2009屆新課標(biāo)物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(13)

交變電流   電磁場與電磁波

一、考點(diǎn)介紹

本考點(diǎn)是電磁感應(yīng)的應(yīng)用和延伸.高考對(duì)本章知識(shí)的考查主要體現(xiàn)在“三突出”:一是突出考查交變電流的產(chǎn)生過程;二是突出考查交變電流的圖象和交變電流的四值;三是突出考查變壓器.一般試題難度不大,且多以選擇題的形式出現(xiàn).對(duì)于電磁場和電磁波只作一般的了解.本考點(diǎn)知識(shí)易與力學(xué)和電學(xué)知識(shí)綜合,如帶電粒子在加有交變電壓的平行金屬板間的運(yùn)動(dòng),交變電路的分析與計(jì)算等.同時(shí),本考點(diǎn)知識(shí)也易與現(xiàn)代科技和信息技術(shù)相聯(lián)系,如“電動(dòng)自行車”、“磁懸浮列車”等.另外,遠(yuǎn)距離輸電也要引起重視.尤其是不同情況下的有效值計(jì)算是高考考查的主要內(nèi)容;對(duì)變壓器的原理理解的同時(shí),還要掌握變壓器的靜態(tài)計(jì)算和動(dòng)態(tài)分析.

二、高考真題

 1.(2008年高考山東卷.理綜.17)圖l 、圖2 分別表示兩種電壓的波形.其中圖l 所示電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是

A.圖l 表示交流電,圖2 表示直流電

B.兩種電壓的有效值相等

C.圖1 所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為:u=311 sin100πtV

D.圖l 所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為10 : 1 的變壓器變壓后.頻

率變?yōu)樵瓉淼?/p>

試題詳情

2.(2008年高考廣東卷.物理.5)小型交流發(fā)電機(jī)中,矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系,如圖3所示,此線圈與一個(gè)R=10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路,不計(jì)電路的其他電阻,下列說法正確的是(   )

試題詳情

A.交變電流的周期為0.125    B.交變電流的頻率為8Hz

試題詳情

C.交變電流的有效值為A   D.交變電流的最大值為4A              圖3        

 

 

試題詳情

3.(2008年高考寧夏卷.理綜.19.)如圖4a所示,一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場中,.如圖a所示,一矩形線圈abcd放置在勻  強(qiáng)磁場  中,并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若以線圈平面與磁場夾角時(shí)(如圖b)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎。則圖5四幅圖中正確的是(   )                   

 

                                                         

 圖4

 

試題詳情

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

                                           圖5

試題詳情

4.(2008年高考海南卷.物理.7)如圖6所示,理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為4∶1.原線圈接入一電壓為u=U0sinωt的交流電源,副線圈接一個(gè)R=27.5 Ω的負(fù)載電阻.若U0=220V,ω=100π Hz,則下述結(jié)論正確的是(   )

 A.副線圈中電壓表的讀數(shù)為55 V

試題詳情

 B.副線圈中輸出交流電的周期為

試題詳情

 C.原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 A

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 D.原線圈中的輸入功率為                     圖6

 

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5.(2008年高考上海卷.物理.20B)某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20kW,輸電線路總電阻是6Ω。

(1)若采用380V輸電,求輸電線路損耗的功率。

(2)若改用5000高壓輸電,用戶端利用n1:n2=22:1的變壓器降壓,求用戶得到的電壓。

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6.(2007年高考廣東卷.物理.6)平行板間加如圖7(a)所示周期變化的電壓,重力不計(jì)的帶電粒子靜止在平行板中央。從t=0時(shí)刻開始將其釋放,運(yùn)動(dòng)過程無碰板情況。(b)中,能定性描述粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象正確的是 (   )

 

 

 

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    A                B               C               D

 

 

 

 

 

圖7

 

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7.(2008年高考北京卷.理綜.18)一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=11:5。原線圈與正弦交變電源連接,輸入電壓u如圖8所示。副線圈僅接入一個(gè)10 的電阻。則(     )

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A.流過電阻的電流是20 A

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B.與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100V

C.經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×103 J

D.變壓器的輸入功率是1×103W                          圖8

 

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8.(2008年高考天津卷.理綜.17)一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓,其最大值保持不變,副線圈接有可調(diào)電阻R。設(shè)原線圈的電流為I1,輸入功率為P1,副線圈的電流為I2,輸出功率為P2。當(dāng)R增大時(shí)

A.I1減小,P1增大      B.I1減小,P1減小

C.I2增大,P2減小      D.I2增大,P2增大

 

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9.(2008年高考四川卷.理綜.16)如圖9所示,一理想變壓器原線圈接入一交流電源,副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻,開關(guān)S是閉合的。橢圓: V1橢圓: V2為理想電壓表,讀數(shù)分別為U1和U2;  橢圓: A1、橢圓: A2 和橢圓: A3為理想電流表,讀數(shù)分別為I1、I2和I3,F(xiàn)斷開S,U1數(shù)值不變,下列推斷中正確的是(   )          圖9

    A.U2變小、I3變小     B.U2不變、I3變大

    C.I1變小、I2變小     D.I1變大、I2變大  

 

