据右手螺旋定则可知此时回路电流由上极板流向下极板，由于上极板带负电，下极板带正电，则此时电容器正在充电，电场能正在增大，磁场能正向电场能转化，磁场能正在减小，线圈中的电流正在减小，故A正确，BC错误； D．根据，在线圈中插入铁芯，则增大，LC振荡电路的周期增大，故D正确。 故选AD。 18．如图甲所示为某小区进口处的智能道闸系统，其简化示意图如图乙所示，两个车辆检测器的电感线圈分别铺设在自动栏杆前、后的地面下，检测器内部的电容器与电感线圈构成LC振荡电路，振荡电流如图丙所示，当汽车接近或离开线圈时，使线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，车辆检测器检测到这个变化就发出电信号，“通知”车牌识别器对车辆身份进行鉴别，然后控制自动栏杆抬起或落下，在图丙中，下列说法正确的是（   ） A．时刻电容器两端电压为最小值 B．时间内，电场能转化为磁场能 C．若汽车靠近线圈时线圈自感系数增大，则振荡电流的频率升高 D．时间内，电容器上的电荷量增加 【答案】B 【详解】A．时间内电流在减小，说明电容器在充电，时刻充电结束，电容器两端电压为最大值，故A错误； B．时间内，电流逐渐增大，电容器放电，电场能转化为磁场能，故B正确． C．汽车靠近线圈；相当于给线圈加铁芯，自感系数增大，由，知频率减小，选项C错误； D．时间内电流在增大，说明电容器在放电，电荷量减少，选项D错误。 故选B。 19．（23-24高二下·上海嘉定·期末）电磁振荡与电磁波：将电感器、电容器与电池、单刀双掷开关、电压传感器按如图所示电路连接，把开关置于1，先给电容器充电。 (1)充电过程中，自由电荷在 力作用下向两极板积聚，电源正极与正极板之间的电势差逐渐 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (2)已知电容器的电容为C，充电完毕时电容器所带的电荷量为Q，则关于充电过程中总电流I与电池电动势E，有（　　） A．I减小，E=CQ B．I减小，E=Q/C C．I增大，E=CQ D．I增大，E=Q/C (3)电容器充电完毕后将开关置于2组成振荡回路，计算机记录到如图所示的电压变化，由图可知，回路中t= s时电场能最大，t= s时磁场能最大。 (4)若回路中电阻不可忽略，则将开关置于2后回路中的能量转化情况应为： 。 【答案】(1) 电场 减小 (2)B (3) 3.03 3.033 (4)见解析 【详解】（1）[1]充电过程中，自由电荷在电场力作用下向两极板积聚。 [2]随着极板上电荷量的增加，正极板的电势越来越接近电源正极的电势，二者之间的电势差逐渐减小。 （2）充电过程中随着电容器极板上电荷量的增加，充电电流逐渐减小，充电完毕时，有，解得，故选B。 （3）由图可知，回路中t=3.03s时电容器极板间电压最大，电场能最大，t=3.033s时电容器极板间电压为零，放电完毕，磁场能最大。 （4）若回路中电阻不可忽略，则将开关置于2后回路中的能量转化情况应为电能的一部分转化为内能，另一部分以电磁波的形式转化成电磁能。 20．如图所示，理想电路中，电容为，电感为。已经充电的电容器平行极板水平放置，开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。现将开关S闭合并开始计时，不计空气阻力，取，下列说法正确的是（　　） A．灰尘先向下运动，再向上运动 B．灰尘先向上运动，再向下运动 C．在时，线圈中电流达到最大 D．在时，灰尘加速度大小为 【答案】D 【详解】AB．开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止，由平衡条件知此时灰尘受到竖直向上的电场力，且与重力大小相等。开关闭合后，电容器放电，电场强度减少，电场力小于重力，灰尘向下做加速度增大加速运动；当电容器放电结束后，线圈反向给电容器充电，受到的电场力方向向下，与重力方向相同，尘埃继续向下做加速度增大加速运动；电容器再次充电结束再放电，尘埃受电场力向下，向下做加速度减少的加速直线运动；当电容器放电结束后，线圈再次反向给电容器充电，受到电场力向上，和重力方向相反，尘埃继续向下做加速度减少加速运动，故灰尘在遇到下极板之前，一直向下加速，它的速度不断增大，故AB错误； CD．该LC振荡电路的周期为，由题分析，可知开关闭合后，在前时间内，电容器放电，放电过程中电量减小，电流增大，当电流最大时，电容器恰好放电完毕，此时电容器所带电荷量为0；接着在时间内，电容器反向充电，充电电流逐渐减小，当电容器充电完成，充电电流减为0，因，所以此时的电流为零，电场能达到最大，灰尘受重力与电场力，且此时灰尘所受电场力与重力方向相同，大小相等，根据牛顿第二定律有，解得 故C错误，D正确。 故选D。 21．类比是解决问题的一种有效方法。机械振动（图1）和电磁振荡（图2）属于不同的物理现象，表面上似乎互不关联，但机械振动的图像和电磁振荡的图像，形式上都是余弦函数；进一步研究发现，它们的运动学方程和具有相似的形式。数学形式上的相似性必然在一定程度上反映了物理本质上存在着某些共同的规律，下列说法正确的是（   ） A．已知质量m是物体机械运动惯性大小的量度，通过类比可知电容C是电磁“惯性”大小的量度 B．已知LC电路的周期为，通过类比可知弹簧振子的周期为 C．已知弹簧振子的弹性势能为，通过类比可知LC电路中电场能为 D．已知弹簧振子的动能为，通过类比可知LC电路中磁场能为 【答案】D 【详解】A．