练案70-71 第十三章 第70、71讲 电磁振荡与电磁波+实验十五 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系-【衡中学案】2026年高考物理一轮总复习练案

练案[70] 第70讲 电磁振荡与电磁波 题组二麦克斯韦电磁场理论电磁波的发射和接收 基础巩固练 4.（多选)下列说法正确的是 () 题组一 电磁振荡 A.在均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场， 1.图为发射电磁波的LC振荡电路，某时刻电路中电流 在均匀变化的磁场周围一定产生均匀变化的电场 B.电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形 方向如图所示，此时电容器的上极板带正电，下极板 成的不可分离的统一体 带负电，则下列说法正确的是 C.在电磁波谱中，最容易发生明显衍射现象的是y 射线 D.机械波和电磁波都可发生反射、折射、干涉和衍射 现象 5.如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电 路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的 A.电容器正在放电 磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的是 B.电流正在减小 C.线圈中的磁场能正在增大 B增加 B增加 D.电容器中的电场能正在减小 2.振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许 导线 电场线 多领域有广泛应用。在如图甲所示的LC振荡电路 甲 中，电容器C极板上的电荷量随时间变化的图线如图 乙所示，则在1×106~2×10-6s内，下列说法正确的 A.甲、乙两图一定能持续产生电磁波 B.对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向 是 运动 7/ C.闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有 闭合电路空间仍能产生电场 ×10s D.变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在 甲 有关 A.电容器的电容正在增大 6.一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波， B.电容器C正在充电 打开收音机后盖，在磁棒上能看到两组线圈，其中一 组是细线密绕匝数多的线圈，另一组是粗线疏绕匝数 C.电场能正在向磁场能转化 少的线圈，由此可以判断 () D.回路中振荡电流正在逐渐增大 A.匝数多的电感大，使调谐电路的固有频率较小，故 3.如图甲所示的C振荡电路中，通过P点的电流随时 用于接收中波 间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右规定为 B.匝数多的电感小，使调谐电路的固有频率较大，故 电流的正方向，则 用于接收短波 D C.匝数少的电感小，使调谐电路的固有频率较小，故 用于接收短波 D.匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故 用于接收中波 7.下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因的 甲 说法中正确的是 A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领 A.0.5~1ms内，Q点比P点电势低 更强 B.1~1.5ms内，电容器C正在充电 B.经过调制后的电磁波在空间传播得更快 C.0.5~1ms内，电场能正在增加 C.经过调制后的电磁波在空间传播的波长不变 D.增大电容C的值，该电路振荡频率将变大 D.经过调制后的电磁波在空间传播的周期不变 464 题组三电磁波的特点和应用 :11.图甲为车辆智能道闸系统的简化原理图：预埋在地 8.电磁波谱就是电磁波按波长大小的顺序把它们排列 面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当 成谱，如图所示，由电磁波谱可知 车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡 可见光 电流频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识 波长入m 无线电波 别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间 10210 10-210-10610-810010-12 长波中波短波 微波 红外线紫外线X射线y射线 振荡电路中的电流如图乙，则下列有关说法正确的 是 () 8 检测器 车牌识别器 地感线圈 收音机 放射性 入舞闸门 电视机 暖气 紫外海马 散热 标志 相 照片 A.