高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册课后习题.docx

1、第一章安培力与洛伦兹力1.磁场对通电导线的作用力1图1.1-9的磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直。图1.1-9甲、乙、丙分别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中的两个量的方向，试画出第三个量的方向。（用“”表示磁感线垂直于纸面向外，“”表示磁感线垂直于纸面向里，“”表示电流垂直于纸面向外，“”表示电流垂直于纸面向里。）2.在图1.1-10中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。3图1.1-11所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到

2、平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。（1）导出用n、m、l、I表示磁感应强度B的表达式。（2）当n9，l10.0cm，I0.10A，m8.78g时，磁感应强度是多少？4有人做了一个如图1.1-12所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，观察通电后的现象。请你分析一下，通电后有可能发生怎样的现象？2.磁场对运动电荷的作用力1.电子的速率v3.0106m/s，沿着与磁场垂直的方向射入B0.10T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力多大？2.试判断图1.2-10所示的带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向。3.在图

3、1.2-11所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。试证明带电粒子具有速度vE/B时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。4.一种用磁流体发电的装置如图1.2-12所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。（1）A、B板哪一个是电源的正极?（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，

4、等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？5.我们已经知道，垂直于匀强磁场磁感线的通电导线所受的安培力FILB，由此，我们用B来定义磁感应强度。同样，运动方向垂直于匀强磁场磁感线的带电粒子所受的洛伦兹力FqvB，由此也可以用洛伦兹力来定义磁感应强度，这样得到磁感应强度的定义式是怎样的？把这个定义式与电场强度的定义式E进行对比，这两个定义式的差别在哪里？通过对这两个定义式的对比，你能获得哪些认识？3.带电粒子在匀强磁场中的运动例题.一个质量为1.6710-27kg、电荷量为1.610-19C的带电粒子，以5105m/s的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为0.2T的

5、匀强磁场。求：（1）粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比；（2）粒子在磁场中运动的轨道半径；（3）粒子做匀速圆周运动的周期。1.电子以1.6106m/s的速度沿着与磁场垂直的方向射入B2.010-4T的匀强磁场中。求电子做匀速圆周运动的轨道半径和周期。2.已知氚核的质量约为质子质量的3倍，带正电荷，电荷量为一个元电荷；粒子即氦原子核，质量约为质子质量的4倍，带正电荷，电荷量为e的2倍。现在质子、氚核和粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动。求下列情况中它们运动的半径之比：（1）它们的速度大小相等；（2）它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场。3.如图1.3-5所示，一个质量为m、带负电荷粒子电荷

6、量为q、不计重力的带电粒子从x轴上的P点以速度v沿与x轴成60的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。已知OPa，求：（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；（2）带电粒子穿过第一象限所用的时间。4.质谱仪与回旋加速器1.A、B是两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷、不同的质量。为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上。如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是1.081，求A、B的质量之比。2.回旋加速器D形盒的半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速

7、器的中央从速度为0开始加速。根据回旋加速器的这些数据，估算该粒子离开回旋加速器时获得的动能。3.如图1.4-4所示，一束电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为60，求电子的比荷和穿越磁场的时间。4.回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，求：（1）粒子在盒内做何种运动；（2）所加交流电源的频率；（3）粒子加速后获得的最大动能。复习与提高A组1.有人说：“通电导线放

8、在磁感应强度为0的位置上，所受的安培力一定为0，因此，当某位置的通电导线不受安培力时，该位置的磁感应强度一定为0。”你认为他说的话对吗？为什么？2把一根通电的硬导线放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图1-1所示。导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b。（1）描述导线的运动情况。（2）虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，它可能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管、直线电流。请你分别按每种可能考虑，大致画出它们的安放位置。3.如图1-2所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。当线圈内通以图示方向的电流后，线圈的运动情况怎样？请用

9、以下两种方法分析：（1）把整个线圈看成一个通电螺线管。（2）把线圈截成许多小段，每小段视为通电直导线，分析磁场对各小段导线的作用力。4如图1-3所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在导线中通以电流I时，该V形通电导线受到的安培力为多大？5.一束粒子中有带正电的，有带负电的，还有不带电的。要想把它们分开，可以用哪些办法？6.质子和粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动。求质子的动能和粒子的动能之比。7.如图1-4所示，质量为m、长为l的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且

