微專題Ⅰ－1 直流與交流　電磁振蕩與電磁波

第四板塊電路與電磁感應(yīng)本板塊在近年浙江高考命題中主要集中在：閉合電路的歐姆定律、電路的串并聯(lián)、交流電的產(chǎn)生及四值、理想變壓器及動態(tài)分析、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用、以測電阻及電動勢和內(nèi)阻為核心的電學(xué)實驗等。試題難度中等或偏上，單獨命題多以選擇題、填空題的形式出現(xiàn)?！皸U＋導(dǎo)軌”模型結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律考查能量與動量的知識常以計算題的形式呈現(xiàn)，有時甚至以壓軸題的形式呈現(xiàn)。直流與交流電磁振蕩與電磁波微專題Ⅰ－1|系統(tǒng)“物理觀念”·落實備考基礎(chǔ)·保分題目“短平快”01020304目錄命題視角(一)直流電路的分析與計算命題視角(二)交變電流的產(chǎn)生及四值命題視角(三)理想變壓器及遠距離輸電命題視角(四)電磁振蕩與電磁波05專題跟蹤檢測01命題視角(一)

直流電路的分析與計算[例1]

(2023·溫州高三模擬)某牧場設(shè)計了一款補水提示器，其工作原理如圖所示，水量增加時滑片P下移，電表均為理想電表。下列說法正確的是(

)題點1直流電路的動態(tài)分析A．若選擇電壓表，水量增多時電壓表示數(shù)變大B．若選擇電流表，水量增多時電流表示數(shù)變小C．若選擇電流表，與電壓表相比，電路更節(jié)能D．若選擇電壓表，增加R0可提高靈敏度[答案]

A[解析]

如果選擇電壓表，滑動變阻器R和定值電阻R0串聯(lián)在電路中，且電壓表測滑片至R的最上端的電壓，無論滑片如何移動，滑動變阻器接入電路的阻值不變，閉合開關(guān)S，水量增多時，滑片下移，滑片至R的最上端的電阻增大，分得的電壓增大，即電壓表示數(shù)變大，故A正確；如果選擇電流表，滑動變阻器R滑片以下的部分和定值電阻R0串聯(lián)在電路中，電流表測電路中的電流，水量增多時，滑片下移，滑動變阻器連入電路的阻值減小，電路總電阻減小，由歐姆定律可得，電路電流增大，即電流表示數(shù)變大，故B錯誤；若選擇電流表，與電壓表相比，電路電流較大，由P＝UI可知，電路的總功率較大，不節(jié)能，故C錯誤；若選擇電壓表，增加R0，電路中電流減小，電阻變化量相同時，電壓變化量變小，即靈敏度降低，故D錯誤。[微點撥]電路動態(tài)分析的處理方法(1)電路動態(tài)分析(2)程序法分析動態(tài)電路(3)含容電路的分析[例2]

(多選)如圖所示，電源由幾個相同的干電池組成。合上開關(guān)S，變阻器的滑片P從A端滑到B端的過程中，電路中的一些物理量的變化，如圖甲、乙、丙所示，圖甲為電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)關(guān)系，圖乙為干電池輸出功率跟電壓表示數(shù)關(guān)系，圖丙為干電池輸出電能的效率η與變阻器接入電路電阻大小的關(guān)系，不計電表、導(dǎo)線對電路的影響，則(

)題點2直流電路的功率問題A．串聯(lián)電池的總電阻為2ΩB．串聯(lián)的干電池節(jié)數(shù)為6節(jié)C．變阻器的總電阻為8ΩD．乙圖上b點的橫坐標為3[答案]

ACD[微點撥]對電源輸出功率極值問題的兩點說明(1)對于求電源輸出功率極值的問題，可以采用數(shù)學(xué)中求極值的方法，也可以采用電源的輸出功率隨外電路電阻阻值的變化規(guī)律來求解。(2)如果待求的最大輸出功率對應(yīng)的電阻值不能等于等效電源的內(nèi)阻，那么當(dāng)外電路電阻阻值最接近等效電源的內(nèi)阻時，等效電源的輸出功率最大。

[例3]

(多選)在如圖甲所示的電路中，電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計，L1、L2為相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，R為定值電阻，阻值為7.5Ω。當(dāng)開關(guān)S閉合后(

)題點3

直流電路中的圖像問題[答案]