微波是不可见光 B.红外线可以灭菌消毒 甲 C.紫外线的波长比红外线长 D.X射线能在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行 人体透视 9.以下关于电磁场和电磁波的说法中正确的是() A.电场和磁场总是同时存在的，统称为电磁场 B.电磁波是机械波，传播需要介质 A.七1时刻，电容器间的电场强度为最大值 C.电磁波的传播速度是3×108m/s B.t1~2时间内，电容器处于放电过程 D.电磁波可在真空中传播 C.汽车靠近线圈时，振荡电流频率变大 能力提升练 D.从图乙波形可判断汽车正远离地感线圈 12.(2025·浙江高三月考)一个LC振荡电路中，线圈的 10.某人设计了如图所示的LC振荡电路来测量微小物 自感系数为L,电容器电容为C,一个振荡周期内电 体所受的重力，电容器的上极板是一片弹性金属薄 容器上电压能达到的最大值为Um,则从电容器上电 膜，微小物体放置在金属膜中央会使其下凹，测量时 压达到最大值Um开始计时 () 先把开关拨到a,电路稳定后再把开关拨到b。通过 A.至少经过π√LC,磁场能达到最大 电流传感器测出电流的频率就能测量出微小物体所 受的重力。已知该电路振荡电流的频率满足以下关 B.在牙C时间内，电路中的平均电流是 πWC 系式f= 2n元·则下列说法正确的是 ( C.经过π√C时间，线圈的自感电动势达到最大 微小 D.在受C时间内，电容器放电电荷量为C 金属膜 物体 13.如图所示为一理想C电路，已充 电的平行板电容器两极板水平放 电流传感器 置。电路中开关断开时，极板间 A.物体质量越大，开关拨向α时，电容器存储的电荷 有一带电灰尘（图中未画出）恰好 量越小 静止。若不计带电灰尘对电路的 B.开关由a拨向b瞬间，流经电流传感器的电流 影响，重力加速度为g,灰尘运动时间大于振荡电路 最大 周期。当电路中的开关闭合以后，则 () C.开关由a拨向b后，该LC电路发生阻尼振荡，但 A.灰尘将在两极板间做往复运动 周期不变 B.灰尘运动过程中加速度方向可能会向上 D.测量时，传感器检测到的电流频率越大，表示物体 C.电场能最大时灰尘的加速度一定为零 质量越大 D.磁场能最大时灰尘的加速度一定为g —465 练案[71] 第71讲 实验十五 探究变压器原、 副线圈电压与匝数的关系 1.在“探究变压器原、副线圈电 压与匝数的关系”实验中，利 用如图所示的可拆变压器能 方便地探究原、副线圈的电压 0281 A-V-2 50 比与匝数比的关系。 指针位置局部放大图 挡位放大图 (1)为实现探究目的，保持原 乙 线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数， (4)某同学发现通电后，使很大的劲都不能把变压器 测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学 铁芯B取出，断电后，就可以轻松取出，这是为什 探究方法是 么？请简单描述其原因 A.控制变量法 B.等效替代法 3.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验 C.演绎法 D.理想实验法 中，李辉同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研 (2)原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比 究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100匝” 的匝数。 呢？发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律」 分析下列可能的原因，你认为正确的是 A.原、副线圈的电压不同步 B.变压器线圈中有电流通过时会发热 C.铁芯在交变磁场的作用下会发热 D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过 程中有损失 2.物理实验课上，某班同学用可拆变压器探究“变压器 (1)本实验中，实验室有下列器材： 原、副线圈两端电压与匝数的关系”。 A.可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈） B.条形磁铁 C.多用电表 D.直流电源 E.开关、导线若干 上述器材在本实验中不需要的有 (填器 测a线圈 测b线圈 材序号)，本实验中还需用到的器材有」 甲 (2)实验中，电源接变压器原线圈“0”“8”接线柱，副 (1)某同学用同种规格的导线绕制成α、b两个线圈， 线圈接“0”“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数 并用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了a、b两 为4.0V,若变压器是理想变压器，则原线圈的电 个线圈的电阻值，指针分别对应图甲中的位置，由 压应为 此可判断 线圈匝数多； A.12.0V B.10.0V (2)在具体操作过程中，下列说法中正确的为 C.8.0V D.2.0V A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于 E.2.5V 副线圈匝数 (3)组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，如图所 B.