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一、本题共10小题,每小题4分,共40分. 在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. 全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.
1. 为了体现高考的公平公正,2008年,许多地方在考场上使用了手机信号屏蔽器,该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描. 该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰,使手机不能检测出从基站发出的正常数据,不能与基站建立联接,从而达到屏蔽手机信号的目的,手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象. 由以上信息可知( )
A. 手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的
B. 电磁波必须在介质中才能传播
C. 手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D. 手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
2. 关于电磁场理论,下列说法正确的是( )
A. 变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B. 振荡电场周围产生的磁场也是振荡的
C. 均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D. 变化的磁场周围产生的电场一定是变化的
3. 一正弦交变电流的电流[i]随时间[t]变化的规律如图1所示. 由图可知( )
A. 该交变电流的瞬时值表达式为[i]=10sin(50[πt])
B. 该交变电流的频率为50Hz
C. 该交变电流的有效值为10[2]A
D. 若该交变电流通过阻值[R]=40Ω的白炽灯,则电灯消耗的功率是8kW
4. 如图2,通电螺线管置于闭合金属环[A]的轴线上,[A]环在螺线管的正中间.当螺线管中的电流逐渐减小时( )
A. [A]环有收缩的趋势
B. [A]环有扩张的趋势
C. [A]环向左运动
D. [A]环向右运动
5. 如图3,一电子以初速[v]沿与金属板平行的方向飞入两板间,在下列几种情况下,电子将向[M]板偏转的有( )
A. 开关S接通稳定后
B. 断开开关S的瞬间
C. 接通S后,变阻器的滑动触头向右迅速滑动时
D. 接通S后,变阻器的滑动触头向左迅速滑动时
6. 如图4,动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号(交变电流),产生的电信号一般都不是直接送给扩音机,而是经过一只变压器之后再送给扩音机放大,变压器的作用是减少信号沿导线传输过程中的电能损失,关于话筒内的这只变压器,下列说法正确的是( )
A. 一定是升压变压器,因为[P=UI],升压后,电流减小,导线上损失的电能减少
B. 一定不是升压变压器,因为[P=U2R],升压后,导线上损失的电能会增加
C. 一定是降压变压器,因为[I2=n1n2I1],降压后,电流增大,使到达扩音机的信号加强
D. 一定不是降压变压器,因为[P=I2R],降压后,电流增大,导线上损失的电能会增加
7. 如图5,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,[b]是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈[c、d]两端加上交变电压,其瞬时值表达式为[u1][=2202sin314t V],则( )
A. 当单刀双掷开关与[a]连接时,电压表的示数为22V
B. 当[t=1600]s时,[c、d]间的电压瞬时值为110V
C. 单刀双掷开关与[a]连接,在滑动变阻器触头[P]向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小
D. 当单刀双掷开关由[a]扳向[b]时,电压表和电流表的示数均变小
8. 如图6,正方形闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场. 若第一次用0.3s时间拉出,外力所做的功为[W1];第二次用[0.9s]时间拉出,外力所做的功为[W2],则( )
A. [W1=13W2] B. [W1=W2]
C. [W1=3W2] D. [W1=9W2]
9. 矩形导线框[abcd]放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度[B]随时间变化的图象如图7. [t=0]时刻,磁感应强度的方向垂直于纸面向里. 在0∽4s时间内,线框的[ab]边受力随时间变化的图象([ab]边所受安培力的方向规定以向左为正方向),可能是( )
10. 如图8,在水平桌面上放置两条相距[l]的平行光滑导轨[ab]与[cd],阻值为[R]的电阻与导轨的[a、c]端相连. 质量为[m]、边长为[l]、电阻不计的正方形线框垂直于导轨并可在导轨上滑动. 整个装置放于匀强磁场中,磁场的方向竖直向上,磁感应强度的大小为[B]. 滑杆的中点系一不可伸长的轻绳,绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后,与一个质量也为[m]的物块相连,绳处于拉直状态. 现若从静止开始释放物块,用[h]表示物块下落的高度(物块不会触地),[g]表示重力加速度,其他电阻不计,则( )
A. 因通过正方形线框的磁通量始终不变,故电阻[R]中没有感应电流
B. 物体下落的加速度为[0.5g]
C. 若[h]足够大,物体下落的最大速度为[mgRB2I2]
D. 通过电阻[R]的电量为[BlhR]
二、本题共2小题,共12分. 把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.