CD

[微點撥]注意電源I－U圖線與電阻I－U圖線的交點電源I－U圖線與電阻I－U圖線的交點表示電源的路端電壓與用電器兩端的電壓相等，通過電源的電流與通過用電器的電流相等，即該交點表示該電源單獨對該用電器供電時的電壓和電流。02命題視角(二)

交變電流的產(chǎn)生及四值[真題試能力]答案：A

2．(2023·湖南高考)(多選)某同學(xué)自制了一個手搖交流發(fā)電機，如圖所示。大輪與小輪通過皮帶傳動(皮帶不打滑)，半徑之比為4∶1，小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為R。磁體間磁場可視為磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，帶動小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直。線圈通過導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個阻值恒為R的燈泡。假設(shè)發(fā)電時燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是(

)答案：AC

解析：大輪小輪通過皮帶傳動，線速度相等，小輪和線圈同軸轉(zhuǎn)動，角速度相等，根據(jù)v＝ωr并結(jié)合題意可知，大輪與小輪半徑之比為4∶1，則小輪和線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4ω，A正確；1．交變電流的四值[固本提素養(yǎng)]1．在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖1所示。產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖2所示，則(

)[精練速過關(guān)]A．t＝0.005s時線框的磁通量變化率為零B．t＝0.01s時線框平面與中性面重合C．線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311VD．線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100Hz答案：B

解析：

t＝0.005s時線框的電動勢最大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，磁通量變化率也為最大，選項A錯誤；t＝0.01s時，電動勢為0，故線框平面與中性面重合，選項B正確；由題圖2可知，線框產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為311V，有效值為220V，線框轉(zhuǎn)動的周期為0.02s，故線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為50Hz，選項C、D均錯誤。2．(多選)如圖甲所示，一個匝數(shù)N＝200匝、電阻r＝2Ω的矩形線圈置于磁感應(yīng)強度大小B＝1T的勻強磁場中，線圈繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電流通過滑環(huán)與電刷接到外電路。電路中的交流電壓表為理想電表，可變電阻R接入電路的阻值為18Ω。穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是(

)答案：AD

解析：由題圖乙可知Φm＝2.0×10－2Wb，而Φm＝BS，所以線圈的面積為0.02m2，A項正確；根據(jù)閉合電路特點可知，外電阻變大，路端電壓變大，D項正確。3．(2023·臺州高三質(zhì)檢)(多選)如圖甲所示，一個100匝的正方形線圈，邊長a＝1m，電阻R＝1Ω。線圈有一半的面積處在有理想邊界的磁場中，線圈平面與磁場垂直，磁場的磁感應(yīng)強度與時間的變化關(guān)系如圖乙所示，圖甲所示的磁感應(yīng)強度方向為正方向。下列說法正確的是(

)答案：BD

解析：在t＝0.01s時線圈中的磁通量的變化率最大，此時感應(yīng)電流不為零，選項A錯誤；在t＝0到t＝0.005s內(nèi)線圈中磁通量向外增加，根據(jù)楞次定律可知，線圈中有順時針方向的電流，選項B正確；03命題視角(三)

理想變壓器及遠距離輸電1．(2023·浙江6月選考)我國1100kV特高壓直流輸電工程的送電端用“整流”設(shè)備將交流變換成直流，用戶端用“逆變”設(shè)備再將直流變換成交流。下列說法正確的是(

)A．送電端先升壓再整流B．用戶端先降壓再變交流C．1100kV是指交流電的最大值D．輸電功率由送電端電壓決定[真題試能力]答案：A

解析：升壓和降壓都需要在交流的時候才能進行，故送電端應(yīng)該先升壓再整流，用戶端應(yīng)該先變交流再降壓，故A正確，B錯誤；1100kV指的是交流電的有效值，故C錯誤；輸電功率是由用戶端負載的總功率來決定的，故D錯誤。答案：BC

3．(2023·山東高考)某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓U1＝250V，輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝50∶1，輸電線總電阻R＝62.5Ω。其余線路電阻不計，用戶端電壓U4＝220V，功率88kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是(

)A．發(fā)電機的輸出電流為368AB．輸電線上損失的功率為4.8kWC．輸送給儲能站的功率為408kWD．升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶44答案：C