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10.(2006年高考廣東卷.物理.17)某發(fā)電站的輸出功率為,輸出電壓為4kV,通過理想變壓器升壓后向80km遠(yuǎn)處供電。已知輸電導(dǎo)線的電阻率為,導(dǎo)線橫截面積為,輸電線路損失的功率為輸出功率的4%,求:

(1)升壓變壓器的輸出電壓;(2)輸電線路上的電壓損

 

M

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1.(海南省民族中學(xué)2009屆高三上學(xué)期階段測(cè)試卷.物理.8)

如圖10甲所示的空間存在一勻強(qiáng)磁場,其方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦?/p>

里,磁 場的右邊界為MN,在MN右側(cè)有一矩形金屬線圈abcd,

ab邊與MN重合,F(xiàn)使線圈以ab邊為軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),

N

    圖10甲

     

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    2.((2008學(xué)年廣東越秀區(qū)高三摸底調(diào)研測(cè)試卷。物理.5)某交流發(fā)電機(jī)中,矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系如圖11所示.如果此線圈和一個(gè)R=100Ω的電阻構(gòu)成閉合電路,不計(jì)電路的其它電阻,下列說法中正確的是(   )

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    A.交變電流的周期為0.04s

    試題詳情

    B.電阻R兩端的最大電壓是100V                     圖11

    C.交變電流的有效值為1A

    D.交變電流的最大值為1A

     

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    3.(江蘇南通市2008屆第三次調(diào)研卷.物理.7)某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電,產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖12所示,下列說法中正確的是(   )

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           A.交變電流的頻率為0.02Hz

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    B.交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為

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    C.在t=0.01s時(shí),穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最大    

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    D.若發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.4Ω,則其產(chǎn)生的熱功率為5W   圖12

     

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    4.(江蘇淮安、連云港、宿遷、徐州四市2008第三次調(diào)研卷.物理.10)今年春節(jié)前后,我國部分省市的供電系統(tǒng)由于氣候原因遭到嚴(yán)重破壞。為此,某小區(qū)啟動(dòng)了臨時(shí)供電系統(tǒng),它由備用發(fā)電機(jī)和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成,如圖13所示,圖中R0表示輸電線的電阻;瑒(dòng)觸頭P置于a處時(shí),用戶的用電器恰好正常工作,在下列情況下,要保證用電器仍能正常工作,則 (  )

    試題詳情

    A.當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的電壓發(fā)生波動(dòng)使V1示數(shù)小于

    正常值,用電器不變時(shí),應(yīng)使滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)

    B.當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的電壓發(fā)生波動(dòng)使V1示數(shù)小于

    正常值,用電器不變時(shí),應(yīng)使滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)            圖13

    C.如果V1示數(shù)保持正常值不變,那么當(dāng)用電器增加時(shí),滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向上滑

    D.如果V1示數(shù)保持正常值不變,那么當(dāng)用電器增加時(shí),滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向下滑

     

    試題詳情

    5.(江蘇省九名校2008年第二次聯(lián)考卷.物理.7)某電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定,它發(fā)出的電先通過電廠附近的升壓變壓器升壓,然后用輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處居民小區(qū)附近的降壓變壓器,經(jīng)降低電壓后輸送到用戶,設(shè)升、降變壓器都是理想變壓器,那么在用電高峰期,白熾燈不夠亮,但電廠輸送的總功率增加,這時(shí)(     )

    A.升壓變壓器的副線圈的電壓變大  B.降壓變壓器的副線圈的電壓變大

    C.高壓輸電線路的電壓損失變大    D.用戶的負(fù)載增多,高壓輸電線中的電流減小

     

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    6.(山東省濟(jì)南一中2009屆高三月考試卷.物理.9)如圖14所示,為一理想變壓器,K為單刀雙擲開關(guān),P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,U1為加在原線圈兩端的電壓,I1為原線圈中的電流強(qiáng)度,則(  )

    A.保持U1及P的位置不變,K由a合到b時(shí),I1將增大

    B.保持U1及P的位置不變,K由b合到a時(shí),R消耗的功率減小

    C.保持U1不變,K合在a處,使P上滑,I1將增大

    D.保持P的位置不變,K合在a處,若U1增大,I1將增大                 圖14

     

    試題詳情

    7.(山東省寧津一中2009屆高三階段測(cè)試卷.物理.10)一理想變壓器的初級(jí)線圈為n1=100匝,次級(jí)線圈n2=30匝,n3=20匝,一個(gè)電阻為48.4Ω的小燈泡接在次級(jí)線圈n2與n3上,如圖15所示.當(dāng)初級(jí)線圈與e=220sinωt的交流電源連接后,變壓器的輸入功率是(  )

    A.10W     B.20W     C.250W     D.500W                       圖15

     

    試題詳情

    8.(山東省青島市2009屆高三復(fù)習(xí)試題.物理.9)在變電站里,經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流,所用的器材叫電流互感器。如圖16所示的四個(gè)圖中,能正確反應(yīng)其工作原理的是   (    )

     

    試題詳情

    9.(湖南郴州市2009屆高三調(diào)研試題.物理.16)如圖17所示,一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO' 軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直.已知線圈匝數(shù)n=400,

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    電阻r=0.1Ω,長L1=0.05m,寬L2=0.04m,角速度=l00 rad/s,

    試題詳情

    磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.25T.線圈兩端外接電阻R=9.9Ω的用電器

    和一個(gè)交流電流表(內(nèi)阻不計(jì)),求:

    (1)線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).