11. (8分)(1)如图9所示为“研究电磁感应现象”的实验装置,请将图中所缺的导线补接完整. (2)已知一灵敏电流计,当电流从正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转,现把它与线圈串联接成如下图所示电路,当条形磁铁按如图10所示情况运动时,以下判断正确的是
甲 乙 丙 丁
A. 甲图中电流表偏转方向向右
B. 乙图中磁铁下方的极性是N极
C. 丙图中磁铁的运动方向向下
D. 丁图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向
12. (4分)绕有线圈的铁心直立在水平桌面上,铁心上套着一个铝环,线圈与电源、电键相连,如图11. 闭合电键的瞬间,铝环跳起一定高度. 保持电键闭合,铝环则应 (填“保持原有高度”或“回落”);断开电键时铝环则应 (填“跳起一定高度”或“不再跳起”)
三、本题共4小题,满分48分. 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤. 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.
13. (10分)在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失. 有一个小型发电站,输送的电功率为[P]=500kW,当使用[U]=5kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800kW·h. 求:
(1)输电效率[η]和输电线的总电阻[r];
(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电?
14. (12分)如图12所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度[ab]=0.25m,宽度[bc]=0.20m,共有[n]=100匝,总电阻[r]=1.0Ω,可绕与磁场方向垂直的对称轴[OO′]转动. 线圈处于磁感应强度[B]=0.40T的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V,1.8W”的灯泡,当线圈以角速度[ω]匀速转动时,小灯泡消耗的功率恰好为1.8W. (不计转动轴与电刷的摩擦,结果保留两位有效数字. )
(1)求线圈转动的角速度[ω];
(2)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能为多少?
15. (12分)如图13甲,光滑的平行水平金属导轨[MN、PQ]相距[L],在[M]点和[P]点间连接一个阻值为[R]的电阻,在两导轨间[cdfe]矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为[d]的匀强磁场,磁感应强度为[B]. 一质量为[m]、电阻为[r]、长度也刚好为[L]的导体棒[ab]垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距[d0]. 现用一个水平向右的力[F]拉棒[ab],使它由静止开始运动,棒[ab]离开磁场前已做匀速直线运动,棒[ab]与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,[F]随[ab]与初始位置的距离[x]变化的情况如图13乙,[F0]已知. 求:
(1)棒[ab]离开磁场右边界时的速度;
(2)棒[ab]通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能;
(3)[d0]满足什么条件时,棒[ab]进入磁场后一直做匀速运动.
16. (14分)将一个矩形金属线框折成直角框架[abcdefa],置于倾角为[α=37°]的斜面上,[ab]边与斜面的底线[MN]平行,如图14. [ab=bc=cd=ef=fa][=0.2]m,线框总电阻为[R]=0.02Ω,[ab]边的质量为[m]=0.01kg,其余各边的质量均忽略不计,框架可绕过[c、f]点的固定轴自由转动,现从[t=0]时刻开始沿斜面向上加一随时间均匀增加的、范围足够大的匀强磁场,磁感应强度与时间的关系为[B=0.5t],磁场方向与[cdef]面垂直. (cos37°=0.8,sin37°=0.6)
(1)求线框中感应电流的大小,并指出[ab]段导线上感应电流的方向;
(2)[t]为何值时框架的[ab]边对斜面的压力恰为零,并求从[t=0]开始到该时刻通过[ab]边的电量是多少.
