（课标版）2020高考物理二轮复习 专题限时训练10 直流与交流电路（含解析）

专题限时训练10直流与交流电路时间：45分钟一、单项选择题1在如图所示的电路中，电源电动势为e，内阻为r，l1和l2为两个相同的灯泡，每个灯泡的电阻和电源内阻的阻值均相同，d为理想二极管，c为电容器，开关s处于断开状态，下列说法中正确的是(d)a滑动变阻器滑片向右移动，电流表示数变小b滑动变阻器滑片向右移动，电源内阻的发热功率变小c开关s闭合后，l2亮度变暗d开关s闭合后，电流表示数不变解析：电容器视为断路，所以只有灯泡l2中有电流通过，滑动变阻器滑片向右滑动，电流表的示数不变，故选项a错误；滑动变阻器滑片向右移动，电路电流不变，电源内阻的发热功率不变，故选项b错误；开关s闭合后，因为二极管具有单向导电性，二极管处于截止状态，灯泡l1中无电流，电路总电阻不变，总电流不变，电流表的示数不变，l2亮度不变，故选项c错误，d正确2如图所示电路中，gmr为一个磁敏电阻，它的阻值随所处空间磁场的增强而增大，电源内阻不可忽略小灯泡电阻恒定，闭合开关s1和s2后，在滑动变阻器的滑片p向右滑动时，下列说法正确的是(d)al1、l2、l3都变暗bl1、l2、l3都变亮cl1变暗，l2变亮，l3变暗dl1变亮，l2变暗，l3变亮解析：滑片p向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路的电流变小，电磁铁磁性变弱，gmr的阻值变小，右侧电路的总电阻变小，干路的电流i变大，l3变亮，路端电压ueir变小，l2的电压u2uirl3变小，灯l2变暗；通过l2的电流变小，通过l1的电流i1ii2变大，l1变亮3如图所示，10匝矩形金属线框在磁感应强度为0.4 t的匀强磁场中绕垂直磁场的轴oo以角速度100 rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为0.5 m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡l1和l2，且开关s断开时灯泡l1正常发光，电流表示数为0.01 a，则(d)a若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为e200sin100t(v)b灯泡l1的额定功率为2 wc若开关s闭合，灯泡l1将更亮d若开关s闭合，电流表示数将增大解析：变压器的输入电压的最大值为umnbs100.40.5100 v200 v，从垂直于中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值表达式为eumcost200cos100t(v)，选项a错误；变压器输入电压的有效值为u1 v100 v，开关断开时，l1正常发光，且电流表示数为0.01 a，灯泡l1的额定功率等于此时变压器的输入功率，为pl1pu1i11000.01 w w，选项b错误；若开关s闭合，则变压器输出电压不变，灯泡l1亮度不变，输出端电阻减小，故输出电流增大，输入电流也增大，选项d正确4如图所示，e为电源，其内阻为r，l为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，r1、r2为定值电阻，r1r，r3为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，闭合开关s后，若照射r3的光照强度减弱，则(b)ar1两端的电压变大b通过r2的电流变大c电源的输出功率变大d小灯泡消耗的功率变大解析：光照强度减弱，光敏电阻r3的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中干路电流减小，故r1两端的电压减小，故a错误；因干路电流减小，内电压减小，路端电压增大，同时r1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大，则流过r2的电流增大，由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流减小，由pi2rl可知，小灯泡消耗的功率变小，故b正确，d错误；由于r1r且电路的总电阻增大，故外电阻比内阻r越来越大，所以电源的输出功率减小，故c错误5教学用发电机能够产生正弦式交变电流利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻r供电，电路如图所示，理想交流电流表a、理想交流电压表v的读数分别为i、u，r消耗的功率为p.若发电机线圈的转速变为原来的，则(b)ar消耗的功率变为pb电压表v的读数变为uc电流表a的读数变为2id通过r的交变电流频率不变解析：发电机线圈的转速变为原来的，由e知，原线圈中输入电压变为原来的，频率变为原来的.根据，则u2变为原来的，即u2u，则通过r的电流变为原来的，r消耗的功率p2p，根据，原线圈上的电流也变为原来的，即电流表a的读数变为i，故选b.6下图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为11 000，降压变压器原、副线圈匝数比为1 0001，输电线的总电阻为1 000 ，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220 v下列说法正确的是(b)a输电线中的电流为3 ab电站输出的功率为7 500 kwc输电线路损耗功率为90 kwd用户端交变电流的频率为100 hz解析：由题图乙知升压变压器输入端电压的最大值为um250 v，有效值为u1250 v，根据，得副线圈两端的电压u2u1250 v2.5105 v；用户端电压为220 v，根据，得降压变压器原线圈的电压u3u4220 v2.2105 