    (2)電流表A的讀數(shù).                                       

     圖17

    (3)用電器上消耗的電功率.

     

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    10.(2009屆廣東省新洲中學(xué)高三摸底考試試卷.物理.16)某發(fā)電站的輸出功率P = 104kW,輸出電壓U1 = 4kV,通過理想變壓器升壓后向遠(yuǎn)處供電.已知輸電導(dǎo)線的總電阻為R = 10Ω,輸電線路損失的功率為輸出功率的4%,求變壓器的匝數(shù)比.

     

    試題詳情

    11. (江蘇徐州市2009屆復(fù)習(xí)試卷.物理.17)在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個(gè)坑口電站,輸送的電功率為P=500kW,當(dāng)使用U=5kV的電壓輸電時(shí),測(cè)得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度。求:

    ⑴這時(shí)的輸電效率η和輸電線的總電阻r。

    ⑵若想使輸電效率提高到98%,又不改變輸電線,那么電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電?

     

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    12.(  浙江省2008屆高三第一輪復(fù)習(xí)單元測(cè)試題卷.物理.19 )如圖19(甲)所示,邊長為l和L的矩形線框、互相垂直,彼此絕緣,可繞中心軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng),將兩線框的始端并在一起接到滑環(huán)C,末端并在一起接到滑環(huán)D,C、D彼此絕緣.通過電刷跟C、D連接.線框處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的磁場中,磁場邊緣中心的張角為45°,如圖19(乙)所示(圖中的圓表示圓柱形鐵芯,它使磁鐵和鐵芯之間的磁場沿半徑方向,如圖箭頭所示)。不論線框轉(zhuǎn)到磁場中的什么位置,磁場的方向總是沿著線框平面.磁場中長為l的線框邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B,設(shè)線框的電阻都是r,兩個(gè)線框以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),電阻R=2r.

    試題詳情

     

     

     

     

     

     

     

    試題詳情

    (1)求線框轉(zhuǎn)到圖(乙)位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小;

    (2)求轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電阻R上的電壓最大值;

    試題詳情

    (3)從線框進(jìn)入磁場開始時(shí),作出0~T(T是線框轉(zhuǎn)動(dòng)周期)時(shí)間內(nèi)通過R的電流iR隨時(shí)間變化的圖象。

     

    (一)文字介紹

    預(yù)測(cè)2009年高考中交變電流考點(diǎn)主要考查:一考查正弦交變電流的產(chǎn)生過程,正弦交變電流的產(chǎn)生過程要做到“情、數(shù)、形”三者相統(tǒng)一!扒椤本褪俏锢砬榫,即線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)的情形;“數(shù)”就是用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示交變電流的產(chǎn)生過程;“形”就是用圖象表示交變電流的產(chǎn)生過程。在這三者中已知其一,便知其二。所以在高考中往往提供其中一種求另兩種;二是考查交變電流的四值,交變電流的“四值”即最大值、瞬時(shí)值、有效值、平均值。一定要注意的各類值的不同用法,尤其是不同情況下的有效值計(jì)算是高考考查的主要內(nèi)容;三是考查變壓器的原理和動(dòng)態(tài)分析;另外帶電粒子在交變電場中運(yùn)動(dòng)和交變電流中與實(shí)際相聯(lián)系的問題也要引起重視。

    (二)考點(diǎn)預(yù)測(cè)題

    試題詳情

    四、考點(diǎn)預(yù)測(cè)

    1.正弦交變電源與電阻R、交流電壓表按照?qǐng)D 20所示的方式連接,R=10Ω,交流電壓表的示數(shù)是10V,圖21是交變電源輸出電壓u隨時(shí)間t變化的圖像.則  (    )

    試題詳情

    A.通過R的電流iR隨時(shí)間t變化的規(guī)律是

    試題詳情

    B.通過R的電流iR隨時(shí)間t變化的規(guī)律是

    試題詳情

    C.R兩端的電壓uR隨時(shí)間t變化的規(guī)律是(V)               

    圖20                      圖21

    試題詳情

    D.R兩端的電壓uR隨時(shí)間t變化的規(guī)律是(V)

     

    試題詳情

    2.磁鐵在電器中有廣泛的應(yīng)用,如發(fā)電機(jī).如圖22所示,已知一臺(tái)單相發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)線框共有N匝,線框長為L1、寬為L2,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω,磁極間的磁感強(qiáng)度為B,試導(dǎo)出發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì) E的表達(dá)式.現(xiàn)在知道有一種強(qiáng)永磁材料釹鐵硼,用它制成發(fā)電機(jī)的磁極時(shí),磁感強(qiáng)度可增大到原來的K倍.如果保持發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)和尺寸、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、需產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)都不變,那么這時(shí)轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)線框需要多少匝?                                                   

     圖22

     

     

    試題詳情

    3.將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形,每邊長為l,

    它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B、方向如圖23的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)

    動(dòng),轉(zhuǎn)速為n,導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,

    外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光,電路中

    除燈泡外,其余部分的電阻不計(jì),燈泡的電阻應(yīng)為(    )