1. 为了体现高考的公平公正,2008年,许多地方在考场上使用了手机信号屏蔽器,该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描. 该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰,使手机不能检测出从基站发出的正常数据,不能与基站建立联接,从而达到屏蔽手机信号的目的,手机表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象. 由以上信息可知( )
A. 手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的
B. 电磁波必须在介质中才能传播
C. 手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
D. 手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的
2. 关于电磁场理论,下列说法正确的是( )
A. 变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B. 振荡电场周围产生的磁场也是振荡的
C. 均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D. 变化的磁场周围产生的电场一定是变化的
3. 一正弦交变电流的电流[i]随时间[t]变化的规律如图1所示. 由图可知( )
A. 该交变电流的瞬时值表达式为[i]=10sin(50[πt])
B. 该交变电流的频率为50Hz
C. 该交变电流的有效值为10[2]A
D. 若该交变电流通过阻值[R]=40Ω的白炽灯,则电灯消耗的功率是8kW
4. 如图2,通电螺线管置于闭合金属环[A]的轴线上,[A]环在螺线管的正中间.当螺线管中的电流逐渐减小时( )
A. [A]环有收缩的趋势
B. [A]环有扩张的趋势
C. [A]环向左运动
D. [A]环向右运动
5. 如图3,一电子以初速[v]沿与金属板平行的方向飞入两板间,在下列几种情况下,电子将向[M]板偏转的有( )
A. 开关S接通稳定后
B. 断开开关S的瞬间
C. 接通S后,变阻器的滑动触头向右迅速滑动时
D. 接通S后,变阻器的滑动触头向左迅速滑动时
6. 如图4,动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号(交变电流),产生的电信号一般都不是直接送给扩音机,而是经过一只变压器之后再送给扩音机放大,变压器的作用是减少信号沿导线传输过程中的电能损失,关于话筒内的这只变压器,下列说法正确的是( )
A. 一定是升压变压器,因为[P=UI],升压后,电流减小,导线上损失的电能减少
B. 一定不是升压变压器,因为[P=U2R],升压后,导线上损失的电能会增加
C. 一定是降压变压器,因为[I2=n1n2I1],降压后,电流增大,使到达扩音机的信号加强
D. 一定不是降压变压器,因为[P=I2R],降压后,电流增大,导线上损失的电能会增加
7. 如图5,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,[b]是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈[c、d]两端加上交变电压,其瞬时值表达式为[u1][=2202sin314t V],则( )
A. 当单刀双掷开关与[a]连接时,电压表的示数为22V
B. 当[t=1600]s时,[c、d]间的电压瞬时值为110V
C. 单刀双掷开关与[a]连接,在滑动变阻器触头[P]向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小
D. 当单刀双掷开关由[a]扳向[b]时,电压表和电流表的示数均变小
8. 如图6,正方形闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场. 若第一次用0.3s时间拉出,外力所做的功为[W1];第二次用[0.9s]时间拉出,外力所做的功为[W2],则( )
A. [W1=13W2] B. [W1=W2]
C. [W1=3W2] D. [W1=9W2]
9. 矩形导线框[abcd]放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度[B]随时间变化的图象如图7. [t=0]时刻,磁感应强度的方向垂直于纸面向里. 在0∽4s时间内,线框的[ab]边受力随时间变化的图象([ab]边所受安培力的方向规定以向左为正方向),可能是( )
10. 如图8,在水平桌面上放置两条相距[l]的平行光滑导轨[ab]与[cd],阻值为[R]的电阻与导轨的[a、c]端相连. 质量为[m]、边长为[l]、电阻不计的正方形线框垂直于导轨并可在导轨上滑动. 整个装置放于匀强磁场中,磁场的方向竖直向上,磁感应强度的大小为[B]. 滑杆的中点系一不可伸长的轻绳,绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后,与一个质量也为[m]的物块相连,绳处于拉直状态. 现若从静止开始释放物块,用[h]表示物块下落的高度(物块不会触地),[g]表示重力加速度,其他电阻不计,则( )
A. 因通过正方形线框的磁通量始终不变,故电阻[R]中没有感应电流
B. 物体下落的加速度为[0.5g]
C. 若[h]足够大,物体下落的最大速度为[mgRB2I2]
D. 通过电阻[R]的电量为[BlhR]
二、本题共2小题,共12分. 把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.