质量m是物体机械运动惯性大小的量度，通过类比可知电感L是电磁“惯性”大小的量度，A错误； B．LC电路的周期为，通过类比可知弹簧振子的周期为，B错误； C．弹簧振子的弹性势能为，通过类比可知LC电路中电场能为，C错误； D．弹簧振子的动能为，其中 ，通过类比可知LC电路中磁场能为，又因为，故有LC电路中磁场能为，D正确。 故选D。 考点4：电磁波的应用及电磁波谱 22．5G网络使用的无线电通信频率在超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在特高频段）拥有更大的带宽，如图所示。5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps （bps为bits per second的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50~100倍。5G信号与4G信号相比（　　） A．在真空中传播速度更慢 B．在真空中传播速度更快 C．波长更长 D．频率更高，传输速率更快 【答案】D 【详解】AB．5G信号与4G信号均为电磁波，其在真空中的传播速度相等，均等于光速，故AB错误； C．5G网络使用的无线电通信频率在超高频段和极高频段， 4G信号通信频率在特高频段，即5G网络使用的无线电通信频率比4G网络使用的无线电通信频率大，根据，可知，频率越大，波长越短，即5G信号与4G信号相比波长更短，故C错误； D．结合上述，根据题意可知，5G信号与4G信号相比频率更高，传输速率更快，故D正确。 故选D。 23．下列说法正确的是（　　） A．甲图中收音机是利用电谐振接收电磁波信号 B．乙图中微波炉是利用紫外线对食物加热 C．丙图中机场安检利用了射线穿透本领强的特性 D．丁图中夜视仪利用了微波传播方向性好的特点 【答案】A 【详解】A．甲图中收音机是利用电谐振接收电磁波信号，选项A正确； B．乙图中微波炉是利用微波对食物加热，而不是紫外线，选项B错误； C．丙图中机场安检利用了X射线穿透本领强的特性，选项C错误； D．丁图中夜视仪利用了不同的物体发出的红外线强度不同的特点，选项D错误。 故选A。 24．电磁波在日常生活中有广泛的应用，涉及科研、军事、通信、医疗、能源等多个领域。下列关于电磁波的说法，正确的是（　　） A．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 B．均匀变化的电场和均匀变化的磁场可以相互激发，形成电磁波 C．用微波炉加热食物时，通过红外线传热使食物的温度升高 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在 【答案】D 【详解】A．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波能够在真空中传播，也能在介质中传播，即电磁波能通过电缆、光缆传输，故A错误； B．根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的电场能够激发出恒定的磁场，均匀变化的磁场能够激发出恒定的电场，可知，均匀变化的电场和均匀变化的磁场不能够互激发，也不能够形成电磁波，故B错误； C．微波炉加热食物的原理主要是利用微波与食物中的水分子产生共振摩擦，使食物中水的温度升高，进而使食物本身的温度也随着升高，可知，用微波炉加热食物时，并不是通过红外线传热使食物的温度升高，故C错误； D．1864年，英国青年物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。1888年德国青年物理学家赫兹第一次通过实验证实了电磁波的存在，故D正确。 故选D。 25．（多选）“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在 B．电磁波的传播不需要介质 C．电磁波看不见，不具有能量 D．不同电磁波在真空中传播速度大小相同 【答案】BD 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故A错误； B．电磁波的传播不需要介质，故正确； C．电磁波看不见，但具有能量，故C错误； D．不同电磁波在真空中传播速度大小相同，均等于光速，故D正确。 故选BD。 26.（23-24高二下·上海虹口·期末）5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（比特率、比特/秒），是4G网络的50-100倍。 1）在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A．5G使用的电磁波是横波 B．5G使用的电磁波是纵波 C．5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的快 D．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象 2）关于5G网络使用的无线电波相比4G网络，下列说法正确的是（　　） A．在真空中的传播速度更快 B．在真空中的波长更长 C．衍射的本领更弱 D．频率更高，相同时间传递的信息量更大 【答案】1）A 2）CD 【解析】1）AB.5G使用的电磁波是横波，故A正确，B错误； C.5G使用的电磁波频率更高，所以5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的慢，故C错误； D.5G使用的电磁波频率更高，与4G信号相遇不会产生干涉现象，故D错误。 