测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致 示，原线圈接8.0V的学生电源，原、副线圈的匝 确定后再选用适当的挡位 数比为8：1，副线圈两端接交流电压表，则交流电 压表的实际读数可能是 0 C.研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时，需保 A.0V B.0.7V 持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数 C.1.0V D.64.0V D.实验中，必须在副线圈上接上用电器以形成闭 (4)李辉同学观察实验室中一降压变压器的两个线圈 合回路 的导线，发现导线粗细不同，结合以上实验结论， (3)在实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线 应将较细的线圈作为线圈 （填“原”或 柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱 “副”)。 之间的电压如图乙所示，则该电压值为 -4664R+R,保持卫，位置不变，P向左缓慢滑动的过程中，几，不 U。 正确，A错误；1~1.5ms内电流增大，为放电过程，磁场能在增 加，电场能正在减小，选项B错误：增大电容C的值，该电路振 断减小，I不断变大，根据U,=4R1,可知变压器原线圈的电压 荡频率f= 将变小，选项D错误 有效值变大，输入电压有效值不变，则R2两端的电压不断变 2 LC 小，则电压表示数U变小，原线圈的电压和电流都变大，则功：4.D均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周 率变大，根据原、副线圈的功率相等，可知R,消耗的功率增大 围产生恒定的电场，故A错误：根据麦克斯韦理论，电磁场是周 B正确，A错误；设原、副线圈的匝数比为n:1,同理可得U' 期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体 =mR,则。=n2R+K,整理可得1=R+ Uo 故B正确：在电磁波谱中，无线电波的波长最长，最容易发生明 ,保持P2位 显衍射现象的是无线电波，故C错误；反射、折射、干涉和衍射 置不变，P,向下缓慢滑动的过程中，n不断变大，则I变小，对 是所有波的特性，机械波和电磁波它们都可发生反射、折射、干 R2由欧姆定律可知U=R2,可知U不断变小，根据原、副线圈 涉和衍射现象，故D正确。 的功率相等可知R消耗的功率P。=U'=R+R Uo 5.C若甲、乙两图的磁场均匀变化，就会产生恒定不变的电场， Uo- 恒定不变的电场不会产生磁场，就不会持续产生电磁波，故A UoR, Uo2 错误：对甲图，从上向下看，感应电流沿顺时针方向，电子在回 ,整理可得P。= -,可知n=3时，R n2R+R R 路中沿逆时针方向运动，故B错误；变化的磁场周围产生电场 nn+2h n2R1+ 是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，甲图的闭 消耗的功率有最大值，可知R消耗的功率先增大后减小，C、D 合电路只是检验变化的磁场产生电场，乙图即使没有闭合电路 错误。 空间仍能产生电场，故C正确：同理，变化的电场周围产生磁场 12.D互感器甲并联在零线和火线上，是电压互感器，圈内接人 也是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关，故D 电压表，互感器乙串联在电路中，是电流互感器，圈内接入电 错误。 流表，A错误；电流表的示数为5A,电流互感器原、副线圈的 6.A根据密绕匝数多的线圈电感大，疏绕匝数少的线圈电感小， 匝数比1：20，则输电线路上的电流I=100A,输电线路上损 可排除B、D选项；根据f= ,电感越大，回路固有频率越 2T VLC 耗的功率P相=Pr=200kW,电压表的示数为220V,电压互感 器原、副线圈的匝数比为200：1，所以输送电压U=44000V, 小，可排除C选项：根据c=入，频率越小，波长越大，可知A选 输电总功率P=U1=4400kW,则输电线路上损耗的功率与输 项是正确的。 7.A调制是把要发射的信号“加”到高频振荡电流上去，频率越 电总功率的比值学= ×100%≈4.5%，B错误；降压变压 高，传播信息能力越强，A正确；电磁波在空气中的传播速度接 器原线圈两端的电压U3=44000V-100×20V=42000V,根 近光速且恒定不变，B错误；由“-f知波长与波速和传播频率 据理想变压器电压与匝数比的关系可知，用户端的电压U4= 有关，C错误；由T=了知，周期与频率有关，D错误。 