11. (8分)(1)如图9所示为“研究电磁感应现象”的实验装置,请将图中所缺的导线补接完整. (2)已知一灵敏电流计,当电流从正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转,现把它与线圈串联接成如下图所示电路,当条形磁铁按如图10所示情况运动时,以下判断正确的是
甲 乙 丙 丁
A. 甲图中电流表偏转方向向右
B. 乙图中磁铁下方的极性是N极
C. 丙图中磁铁的运动方向向下
D. 丁图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向
12. (4分)绕有线圈的铁心直立在水平桌面上,铁心上套着一个铝环,线圈与电源、电键相连,如图11. 闭合电键的瞬间,铝环跳起一定高度. 保持电键闭合,铝环则应 (填“保持原有高度”或“回落”);断开电键时铝环则应 (填“跳起一定高度”或“不再跳起”)
三、本题共4小题,满分48分. 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤. 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.
13. (10分)在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失. 有一个小型发电站,输送的电功率为[P]=500kW,当使用[U]=5kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800kW·h. 求:
(1)输电效率[η]和输电线的总电阻[r];
(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电?
14. (12分)如图12所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度[ab]=0.25m,宽度[bc]=0.20m,共有[n]=100匝,总电阻[r]=1.0Ω,可绕与磁场方向垂直的对称轴[OO′]转动. 线圈处于磁感应强度[B]=0.40T的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V,1.8W”的灯泡,当线圈以角速度[ω]匀速转动时,小灯泡消耗的功率恰好为1.8W. (不计转动轴与电刷的摩擦,结果保留两位有效数字. )
(1)求线圈转动的角速度[ω];
(2)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能为多少?
15. (12分)如图13甲,光滑的平行水平金属导轨[MN、PQ]相距[L],在[M]点和[P]点间连接一个阻值为[R]的电阻,在两导轨间[cdfe]矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为[d]的匀强磁场,磁感应强度为[B]. 一质量为[m]、电阻为[r]、长度也刚好为[L]的导体棒[ab]垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距[d0]. 现用一个水平向右的力[F]拉棒[ab],使它由静止开始运动,棒[ab]离开磁场前已做匀速直线运动,棒[ab]与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,[F]随[ab]与初始位置的距离[x]变化的情况如图13乙,[F0]已知. 求:
(1)棒[ab]离开磁场右边界时的速度;
(2)棒[ab]通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能;
(3)[d0]满足什么条件时,棒[ab]进入磁场后一直做匀速运动.
16. (14分)将一个矩形金属线框折成直角框架[abcdefa],置于倾角为[α=37°]的斜面上,[ab]边与斜面的底线[MN]平行,如图14. [ab=bc=cd=ef=fa][=0.2]m,线框总电阻为[R]=0.02Ω,[ab]边的质量为[m]=0.01kg,其余各边的质量均忽略不计,框架可绕过[c、f]点的固定轴自由转动,现从[t=0]时刻开始沿斜面向上加一随时间均匀增加的、范围足够大的匀强磁场,磁感应强度与时间的关系为[B=0.5t],磁场方向与[cdef]面垂直. (cos37°=0.8,sin37°=0.6)
(1)求线框中感应电流的大小,并指出[ab]段导线上感应电流的方向;
(2)[t]为何值时框架的[ab]边对斜面的压力恰为零,并求从[t=0]开始到该时刻通过[ab]边的电量是多少.