高三物理二轮复习 课时巩固过关练（十一）第一篇 专题通关五 电路与电磁感应 11 恒定电流与交变电流.doc

课时巩固过关练(十一)恒定电流与交变电流(45分钟100分)一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分。第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求)1.电源和一个水平放置的平行板电容器、三个电阻组成如图所示的电路。当开关s闭合后,电容器中有一个带电液滴恰好处于静止状态。现将开关s断开,则以下判断正确的是()a.液滴仍保持静止状态b.液滴将向下运动c.电容器上的带电荷量将减为零d.电容器将有一个瞬间的充电过程【解析】选d。当开关s闭合时,电容器所在支路为断路,所以电阻r0相当于导线,电容器两端电压为r1两端电压,当开关s断开后,电路中没有电流通过,电容器两端电压变为电源电动势,所以电容器两端电压增大,电容器充电,电容器带电荷量增加,同时液滴所受的电场力增大,液滴向上运动,选项d对。【加固训练】为锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片p固定在一起(弹簧的电阻不计,p与r1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100n/cm。定值电阻r0=5,ab是一根长为5cm的均匀电阻丝,阻值r1=25,电源输出电压恒为u=3v,理想电流表的量程为00.6a。当拉环不受力时,滑片p处于a端。下列关于这个电路的说法不正确的是()a.小明在电路中连入r0的目的是保护电路b.当拉环不受拉力时,闭合开关后电流表的读数为0.1ac.当拉力为400n时,电流表指针指在0.3a处d.当拉力为400n时,电流表指针指在0.5a处【解析】选d。若电路无电阻r0,且金属滑片p在b端时,回路短路损坏电源,r0的存在使电路不出现短路,因此a正确。当拉环不受拉力时,滑片p在a端,由闭合电路欧姆定律得i=ur0+r1=0.1a,故b正确。拉力为400n时,由f=kx,则x=4cm,对应的电阻为rap=20,r1剩余部分接入电路的电阻rpb=5,由闭合电路欧姆定律有i=ur0+rpb=0.3a,故d错,c正确。2.(2015福州二模)某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示,现用该电源对标称为“5v,10w”的电动机供电;电源内阻不计,下列说法正确的是()a.电动机的内阻为2.5b.电动机的发热功率为10wc.通过电动机的电流为2ad.通过电动机的电流为22a【解析】选c。由图知该电源电动势的最大值为em=52v,有效值为e=5v;现用该电源对标称为“5v,10w”的电动机供电,所以通过电动机的电流为i=105a=2a,由于电动机是非纯电阻电路,所以电动机的内阻r52=2.5,故a、d错误,c正确;由于电动机是非纯电阻电路,所以电动机的发热功率p热p总=10w,故b错误。3.在一阻值为r=10的定值电阻中通入如图所示的交流电,则()a.此交流电的频率为2hzb.此交流电的有效值约为3.5ac.在24s内通过该电阻的电荷量为7cd.在02s内电阻产生的焦耳热为25j【解析】选b。由图知,交流电的周期为2s,故频率f=1t=0.5hz,a错误;根据有效值的定义,由i2rt=i12rt2+i22rt2=250j,得i3.5a,b正确,d错误;在24s内通过该电阻的电荷量为q=|i1t2+i2t2|=1c,c错误。4.如图所示,有一台交流发电机e,通过理想升压变压器t1和理想降压变压器t2向远处用户供电,输电线的总电阻为r。t1的输入电压和输入功率分别为u1和p1,它的输出电压和输出功率分别为u2和p2;t2的输入电压和输入功率分别为u3和p3,它的输出电压和输出功率分别为u4和p4。设t1的输入电压u1一定,当用户消耗的电功率变大时,有()a.u2减小,u4变大b.u2不变,u3不变c.p1变小,p2变小d.p2变大,p3变大【解析】选d。由理想变压器输出功率决定输入功率可得,当用户功率增大时,升压变压器的输入功率必增大,即p1增大,输入电压u1为定值不变,升压变压器的匝数不变,输入电压不变,故输出电压u2不变,由于p1增大,由p1=u1i1=p2=u2i2可得,i1增加,p2、i2增加,由闭合电路欧姆定律：u3=u2-i2r,故u3减小,降压变压器原、副线圈匝数不变,所以随u3减小,u4减小,a、b错误;由于用户功率增加,即p4增加,理想变压器无功率损耗可得：p3=p4,功率p3也增加,故c错误,d正确。