（全国通用）高三物理二轮复习 专题八 直流与交流电路限时训练.doc

专题八 直流与交流电路(限时:45分钟) 【测控导航】考点题号(难易度)交变电流的产生和描述2(易),6(中),8(中),11(难)直流电路综合问题1(易),3(中),4(中),10(难)变压器与远距离输电3(中),5(中),7(难),9(中)一、选择题(在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第69题有多项符合题目要求)1.(2015福建漳州质检)如图所示,电源电动势为e,内阻为r.电路中的r1为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小),r2为定值电阻.当开关s闭合时,下列说法正确的是(b)a.增大光照强度,电流表示数变小b.增大光照强度,电压表示数变小c.减小光照强度,r2消耗的功率变大d.减小光照强度,电源的总功率变大解析:当光照强度增大时,光敏电阻的阻值减小,总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,则电流表示数变大,由u=e-ir可知,路端电压减小,故电压表示数变小,故选项a错误,b正确;当光照强度减小时,光敏电阻的阻值增大,总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流减小,则由p=i2r2可知,r2消耗的功率变小,由p总=ei可知电源的总功率变小,故选项c,d错误.2.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图(乙)所示,产生的交变电动势随时间变化规律的图像如图(甲)所示,已知线框内阻为1.0 ,外接一只电阻为9.0 的灯泡,则(c)a.电压表v的示数为20 vb.电路中的电流方向每秒改变5次c.灯泡实际消耗的功率为36 wd.电动势的瞬时值表达式为e=20cos 5t(v)解析:由(甲)图知电动势峰值为202 v,周期0.2 s,所以有效值为20 v,角速度=2t=10 rad/s,电压表测的是路端电压的有效值,u=209+19 v=18 v,故选项a错误;交流的频率为5 hz,每一周期电流方向改变两次,所以每秒电流方向改变10次,故选项b错误;灯泡实际消耗的功率为p=u2r=1829 w=36 w,故选项c正确;线圈在题图(乙)位置开始计时,电动势的瞬时值表达式为e=202cos 10t(v),选项d错误.教师备用:在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.调节滑动变阻器r并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5 a和2.0 v.重新调节r并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 a和24.0 v.则这台电动机正常运转时输出功率为(a)a.32 wb.44 wc.47 wd.48 w解析:当电动机停止转动时,此时电动机相当于一个纯电阻,所以由题中的两表读数,可以计算出电动机的内阻为r=ui=4 ,重新调节r并使电动机恢复正常运转,根据题中的两表读数,计算出电动机的输出功率为p=ui-i2r=32 w,选项b,c,d错误,a正确.3.(2015安徽理综)图示电路中,变压器为理想变压器,a,b接在电压有效值不变的交流电源两端,r0为定值电阻,r为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表a1的示数增大了0.2 a,电流表a2的示数增大了0.8 a,则下列说法正确的是(d)a.电压表v1示数增大b.电压表v2,v3示数均增大c.该变压器起升压作用d.变阻器滑片是沿cd的方向滑动解析:变压器输入电压不变,原、副线圈的匝数比不变,故原、副线圈两端的电压不变,即电压表v1,v2示数不变,选项a,b均错误;i1,i2增加,则副线圈电路中总电阻减小,故变阻器滑片应沿cd方向滑动,选项d正确;由原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率p入=p出知,调节滑动变阻器前i1n1=i2n2,调节滑动变阻器后i1n1=i2n2,联立得(i1-i1)n1=(i2-i2)n2,即i1n1=i2n2,n1n2=i2i1=0.8a0.2a=4,故该变压器起降压作用,选项c错误.4.(2015江西新余二模)热敏电阻是一种广泛应用于自动控制电路中的重要电子元件,它的重要特性之一是其电阻值随着环境温度的升高而减小.如图为一自动温控电路,c为电容器,a为零刻度在中央的电流计,r为定值电阻,rt为热敏电阻.