    試題詳情

    A.    B.    C.     D.     圖23

     

    試題詳情

     4.一個(gè)邊長為6cm的正方形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場中,線框平面與磁場垂直,電阻為0.36磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖24所示,則線框中感應(yīng)電流的有效值為

    試題詳情

    A.        B.   

    試題詳情

    C.       D.              

                                                               圖24

    試題詳情

    5.鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖25左(a)所示.圖中電流表的讀數(shù)為1.2A,.圖25(b)中用同一電纜線繞了3匝,則()

    試題詳情

    A.這種電流表能測(cè)直流電流,圖(b)的讀數(shù)為2.4A

    試題詳情

    B.這種電流表能測(cè)交流電流,圖(b)的讀數(shù)為0.4A

    試題詳情

    C.這種電流表能測(cè)交流電流,圖(b)的讀數(shù)為3.6A

    D.這種電流表既能測(cè)直流電流,又能測(cè)交流電流,圖(b)的讀數(shù)為

    試題詳情

    3.6A                                                      

     圖25

     

    試題詳情

    6.如圖26所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1,原線圈接正弦交流電源,副線圈接入“220 V,60 W”燈泡一只,且燈光正常發(fā)光。則

    試題詳情

    A.電流表的示數(shù)為A        B.電源輸出功率為1 200W

    試題詳情

    C.電流表的示數(shù)為    A          D.原線圈端電壓為11 V               

                                                                   圖26

     

    試題詳情

    7.如圖27所示電路中的變壓器為理想變壓器,S為單刀雙擲開關(guān)。P是滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭,U1為加在原線圈兩端的交變電 壓,I1、I2分別為原線圈和副線圈中的電流。下列說法正確的是  (      )

     A.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則R上消耗的功率減小  

    B.保持P的位置及U1不變,S由a切換到b,則I2 減小

    C.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則I1增大          

    D.保持U1不變,S接在b端,將P向上滑動(dòng),則I1減小                    

    圖27

     

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    8.如圖28所示,一個(gè)變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220V的交流電上,向額定電壓為1.80×104V的霓虹燈供電,使它正常發(fā)光.為了安全,需在原線圈回路中接入熔斷器,使副線圈電路中電流超過12mA時(shí),熔絲就熔斷.

    試題詳情

    (1)熔絲的熔斷電流是多大?                                

    (2)當(dāng)副線圈電路中電流為10mA時(shí).變壓器的輸入功率是多大圖28                                                           

     

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    9.遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖如圖29所示:若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變,則下列敘述中正確的是                               

    A.升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設(shè)備消耗的功率無關(guān) 

    B.輸電線中的電流只由升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定            圖29

    C.當(dāng)用戶用電器的總電阻減少時(shí),輸電線上損失的功率增大

    D.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓

     

    試題詳情

    10.學(xué)校有一臺(tái)應(yīng)急備用發(fā)電機(jī),內(nèi)阻為r=1Ω,升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4,降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1,輸電線的總電阻為R=4Ω,全校22個(gè)教室,每個(gè)教室用“220V,40W”的燈6盞,要求所有燈都正常發(fā)光,則:⑴發(fā)電機(jī)的輸出功率多大?⑵發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)多大?⑶輸電線上損耗的電功率多大?

     

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    11.如圖30所示,真空中相距d=5 cm的兩塊平行金屬板A、B與電源連接(圖中未畫出),其中B板接地(電勢(shì)為零),A板電勢(shì)變化的規(guī)律如圖31所示。

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    將一個(gè)質(zhì)量m=2.0×10-23 kg,電量q=+1.6×10-1C的帶電粒子從緊臨B板處釋放,不計(jì)重力。求:

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       (1)在t=0時(shí)刻釋放該帶電粒子,釋放瞬間粒子加速度的大小;

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    (2)若A板電勢(shì)變化周期T=1.0×10-5 s,在t=0時(shí)將帶電粒子從緊臨B板處無初速釋放,

    粒子到達(dá)A板時(shí)動(dòng)量的大。           圖30                     圖31

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     (3)A板電勢(shì)變化頻率多大時(shí),在t=到t=時(shí)間內(nèi)從緊臨B板處無初速釋放該帶電粒子,粒子不能到達(dá)A板。   

     

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    12.如圖32所示,有真空速度為v=6.4×107m/s的電子束,連續(xù)地射入兩平行板間,極板的長度為L=8.0×10-2m,間距為d=5.0×10-3m。兩極板不帶電時(shí),電子束沿兩極板之間的中線通過。在兩極板上加一個(gè)50Hz的交流電壓U=U0sinV,如果所加電壓的最大值U0超過某個(gè)值Uc時(shí),電子束將有時(shí)能通過兩極板,有時(shí)不能通過。求:

    (1)Uc的大小。

    (2)U0為何值時(shí)才能通過時(shí)間Δt跟間斷的時(shí)間

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    Δt之比為=2:1?                           圖32                                                               

     

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    13.“二分頻”音箱內(nèi)有兩個(gè)不同口徑的揚(yáng)聲器,它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段,分別稱為高音揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器,音箱要將擴(kuò)音機(jī)送來的含有不同頻率的混合音頻電,流按高、低頻段分離出來,送往相應(yīng)的揚(yáng)聲器,以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻和機(jī)械振動(dòng),圖33為音箱的電路圖,高、低頻混合電流容器    (    )