由能量守恒定律得P1＝P損＋P4＋P5，解得P5＝408kW，故C正確；1．理想變壓器各物理量間的基本關(guān)系[固本提素養(yǎng)]2．遠距離輸電中的“三個回路”回路1發(fā)電機回路：該回路中，通過線圈1的電流I1等于發(fā)電機中的電流I機；線圈1兩端的電壓U1等于發(fā)電機的路端電壓U機；線圈1輸入的電功率P1等于發(fā)電機輸出的電功率P機回路2輸送回路：I2＝I3＝IR，U2＝U3＋UR，P2＝PR＋P3回路3輸出回路：I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用3．遠距離輸電中三種電壓與三種電功率對比(1)三種電壓(2)三種電功率三種電功率計算公式輸電功率P輸送輸電電壓與輸電電流的乘積輸電線上損失的電功率P損若輸電線中電流為I線，輸電線電阻為R，則輸電線上損失的電功率為P損＝I線2R用戶得到的電功率P用用戶電壓與電流的乘積1.自耦變壓器是初級和次級在同一個繞組上的變壓器，具有結(jié)構(gòu)簡單、用料省和體積小等優(yōu)點。如圖為可調(diào)壓式自耦變壓器，在電壓U1保持不變的情況下，要使電壓U2減小到原來的二分之一，可采取的方法是(

)[精練速過關(guān)]A．滑片P′保持不變，滑片P順時針轉(zhuǎn)過適當(dāng)角度B．滑片P′保持不變，滑片P逆時針轉(zhuǎn)過適當(dāng)角度C．滑片P保持不變，滑片P′向上移動適當(dāng)距離D．滑片P保持不變，滑片P′向下移動適當(dāng)距離答案：A

解析：滑片P順時針轉(zhuǎn)過一定角度時，副線圈的匝數(shù)減少，兩端電壓減小，而逆時針時匝數(shù)增加，兩端電壓增大，故A正確，B錯誤；副線圈兩端的電壓由原線圈兩端的電壓以及匝數(shù)比決定，而與副線圈回路中的電阻大小無關(guān)，故C、D錯誤。2．(2023·紹興高三模擬)如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1，兩小燈泡L1、L2的額定功率分別為4W、10W，M為內(nèi)阻為r＝4Ω的電動機，若在P、Q間加如圖乙所示的正弦式交流電壓，理想電流表的示數(shù)為2A，且所有用電器均正常工作。則(

)A．電動機的額定電壓為22VB．燈泡L1、L2的額定電壓之比為1∶4C．電路消耗的總功率為40WD．電動機的效率為70%答案：D

電路消耗的總功率為P＝P1＋P2＋P入＝44W，故C錯誤。答案：C

04命題視角(四)電磁振蕩與電磁波1.一品牌雙波段(中、短波段)收音機的接收電路原理簡化結(jié)構(gòu)如圖所示，通過切換開關(guān)S和旋轉(zhuǎn)可變電容器動片來改變LC回路中的電感L和電容C，從而實現(xiàn)接收不同波段的信號。則(

)題點1電磁振蕩A．調(diào)制過程是指通過調(diào)節(jié)L、C，使接收電路的固有頻率與接收到的電磁波的頻率相等B．接收電路的固有頻率與需要接收的電磁波頻率不相等時，接收電路將無法接收該電磁波C．使S接b且動片完全旋入，可接收到波長最短的電磁波D．使S從b改接a，同時動片旋出，接收到的電磁波頻率可能不變答案：D

解析：調(diào)諧過程是通過調(diào)節(jié)L、C，使接收電路的固有頻率與接收到的電磁波的頻率相等，故A錯誤；接收電路的固有頻率與需要接收的電磁波頻率不相等時，該電磁波在接收電路中引起的振蕩電流不強，但仍可接收到該電磁波，故B錯誤；2．(多選)如圖(a)所示，在LC振蕩電路中，通過P點的電流變化規(guī)律如圖(b)所示，且把通過P點向右的方向規(guī)定為電流i的正方向，則(

)A．0.5～1s時間內(nèi)，電容器C在放電B．0.5～1s時間內(nèi)，電容器C的上極板帶正電C．1～1.5s時間內(nèi)，Q點的電勢比P點的電勢高D．1～1.5s時間內(nèi)，電場能正在轉(zhuǎn)變成磁場能答案：CD