开关s闭合稳定后,观察电流表a的偏转情况,可判断环境温度的变化情况.以下关于该自动温控电路的分析,正确的是(a)a.当发现电流表a中的电流方向是由a到b时,表明环境温度是正在逐渐升高b.当发现电流表a中的电流方向是由a到b时,表明环境温度是正在逐渐降低c.为了提高该温控装置的灵敏度,应取定值电阻r的阻值远大于热敏电阻rt的阻值d.为了提高该温控装置的灵敏度,应取定值电阻r的阻值远小于热敏电阻rt的阻值解析:当发现电流表a中的电流方向是由a到b时,负电荷从b到a,电容器充电,电容器两端的电压增大,表明rt减小,环境温度是正在逐渐升高,故a正确,b错误;为了提高该温控装置的灵敏度,即环境温度稍变化,电容器电量变化比较大,若取定值电阻r的阻值与热敏电阻rt的阻值相差太大其两端电压变化都比较小,故不能做到,正确的做法应该是增大电容器的电容.故c,d错误.5.(2015山西省大同市检测)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器t1和降压变压器t2向r0=11 的纯电阻用电器供电.已知输电线的总电阻r=10 ,t2的原、副线圈匝数之比为41,用电器两端的电压为u=2202sin 100t(v),将t1,t2均视为理想变压器,下列说法正确的是(a)a.降压变压器的输入功率为4 400 wb.升压变压器中电流的频率为100 hzc.输电线r消耗的功率为500 wd.当用电器的电阻减小时,输电线r消耗的功率减小解析:t2的输出功率p2=u22r0=220211w=4 400 w,而p1=p2,故a项正确;变压器不改变传输交变电流的频率,所以f=2=1002hz=50 hz,b项错误;流过r0的电流为i2=u2r0=22011a=20 a,所以流过r的电流i2=i1=14i2=5 a,则p损=i22r=2510=250 w,c项错误;用电器两端电压不变,电阻减小,所以i2增大,i1增大,p损也增大,d项错误.6.(2015南宁市第二次适应性测试)如图所示,电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度=100 rad/s匀速转动.t=0时刻线圈平面与磁场垂直,各电表均为理想交流电表,则(bc)a.t=0时刻线圈中的感应电动势最大b.1 s内电路中的电流方向改变100次c.滑片p下滑时,电压表的读数变大d.开关k保持断开状态和闭合状态时,电流表的读数相同解析:t=0时刻,线圈处于中性面位置,感应电动势为零,a项错误;f=2=50 hz,1 s内电路中电流方向改变100次,b项正确;下滑时,r的阻值增大,回路中电流减小,内电压减小,由闭合电路欧姆定律知,电压表示数增大,c项正确;电容器具有通交流隔直流的作用,所以开关断开和闭合时,电流表读数不同,d项错误.教师备用:(2015海南卷)如图,一理想变压器原、副线圈匝数之比为41,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为r0,负载电阻的阻值r=11r0, 是理想电压表,现将负载电阻的阻值减小为r=5r0,保持变压器输入电流不变,此时电压表读数为5.0 v,则(ad)a.此时原线圈两端电压的最大值约为34 vb.此时原线圈两端电压的最大值约为24 vc.原线圈两端原来的电压有效值约为68 vd.原线圈两端原来的电压有效值约为48 v解析:当负载电阻的阻值减小为r=5r0时,根据串并联电路规律,r两端电压为r0两端电压的5倍,因为电压表测量r两端的电压,所以ur0=155 v=1 v,故副线圈两端电压为u2=6 v,根据公式u1u2=n1n2可得此时原线圈两端电压的有效值为u1=24 v,所以此时原线圈两端电压的最大值约为242 v34 v,a正确,b错误;因为变化过程中变压器的输入电流不变,所以对于副线圈中变化前后电流也不变,则变化后电压u2=ir0+5ir0=6ir0,变化前u2=ir0+11ir0=12ir0,所以u2=2u2=12 v,根据公式u1u2=n1n2可得原线圈两端原来的电压有效值约为48 v,d正确,c错误.7.(2015辽宁抚顺市高考模拟)如图所示为一理想变压器,原、副线圈的匝数比为n,原线圈接电压为u=u0sin t的正弦式交变电流,输出端接有一个交流电流表和一个电动机,电动机的线圈电阻为r,当输入端接通电源后,电动机带动一质量为m的重物匀速上升,此时电流表的示数为i,重力加速度为g,下列说法正确的是(cd)a.电动机两端电压为irb.原线圈中的电流为nic.电动机消耗的电功率为u0i2nd.重物匀速上升的速度为i(u0-2nir)2nmg解析:电流表的示数为副线圈的电流,对工作中的电动机iru,a项错误;原线圈中的电流为in,b项错误;副线圈两端的电压为u02n,所以变压器的输出功率p出=u02ni,即为电动机消耗的功率,c项正确;电动机的输出功率为u0i2n-i2r=i(u0-2nir)2n,又i(u0-2nir)2n=mgv,所以v=i(u0-2nir)2nmg,d项正确.8.