10、导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为。有以下三种磁感应强度方向：（1）沿z轴正方向；（2）沿y轴正方向；（3）沿悬线向上。请判断哪些是可能的，可能时其磁感应强度大小是多少？如果不可能，请说明原因。复习与提高B组1.如图1-5所示，金属杆ab的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为角斜向上，结果ab静止于水平导轨上。求：（1）金属杆ab受到的摩擦力；（2）金属杆对导轨的压力。2.如图1-6所示，宽为l的光滑导轨与水平面成角，质量为m、长为l的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路总电流为I1时，金属杆恰好能静止。求：（1）磁感应强度B至

11、少有多大？此时方向如何？（2）若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？3.利用学过的知识，请你想办法把下面的带电粒子束分开：a.速度不同的电子；b.具有相同动能的质子和粒子（粒子由两个质子和两个中子组成，质子与粒子的比荷不同）。4.真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图1-7所示，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为q的粒子（不计重力）沿着与MN夹角为30的方向射入磁场中，刚好没能从PQ边界射出磁场。求粒子射入磁场的速度大小及在磁场中运动的时间。5.某一具有速度选择器的质谱仪原理如图1-8所示，A为粒子加速器，加速电

12、压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电荷量为e的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：（1）粒子的速度v为多少？（2）速度选择器两板间电压U2为多少？（3）粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？第二章电磁感应1.楞次定律1.在图2.1-9中，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。（1）当闭合开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？（2）当断开开关S的一瞬间，线圈P中感应电流的方向如何？2.在图2.1-10中CDEF是金属框，框内存在着如图所示的匀

13、强磁场。当导体AB向右移动时，请用楞次定律判断MNCD和MNFE两个电路中感应电流的方向。3.如图2.1-11所示，导线AB与CD平行。试判断在闭合与断开开关S时，导线CD中感应电流的方向，说明你判断的理由。4.如图2.1-12所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈竖直向下运动并始终保持水平。在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离都比较小。试判断线圈在位置A、B、C时感应电流的方向，说明你判断的理由。5.图2.1-13中的A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁铁的任意一极移近A环，A环都会被推斥，

14、把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引。但磁极移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么？2.法拉第电磁感应定律1.有一个1000匝的线圈，在0.4s内通过它的磁通量从0.02Wb增加到0.09Wb，求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是10，把一个电阻为990的电热器连接在它的两端，通过电热器的电流是多大？2.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机速度相同，两者用导电缆绳相连。这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行多种科学实验。现有一绳系卫星在地球赤道上空沿东西方向运行。卫星位于航天飞机的正上方，它与航天飞机之间的距离是20.5km，卫星所在位置的地磁场

15、B4.610-5T，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度都是7.6km/s，求缆绳中的感应电动势。3.动圈式扬声器的结构如图2.2-5所示。线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够在空隙中左右运动。音频电流通进线圈，安培力使线圈左右运动。纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声。这样的扬声器能不能当作话筒使用？也就是说，如果我们对着纸盆说话，扬声器能不能把声音变成相应的电流？为什么？4.如图2.2-6，矩形线圈在匀强磁场中绕OO轴匀速转动时，线圈中的感应电动势是否变化？为什么？设线圈的两个边长分别是l1和l2，转动时角速度是，磁场的磁感应强度为B。试证明：在图示位置时，线圈中的感应电动势

16、为EBS，式中1l1l2，为线圈面积。5.图2.2-7是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上M、N两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q单位时间内流过管道横截面的液体体积。已知管的直径为d，磁感应强度为B，试推出Q与U关系的表达式。假定管中各处液体的流速相同。电磁流量计的管道内没有任何阻碍液体流动的结构，所以常用来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量。它的优点是测量范围宽、反应快、易与其他自动控制装置配套。6.一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中绕其一端以角速度在垂直于磁场的平面内匀速转动（图2.2-8），求ab两端产生的

