【备战2014】高考物理复习 2013年模拟题汇编（2）专题十一 交变电流

1 2014 高考物理复习高考物理复习 2013 届模拟题汇编 届模拟题汇编 2 专题十一 专题十一 交变电流交变电流 1 2013 河南三市联考 如图所示 理想变压器与电 阻 R 交流电压表 V 交流电流表 A 按图甲 所示方式 连接 已知变压器的原副线圈的匝数比为 电阻 R 10 D 图乙是 R 两端电压 U 随时 间变化的图象 Um 10 2V 则下列说法中正确的是 A 通过 R 的电流 iR 随时间 t 变化的规律是 iR cos100 t A B 电流表 A 的读数为 C 电压表 V 的读数为 10 2V D 变压器的输人功率为 1OW 答案 D 解析 根据 R 两端电压 U 随时间变化的图象 电压表 V 的读数为 10V 选项 C 错误 由欧姆定律 通过R 的电流 iR 随时间 t 变化的规律是 iR 2cos100 t A 选项 A 错 误 由变压器变压公式 输入电压为 100V 输入电流为 0 1A 变压器的输人功率为 1OW 电流表 A 的读数为 0 1A 选项 B 错误 D 正确 2 2013 四川自贡一诊 如右图所示 M 是一个小型理想变压器 原 副线圈匝数之比 n1 n2 10 1 接线柱 a b 接一正弦交变电源 电压 tVu 100sin311 变压器右侧部分 为一火警系统原理图 其中 R2 为用半导体热敏材料制成的传感器 电阻随温度升高而减小 R1 为一定值电阻 下列说法正确的是 A 当 R2 所在处出现火警时 电阻 R1 的功率变小 B 当 R2 所在处出现火警时 电压表 V2 的示数变大 C 当 R2 所在处出现火警时 电流表 A 的示数变小 D 电压表 V1 示数为 22V 答案 D 解析 当 R2 所在处出现火警时 阻值减小 变压器输出电流增大 输出功率增大 电阻 R1 两端电压增大 电阻 R1 的功率变大 电压表 V2 的示数变小 选项 AB 错误 由输入功率等 于输出功率可知 当 R2 所在处出现火警时 电流表 A 的示数变大 选项 C 错误 由变压器 变压公式 变压器输出电压为 22V 电压表 V1 示数为 22V 选项 D 正确 3 2013 安徽皖南八校联考 某理想变压器原 副线圈的匝数比为 44 3 原线圈 a b 间所 接电原电压按图所示规律变 化 副线圈接有负载电阻 电流表的示数为 2 2 A 则下列判断 正确的是 A 副线圈两端输出的电压为 15 2V B 原线圈中的电流为 0 15 A C 变压器的输入 输出功率之比为 44 3 D 原线圈两端电压的瞬时值表达式为 u 220 2sin100t V 2 答案 B 解析 原线圈电压 U1 220V 由变压公式 副线圈两端输出的电压为 15V 输出功 率 P UI 33W 根据理想变压器输入功率和输出功率相等 可知原线圈中的电流为 0 15 A 选项 B 正确 C 错误 原线圈两端电压的瞬时值表达式为 u 220 2sin100 t V 选项 D 错误 4 2013 江苏常州模拟 如图所示 理想变压器原 副线圈的匝数比是 10 1 原线圈输入 交变电压 u 100 2sin50 t V 在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻 R 电容器并联 在电阻 R 两端 电阻阻值 R 10 关于电路分析 下列说法中正确的是 A 电流表示数是 1A B 电流表示数是 2A C 电阻 R 消耗的电功率为 10W D 电容器的耐压值至少是 210 V 答案 CD 解析 由变压公式 副线圈输出电压为 10V 由于交变电流可以通过并联在电阻 R 两端的电容器 所以不能应用欧姆定律计算电流表示数 选项 AB 错误 电阻 R 消耗的电 功率为 P 102 10W 10W 选项 C 正确 副线圈输出电压最大值为 210 V 电容器的耐压值 至少是 210 V 选项 D 正确 5 2013 宝鸡质检 如图 11 所示 图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流 电的图像 当调整线圈转速后 所产生的正弦交流电的图像如图线b所示 以下关于这两个 正弦交流电的说法中正确的是 A 线圈先后两次转速之比为 1 2 B 交流电a的电压瞬时值 u 10sin0 4 t V C 