200=210V,C错误；用户使用的用电设备越多，用户回路中的8.A微波是不可见光，选项A正确；红外线有热效应，紫外线可 U 以灭菌消毒，选项B错误；紫外线的波长比红外线短，选项C错 电流增大，输电电流增大，输电线损失的电压增大，降压变压 误：X射线是电磁波，不带电，在磁场中不偏转，选项D错误。 器的输入电压减小，用户端的电压偏小，D正确。 9.D变化的电场与变化的磁场相互联系，它们统称为电磁场，选 1BD深淘期间该发电机的功率约为P=?,W=之m心×40%， 项A错误：电磁波不是机械波，传播不需要介质，选项B错误： 电磁波在真空中的传播速度是3×103m/s,选项C错误；电磁波 m=ptS,S=r2,解得P=1.6×10W=1.6×103kW,A错误； 可在真空中传播，选项D正确。 若每天至少有2h潮流速度高于3m/s,则该台发电机日发电 10.C物体质量越大，金属膜被压弯的程度越大，平行板间的距 量至少为E=Pt=3.2×103kW·h,B错误：升压变压器原、副 线圈匝数之比约为==690.69 云1000=1000C错误；根据题意 高减小，由C=4心知，电容器的电容增大。开关拨向。时，电 势差不变，物体质量越大，电容器的电容越大，电容器存储的 得1R=P×4%输电线电流为1=七，解得R=2.5,D正 电荷量Q=CU越大，选项A错误；开关由a拨向b瞬间，产生 确。故选D。 振荡电流，流经电流传感器的电流为零，选项B错误；振荡电 流的周期为T=2πLC,开关由a拨向b后，电容不变，振荡 练案[70] 电流周期不变，选项C正确：测量时，传感器检测到的电流频 1.B由题图知，电流正流向电容器正极，电容器正在充电，电流 率越大，由f= 知电容越小，由C=。得平行板同的 正在减小，磁场能转化为电场能，线圈中磁场能正在减小，电容 2πLC 器中的电场能正在增大，故B正确。 距离越大，表示物体质量越小，选项D错误。 2.B电容器的电容不随电容器充、放电改变，选项A错误；由图1山.D时刻电流最大，磁场能最大，电容器间的电场强度为最 乙可知，在1×10-6~2×10-6s内，极板上电荷量正在增加，说 小值，故A错误：t1~t2时间内，电流减小，电容器处于充电过 明电容器正在充电，选项B正确：极板上电荷量正在增加，电场 程，故B错误；当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，根 能增加，故磁场能向电场能转化，选项C错误：极板上电荷量正 据T=2π√LC,周期增大，频率减小，故C错误；从题图乙波形 在增加，极板上电场强度增大，回路中振荡电流在减小，选项D 可知频率越来越大，汽车正远离地感线圈，故D正确。 错误。 12.C振荡电路的振荡周期T=2πC,电容器上电压达到最大 3.C由题图乙知0.5~1s内电流在减小，电容器正在充电，电 值U时，充电完毕，电场能最大，磁场能最小，至少要经过t= 容器下极板带正电，经过P点的电流方向向右，线圈相当于电 源，Q点比P点电势高，磁场能在减小，电场能正在增加，选项C 子=受瓜，磁场能达到最大，放A错误：电压最大时，电容 654 器上的电荷量Q=CU,在号C时间内，电容器放电量为 所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副 线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻 、CU所以平均电，流1=Q=C。=2√C故BD错误； 定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作 为原线圈。 T 练案[72] 当电流为零时，自感电动势最大，根据振荡规律可知t= 2 1.A干簧管为磁控开关，当门关闭时有磁体，干簧管两簧片接 πLC时，线圈的自感电动势达到最大，故C正确。 通，故D错误，A正确：铜或银不是磁性材料，则干簧管不可以 13.D当开关断开时，灰尘静止，则有qE=mg,此时电场能最大， 由铜或银等导电性能更好的材料制成，故B错误；如将门上镶 极板间电场强度最大，若开关闭合，电场能减小，极板间电场 嵌磁体的N、S极对调后，不影响磁体吸引干簧管两簧片，该报 强度减小，则灰尘会向下极板运动，振荡回路磁场和电场周期： 警器能正常工作，故C错误。 性改变，根据对称性可知当电场方向和初始状态相反且电场2.D题图甲中若h变小，则两极板正对面积变小，由电容的决定 能最大时，静电力方向竖直向下，和重力方向相同，此时灰尘 的加速度为2g,所以灰尘的加速度不可能向上，灰尘的加速度 式C=知，C变小，由于两极板所带电荷量不变，则由电容 大于等于0，且一直向下，所以灰尘不会在两极板间做往复运 动，故A、B、C错误；当磁场能最大时，电场能为0，极板间电场 的定义式C=号分析可知电压变大，故A错误；若题图乙中0 强度为0，灰尘只受重力，加速度一定为g,故D正确。 