17、感应电动势。3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动1.有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但并不与铜盘接触（图2.3-13），铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。2.如图2.3-14所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。3.在科技馆中常看到这样的表演：一根长1m左右的空心铝管竖直放置（图2.3-15甲），把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝

18、管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。根据一般经验，小圆柱自由下落1m左右的时间不会超过0.5s，但把小圆柱从上端放入管中后，过了许久它才从铝管下端落出。小圆柱在管内运动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆柱靠着铝管，也不见它们相互吸引。是什么原因使小圆柱在铝管中缓慢下落呢？如果换用一条有裂缝的铝管（图2.3-15乙），圆柱在铝管中的下落就变快了。这又是为什么？4.人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有感应电流。分析这一现象中的能量转化情形。它对卫星的运动可能产生怎样的影响？5.如图2.3-16所示，水平放置的绝缘桌面上有

19、一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。请通过分析形成以下结论：把条形磁铁向水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向运动的驱动力，驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相同。4.互感和自感1.图2.4-7是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。（1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？（2）如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？2.李辉用多用表的欧

20、姆挡测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路。刘伟为了使李辉测量方便，没有注意操作的规范，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量。测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈没有断路。正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感（图2.4-8）。李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用表的两支表笔，也没有什么感觉。这是什么原因？3.如图2.4-9所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。（1）当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。（2）当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将

21、如何变化？请作出解释。复习与提高A组1.如图2-1所示，条形磁铁以某一速度v向螺线管靠近，此时螺线管中是否产生感应电流？如果产生，感应电流的方向是怎样的？2.如图2-2所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以某一水平速度抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平。不计空气阻力，金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小和方向会发生变化吗？说明理由。3.有一边长l0.1m的正方形导线框abcd，质量m10g，由高度h0.2m处自由下落，如图2-3所示。其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边dc刚刚开始穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是l。求线框在穿越匀强磁场过

22、程中产生的焦耳热。g取10m/s2。4.如图2-4所示，在匀强磁场中有一个线圈。（1）当线圈分别以P1和P2为轴按逆时针方向转动时，在图中位置，感应电流的方向各是怎样的？（2）当角速度恒定时，上述两种情况下感应电流的大小有什么关系？（3）若角速度恒定，在图中位置，感应电动势的大小跟线圈面积有何关系？（4）设磁感应强度B为0.15T，AB为10cm，BC为4cm，角速度120rad/s，求以P1和P2为转轴时感应电动势的最大值。5.如图2-5所示，a、b两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径ra2rb，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小。（1）a、b线圈中产生的感应电动

23、势之比EaEb是多少？（2）两线圈中感应电流之比IaIb是多少？6.如图2-6所示，电阻Rab为0.1的导体棒ab沿光滑导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻R为0.4。线框放在磁感应强度B为0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面。导体棒ab的长度l为0.4m，运动的速度v为5m/s。线框的电阻不计。（1）电路abcd中哪部分相当于电源？电动势多大？内阻多大？哪个位置相当于电源的正极？哪一部分相当于闭合电路中的外电路？（2）ab棒向右运动时所受的安培力有多大？（3）ab棒所受安培力的功率有多大？电阻R的发热功率有多大？电阻Rab发热功率有多大？从能的转化和守恒角度说一说这三个功率关系的含义

24、。7.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图2-7甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度B随时间t按乙图变化时，请画出导体环中感应电流随时间变化的图像。复习与提高B组1.国庆阅兵时,我国的JH-7型歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向自东向西呼啸而过。该机的翼展为12.7m，北京地区地磁场的竖直分量为4.710-5T，该机水平飞过天安门时的速度为声速的0.7倍，求该机两翼端的电势差。哪端的电势比较高？2.如图2-8，单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以2v匀速进入同一匀强磁场。求：（1）第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比；（2）第

25、二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比；（3）第二次进入与第一次进入过程中线圈产生热量之比。3.如图2-9所示，固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为l，其中ab边是电阻为R的均匀电阻丝，其余三边是电阻可忽略的铜导线，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一段长短、粗细、材料均与ab边相同的电阻丝PQ架在线框上，并以恒定速度v从ad边滑向bc边。PQ在滑动过程中与导线框的接触良好。当PQ滑过l/3的距离时，通过aP段电阻丝的电流是多大？4.如图2-10所示，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良