交流电b的电压最大值为 3 20 V D 在图中 t 0 时刻穿过线圈的磁通量为零 答案 C 解析 产生的正弦交流电的周期之比为 2 3 线圈先后两次转速之比为 3 2 选项 A 错误 交流电a的周期为 0 4s 交流电a的电压瞬时值 u 10sin5 t V 选项 B 错误 由最大值 nBS 可知 二者最大值之比为 3 2 交流电b的电压最大值为 3 20 V 选项 C 正 确 在 图中 t 0 时刻感应电动势为零 穿过线圈的磁通量最大 选项 D 错误 6 2012 江苏苏州期末 如图甲所示 理想变压器原副线圈的匝数比为 10 1 b 是原线圈的 中心抽头 图中电表均为理想的交流电表 定值电阻 R 10 其余电阻均不计 从某时刻开 始在原线圈 c d 两端加上如图乙所示的交变电压 则下列说法中正确的有 A 当单刀双掷开关与 a 连接时 电压表的示数为 31 1V B 当单刀双掷开关与 b 连接且在 0 01s 时 电流表示数为 2 2A C 当单刀双掷开关由 a 拨向 b 时 副线圈输出电压的频率变为 25Hz D 当单刀双掷开关由 a 拨向 b 时 原线圈的输入功率变大 u A R C 0 0 10 30 5 u V t s 10 10 a b 图 11 3 答案 BCD 解析 当单刀双掷开关与 a 连接时 电压表的示数为 22V 选项 A 错误 当单 刀双掷开关与 b 连接且在 0 01s 时 电流表示数为 2 2A 选项 B 正确 当单刀双掷开关由 a 拨向 b 时 副线圈输出电压的频率仍为 50Hz 选项 C 错误 当单刀双掷开关由 a 拨向 b 时 副线圈输出电压为 44V 副线圈输出功率增大 原线圈的输入功率变大 选项 D 正确 7 2012 北京海淀期末 如图 2 甲所示 一个理想变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 6 1 副线圈两端接三条支路 每 条支路上都接有一只灯泡 电路中 L 为电 感线圈 C 为电容器 R 为定值电阻 当 原线圈两端接有如图 2 乙所示的交流电时 三只灯泡都能发光 如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变 而将其频率变为原来 的 2 倍 则对于交流电的频率改变之后与改变前相比 下列说法中正确的是 A 副线圈两端的电压有效值均为 216V B 副线圈两端的电压有效值均为 6V C 灯泡 变亮 D 灯泡 变亮 7 答案 BD 解析 由变压器变压公式 将其频率变为原来的 2 倍 副线圈输出电压不变 副 线圈两端的电压有效值均为 6V 选项 A 错误 B 正确 将其频率变为原来的 2 倍 灯泡 亮 度不变 由于容抗变小 感抗变大 灯泡 变亮 灯泡 II 变暗 选项 C 错误 D 正确 8 2012 年 2 月武汉调研 如图所示 某变电站用 10kV 的高压向 10km 外的小区供电 输 送的电功率为 200kW 现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的 2 下列不同 规格的输电线中 符合要求的是 变电站 小区 选项型号千米电阻 km ADYD30 C1 BDYD50 C0 6 CDYD100 C0 3 DDYD150 C0 2 答案 CD 解析 由 P UI 解得输电电流 I P U 20A 输电线路上损耗的功率不超过 P 损 图 2 u R L C 123 u V 0 36 2 t 10 2s 乙 36 2 甲 4 200kW 2 4kW 由 P 损 I2R 解得 R 10 由于输电线长度需要 20km 所以可以选择千米 电阻 0 5 km 以下的型号 DYD100 C 或型号 DYD150 C 符合要求的是选项 CD 9 2012 年 2 月宁波八校联考 如图所示电路 电阻 R1 与电阻R2 阻值相同 都为 R 和 R1 并联的 D 为理想二极管 正向电阻可看作零 反向电阻可看作无穷大 在 A B 间加一 正弦交流电 u 20 2 sin100 t V 则加在 R2 上的电压有效值为 A 10V B 20V C 15V D 5 10 V 23 答案 D 解析 由二极管的单项导电性可知加在 R2 上的电压波形为半个周期最大值为 20 2V 半个周期最大值为 102V 由有效值的定义可得加在 R2 上的电压有效值为 5 