故选A。 2）A.无线电波（电磁波）在真空的传播速度与光速相同，保持不变，其速度与频率没有关系，故A错误； BC.由公式，可知频率变大，波长变短，衍射本领变弱，故B错误，C正确； D.无线电波（电磁波）频率越高，周期越小，相同时间内可承载的信息量越大，故D正确。 故选CD。 1 / 23 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 交变电流、电磁振荡与电磁波 考题猜想（原卷版） 考点1：交变电流的产生、描述及电容电感对交流电的阻碍作用 1 考点2：变压器及高压输电 4 考点3：电磁振荡 10 考点4：电磁波的应用及电磁波谱 13 考点1：交变电流的产生、描述及电容电感对交流电的阻碍作用 1．小型交流发电机中，阻值是1Ω的金属线圈在磁场中转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图。将此线圈与一个9Ω的电阻R构成闭合电路，不计电路的其他电阻，则通过R的电流（　　） A．周期是0.125s B．频率是8Hz C．有效值是    D．有效值是 2．如图甲所示为某款按压式发电的手电筒，当按照一定的频率按压时，内置发电机线圈转动，穿过线圈的磁通量按照正弦规律变化（如图乙所示）。已知线圈的匝数为100匝，下列说法正确的是（　　） A．交流电的频率为0.2Hz B．时，发电机线圈中的电流为零 C．发电机的电动势的有效值为 D．若电路总电阻为，则发电机的功率为 3．如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者关联，接在220V，50Hz的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。若将交变电压改为220V，25Hz，则（　　） A．三只灯泡亮度不变 B．三只灯泡都将变亮 C．a亮度不变，b变亮，c变暗 D．a亮度不变，b变暗，c变亮 4．（23-24高二下·上海嘉定·期末）一台交流发电机为一套可视为纯电阻电路的工业电热设备供电，设备额定功率 45kW，正常工作时该设备所能达到的最大瞬时功率约为（　　） A．23kW B．32kW C．64kW D．90kW 5．（23-24高二下·上海·期末）电热器、微波炉、电磁炉都可用来加热物体，但原理各不相同。 (1)如图所示为某科创小组设计的电吹风电路图，a、b、c、d 为四个固定触点。可动的扇形金属触片 P 可同时接触两个触点。触片 P 处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。n1 和 n2 分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表格所示。 热风时输入功率 460 W 冷风时输入功率 60 W 小风扇额定电压 60 V 正常工作时小风扇输出功率 52 W ①吹冷风时触片 P 与 两点相接触，吹热风时触片 P 与 接触。 A．ab          B．bc          C．cd ②变压器原、副线圈的匝数比 n1∶n2 为 。 ③（计算）求小风扇的内阻 R 及吹热风时通过电热丝的电流IQ （保留 2 位有效数字）。 (2)一个可视为定值纯电阻的电热器，分别通以如图（a）所示的方波交变电流和如图（b）所示的正弦交变电流。 ①图（b）所示电流随时间变化的方程为 。 ②（计算）电热器两次通电的电功率之比 PA∶PB。 6．交流发电机发电的原理可作如图简化，一个匝、面积为的矩形导线框在磁场中绕垂直于磁场的固定轴以角速度沿顺时针方向（俯视）匀速转动。当边与磁场方向的夹角为时开始计时（图示位置）。已知线框的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．时刻，电流方向为 B．在内，通过线框的电荷量为 C．该交流电动势的有效值为 D．该交流电的电动势瞬时值表达式为 7．（多选）一电阻R接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为U1，消耗的电功率为P1；若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为U2，消耗的电功率为P2。若甲、乙两图中的U0、T所表示的电压值、周期值是相同的，则下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 考点2：变压器及高压输电 8．某校修建宿舍需要用电动机抽水，如图所示，用一发电机发电，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势，导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为25Ω，理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，电动机的功率为1100W，导线框及其余导线电阻（　　） A．图示位置穿过线框的磁通量最大 B．降压变压器原副线圈的匝数比为 C．升压变压器原副线圈的匝数比为 D．若电动机突然卡住而不能转动但未烧坏前，输电线上的损耗功率将减小 9.（23-24高二下·上海·期末）家庭电路 随着电气化的发展，电在逐步改变着人们的生活方式。