      A、甲揚(yáng)聲器是高音揚(yáng)聲器

      B、C2的作用是阻礙高頻電流通過甲揚(yáng)聲器

      C、L1的作用是阻礙低頻電流通過甲揚(yáng)聲器

      D、L2的作用是減弱乙揚(yáng)聲器的低頻電流                        圖33

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    1⒋曾經(jīng)流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī),下面圖34(1)為其結(jié)構(gòu)示意圖,.圖中N、S是一對(duì)固定的磁極,abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的                               圖34

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    矩形線框,轉(zhuǎn)軸過bc邊中點(diǎn)、與ab邊平行,它的一端有一半徑r0=1.0cm的摩擦小輪,                                            圖34

    小輪與自行車車輪的邊緣相接觸,如

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    圖34(2)所示.當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)線框由N=800匝導(dǎo)線圈組成,每匝線圈的面積S=20cm2,磁極間的磁場可視作勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度B=0.010 T,自行車車輪的半徑 R1=35 cm,小齒輪的半徑 R2=4 cm,大齒輪的半徑R3=10.0cm(見圖).現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng),問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U=3.2V?(假定摩擦小輪與自行車輪之間無相對(duì)滑動(dòng))

     

     

     

     

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    15.如圖35所示,某雷達(dá)站正在觀察一飛機(jī)飛行,設(shè)飛機(jī)正對(duì)雷達(dá)站勻速飛來,從某一時(shí)刻發(fā)出一束電磁波,經(jīng)收到反射波;隔4s后再發(fā)出一束電磁波,經(jīng)收到反射波,求飛機(jī)的飛行速度?

     

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    16.自然界中的物體由于具有一定的溫度,會(huì)不斷向外輻射電磁波,這種輻射因與溫度有關(guān),稱為熱輻射。熱輻射具有如下特點(diǎn):(1)輻射的能量中包含各種波長的電磁波;(2)物體溫度越高,單位時(shí)間從物體表面積上輻射能量越大;(3)在輻射的總能量中,各種波長所占的百分比不同。處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí),也要吸收由其他輻射的電磁能量,如果它處在平衡狀態(tài),則能量保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對(duì)輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的物體,它能100%的吸收射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱為黑體。單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑全絕對(duì)溫度的四次方成正比,即有P0=δ=5.67×10-8W/(m2?K4)。

    在下面的問題中,把研究對(duì)象都簡單地看做黑體。

    有關(guān)數(shù)據(jù)有及數(shù)學(xué)公式:太陽半徑RS=696 000km,太陽表面溫度T=5 770K,火星半徑r=3 395km,球面積S=4πR2,其中R為球半徑。

    (1)太陽輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長為2×10-7~1×10-5m范圍內(nèi),求相應(yīng)的頻率范圍。

    (2)每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為多少?

    (3)火星受到來自太陽的輻射可以認(rèn)為垂直射到面積為πr2(r為火星半徑)的圓盤上,已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍,忽略其他天體及宇宙空間的輻射,試估算火星的.

     

     

     

     

     

     

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    高考真題

    1.【解析】交流電的概念,大小和方向都隨時(shí)間變化,在t軸的上方為正,下方為負(fù),A錯(cuò)。有效值只對(duì)正弦交流電使用,最大值一樣,所以B錯(cuò)。由圖可知,C對(duì)。變壓之后頻率不變,D錯(cuò)。

    【答案】C

    2.【解析】由e-t圖像可知,交變電流電流的周期為0.25s,故頻率為4Hz,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。根據(jù)歐姆定律可知交變電流的最大值為2A,故有效值為A,選項(xiàng)C正確。

    【答案】C

    3.【解析】本題考查正弦交流電的產(chǎn)生過程、楞次定律等知識(shí)和規(guī)律。從a圖可看出線圈從垂直于中性面開始旋轉(zhuǎn),由楞次定律可判斷,初始時(shí)刻電流方向?yàn)閎到a,故瞬時(shí)電流的表達(dá)式為i=-imcos(+ωt),則圖像為D圖像所描述。平時(shí)注意線圈繞垂直于磁場的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式的理解

    【答案】D

    4.【解析】原線圈電壓有效值U1=220V,由電壓比等于匝數(shù)比可得副線圈電壓U2=55V,A對(duì);電阻R上的電流為2A,由原副線圈電流比等于匝數(shù)的反比,可得電流表示數(shù)為0.5A, C對(duì);輸入功率為P=220×0.5W=110W,D錯(cuò);周期T= =0.02s,B錯(cuò)。

    【答案】AC

    5.【解析】(1)輸電線上的電流強(qiáng)度為I=A=52.63A

    輸電線路損耗的功率為

    P=I2R=52.632×6W≈16620W=16.62kW

    (2)改用高壓輸電后,輸電線上的電流強(qiáng)度變?yōu)镮′=A=4A

    用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓    U1=U-I′R=(5000-4×6)V=4976V

    根據(jù)      

    用戶得到的電壓為U2×4976V=226.18V

      【答案】380,75%

    6.【解析】帶電粒子在交變電場中不斷地作勻加速和勻減的交替運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一個(gè)周期后,速度為零,再又重復(fù)前面的運(yùn)動(dòng),所以選項(xiàng)A正確

