高三物理寒假专题——直流电路和交流电路北师大版

用心 爱心 专心 高三物理寒假专题高三物理寒假专题 直流电路和交流电路北师大版直流电路和交流电路北师大版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 寒假专题 直流电路和交流电路 典型例题典型例题 例 1 在如图所示的电路中 当可变电阻 R 的阻值增大时 A AB 两点间的电压 U 增大 B AB 两点间的电压 U 减小 C 通过 R 的电流 I 增大 D 回路中的总电功率增大 解析 解析 当可变电阻 R 增大时 R外增大故闭合电路总电流 I 减小 电源两端电压 U端增 大 电阻两端电压减小 而 故增大 端 RUUUUUI U R I ABAB AB 1112 2 2 变大 而 减小 回路总电功率 减小 选 IIIIPEIPA RR 2 例 2 在下图中 电源的电动势为 E 18V 内阻 r 1 0 电阻 R2 5 0 R3 6 0 平行金属板水平放置 两板间距 d 2cm 当可变电阻 R1的滑动触 头移至 R1的中点时 电源的路端电压是 16V 一个带电量 q 8 0 10 9C 的油滴正好平 衡于两板之间 g 10m s2 求 1 R1的总阻值 2 油滴的质量 3 移动 R1的滑动触头 P 油滴可获得向下的最大加速度 解析 解析 1 电路中总电流为 AA r UE I2 0 1 1618 2 R2两端电压为 用心 爱心 专心 UI RVV R222 25010 R1 R3并联部分电压为VVVUUUU RRR 61016 213 通过的电流为RI U R AA R R 3 3 3 3 6 6 1 AIIIR RR 1 31 21 的电流为则通过 则接入电路中的电阻为R1R U I R R 1 1 1 6 1 6 则可变电阻的总阻值为RR 11 212 2 R2电容器并联在两端 则电容器两端的电压为UUV CR 2 10 根据平衡条件 U d qmgm U q dg kg CC 410 7 3 为使油滴获得向下的加速度 需把 R1的滑动触头 P 向上移动 以减小电容器两 端的电压减小电场力 为使向下的加速度最大 则应使 R1的滑动触头移动到 R1的最上端 此时 的并联电阻为 RRR R R RR 131 3 13 13 126 126 则 R2两端的电压为U ER RRr VV R2 2 22 3 1850 50410 9 电容器两端的电压为UUV CR 2 9 根据牛顿第二定律得mg U d qma C 油滴向下的最大加速度为 ag Uq dm m sm sm s C 10 9810 2104010 1 2 9 27 22 例 3 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数之比 n1 n2 3 1 且分别接有阻值相同的 电阻 R1和 R2 所加交流电源电压的有效值为 U 则 用心 爱心 专心 A RR 12 31两端电压与两端电压之比为 B RR 12 19 消耗功率之比为 C RRU 12 4 两端电压均为 D RR 12 11 消耗功率之比为 解析 解析 设原 副线圈两端电压为 电阻电压为 则UURU 1211 U U n n I I n n 1 2 1 2 1 2 2 1 3 1 1 3 UI RUI R 222111 RR U U I I A 12 1 2 1 2 1 3 错 UUUUUU 11222 3 1 3 10 3 UUUUUC 212 03 1 3 01 错 P P I I BD 1 2 1 2 2 2 1 9 对 错 例 4 如图所示 M 为理想变压器 电表均可视为理想电表 接线柱 a b 接电压 u 311sin314t V 的正弦交流电源 当滑动变阻器的滑片 P 向上滑动时 示数发生变化 的电表是 A AAB AV 1222 用心 爱心 专心 C AAVD AAVV 1221212 解析 解析 U U n n UUnnR 1 2 1 2 1212 均不变 向上移滑片 减小 则 增大 增大 随之也增大 选 P U R PIIA 2 2 2 221 例 5 如图 甲 单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中 线圈轴 OO 与 磁场的边界重合 线圈按图示方向 俯视逆时针 匀速转动 开始计时的时刻线圈平面与 磁场方向垂直 规定电流方向沿 abcd 为正方向 则线圈内感应电流随时间变化的图像在图 乙 中是 解析 解析 0 4 00 T ade 将转出磁场区域 在 时刻 在时刻 电流方向为 T eEBadvabcd m 4 TT bc T eEm 424 将进入磁场区域 在时刻 在时刻 电流方向为 T eabcd 2 0 变化规律类似于正 余弦交流电的产生 故选 D 例 6 如图所示 在磁感应强度为 B 方向垂直纸面向里的匀强磁场中 边长为 L 电阻 为 R 的正方形导线框 abcd 以 ab 边为轴匀速转动 其角速度为 求 导线框从图示位置转过过程中 通过导线框横截面的电荷量 1 3 2 外力驱动导线框转动一周所做的功 用心 爱心 专心 解 解 1 3 1 2 12 BSBSBScos E t I E R qIt E R t tR t R BS R BL R 22 2 2 2 2 EBSBLE E m m WQ E R T E R B L R B L R m 外 2 2 24224 2 2 2 2 例 7 在磁感应强度 B 0 5T 的匀强磁场中 有一个正方形金属线圈 abcd 边长 l 0 2m 线圈的 ad 边跟磁场的左侧边界重合 如图所示 线圈的电阻 R 0 4 用外力 把线圈从磁场中移出有两种方法 一种是用力使线圈从左侧边界匀速平移出磁场 另一种 是以 ad 边为轴 用力使线圈匀速转动移出磁场 两种所用时间都是 0 1s 求 1 线圈匀速平移出磁场过程中 外力对线圈所做的功 2 线圈匀速转动移出磁场过程中 外力对线圈所做的功 解析 解析 1 线框匀速平移出磁场 WWF Bv R FF 安 安 l l l 2 2 vm s l t 2 WJ F 001 用心 爱心 专心 线框匀速转动出磁场 2 2 WQ E R t F EBs t rad sE E m m 2 5 2 WQJ F 1210 2 例 8 如图所示 矩形裸导线框长边的长度为 2l 短边的长度为l 在两个短边上均接有 电阻 R 其余部分电阻不计 导线框一长边与 x 轴重合 左边的坐标 x 0 线圈内有 一光滑满足关系场 磁场的磁感应强度一垂直于线框平面的磁 l x 2 sinB B 0 导体棒 AB 与短边平行且与长边接触良好 电阻也是 R 开始时导体棒处于 x 0 处 从 t 0 时刻起 导体棒 AB 在沿 x 方向的力 F 作用下做速度为 v 的匀速运动 求 1 导体棒 AB 从 x 0 到 x 2l的过程中力 F 随时间 t 变化的规律 2 导体棒 AB 从 x 0 到 x 2l的过程中回路产生的热量 解析 解析 vtx R v lB R R Blv ilBiFF 匀速运动 安 3 2 2 1 R vl l vt B R vlB F 3 2 sin2 3 2 222 022 l vt v lBv l l vt Bv lBe 2 sin 2 sin2 00 由 2 0 m m E Ev lBE v l tt R E Q 2 2 3 2 R vlB Q 3 2 32 0 用心 爱心 专心 模拟试题模拟试题 1 如图所示电路 当电键 S 由断开到闭合时 图中各电表 A1 A2和 V1 V2的示数变化 情况 是 A 变大 变小AA 12 VV 12 B 变大 变小AV 11 AV 22 C 变大 变小VV 12 AA 12 D 变大 变小AV 12 VA 12 2 如图所示 一电压表和可变电阻器 R 串联后接在一电压恒定的电源两端 如果可变电 阻的阻值减小到原来的 1 4 时 电压表的示数将由 U 变为 2U 则 A 流过 R 的电流将增大到原来的 2 倍 B R 两端的电压将减为原来的 1 2 C R 上消耗的功率将变为原来的 1 2 D 当 R 阻值变为零时 电压表示数将增大到 3U 3 两块大小 形状完全相同的金属平板平行放置 构成以平行板电容器 与它相连接的 电路如图所示 接通开关 K 电源即给电容器充电 A 保持 K 接通 减小两极板间的距离 则两极板间电场的电场强度减小 B 保持 K 接通 在两极板间插入一块介质 则极板上的电量增大 C 断开 K 减小两极板间的距离 则两极板间的电势差减小 D 断开 K 在两极板间插入一块介质 则极板上的电势差增大 4 一平行板电容器 两极板与一恒定电压的电源相接 如图所示 设电容器带电量为 Q 板间一点 A 处电场强度为 EA 电势为 UA 电容器极板 M 与地相接 极板 N 电势为 用心 爱心 专心 UN 现固定 N 板不动 将 M 板下移一小段距离 以下说法正确的是 A Q 增大B EA减小 C UA增大D UN不变 5 如图所示电路 为三个可变电阻 电容器所带电量分别为 Q1RRR 123 CC 12 和 Q2 下面判断正确的是 A 仅将 R1增大 Q1和 Q2都将增大 B 仅将 R2增大 Q1和 Q2都将增大 C 仅将 R3增大 Q1和 Q2都将不变 D 突然断开开关 S 通过 R3的电量为 Q1 Q2 6 在如图所示的电路中 电源的电动势和内电阻均为定值 定值电阻 RR 10 2 滑动变阻器的阻值范围是 现将滑动变阻器的滑动片 P 由 A 端向RR 20 2 R30 0 R B 端滑动 在这个过程中电流表的示数先减小后增大 并且滑动片 