现代人生活已经离不开电。为了保障家庭用电的安全，我们需要掌握基本的用电知识，确保自己的生命和财产安全。 1）接入小敏家的电源为50Hz，220V的交流电，其中220V是指交流电压的（　　） A．有效值 B．瞬时值 C．最大值 2）如图，从发电站到小敏家附近的变电站需要经过一段远距离输送过程。已知发电站输出功率为P，输出电压为U，A到B间有两根长度为L的输电线，其电阻率为ρ，横截面积为S。 （1）在输电过程中输电线上损耗的功率 。 （2）简要说明，为什么远距离输电需要采用高压输电? 。 3）空调的能效比是指额定制热（冷）功率与额定输入功率之比，一般都大于1，所以冬天用空调制热要比直接用电热器制热更节能。小敏家最近购买了一台1.5匹的空调，其制热时输出功率为P出=3kW，其能效比为n=2.5。空调工作时应选如图中 孔插座（选涂A．“二”或B．“三”）；如果连续正常制热20分钟，消耗的电能为 kW·h。 10．（23-24高二下·上海·期末）图甲是使用220V正弦交变电源的手机无线充电装置，其工作原现如乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线和受电线圈的数比N1:N2=3:1,手机两端的电压为9V，充电功率为27W；送电线所接的电阻为R=40Ω，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．快速充电时，ab间输入功率为220W B．快速充电时，受电线圈两端电压约为73.3V C．快速充电时，ab端与手机两端端电压比为3:1 D．快速充电时，送电线圈和受电线圈电流比为3:1 11．某科技小组设计了一款温控报警装置。如图所示，将理想自耦变压器的原线圈与交流电源相连，副线圈与滑动变阻器、灯泡和热敏电阻相连。已知热敏电阻的阻值随温度升高而减小，灯泡始终未烧坏，则能使灯泡变亮的是（　　） A．减小输入电压的有效值 B．环境温度降低 C．将滑动变阻器滑片向左移动 D．将自耦变压器滑片向下移动 12.（多选）某水电站的电能输送示意图如图所示，已知发电机线圈的匝数匝，线圈长为、长为，线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，角速度，匀强磁场的磁感应强度大小，输电导线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。已知理想交流电流表的示数，降压变压器副线圈两端电压，发电机线圈电阻不可忽略。下列说法正确的是（　　） A．输电线路上损耗的电功率为 B．升压变压器副线圈两端电压为 C．当用户增多时，用户得到的电压增大 D．交流发电机线圈电阻上消耗的热功率为 13．（多选）如图所示为自耦式变压器，输入端接正弦式交变电流，调节使原副线圈匝数比为，调节使滑动变阻器的阻值，已知变压器为理想变压器，电压表为理想电压表，下列说法正确的是（　　） A．电压表的读数为 B．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为 C．保持的位置不变，将向下移动时，电压表示数保持不变 D．保持的位置不变，将逆时针方向移动时，电阻消耗功率将增大 14．如图甲为某中小型水力发电站远距离输送单相交流电示意图，每根导线电阻为4Ω，远距离输电线的输送电流为100A，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为720kW，在用户端起点接有交流电压表，求： (1)升压变压器原副线圈匝数比； (2)设降压变压器原副线圈匝数比320：11，求用户端交流电压表的示数； 15．某小组研究远距离输电的模拟装置如图所示，发电机产生的交变电流电动势瞬时表达式，输电线路的总电阻R=25Ω，降压变压器的原、副线圈匝数之比为25:11，降压变压器副线圈接入一台效率（输出机械功率与输入电功率之比）η=80%的电动机，其额定电压U=220V。开关闭合后，电动机正常工作，恰好能将m=44kg的重物以v=2m/s的速率匀速提起。变压器均视为理想变压器，电流表视为理想电表，除输电线路电阻、电动机线圈内阻外，其余导线电阻均不计。求： (1)电动机的机械功率P机及线圈内阻r； (2)输电线路上损失的电压∆U； (3)电流表的示数IA。 考点3：电磁振荡 （23-24高二下·上海虹口·期末） 16．产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A．线圈中磁场的方向向上 B．电容器两极板间电场强度正在变大 C．电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加 D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反 17．（多选）如图甲所示，在超声波悬浮仪中，由LC振荡电路产生高频电信号，通过压电陶瓷转换成同频率的超声波，利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若某时刻LC振荡电路线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）    A．此时电容器正在充电 B．此时电场能正向磁场能转化 C．此时线圈中的电流正在增大 D．在线圈中插入铁芯，LC振荡电路的周期增大 18．