    【答案】A

    7.【解析】原線圈中電壓的有效值是220V,由變壓比知副線圈中電壓為100V,流過電阻的電流是10A;與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100V;經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×1034J。

    【答案】D

    8.【解析】理想變壓器的特點(diǎn)是輸入功率等于輸出功率,當(dāng)負(fù)載電阻增大時(shí),由于副線圈的電壓不變,所以輸出電流I2減小,導(dǎo)致輸出功率P2減小,所以輸入功率P1減;輸入的電壓不變,所以輸入的電流I1減小,B正確

    【答案】B

    9.【解析】因?yàn)樽儔浩鞯脑褦?shù)與U1不變,所以U2與兩電壓表的示數(shù)均不變.當(dāng)S斷開時(shí),因?yàn)樨?fù)載電阻增大,故次級(jí)線圈中的電流I2減小,由于輸入功率等于輸出功率,所以I1也將減小,C正確;因?yàn)镽1的電壓減小,故R2、R3兩端的電壓將增大,I3變大,B正確.

    【答案】BC

    10.【解析】 (1)輸電線的電阻為:                               P2=P1   P2=I2U2          聯(lián)立以上五式解得:U2=8×104V              

    輸電線路上的電壓損失 U=I2R=3200V 

    【答案】(1)U2=8×104V   (2)3200V 

    名校試題

    1.【解析】線圈轉(zhuǎn)動(dòng)900后,進(jìn)入磁場,線圈處于平行磁感線平面,磁通量變化最快,在這個(gè)過程中,沒有感應(yīng)電流;線圈再轉(zhuǎn)動(dòng)900后,線圈處于中性面,磁通量變化最慢,在這個(gè)過程中,磁通量增加,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流呈余弦規(guī)律變化,感應(yīng)電流由b到a;再轉(zhuǎn)動(dòng)900后,線圈處于平行磁感線平面,磁通量變化最快,在這個(gè)過程中,磁通量減小,感應(yīng)電流由a到b;再轉(zhuǎn)動(dòng),離開磁場,沒有感應(yīng)電流,依次類推。

    【答案】D

    2.【解析】由圖可知交交變電流的周期為0.04s,所以選項(xiàng)A正確;交變電壓的最大值為100V,而電阻R=100Ω,所以交變電流的最大值為1A

    【答案】AD

    3.【解析】由圖可以求得.交變電流的頻率為40Hz,所以選項(xiàng)A錯(cuò);交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為,所以選項(xiàng)B錯(cuò);在t=0.01s時(shí),穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量為零,所以選項(xiàng)C錯(cuò);因電流的有效值為2.5A,所以發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.4Ω,則其產(chǎn)生的熱功率為5W,故選項(xiàng)D對(duì).

    【答案】D

    4【解析】V1示數(shù)小于正常值時(shí),副線圈的輸出電壓也要變小,所以滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng),即選項(xiàng)A正確;當(dāng)用電器增加時(shí),副線圈的電流增大,輸電線上損失的電壓增大,要使電器正常工作,滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向上滑,所以選項(xiàng)C正確

    【答案】AC

    5.【解析】副線圈的電流增大,輸電線上損失的電壓增,所以選項(xiàng)C正確

    【答案】C

    6.【解析】Ka合到b時(shí),n1減小,由,可知U2增大,P2=隨之增大,而P1=P2,又P1=I1U1,從而I1增大,A正確;Kb合到a時(shí),與上述情況相反,P2將減小,B正確;P上滑時(shí),R增大,P2=減小,又P1=P2,P1=I1U1,從而I1減小,C錯(cuò)誤;U1增大,由可知,U2增大,I2=隨之增大,由可知I1也增大,D正確。

    【答案】A、B、D正確。

    7.【解析】由于次級(jí)兩組副線圈的組合連接使得小燈泡回路中兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相反,所以小燈泡的工作電壓有效值為:

    因?yàn)槔硐胱儔浩鬏斎牍β实扔谳敵龉β,故答案?yīng)選A.

    【答案】A

    8.【解析】電流互感器要把大電流變?yōu)樾‰娏,因此原線圈的匝數(shù)少,副線圈的匝數(shù)多。監(jiān)測(cè)每相的電流必須將原線圈串聯(lián)在火線中。

    【答案】A

    9.【解析】(1)Em=nBSω

      代人數(shù)據(jù)得  Em=400×0.25×0.05×0.04×l00 V=20 V 

    (2)Im=                                         

    代人數(shù)據(jù)得Im=A=2A 

    ∵是正弦交變電流,所以電流表讀數(shù)即有效值

    I=A=1.41A   

    (3)p=I2R=×9.9W=19。8W.  