26、好的金属杆，金属杆具有一定质量和电阻。开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合。若从S闭合开始计时，请画出金属杆的速度随时间变化的可能图像，并结合图像对金属杆的受力和运动变化情况作出解释。5.图2-11中的A是一个边长为l的方形导线框，其电阻为R。线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度为B。如果以x轴的正方向作为安培力的正方向，线框在图示位置的时刻开始计时，请通过计算作出线框所受的安培力随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值。6.图2-12是法拉第圆盘发电机的示意图：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线

27、垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。使圆盘转动，电阻R中就有电流通过。（1）说明圆盘发电机的原理。（2）圆盘如图2-12方向转动，请判断通过R的电流方向。（3）如果圆盘的半径为r，匀速转动的周期为T，圆盘全部处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。请讨论这个发电机的电动势与上述物理量的关系。第三章交变电流1.交变电流1.有人说，在图3.1-3中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，因而感应电动势为0。这种说法对不对？为什么？2.图3.1-3中，设磁感应强度为0.01T，单匝线圈边长AB为20cm

28、，宽BC为10cm，转速n50r/s，求线圈转动时感应电动势的最大值。3.一台发电机产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值Em400V，线圈匀速转动的角速度314rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式（设0时刻电动势瞬时值为0）。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2k，电路中电流的峰值为多少？写出电流瞬时值的表达式。4.如图3.1-9所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某一竖直固定轴以角速度匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角到达30的时刻（图示位置），导线框中产生的瞬时电动势e的大小是多少？标出线框此时的

29、电流方向。已知线框按俯视的逆时针方向转动。2.交变电流的描述1.我国电网中交变电流的周期是0.02s，1s内电流的方向发生多少次变化？2.一个电容器，当它的两个极板间的电压超过10V时，其间的电介质就可能被破坏而不再绝缘，这个现象叫作电介质的击穿，这个击穿电压叫作这个电容器的耐压值。能否把这个电容器接在正弦式交流电压是9V的电路两端？为什么？3.一个灯泡，上面写着“220V40W”。当它接在正弦式交流电源上正常工作时，通过灯丝电流的峰值是多少？4.图3.2-7是一个正弦式交变电流的波形图。根据i-t图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。5.有一个电热器，工作时的电阻为50，接在电压

30、u为Umsint的交流电源上，其中Um为311V，为100s-1。该电热器消耗的功率是多大？6.有A、B、C三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图3.2-8所示。这三个电压中，它们的峰值有什么关系？它们的周期有什么关系？7.通过某交流电流表的电流i随时间t变化的关系如图3.2-9所示，该电流表的示数是多少？3.变压器1.变压器为什么不能改变恒定电流的电压？2.有些机床（图3.3-6）为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1440匝，副线圈是多少匝？在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是多少？3.当变压器的一个线圈

31、的匝数已知时，可以用下面的方法测量其他线圈的匝数：把被测线圈作为原线圈，用匝数已知的线圈作为副线圈，通入交变电流，测出两线圈的电压，就可以求出被测线圈的匝数。已知副线圈有400匝，把原线圈接到220V的交流电路中，测得副线圈的电压是55V，求原线圈的匝数。4.变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，哪个线圈应该使用较粗的导线？为什么？5.图3.3-7是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表

32、用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？4.电能的输送1.采用110kV高压输电，输送电功率为4800kW的电能，输电导线中的电流是多少？如果用110V电压输送同样功率的电能，输电导线中电流是多少？我们在初中曾经做过类似的题目，那时是用直流电路的知识来处理的。在纯电阻的交流电路中，同样有公式UIR和PUI。想想看，这里的U和I的含义与初中有什么不同？2.以下是一段关于输电线损失功率的推导。将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一部分功率。设输电电压为U，则功率损失为P损UI（1）而UI

33、R（2）将（2）式代入（1）式，得到P损U2/R（3）由（3）式可知，要减小功率损失P损，就应当用低压送电和增大输电线的电阻R。这段推导错在哪里？3.从发电站输出的功率为200kW，输电线的总电阻为0.05，用1100V和11kV两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。4.如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同，求导线的横截面积之比。5.某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功

34、率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：（1）降压变压器输出的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？复习与提高A组1.下列各情况中，线圈都以角速度绕图3-1中的转动轴匀速转动，能产生交变电流的是哪些？请简述理由。2.有一个教学用的可拆变压器，它的原、副线圈外部还可以绕线。现在要测定原、副线圈的匝数，除有一根足够长的绝缘导线外，还需要什么器材？简要说明实验过程和原理。3.在有效值为220V的交流电路中，接入50的电阻，电流的有效值和最大值各是多少？这时

35、消耗的功率是多少？4.晚会上装饰着120个彩色小电灯，每个小灯泡的额定电压都是4V，工作电流都是0.1A，它们并联在一起，由一台变压器供电，小彩灯正常发光。变压器的原线圈接在220V的照明电路上，求通过原线圈的电流。5.下列引号中的文字，是某同学说的一个结论，请你帮他分析这个结论错在哪里。“变压器的原、副线圈之间并未直接用导线相连，而是靠线圈中磁通量的变化传输功率，因此，能量在传输过程中不会有损失，变压器也不会发热。”6.A、B是两个完全相同的电热器，A通以图3-2甲所示的方波交变电流，B通以图3-2乙所示的正弦交变电流。两电热器的电功率之比PAPB等于多少？复习与提高B组1.面积均为S的两个

36、电阻相同的线圈，分别放在如图3-3甲、乙所示的磁场中。甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO轴匀速转动；乙图中磁场变化规律为BB0cos2Tt，从图示位置开始计时。请比较两个线圈：（1）磁通量的变化规律；（2）感应电动势的变化规律。2.图3-4甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图3-4乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，求：（1）图中开关闭合时电压表的示数；（2）变压器原、副线圈的匝数满足怎样

37、的关系才能实现点火？3.如图3-5所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，求：（1）副线圈回路中电阻两端的电压；（2）原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比。4.图3-6为某人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下表所示。（1）吹冷风时触片P位于怎样的位置？请在图中标注。（2）由表格中数据计算出小风扇的内阻是多少？（3）变

38、压器原、副线圈的匝数比nln2是多少？5.有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m。现利用它来发电，水电站的总效率为50%，发电机的输出电压为350V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为4，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%，用户所需要电压为220V，认为所用的变压器都是理想变压器，求升压、降压变压器原、副线圈的匝数比，g取10m/s2。6.如图3-7所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90的过程中，求：（1）通过电阻R的电荷量q；（2）电阻R上所产生的热量

39、Q。第四章电磁振荡与电磁波1.电磁振荡1.一个LC电路产生电磁振荡。以横坐标轴表示时间，纵坐标轴既表示电流又表示电压，试在同一坐标系内，从某一次放电开始，画出该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的i-t图像和u-t图像。2.在上题图像中的一周期内，哪段时间电场能在增大？电场能最大时电流和电压的大小有什么特点？哪段时间磁场能在增大，磁场能最大时电流和电压的大小有什么特点？3.某收音机中的LC电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生535kHz到1605kHz的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比是多少？固定线圈的自感系数是多少？4.为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘

40、的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图4.1-5所示。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，平行板电容器的电容与两极板间是否有电介质存在着确定的关系，当两极板间充入电介质时，电容增大。问：当储罐内的液面高度降低时，所测得的LC回路振荡电流的频率如何变化？2.电磁场与电磁波1.“变化的磁场产生电场”，这是麦克斯韦电磁场理论的重要支柱之一。请你通过相关的实验事实和一定的逻辑推理，说明这个结论的正确性。2.赫兹在1886年做了一个有名的实验，证明了电磁波的存在。他把环状导线的