变小，则两极板正对面积增大，由电容的决定式C知电容 练案[71] 增大，两极板所带电荷量不变，则由电容的定义式C=号分析 1.(1)A(2)BCD [解析](1)当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制 可知电压减小，故B错误；题图丙中两极板间的电压不变，若有 电流流向传感器的负极，则电容器在放电，所带电荷量减小，由 变量法，探究该物理量与某一个量的关系，如本实验中，保持原 线圈输入的电压U1一定，探究副线圈输出的电压U,与匝数 电容的定义式C=号分析可知，电容减小，由电容的决定式C= n1、n2的关系。故选A。 ES (2)变压器并非理想变压器，能量损失主要来源于三个方面，分 4知，电介质向外移动，则x变小，放C错误；题图丁中两极 别是B、C、D项中的绕制线圈的铜导线发热损耗（俗称铜损）、 板间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则电容器在充 铁芯中的涡流发热损耗（俗称铁损）、铁芯对磁场的约束不严密 损耗（俗称磁损）。故选BCD。 电，所带电荷量增加，由电容的定义式C=号分析可知，电容塔 2.(1)a(2)B、C(3)6.3V(6.2~6.4V均可)(4)电磁感应 现象，通电后，铁芯B就相当于一个电磁铁，除了受自身的重力 大，由电容的次定式C=号知，两极板间距高减小，则F变大。 外，还受到很大的磁场力作用 故D正确。 [解析](1)由图甲可知，a线圈电阻较大，根据电阻定律可知3.ABD将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B增大， a线圈匝数多。 1恒定，由公式8-9知：将变大，选项A正确；地球两极 (2)为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数， 选项A错误；测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确 的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水 定后再选用适当的挡位，选项B正确：实验时可以保持原线圈 平，使B与工作面垂直，选项B正确：地球赤道上的磁场沿水平 方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北方向 电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈 时，B才与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工 电压的影响，选项C正确；实验中，不需要在副线圈上接上用电 作面的夹角，B垂直工作面分量的大小发生变化，U:将发生变 器以形成闭合回路，副线圈也能产生感应电动势，选项D错误。 化，选项D正确。 (3)由图乙可知，该电压值为6.3V。 4.(1)可变电阻R1远大于(2)-1.2 (4)使很大的劲都不能把变压器铁芯B取出，断电后，就可以轻 [解析]（1)由题知恒压直流电源E的电动势不变，而用加热 松取出，是因为电磁感应现象，通电后，铁芯B就相当于一个电 器调节R,的温度后，导致整个回路的总电阻改变。而要确保 磁铁，除了受自身的重力外，还受到很大的磁场力作用。 电流表的示数仍为50.0儿A,则需控制整个回路的总电阻不变， 3.(1)BD低压交流电源(2)C(3)B(4)原 故须调节可变电阻R1。 [解析](1)变压器的原理是互感现象，是原线圈磁场的变化 连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与R,并联 在副线圈中产生感应电流，所以不需要外界的磁场，故不用条 RT 形磁铁；如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感 后R%减小，则根据并联电阻的关系有R=R十R、二R'」 应电流产生，故不用直流电源，需要用到低压交流电源，本实验 中还需补充的器材是低压交流电源。 则要保证R:不变，须将原电压表更换为内阻远大于R,阻值的 (2)该变压器为理想变压器，根据理想变压器的规律可知元 电压表。 (2)实验设定恒定电流为50.0μA,由题图可得温度为35.0℃ 是=子所=号4V=8V,故C正确。 时电压表的电压为1.6V,则根据欧姆定律可知此时热敏电阻 4 阻值R=32k2:温度为40.0℃时电压表的电压为1.3V,则 (3)报据理怒安压器的规件兰=，可知4==日×8V 根据欧姆定律可知此时热敏电阻阻值R2=26kΩ，则温度从 Un n 35.0℃变化到40.0℃的过程中，R,的阻值随温度的平均变化 =1V,但是此处铁芯没有闭合，故所测得的电压应小于1V,故 选B。 率是k=迟=-1.2kn·℃，负号表示随着温度升高R,的 △t (4)理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，：阻值减小。 655—