解析：

0.5～1s時間內(nèi)，振蕩電流是充電電流，充電電流是由負極板流向正極板，電容器C在放電，上極板帶負電，故A、B錯誤；1～1.5s時間內(nèi)，振蕩電流是放電電流，放電電流是由正極板流向負極板，由于電流為負值，所以由Q流向P，Q點的電勢比P點的電勢高，電場能正在轉(zhuǎn)變成磁場能，故C、D正確。2．LC振蕩電路充、放電過程的判斷方法(1)根據(jù)電流流向判斷：當(dāng)電流流向帶正電的極板時，電容器的電荷量增加，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，處于充電過程；反之，當(dāng)電流流出帶正電的極板時，電荷量減少，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，處于放電過程。(2)根據(jù)物理量的變化趨勢判斷：當(dāng)電容器的帶電荷量q(電壓U、場強E)增大或電流i(磁場B)減小時，處于充電過程；反之，處于放電過程。(3)根據(jù)能量判斷：電場能增加時充電，磁場能增加時放電。3．(多選)電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中。下列屬于電磁波應(yīng)用的醫(yī)用器械有(

)A．殺菌用的紫外燈B．拍胸片的X光機C．治療咽喉炎的超聲波霧化器D．檢查血流情況的“彩超”機題點2

電磁波答案：AB

解析：紫外線和X光從本質(zhì)上說是電磁波，A、B項正確；治療咽喉炎的超聲波霧化器和檢查血流情況的“彩超”機用的都是超聲波，超聲波屬于機械波，C、D項錯誤。4．如圖所示為某5G手機無線充電的場景。5G信號使用的電磁波頻率更高，每秒傳送的數(shù)據(jù)更多，是4G手機的50～100倍。則(

)A．充電時充電板須連接直流電源B．手機線圈與充電板線圈中電流頻率不同C．5G手機信號的光子能量更大，波長更短D．空氣中5G信號比4G信號傳播速度更大答案：C

解析：無線充電利用電磁感應(yīng)原理，所以充電時充電板須連接交流電源，手機線圈與充電板線圈中電流頻率相等，故A、B錯誤；5G信號使用的電磁波頻率更高，根據(jù)ε＝hν可知5G手機信號的光子能量更大，根據(jù)c＝λν可知5G信號波長更短，故C正確；同一介質(zhì)中5G信號與4G信號傳播速度相等，故D錯誤。[微點撥]電磁波譜的特性及應(yīng)用05專題跟蹤檢測1．(2023·浙江名校聯(lián)盟二模)如圖所示，電源內(nèi)阻可以忽略，將燈泡的燈絲與小燈泡串聯(lián)接入電路，使小燈泡發(fā)光。當(dāng)用酒精燈給燈絲加熱時，下列說法正確的是(

)A．燈絲的電阻一定變小

B．小燈泡的電阻一定變大C．燈絲的電功率一定增大

D．電源的輸出功率一定減小答案：D

解析：當(dāng)用酒精燈給燈絲加熱時，燈絲的溫度升高，燈絲的電阻率隨溫度升高而增大，由電阻定律知，燈絲的電阻一定變大，A錯誤；燈絲電阻變大，由閉合電路歐姆定律知，干路電流減小，小燈泡變暗，小燈泡燈絲的電阻率隨溫度降低而減小，故小燈泡的電阻隨溫度降低而減小，B錯誤；燈絲的電阻增大，干路電流減小，燈絲的電功率不一定增大，C錯誤；電源內(nèi)阻可以忽略，電流減小，電源的輸出功率P＝IE一定減小，D正確。2．(2023·北京高考)自制一個原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈接12V的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為3.8V的小燈泡。實際測得小燈泡兩端電壓為2.5V。下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是(

)A．僅增加原線圈匝數(shù)B．僅增加副線圈匝數(shù)C．將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍D．將兩個3.8V小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈答案：B

不能使小燈泡正常發(fā)光，故C錯誤；將兩個3.8V小燈泡并聯(lián)，但由于原線圈的電壓不變，則副線圈的輸出電壓U2不變，不能使小燈泡正常發(fā)光，故D錯誤。3．(2023·湖南九校聯(lián)考)在如圖所示的電路中，變壓器為原、副線圈匝數(shù)可以調(diào)整的理想變壓器，在a、b兩端輸入正弦交流電壓，此時兩個燈泡L1、L2都比較暗。要使兩個燈泡都變亮些，下列措施可行的是(