(2015河南省洛阳理综统考)海洋中蕴藏着巨大的能量,利用海洋的波浪可以发电,在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔,其原理示意图如图(甲)所示,浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中,该线圈与阻值r=15 的灯泡相连,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分),如图(乙)所示,其内为产生磁场的磁体,与浮桶内侧面的缝隙忽略不计;匝数n=200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度b=0.2 t,线圈直径d=0.4 m,电阻r=1 .取重力加速度g=10 m/s2,210.若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v=0.4sin t m/s.则下列说法正确的是(bc)a.波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为e=16sin t vb.灯泡中电流i的瞬时表达式为i=4sin t ac.灯泡的电功率为120 wd.灯泡两端电压的有效值为1522v解析:线圈切割磁感线产生感应电动势e=nblv=2000.2d0.4sin t v=64sin t v,a项错误;根据闭合电路欧姆定律得i=er+r=6416sin t a=4sin t a,b项正确;电流的有效值为i=im2=42a=22 a,灯泡的电功率p=i2r=120 w,c项正确;电压的有效值为u=ir=2215 v=302 v,d错误.9.(2014全国新课标理综)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源,一个二极管和阻值为r的负载电阻串联后接到副线圈的两端;假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大;用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为uab和ucd,则(bd)a.uabucd=n1n2b.增大负载电阻的阻值r,电流表的读数变小c.负载电阻的阻值越小,cd间的电压ucd越大d.将二极管短路,电流表的读数加倍解析:若没有二极管,根据理想变压器的电压与匝数成正比,有uabucd=n1n2;而因二极管的单向导电性,导致副线圈的电压有效值低于原来值,故a错误;由题意可知,当增大负载电阻的阻值r,因电压不变,根据欧姆定律,得电流表的读数变小,故b正确;负载电阻的阻值变小,cd间的电压ucd不会变化,故c错误;当将二极管短路,副线圈消耗的功率是原来的2倍,原线圈消耗的功率也变为原来的2倍,而uab不变,所以电流变为原来的2倍,则电流表的读数加倍,故d正确.二、非选择题10.如图(甲)所示为某元件r的ui特性曲线,把它连入图(乙)所示电路.已知电源电动势e=5 v,内阻r=1.0 ,定值电阻r0=4 .闭合开关s后,求:(1)该元件的电功率;(2)电源的输出功率.解析:(1)把电源和r0看成等效电源,该电源的ui图像如图线所示,元件r与等效电源组成闭合电路时,r中电流ir=0.4 a,电压ur=3.0 v,则pr=urir=3.00.4 w=1.2 w.(2)由于p出=ir2r0+pr,则p出=(0.424+1.2) w=1.84 w.答案:(1)1.2 w(2)1.84 w11.有人为汽车设计了一个“再生能源装置”,原理简图如图(甲)所示,当汽车减速时,线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速,同时产生电能储存备用.图(甲)中,线圈的匝数为n,ab长度为l1,bc长度为l2.图(乙)是此装置的正视图,切割处磁场的磁感应强度大小恒为b,有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是90.某次测试时,外力使线圈以角速度逆时针匀速转动,电刷m端和n端接电流传感器,电流传感器记录的it图像如图(丙)所示(i为已知量),取ab边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻t=0.不计线圈转动轴处的摩擦.(1)求线圈在图(乙)所示位置时,产生电动势e的大小,并指明电刷m和n哪个接电源正极;(2)求闭合电路的总电阻r和外力做功的平均功率