如图甲所示为某小区进口处的智能道闸系统，其简化示意图如图乙所示，两个车辆检测器的电感线圈分别铺设在自动栏杆前、后的地面下，检测器内部的电容器与电感线圈构成LC振荡电路，振荡电流如图丙所示，当汽车接近或离开线圈时，使线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，车辆检测器检测到这个变化就发出电信号，“通知”车牌识别器对车辆身份进行鉴别，然后控制自动栏杆抬起或落下，在图丙中，下列说法正确的是（   ） A．时刻电容器两端电压为最小值 B．时间内，电场能转化为磁场能 C．若汽车靠近线圈时线圈自感系数增大，则振荡电流的频率升高 D．时间内，电容器上的电荷量增加 19．（23-24高二下·上海嘉定·期末）电磁振荡与电磁波：将电感器、电容器与电池、单刀双掷开关、电压传感器按如图所示电路连接，把开关置于1，先给电容器充电。 (1)充电过程中，自由电荷在 力作用下向两极板积聚，电源正极与正极板之间的电势差逐渐 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (2)已知电容器的电容为C，充电完毕时电容器所带的电荷量为Q，则关于充电过程中总电流I与电池电动势E，有（　　） A．I减小，E=CQ B．I减小，E=Q/C C．I增大，E=CQ D．I增大，E=Q/C (3)电容器充电完毕后将开关置于2组成振荡回路，计算机记录到如图所示的电压变化，由图可知，回路中t= s时电场能最大，t= s时磁场能最大。 (4)若回路中电阻不可忽略，则将开关置于2后回路中的能量转化情况应为： 。 20．如图所示，理想电路中，电容为，电感为。已经充电的电容器平行极板水平放置，开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。现将开关S闭合并开始计时，不计空气阻力，取，下列说法正确的是（　　） A．灰尘先向下运动，再向上运动 B．灰尘先向上运动，再向下运动 C．在时，线圈中电流达到最大 D．在时，灰尘加速度大小为 21．类比是解决问题的一种有效方法。机械振动（图1）和电磁振荡（图2）属于不同的物理现象，表面上似乎互不关联，但机械振动的图像和电磁振荡的图像，形式上都是余弦函数；进一步研究发现，它们的运动学方程和具有相似的形式。数学形式上的相似性必然在一定程度上反映了物理本质上存在着某些共同的规律，下列说法正确的是（   ） A．已知质量m是物体机械运动惯性大小的量度，通过类比可知电容C是电磁“惯性”大小的量度 B．已知LC电路的周期为，通过类比可知弹簧振子的周期为 C．已知弹簧振子的弹性势能为，通过类比可知LC电路中电场能为 D．已知弹簧振子的动能为，通过类比可知LC电路中磁场能为 考点4：电磁波的应用及电磁波谱 22．5G网络使用的无线电通信频率在超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在特高频段）拥有更大的带宽，如图所示。5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps （bps为bits per second的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50~100倍。5G信号与4G信号相比（　　） A．在真空中传播速度更慢 B．在真空中传播速度更快 C．波长更长 D．频率更高，传输速率更快 23．下列说法正确的是（　　） A．甲图中收音机是利用电谐振接收电磁波信号 B．乙图中微波炉是利用紫外线对食物加热 C．丙图中机场安检利用了射线穿透本领强的特性 D．丁图中夜视仪利用了微波传播方向性好的特点 24．电磁波在日常生活中有广泛的应用，涉及科研、军事、通信、医疗、能源等多个领域。下列关于电磁波的说法，正确的是（　　） A．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 B．均匀变化的电场和均匀变化的磁场可以相互激发，形成电磁波 C．用微波炉加热食物时，通过红外线传热使食物的温度升高 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在 25．（多选）“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在 B．电磁波的传播不需要介质 C．电磁波看不见，不具有能量 D．不同电磁波在真空中传播速度大小相同 26.（23-24高二下·上海虹口·期末）5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（比特率、比特/秒），是4G网络的50-100倍。 1）在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A．5G使用的电磁波是横波 B．5G使用的电磁波是纵波 C．5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的快 D．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象 2）关于5G网络使用的无线电波相比4G网络，下列说法正确的是（　　） A．在真空中的传播速度更快 B．在真空中的波长更长 C．衍射的本领更弱 D．频率更高，相同时间传递的信息量更大 1 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $$