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A

$0.18$
$5×10^{5}$
$9$
$4.5$
$0.3$
$5$
N
流出
交流
电磁
$3×10^{8}$

【分析】
要解决这道题,需逐个结合相关知识点分析每个选项的正误:
1. 对于选项A,回忆电磁波在真空中的传播速度,将光速单位换算后即可判断;
2. 选项B依据电流的磁效应(奥斯特实验结论),通电导体无论形状如何,周围都存在磁场;
3. 选项C要明确光纤通信的原理是光的全反射,而非折射;
4. 选项D需区分发电机和电动机的工作原理,发电机利用电磁感应,电动机利用磁场对电流的作用。通过逐一排查,确定正确选项。
【解析】
逐一分析各选项:
A选项:电磁波在真空中的传播速度等于光速,即$3×10^8m/s=3×10^5km/s$,该说法正确。
B选项:根据电流的磁效应,只要是通电导体,无论直导线还是弯导线,周围都存在磁场,该说法错误。
C选项:光纤通信是利用光的全反射原理,光信号在光纤内壁经多次全反射传输到另一端,并非折射,该说法错误。
D选项:发电机的工作原理是电磁感应现象,磁场对电流的作用是电动机的工作原理,该说法错误。
综上,正确答案为A。
【答案】
A
【知识点】
1. 电磁波的传播速度
2. 电流的磁效应
3. 电磁感应原理
【点评】
本题考查磁场与电磁波相关的多个基础知识点,涵盖电磁波传播、电流磁效应、光纤通信、发电机工作原理等内容,重点考查学生对易混淆知识点的辨析能力,要求学生扎实掌握基础概念,避免概念混淆。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 第一个空:太阳能光伏发电项目是通过科技手段将太阳能转化为电能,这是光伏发电的基本能量转化形式,可直接根据原理判断。
2. 第二个空:已知日光灯的额定电压和额定功率,正常工作时实际功率等于额定功率,根据电功率公式$P=UI$变形可得电流$I=\frac{P}{U}$,代入数值计算即可。
3. 第三个空:先计算250盏日光灯的总功率,将总功率单位换算为kW后,利用电能公式$W=Pt$的变形公式$t=\frac{W}{P}$,代入年发电量和总功率的数值,即可求出工作时间。
【解析】
1. 太阳能光伏发电项目是将太阳能转化为电能,故第一空填电。
2. 对于标有“220 V 40 W”的日光灯,正常工作时$U=220V$,$P=40W$,由$P=UI$可得通过一盏灯的电流:
$I=\frac{P}{U}=\frac{40W}{220V}\approx0.18A$,故第二空填0.18。
3. 250盏日光灯的总功率:
$P_{总}=250×40W=10000W=10kW$
已知年发电量$W=5×10^{6}kW·h$,根据$W=Pt$可得工作时间:
$t=\frac{W}{P_{总}}=\frac{5×10^{6}kW·h}{10kW}=5×10^{5}h$,故第三空填$5×10^{5}$。
【答案】
电;0.18;$5×10^{5}$
【知识点】
能量转化;电功率计算;电能的计算
【点评】
本题结合实际应用场景,考查了能量转化判断及电功率、电能的相关计算,需要熟练掌握$P=UI$、$W=Pt$的公式应用,注意单位统一与换算,属于基础型题目,侧重对基础知识的考查。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决此题,需按以下思路进行:
1. 首先根据灯泡的额定电压和额定功率,利用公式$I=\frac{P}{U}$计算两个灯泡的额定电流,利用$R=\frac{U}{I}$计算各自的电阻;
2. 由于串联电路中电流处处相等,为保证其中一个灯泡长时间正常发光,电路中的电流不能超过两灯泡中额定电流较小的那个(否则额定电流小的灯泡会因电流过大损坏);
3. 确定电路的最大电流后,根据串联电路总电阻等于各分电阻之和求出总电阻,再利用$U=IR$计算电源电压;
4. 最后利用$P=UI$计算电路的总功率。
【解析】
1. 计算灯泡$L_1$的额定电流和电阻:
由$P=UI$可得,$L_1$的额定电流 $ I_1 = \frac{P_1}{U_1} = \frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}} = 0.5\ \mathrm{A} $,
电阻 $ R_1 = \frac{U_1}{I_1} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}} = 12\ \Omega $;
2. 计算灯泡$L_2$的额定电流和电阻:
$L_2$的额定电流 $ I_2 = \frac{P_2}{U_2} = \frac{6\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}} = 1\ \mathrm{A} $,
电阻 $ R_2 = \frac{U_2}{I_2} = \frac{6\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{A}} = 6\ \Omega $;
3. 确定电路允许的最大电流:
因为串联电路中电流处处相等,为使其中一个灯泡长时间正常发光,电路中的电流应取较小的额定电流,即 $ I = I_1 = 0.5\ \mathrm{A} $;
4. 计算电源电压:
串联电路总电阻 $ R_{\mathrm{总}} = R_1 + R_2 = 12\ \Omega + 6\ \Omega = 18\ \Omega $,
电源电压 $ U = I R_{\mathrm{总}} = 0.5\ \mathrm{A} × 18\ \Omega = 9\ \mathrm{V} $;
5. 计算电路总功率:
总功率 $ P_{\mathrm{总}} = U I = 9\ \mathrm{V} × 0.5\ \mathrm{A} = 4.5\ \mathrm{W} $。
【答案】
9;4.5
【知识点】
串联电路电流规律、电功率计算、欧姆定律应用
【点评】
本题考查串联电路的特点及欧姆定律、电功率公式的综合应用,核心是明确串联电路中允许的最大电流为两灯泡额定电流的较小值,以此保证用电器安全工作,是电学基础综合题,需熟练掌握相关公式及电路规律。
【难度系数】
0.6
【分析】
第一空:已知灯泡的额定电压和额定功率,利用电功率公式$P=UI$的变形式可直接求出灯泡正常工作时的电流。
第二空:首先确定电路允许的最大电流,需结合灯泡额定电流、滑动变阻器最大允许电流、电压表量程来判断,取能保证所有元件安全的最大电流;再根据欧姆定律和串联电路的电阻规律,计算滑动变阻器连入电路的最小阻值,同时验证电压表的示数是否符合量程要求。
【解析】
1. 计算灯泡正常工作时的电流:
已知灯泡额定电压$ U_{额}=3V $,额定功率$ P_{额}=0.9W $,根据$ P=UI $可得,灯泡正常工作电流:
$ I_{额}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{0.9W}{3V}=0.3A $
2. 计算滑动变阻器连入电路的最小阻值:
① 确定电路最大电流:
灯泡正常工作电流为$0.3A$,滑动变阻器允许的最大电流为$1A$,为保证电路元件安全,电路中最大电流$ I_{max}=0.3A $。
② 计算灯泡的电阻:
由$ I=\frac{U}{R} $得,灯泡电阻$ R_{L}=\frac{U_{额}}{I_{额}}=\frac{3V}{0.3A}=10Ω $。
③ 计算电路总电阻:
电源电压$ U=4.5V $,根据$ R=\frac{U}{I} $,电路总电阻$ R_{总}=\frac{U}{I_{max}}=\frac{4.5V}{0.3A}=15Ω $。
④ 计算滑动变阻器最小阻值:
因为灯泡与滑动变阻器串联,根据串联电路总电阻等于各电阻之和,可得滑动变阻器连入的最小阻值:
$ R_{min}=R_{总}-R_{L}=15Ω - 10Ω=5Ω $
⑤ 验证电压表示数:
此时滑动变阻器两端电压$ U_{R}=I_{max}R_{min}=0.3A×5Ω=1.5V $,小于电压表量程$0~3V$,符合安全要求。
【答案】
0.3;5
【知识点】
电功率计算;欧姆定律应用;串联电路规律
【点评】
本题考查串联电路规律、欧姆定律和电功率公式的综合应用,解题关键是明确电路最大电流的取值依据,需同时满足所有元件的安全限制条件。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先,利用安培定则判断电磁铁的磁极:右手握住线圈,四指指向电流方向(从B到A),大拇指指向的一端为N极,可确定电磁铁左端的磁极;接着根据磁极间的相互作用,判断活塞的运动方向,结合阀门的开启特性,分析血液的流向;最后,要使活塞能往复运动完成泵血动作,需要电磁铁的磁极周期性变化,由此确定电源类型。
【解析】
1. 判断电磁铁磁极:根据安培定则,右手握住线圈AB,四指指向电流的方向(电流从B流向A),大拇指指向电磁铁的左端,因此电磁铁的左端为N极。
2. 分析血液流向:左侧固定磁体的右端为N极,电磁铁左端为N极,同名磁极相互排斥,活塞向右运动,活塞筒内的压强增大。由于阀门$S_{1}$只能向外开启,$S_{2}$只能向内开启,此时$S_{1}$开启,$S_{2}$关闭,血液会流出活塞筒。
3. 确定电源类型:要使活塞能够往复运动,实现持续泵血,需要电磁铁的磁极周期性改变,即线圈中的电流方向周期性变化,因此线圈中的电源应该用交流电源(直流电源电流方向不变,磁极不变,无法让活塞往复运动)。
【答案】
N;流出;交流
【知识点】
安培定则;磁极间的相互作用;电磁铁的应用
【点评】
本题将电磁学知识与人工心脏泵的实际应用相结合,考查对电磁铁相关知识的理解与应用,需要将电磁原理和装置的机械工作过程结合分析,注重知识的迁移应用能力。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题考查电磁波的相关基础知识,解题思路如下:
1. 广播电台传递信息的载体是电磁波,这是电磁波在通信领域的典型应用;
2. 电磁波在真空中的传播速度与光速相同,为固定值,需牢记;
3. 根据波速、波长、频率的关系公式$c = λ f$,由于真空中波速$c$恒定,因此频率$f$与波长$λ$成反比,频率越高,波长越短;
4. 计算波长时,需先统一单位,将频率的单位由kHz转换为Hz,再代入公式$λ = \frac{c}{f}$进行计算;
5. 电磁波的屏蔽材料是经过实验验证的,金属材料制成的壳体或网罩对电磁波有屏蔽作用。
【解析】
1. 广播电台通过发射电磁波来传递信息,这是电磁波的常见应用之一;
2. 电磁波在真空中的传播速度等于光速,为$3×10^{8}$ m/s;
3. 由波速公式$c = λ f$($c$为波速,$λ$为波长,$f$为频率),在真空中$c$为定值,因此频率$f$越高,波长$λ$越短;
4. 已知电台频率$f = 909\ \mathrm{kHz} = 909×10^{3}\ \mathrm{Hz} = 9.09×10^{5}\ \mathrm{Hz}$,代入公式$λ = \frac{c}{f}$可得:
$λ = \frac{3×10^{8}\ \mathrm{m/s}}{9.09×10^{5}\ \mathrm{Hz}} \approx 330\ \mathrm{m}$;
5. 大量实验表明,金属材料制成的壳体或网罩对电磁波有屏蔽作用。
【答案】
电磁;$3×10^{8}$;短;330;金属
【知识点】
电磁波的传播;电磁波的波速波长频率关系;电磁波屏蔽
【点评】
本题是电磁波基础知识的综合考查题,涵盖了电磁波的应用、传播速度、波速波长频率的定量计算以及屏蔽材料等多个知识点,内容均为教材核心基础内容,需要学生牢记相关概念、公式及实验结论,注重对基础知识的理解与应用。
【难度系数】
0.8