P 在滑动变阻器的中点 位置时电流表的示数出现最小值 如果改变以上三个电阻的阻值 使 的范围是 仍然使滑动片 P 由 A 端向 B 端滑动 在这RRRR 1020 73 R302 0 R 个过程中电流表的示数将 A 先增大后减小 B 先减小后增大 C 一直在减小 D 一直在增大 7 图为一电路板的示意图 a b c d 为接线柱 a d 与 220V 的交流电源连接 ab 间 用心 爱心 专心 bc 间 cd 间分别连接一个电阻 现发现电路中没有电流 为检查电路故障 用一交流电压 表分别测得 b d 两点间以及 a c 两点间的电压均为 220V 由此可知 A ab 间电路通 cd 间电路不通 B ab 间电路不通 bc 间电路通 C ab 间电路通 bc 间电路不通 D bc 间电路不通 cd 间电路通 8 如图所示电路 M 是直流电动机 其电枢线圈的电阻为 1 5 电阻 R 为 9 5 电 源电动势 E 为 38V 内阻 r 为 0 5 当电动机正常运转时 电压表的示数为 18V 若不计 电压表对电路的影响 则直流电动机消耗的电功率为 电动机输出的机械 功率为 9 测定压力变化的电容式传感器如图所示 A 为固定电极 B 为可动电极 组成一个电 容大小可变的电容器 当待测压力施加在可动电极上时 可动电极发生形变 从而改变了 电容器的电容 将电容式传感器连接到如图所示的电路中 当待测压力增大时 电容器的电容将 填 增大 不变 或 减小 此时通过电阻 R 的电流的方向是 填 或 电流为零 ab ba 10 处在匀强磁场中的矩形线圈 abcd 以恒定的角速度绕 ab 边转动 磁场方向平行于纸 面并与 ab 垂直 在 t 0 时刻 线圈平面与纸面重合 如图所示 线圈的 cd 边离开纸面向 外运动 若规定由方向的感应电流为正 则能反映线圈中感应电流abcda I 随时间 t 变化的图象是 用心 爱心 专心 11 如图所示 一理想变压器 其原 副线圈的匝数均可调节 原线圈两端电压为一最 大值不变的正弦交流电 为了使变压器输入功率增大 可使 A 其他条件不变 原线圈的匝数 n1增加 B 其他条件不变 副线圈的匝数 n2减小 C 其他条件不变 负载电阻 R 的阻值增大 D 其他条件不变 负载电阻 R 的阻值减小 12 如图所示的变压器的初级线圈绕在铁芯的中央立柱上 次级线圈绕在右边臂上 已 知铁芯左 右两臂的截面积相等 而中央立柱的截面积等于两臂截面积之和 当初级线圈 中通有电流时 它产生的磁场的磁感线对称地分成左 右两半 并完全在铁芯中闭合 如 果初次级线圈的匝数比为 当初级线圈两端的输入电压为nn 12 41 则接在次级线圈两端的交流电压表的示数为 utV 311100sin A 55VB 27 5V C 77 75VD 38 8V 13 如图所示电路中 电源的电动势 E 20V 内阻 电容器的电容r 10 用心 爱心 专心 电阻 闭合电键 S CF 2010 5 RRRRR 12345 604020 电路达到稳定后 求 1 电流表的示数是多少 2 电容器所带电量是多少 14 如图所示 理想变压器原副线圈匝数之比 且分别接有阻值相同的nn 12 31 电阻 电源电压为 U 则 RR 12 和 A 两端电压与两端电压之比为 3 1R1R2 B 消耗功率之比为 1 1RR 12 C 两端电压均为RR 12 1 4 U D 消耗功率之比为 1 9RR 12 15 如图所示 为一理想变压器 K 为单刀双掷开关 P 为滑动变阻器的滑动触头 U 为 加在原线圈两端的电压 I 为原线圈中的电流强度 则 A 保持 U 及 P 的位置不变 K 由 a 合到 b 时 I 将减小 B 保持 U 及 P 的位置不变 K 由 b 合到 a 时 R 消耗的功率将增大 C 保持 U 不变 K 合在 a 处 使 P 上滑 I 将减小 D 保持 P 的位置不变 K 合在 a 处 若 U 增大 I 将减小 用心 爱心 专心 16 发电机输出功率为 100kW 输出电压是 250V 用户需要的电压是 220V 输电线电 阻为 输电线中因发热而损失的功率为输出功率的 2 5 试求 25 1 输电线路中设置的升 降压变压器的原副线圈匝数比 2 用户得到的功率是多少 17 交流发电机的矩形线圈 abcd 中 ab cd 0 5m bc ad 0 3m 匝数 N 100 线圈电阻 外电阻 线圈在磁感应强度 B 的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴r 02 R 48 OO 匀速转动 转速 n 50 转 s 线圈从图示位置转过 60 的瞬间 电阻 R 的电流大小为 求 75 A 1 感应电动势的最大值 2 磁感应强度 B 3 交流电压表和交流电流表的示数各为多少 4 若从图示位置开始计时 写出