    【答案】(1)  20 V(2)   1.41A       (3)19。8W

    10.  【解析】 發(fā)電站的輸出電流

                   ①

        輸電線路損失的功率              ②

        則         ③

    變壓器的匝數(shù)比

    【答案】

    11. 【解析】⑴如圖36所示。由于輸送功率為P=500kW,一晝夜輸送電能E=Pt=12000度,終點(diǎn)得到的電能E=7200度,因此效率η=60%。輸電線上的電流可由I=P/U計(jì)算,為I=100A,而輸電線損耗功率可由Pr=I 2r計(jì)算,其中Pr=4800/24=200kW,因此可求得r=20Ω。    

    ⑵輸電線上損耗功率,原來Pr=200kW,現(xiàn)在要求Pr′=10kW ,計(jì)算可得輸電電壓應(yīng)調(diào)節(jié)為U′=22.4kV。

    【答案】(1)η=60%      20Ω   (2)22.4kV

    12.【解析】(1)根據(jù)磁場分布特點(diǎn),線框不論轉(zhuǎn)到磁場中哪一位置,切割磁感線的速度始終與磁場方向垂直,故線框轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為

    E=2Blv=2Bl=BlLω

    (2)線框轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,只能有一個(gè)線框進(jìn)入磁場(作電源),另一個(gè)線框與外接電阻R并聯(lián)后一起作為外電路。

    電源內(nèi)阻為r,外電路總電阻R=r

    R兩端的電壓最大值:UR=IR=

    (3)在磁場中,通過R的電流大小相等                                                               圖37

    iR=BlLω?                            

    從線框進(jìn)入磁場開始計(jì)時(shí),每隔T/8(線框轉(zhuǎn)動(dòng)45°)電流發(fā)生一次變化,其iR隨時(shí)間t變化的圖象如圖20所示。

    【答案】(1)BlLω  (2)   (3)如圖37所示

    考點(diǎn)預(yù)測(cè)題

    1.【解析】此題是已知圖象求數(shù)學(xué)表達(dá)式的問題,電壓表示數(shù)為10V是有效值,電壓最大值為,CD均錯(cuò);因此電流有效值為,交流電的電流最大值為,由圖可知,交流電的周期T=0.02s,因此,故A正確

    【答案】A

    2.【解析】求解此題的關(guān)鍵是由線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)來確定表達(dá)式。取軸Ox垂             

    直于磁感強(qiáng)度,線框轉(zhuǎn)角為θ(如圖38所示)線框長邊垂直于紙面,點(diǎn)A、B表示線框長邊導(dǎo)線與紙面的交點(diǎn),O點(diǎn)表示轉(zhuǎn)軸與紙面的交點(diǎn).                   

    線框長邊的線速度                                     

      一根長邊導(dǎo)線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為,一匝導(dǎo)線框所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

             

    N匝線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為   

    磁極換成釹鐵硼永磁體時(shí),設(shè)匝數(shù)為N′,則有      圖38                                          

    由 En=EN′可得   

    【答案】

    3.【解析】正方形線框在磁場中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em,該交變電流的有效值為,,,正確答案為B

    【答案】B

    4.【解析】 由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律             

                         

    可得內(nèi),

    內(nèi),由有效值的定

                                               

    【答案】B

    5.【解析】鉗形表是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的,故只能用來測(cè)量交流電流;對(duì)鉗形表的初、次級(jí)滿足,I1不變,故當(dāng)n1增加3倍時(shí)I2=3.6A,正確答案為C.鉗形表在使用時(shí),初級(jí)是串聯(lián)在被測(cè)電路中的,故同一電纜線雖多繞了幾匝,但電纜線中的電流 I1保持不變.。

    【答案】C

    6. 【解析】由燈泡正常發(fā)光知,副線圈電壓為220V,又原、副線圈電壓與匝數(shù)成正比,D錯(cuò)。輸入、輸出功率相等,B錯(cuò);電流表的示數(shù)為有效值,所以A錯(cuò),C正確。

    【答案】C

    7.【解析】保持P的位置及U不變,S由b切換到a的過程中,副線圈匝數(shù)增多,輸出電壓增大,則R上消耗的功率也增大,原線圈的輸入功率也增大;U不變,輸入電流I增大,所以選項(xiàng)A、D錯(cuò)而C正確。保持P的位置及U不變,S由a切換到b的過程中,副線圈匝數(shù)減少,則輸出電壓減少,輸出電流也減少。故選項(xiàng)B也正確。

    【答案】BC

    8.【解析】(1)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2.       

    根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,有 I1U1=I2U2

    當(dāng) I2=12mA時(shí),I1即為熔斷電流.代入數(shù)據(jù),得 I1=0.98A

    (2)設(shè)副線圈中電流為 I2′=10mA時(shí),變壓器的輸入功率為 P1,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,有 P1=I2′U2,代入數(shù)據(jù),得 P1=180W

    【答案】(1)I1=0.98A  (2)P1=180W

    9.【解析】輸入電流和輸出電流都是由負(fù)載決定,輸出、輸入電壓由電源決定.原距離輸電原理考查.選項(xiàng)C對(duì)。

    【答案】C

    10.【解析】⑴所有燈都正常工作的總功率為22×6×40=5280W,用電器總電流為A,輸電線上的電流A,降壓變壓器上:U2=4U2/=880V,輸電線上的電壓損失為:Ur=IRR=24V ,因此升壓變壓器的輸出電壓為U1/=UR+U2=904V,輸入電壓為U1=U1//4=226V,輸入電流為I1=4I1/=24A,所以發(fā)電機(jī)輸出功率為P=U1I1=5424W