10 V 选项 D 正确 10 10 分 2012 北京海淀期末 如图 13 甲所示 长 宽分别为 L1 L2 的矩形金属线框 位于竖直平面内 其匝数为 n 总电阻为 r 可绕其竖直中心轴 O1O2 转动 线框的两个末端 分别与两个彼此绝缘的铜环 C D 集流环 焊接在一起 并通过电刷和定值电阻 R 相连 线框所在空间有水平向 右均匀分布的磁场 磁感应强度 B 的大小随时间 t 的变化 关系如图 13 乙所示 其中 B0 B1 和 t1 均为已知 在 0 t1 的时间内 线框保持静止 且线框平面和磁场垂直 t1 时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速 度 匀速转动 求 1 0 t1 时间内通过电阻 R 的电流大小 2 线框匀速转动后 在转动一周的过程中电流通过电 阻 R 产生的热量 3 线框匀速转动后 从图甲所示位置转过 90 的过程 中 通过电阻 R 的电荷量 10 10 分 解析 1 0 t1 时间内 线框中的感应电动势 E n 1 0121 t BBLnL t 2 分 根据闭合电路欧姆定律可知 通过电阻 R 的电流 I 1 0121 trR BBLnL rR E 1 分 2 线框产生感应电动势的最大值 Em nB1 L1L2 1 分 感应电动势的有效值 E 2 2 nB1 L1L2 1 分 通过电阻 R 的电流的有效值 I 2 2 211 rR LLnB 图 13 B R O1 O2 C D 甲 t B0 乙 t1 B1 0 B L2 L1 5 线框转动一周所需的时间 t 2 1 分 此过程中 电阻 R 产生的热量 Q I2Rt R 2 211 rR LLnB 1 分 3 线框从图甲所示位置转过 90 的过程中 平均感应电动势 t LLnB t nE 211 1 分 平均感应电流 211 rRt LLnB I 1 分 通过电阻 R 的电荷量 q rR LLnB tI 211 1 分 11 2012 北京海淀期末 1879 年美国 物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中 受力情况时 发现了一种新的电磁效应 将导体置于磁场中 并沿垂直磁场方向 通入电流 则在导体中垂直于电流和磁 场的方向会产生一个横向电势差 这种 现象后来被称为霍尔效应 这个横向的 电势差称为霍尔电势差 1 如图 14 甲所示 某长方体导体 abcda b c d 的高度为 h 宽度为 l 其中的载流子 为自由电子 其电荷量为 e 处在与 ab b a 面垂直的匀强磁场中 磁感应强度为 B0 在导 体中通有垂直于 bcc b 面的电流 若测得通过导体的恒定电流为 I 横向霍尔电势差为 UH 求此导体中单位体积内自由电子的个数 2 对于某种确定的导体材料 其单位体积内的载流子数目 n 和载流子所带电荷量 q 均为定 值 人们将 H nq 1 定义为该导体材料的霍尔系数 利用霍尔系数 H 已知的材料可以制成测量 磁感应强度的探头 有些探头的体积很小 其正对横截面 相当于图 14 甲中的 ab b a 面 的面积可以在 0 1cm2 以下 因此可以用来较精确的测量空间某一位置的磁感应强度 如图 14 乙所示为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器 其中的探头装在探杆的前端 且使探头 的正对横截面与探杆垂直 这种仪器既可以控制通过探头的恒定电流的大小 I 又可以监测 出探头所产生的霍尔电势差 UH 并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度的大小 且 显示在仪器的显示窗内 在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中 对探杆的放置方位有何要求 要计算出所测位置磁场的磁感应强度 除了要知道 H I UH 外 还需要知道哪个物理量 并用字母表示 推导出用上述这些物理量表示所测位置磁感应强度大小的表达式 11 10 分 解析 1 设单位体积内的自由电子数为 n 自由电子定向移动的速率为 v 甲 a b c d a d c b h l I B0 UH 探头 探杆 图 14 乙 显示窗 6 则有 I nehlv 1 分 当形成恒定电流时 自由电子所受电场力与洛仑兹力相