5.(2015成都二模)如图所示,匝数为50匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度大小b=210t的水平匀强磁场中,线框面积s=0.5m2,线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴oo以角速度=100rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220v,60w”的灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10a,下列说法正确的是()a.在图示位置线框中产生的感应电动势最大b.线框中产生电动势的有效值为2502vc.变压器原、副线圈匝数之比为2522d.允许变压器输出的最大功率为1000w【解析】选c。由图可知,此时线圈和磁场垂直,此时线框的磁通量最大,感应电动势为0,a错误;矩形闭合导线框abcd在磁场中转动,产生的交流电的最大值为em=nbs=502100.5100v=2502v,所以交流电的有效值为250v,b错误;由于电压与匝数成正比,所以变压器原、副线圈匝数之比为250220=2522,c正确;由于熔断器允许通过的最大电流为10a,所以允许变压器输出的最大功率为p=ui=25010w=2500w,d错误。6.(2015银川一模)如图所示,电源电动势为e,内阻为r,滑动变阻器总电阻为r,开关闭合。两平行板间有匀强磁场,一带电粒子正好以速度v匀速穿过两板间。以下说法正确的是(忽略带电粒子的重力)()a.保持开关闭合,将滑片p向上滑动一点,粒子将可能从下极板边缘射出b.保持开关闭合,将滑片p向下滑动一点,粒子将可能从下极板边缘射出c.保持开关闭合,将a极板向下移动一点,粒子将继续沿直线穿出d.如果将开关断开,粒子将继续沿直线穿出【解析】选a、b。带电粒子匀速穿过两板间,说明带电粒子所受的洛伦兹力和电场力平衡,保持开关闭合,将滑片p向上滑动一点,则电容器两极板间的电压降低,带电粒子所受的电场力减小,因带电粒子所带电荷的正负不明确,所以粒子将可能从下极板边缘射出,a正确;若将滑片p向下滑动一点,则电容器两极板间的电压变大,带电粒子所受的电场力增大,因带电粒子所带电荷的正负不明确,粒子将可能从下极板边缘射出,b正确;若保持开关闭合,将a极板向下移动一点,带电粒子所受的电场力f=qud增大,故粒子不可能沿直线穿出,c错误;如果将开关断开,电容器将放电,电场逐渐消失,故粒子不可能继续沿直线穿出,d错误。7.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0.2a,电流表a2的示数增大了0.8a,则下列说法正确的是()a.电压表v1示数不变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【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析：(1)理想变压器的输出电压由输入电压及匝数比决定,即u2=n2n1u1,与负载的变化无关。(2)变压器的匝数比也可应用n1n2=i2i1=i2i1计算。【解析】选a、d。电压表v1测电源两端电压的有效值,也是变压器的输入电压的有效值,所以v1的示数不变,a正确;v2测变压器的输出电压,由u2=n2n1u1可知v2的示数也不变,电流表a2的示数增大,由欧姆定律可知电路中的电阻减小,即r的阻值减小,滑片向d端滑动,v3的示数减小,b错误,d正确;因n1n2=i2i1=i2i1=41,所以变压器为降压变压器,c错误。【加固训练】(多选)如图甲所示,矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动,输出交流电的电动势图像如图乙所示,经原、副线圈的匝数比为110的理想变压器给一个灯泡供电,如图丙所示,副线圈电路中灯泡额定功率为22w。现闭合开关,灯泡正常发光。则()a.t=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零b.交流发电机的转速为100r/sc.变压器原线圈中电流表示数为1ad.灯泡的额定电压为220v【解析】选c、d。