)A．僅將P1向上移 B．僅將P1向下移C．僅將P2向上移 D．僅將P2向下移答案：B

故A錯誤；僅將P1向下移，則n變小，則U1和U2均增大，兩個燈泡都變亮，故B正確；僅將P2向上移，則n1變大，U1變大，n2不變，U2不變，燈泡L1變亮，燈泡L2不變，故C錯誤；僅將P2向下移，則n1變小，U1變小，n2不變，U2不變，燈泡L1變暗，燈泡L2不變，故D錯誤。4．(多選)某醫(yī)院使用的應(yīng)急發(fā)電機服務(wù)于應(yīng)急供電系統(tǒng)，其簡易原理圖如圖所示，不計發(fā)電機中矩形線圈的電阻，它工作時繞軸OO′在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，圖中有一降壓變壓器，它的副線圈上有一滑動觸頭P可上下移動，若用R0表示右側(cè)輸電線電阻，則下列說法正確的是(

)A．若發(fā)電機矩形線圈某時刻處于圖示位置，則矩形線圈此時磁通量變化最快B．若發(fā)電機矩形線圈穩(wěn)定轉(zhuǎn)動時，將滑動觸頭P向上滑動，流過R0的電流將變小C．當(dāng)用戶數(shù)目增多時，為使用戶電壓保持不變，滑動觸頭P應(yīng)向下滑動D．若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速減為原來的一半，用戶獲得的功率也將減為原來的一半答案：BC

5.(2023·江蘇南京質(zhì)檢)如圖所示電路，R0為定值電阻，R1、R2為滑動變阻器，G為理想靈敏電流計，電源內(nèi)阻忽略不計。M、N是兩塊水平放置的平行金屬板，O點到兩極板距離相等。閉合開關(guān)S，一質(zhì)量為m的帶正電小液滴恰好能靜止在O點位置。下列說法正確的是(

)A．若逐漸增大R1接入電路的電阻，通過靈敏電流計的電流由上向下B．若逐漸增大R2接入電路的電阻，小液滴會向上加速運動C．若將M極板向下移動一小段距離，小液滴會向下加速運動D．若將兩極板繞過O點的軸(垂直于紙面)順時針轉(zhuǎn)過一個小角度，小液滴會靜止在O點位置不動答案：A

解析：由題圖可知，閉合開關(guān)后，電容器下極板帶正電，上極板帶負電，根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝I(R0＋R1)，可知當(dāng)R1增大，則電路中電流減小，根據(jù)U＝IR可知，R0兩端電壓減小，則電容器兩端電壓減小，電容器放電，通過靈敏電流計的電流由上向下，A正確；根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝I(R0＋R1)，可知增大R2，電路電流不變，則電容器兩端電壓不變，電容器兩極板間電場不變，小液滴受到的電場力不變，仍然保持靜止，B錯誤；小液滴受到的電場力大小不變，若將兩極板繞過O點的軸(垂直于紙面)順時針轉(zhuǎn)過一個小角度，則電場力方向改變，此時，小液滴在豎直方向和水平方向的合力均不為零，無法保持靜止，D錯誤。6．(多選)無線話筒就是LC振蕩電路在實際中應(yīng)用的典型實例，某LC振蕩電路某時刻磁場方向如圖乙所示，則下列說法正確的是(

)A．若增加電容C的帶電量，振蕩電路的周期會變大B．若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電C．若電容器正在放電，則電容器上極板帶正電D．若電容器正在放電，則自感電動勢正在阻礙電流增大答案：BD

7.如圖所示，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R1、R2、R3均為定值電阻，電壓表與電流表均為理想電表；開始時開關(guān)S閉合，電壓表、電流表均有示數(shù)，某時刻發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表讀數(shù)均變大，則電路中可能出現(xiàn)的故障是(

)A．R1斷路 B．R2斷路C．R1短路 D．R3短路答案：B

解析：若R1斷路，則電流表讀數(shù)為零，A錯誤；若R2斷路，外電路總電阻增大，總電流減小，內(nèi)電壓減小，則電壓表讀數(shù)變大，R3的分壓增大，則電流表的讀數(shù)變大，B正確；若R1短路，外電路總電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，則電壓表讀數(shù)變小，電流表的讀數(shù)變大，C錯誤；若R3短路，外電路總電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，則電壓表讀數(shù)變小，D錯誤。8．如圖甲連接電動機的電路，閉合開關(guān)，當(dāng)滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端的整個過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙所示，已知當(dāng)電流小于0.2A時，電動機不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，若不考慮電表對電路的影響，則(

)A．該電動機的內(nèi)阻為2ΩB．該電路中電源的電動勢為3.4VC．此電路中，電動機的最大輸出功率為0.9WD．若電動機能轉(zhuǎn)動，需要調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值小于12Ω答案：D

此電路中，電動機的最大輸出功率為P＝IU1－I2rM＝3×0.3－0.32×4＝0.5