        ⑵發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E=U1+I1r=250V

        ⑶輸電線上損耗的電功率PR=IR2R=144W

    【答案】(1)  5424W  (2)250V  (3)144W

    11.【解析】(1)由電場強(qiáng)度公式 

        帶電粒子所受電場力 

          因此 

    (2)粒子在時(shí)間內(nèi)走過的距離為 

      故帶電粒子在時(shí)恰好到達(dá)A板,根據(jù)動(dòng)量定理,此時(shí)粒子的動(dòng)量

     

    (2)帶電粒子在時(shí)間內(nèi)向A板做勻加速運(yùn)動(dòng),在向A板做勻減速運(yùn)動(dòng),速度為零后將返回。粒子向A板運(yùn)動(dòng)的可能最大位移

      

    要求粒子不能到達(dá)A板,則有s<d,由得,電勢(shì)變化頻率應(yīng)滿足

      

    【答案】(1)   (2) (3)

     12.【解析】(1)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子以平行于極板的初速度v0射入長L板間距離為d的平行板電容器間,兩板間電壓為U,求射出時(shí)的側(cè)移

    當(dāng)時(shí),電子能穿越平行板

    當(dāng)時(shí),電子不能穿越極板,中途就落到上板或下板上。如圖39所示。                                               圖39

    可看出,與U成正比。電子穿越平行極板的臨界條件為,此時(shí)兩板上的電壓可算得。因?yàn)?sub>    

    所以==91V

    (2)當(dāng)交變電壓的最大值超過91V時(shí),射入的電子束會(huì)出現(xiàn)有時(shí)能通過兩極板,有時(shí)不能通過的現(xiàn)象,由圖40可以知道,要使

    =2:1

    在每個(gè)半周期內(nèi),=,=,也就是在時(shí),=91V。由交變電流的方程得

    所以                                    圖40

    【答案】(1)91V(2)

      13.【解析】 感抗對(duì)電流的阻礙作用是“通直流,阻交流”,“通低頻,阻高頻”,容抗對(duì)電流的阻礙作用是“通交流,隔直流”“通高頻,阻低頻”。線圖L1的作用是讓低頻信號(hào)通過,阻礙高頻成分,通過線圈L1的信號(hào)中還有少量的高頻成分,C1的作用就是讓這些少量的高頻成分通過,阻礙低頻信號(hào)通過,讓低頻信號(hào)通過揚(yáng)聲器甲,故揚(yáng)聲器甲是低音揚(yáng)聲器,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤;L2的作用是讓低頻信號(hào)通過,阻礙高頻成分通過,減弱通過揚(yáng)聲器乙的低頻頻電流,揚(yáng)聲器乙是高音揚(yáng)聲器,選項(xiàng)D正確。

    【答案】D

    14.【解析】當(dāng)自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過摩擦小輪使發(fā)電機(jī)的線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),線框中產(chǎn)生一正弦交流電動(dòng)勢(shì),其最大值ε=ω0BSN 

    式中ω0為線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度,即摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度.

    發(fā)電機(jī)兩端電壓的有效值

    設(shè)自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω1,由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對(duì)滑動(dòng),有

    R1ω1=R0ω0

    小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度與自行車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相同,也為ω1.設(shè)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,有 R3ω=R2ω1由以上各式解得,代入數(shù)據(jù)得ω=3.2s-1

    【答案】ω=3.2s-1

    15.【解析】根據(jù)第一列電磁波從發(fā)出到收到回波可以確定飛機(jī)離開雷達(dá)站的第一個(gè)位置;  根據(jù)第二列電磁波從發(fā)出到收到回波可以確定飛機(jī)離開雷達(dá)站的第二個(gè)位置.這兩個(gè)位置的變化(位移)對(duì)應(yīng)的時(shí)間為 4秒,就可以計(jì)算飛機(jī)的速度值.(雷達(dá)波往返的時(shí)間遠(yuǎn)小于相鄰兩個(gè)雷達(dá)發(fā)出的時(shí)間).如圖1所示模擬了雷達(dá)站雷達(dá)屏上所看到的圖案,圖中為第一列雷達(dá)波及其回波,為第二列雷達(dá)波及其回波(由于雷達(dá)波在傳播過程中有損耗,所以回波的幅值較發(fā)出時(shí)小).設(shè)飛機(jī)的速度為v,之間的時(shí)間間隔為 t1,之間的時(shí)間間隔為t2 ,之間的時(shí)間間隔為t,則vt=c(t1-t2)/2,所以v=c(t1-t2)/2t=525m/s.

    【答案】525m/s

    16.【解析】(1)∵         

    ∴f1=3.00×108/2×10-9=1.5×1017(Hz)   f2=3.00×108/1×10-4=3×1012(Hz)

    ∴輻射的頻率范圍為3×1012Hz~1.5×1017Hz

    (2)每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為代入數(shù)所得W=1.38×1010J

    (3)設(shè)火星表面溫度為T,太陽到火星距離為d,火星單位時(shí)間內(nèi)吸收來自太陽的輻射能量為   ∴

    火星單位時(shí)間內(nèi)向外輻射電磁波能量為

    火星處在平衡狀態(tài),即

    由上式解得火星平均溫度

    【答案】(1)3×1012Hz~1.5×1017Hz   (2)1.38×1010J (3)

     


    同步練習(xí)冊(cè)答案