由图乙可知,在0.01s时,感应电动势为零,则此时穿过线框回路的磁通量最大,a错误;由图可知,交流电的周期为0.02s,则转速为：n=1t=50r/s,b错误;原线圈输入电压有效值为22v,则副线圈的电压为2210v=220v;由p=ui可知,副线圈电流i2=pu=22220a=0.1a,则由i1i2=101,求得i1=1a,c正确;灯泡正常发光,故额定电压为220v,故d正确。8.(2015银川一模)如图所示,变压器输入有效值恒定的电压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器),r表示输电线的电阻,则()a.用电器增加时,变压器输出电压增大b.要提高用户的电压,滑动触头p应向上滑c.用电器增加时,输电线的热损耗减少d.用电器增加时,变压器的输入功率增加【解析】选b、d。由于变压器原、副线圈的匝数不变,而且输入电压不变,因此增加负载不会影响输出电压,故a错误;根据变压器原理可知输出电压u2=n2n1u1,当滑动触头p向上滑时,n2增大,所以输出电压增大,故b正确;由于用电器是并联的,因此用电器增加时总电阻变小,输出电压不变,总电流增大,故输电线上热损耗增大,故c错误;用电器增加时总电阻变小,总电流增大,输出功率增大,所以输入功率增大,故d正确。二、计算题(本大题共2小题,共36分。需写出规范的解题步骤)9.(18分)如图所示,匀强磁场磁感应强度b=0.5t,匝数为n=50匝的矩形线圈,绕垂直于匀强磁场的转轴oo匀速转动,每匝线圈长为l=25cm,宽为d=20cm。线圈每分钟转动1500转,在匀速转动过程中,从线圈平面经过图示位置时开始计时。(1)写出感应电动势e的瞬时值表达式。(2)若每匝线圈本身电阻r=0.02,外接一阻值为13的用电器,使线圈与外电路组成闭合电路,写出感应电流i的瞬时值表达式。(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时,感应电动势e和感应电流i的瞬时值表达式如何?(4)画出(1)(2)中的e-t、i-t图像。【解析】(1)线圈匝数n=50,磁场的磁感应强度b=0.5t,线圈转动的角速度=2f=21 50060rad/s=50rad/s(2分)线圈的面积s=ld=0.05m2(1分)故em=nbs=500.50.0550v196v(2分)从图示位置开始计时,有e=emcost=196cos(50t)v(2分)(2)若r=0.02,则r=50r=0.0250=1(1分)r总=r+r=13+1=14(1分)im=emr总=19614a=14a(1分)所以i=imcost=14cos(50t)a(1分)(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时,即从中性面开始计时,感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e=196sin(50t)v(2分)i=14sin(50t)a(1分)(4)因为=50rad/s所以t=2=0.04s,em=196v,im=14a(2分)(1)(2)中的e-t、i-t图像分别如图甲、乙所示(2分)答案：见解析10.(18分)一台小型发电机的最大输出功率为100kw,输出电压恒为500v,现用电阻率为1.810-8m,横截面积为10-5m2的输电线向4103m远处的用户输电,要使发电机满负荷运行时,输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%,求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少?(2)如果用户用电器的额定电压为220v,那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少?(3)想一想,当深夜接入电路的用电器减少时,用电器两端的电压是大于、小于还是等于220v?若用电器电路中电流为100a,求此时用电器两端的电压数值。【解析】(1)输电要用两根导线,则输电线的电阻为r=2ls=1.810-82410310-5=14.4(2分)由题意知p损=p4%=(pu2)2r(2分)1050.04=(105u2)214.4u2=6000v(1分)升压变压器原、副线圈匝数比n1n2=u1u2=5006 000=112(1分)(2)i2=pu2=1056103a=503a(1分)u损=i2r=50314.4v=240v(1分)而u3=u2-u损=60