41、两端各固定一个金属小球，两小球之间有一很小间隙，他把这个装置放在一个距离正在放电发生电火花的感应圈不远的地方，令他振奋的现象发生了。他当时看到了什么现象？为什么说这个现象让他捕捉到了电磁波？3.你能否用生活中的例子说明电磁波的存在？4.我们通常听到的声音是靠声波来传播的，而手机接收的是电磁波。请你小结一下：声波和电磁波有哪些地方是相同的？有哪些地方存在着差异？3.无线电波的发射和接收1.有4个容易混淆的名词：调制、调幅、调频、解调。请设计一个结构图来表明它们的关系，并说明调幅与调频的区别。2.请向你的同学描述：调幅波（经调幅后的电磁波）图像的形状是怎样的？描述时，要求用到“载波”“音频信号”这

42、两个名词。3.我国第一颗人造卫星用20.009MHz和19.995MHz的电磁波发送信号，求这两种电磁波的波长。4.某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台，他应该增加还是减少线圈的匝数？说明理由。4.电磁波谱1.我们根据什么说电磁波是一种物质？2.波长为0.6m的红光，从10m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？这个距离是波长的多少倍？3某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来。某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200s后收到反射波；隔0.8s后再发出一

43、个脉冲，经198s收到反射波。求飞机的飞行速度。4.除了可见光外，红外线、紫外线、无线电波（中波、短波、微波）、X射线、射线，都是电磁波大家族的成员。请在这些看不见的电磁波中，每种选一个与你关系最密切的，或者令你印象最深的实例，按照波长由长至短的顺序列举出来。5.在长长的电磁波谱中，能够引起视觉的只是波长为400760nm这样很窄的一部分。有趣的是，太阳辐射的各种波长的电磁波中，也是这部分最强。你怎样解释这种“巧合”？复习与提高A组1如图4-1所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，哪些是能产生电场的？哪些是能产生电磁波的？说明你判断的理由。2.广播电台的短波、家用微波炉的微波、DV

44、D机的激光（可见光）、人体透视用的X射线，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4，请将它们按照频率由小到大排列。3.如图4-2所示，i-t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在t0时刻，回路中电容器的M板带正电。在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中哪一段？4.已知手机单端天线的长度为载波波长的时，其感应电动势在天线中将达到最大值。如果手机接收信号的载波频率为8.00108Hz，这种手机的天线应设计为多长？复习与提高B组1.如图4-3所示，线圈的自感系数0.1H，电容器的电容40F，电阻R的阻值3，电源电动势1.5V，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定

45、状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻t0，请画出电感线圈中电流i随时间t变化的图像，并标明关键点的坐标值。2.回旋加速器中的磁感应强度为B，被加速的粒子的电荷量为q，质量为m，用LC振荡器作为带电粒子加速的交流高频电源，电感L和电容C的数值应该满足什么条件？3.有波长分别为290m、397m、566m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到756kHz时，问：（1）哪种波长的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强？（2）如果想接收到波长为290m的无线电波，应该把调谐电路中可调电容器的电容调大一些还是调小一些？

46、4.如图4-4，LC电路中，电容C为0.4F，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好静止。当开关S闭合时，灰尘在电容器内运动，g取10m/s2。求：（1）从S闭合开始计时，经210-5s时，电容器内灰尘的加速度大小为多少？（2）当灰尘的加速度多大时，线圈中电流最大？5.某高速公路自动测速装置如图4-5甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射脉冲电磁波，每次发射时间约为10-6s，相邻两次发射时间间隔为t。当雷达向汽车发射电磁波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现出第二个尖形波。根据两个波在显示屏上的距离，可以计算出汽车至雷达的距离。显示屏如图4-5乙所示，请根据图中t1、t、t2的意义，结合光速c求出汽车车速的表达式。第五章传感器1.认识传感器1. 什么是传感器？它的作用是什么？简述 一下你对传感器的认识和理解。 2. 请列举一个你认为很“神奇”的利用传 感器工作的例子，简单说明它的原理。3. 以下工作中，你认为要用什么传感器？ （1）让孵化器在一定温度下孵化禽蛋； （2）电梯超出负载时，发出报警提示； （3）使汽车排放符合国家标准的尾气。2.常见传感器的工作原理及应用1. 按照你对以下几种传感器的理解，填写 下面的表格。2.