v，故输电线上损失的电压为uu2u33104 v，则输电线上的电流为i a30 a，电站的输出功率为p1p2u2i7 500 kw，输电线路损耗功率为pi2r900 kw，由题图乙可知，原线圈交变电流的周期为t0.02 s，则频率为f50 hz，变压器不会改变交流电的频率，故用户端交变电流的频率为50 hz，故a、c、d错误，b正确二、多项选择题7如图所示，电源电动势为e，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当开关闭合后，两小灯泡均能发光在将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，下列说法正确的是(bc)a小灯泡l1、l2均变暗b小灯泡l1变亮，小灯泡l2变暗c电流表a的读数变小，电压表v的读数变大d电流表a的读数变大，电压表v的读数变小解析：将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，并联部分的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流减小，故l2灯变暗，电流表读数变小；电源的内电压减小，则路端电压增大，电压表读数变大；根据串联电路分压特点可知，并联部分电压增大，则l1灯变亮，选项b、c正确，a、d错误8如图甲所示，将阻值为r5 的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示下列说法正确的是(bd)a电阻r两端电压的瞬时值表达式为u2.5sin100t(v)b电阻r消耗的电功率为0.625 wc如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线框的转速提升一倍时，电流表的示数为1 ad这一交变电流与图丁所示电流的有效值之比为2解析：由图可知，电流的最大值im0.5 a，则电压的最大值umimr0.55 v2.5 v，又知周期t0.01 s，则角速度为200 rad/s，电阻r两端电压的瞬时值表达式为u2.5sin200t(v)，选项a错误；电流的有效值i a a，电阻r消耗的电功率为pi2r25 w0.625 w，选项b正确；感应电动势的瞬时值表达式为eemsint，其中emnbs，当线圈的转速提升一倍时，最大值提升一倍，所以电流表的示数为0.5 a，选项c错误；图丁所示电流大小不变，有效值i0.5 a，所以这一交变电流与图丁所示电流的有效值之比为2，选项d正确9某同学在实验室中研究远距离输电由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为p1.第二次采用如图所示的电路输电，其中理想变压器t1与电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1n2，理想变压器t2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为p2.下列说法正确的是(bc)a前后两次实验都可用于研究远距离直流输电b实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失c若输送功率一定，则p2p1nnd若输送功率一定，则p2p1n1n2解析：变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，故选项a错误；根据pi2r可知减小输送电流可以减小输电线上的电能损耗，故选项b正确；第一次实验输电线上的电流i，输电线上损失的功率p1i2rr，第二次实验，升压变压器副线圈上的电压u2u1，输电线上的电流i，输电线上损失的功率p2i2rr，故选项c正确，d错误10下图中理想变压器的原线圈依次接入如图所示的甲、乙两个正弦交流电源接电源甲后，调节滑动变阻器滑片位置使小灯泡a正常发光，灯泡的功率及电流频率分别为p1、f1；保持滑片位置不变，改用电源乙，小灯泡的功率及电流频率分别为p2、f2.已知小灯泡电阻不变，则(ad)af1f232bp1p221c若将滑动变阻器滑片向左移动，电源乙可能使小灯泡正常发光d若将变压器动片p向下移动，电源乙可能使小灯泡正常发光解析：变压器不改变交流电的频率，由图象可知1.5t1t2，即，所以，选项a正确；由图象可知甲、乙两个电源的电动势最大值之比为21，两种情况下副线圈两端的电压有效值之比为21，所以两种情况下通过灯泡的电流之比为21，根据pi2r可知，选项b错误；若将滑动变阻器滑片向左移动，滑动变阻器连入电路的电阻增大，通过灯泡的电流更小了，所以不可能使小灯泡正常发光，选项c错误；若将变压器动片p向下移动，即减小，根据可知，u2增大，即副线圈两端电压增大，电源乙可能使小灯泡正常发光，选项d正确三、计算题11如图是用直流发电机为保温室中电热器供电的电路图，直流发电机的电动势为250 v，内阻为0.50 ，输电线电阻r1r21.0 .保温室中装有若干只完全相同的电热器用来调节室温，每只电热器的额定电压为200 v，额定功率为1 000 w，其他电阻不计，也不考虑电热器电阻随温度的变化求：(1)为使电热器能正常工作，应接入的电热器的数量(2)在电热器正常工作状态下，直流发电机对保温室供热的效率(3)保温室内的电热器可能消耗的最大电功率答案：(1)4(2)80%(3)6 250 w解析：(1)设接通n个电热器时，实际使用的电热器都能正常工作，此时干路的电流为i，有i a20 a电热器的额定电流i额 a5.0 an4(2)直流发电机对保温室供热的效率100%80%(3)设电热器消耗的总电功率最大时的电流为im：p热总ir热总imp热总当r热总rr1r2时，接入电热器的数量n16，电热器消耗的总电功率有最大值pm6 250 w12电源是把其他形式的能转化为电势能的装置我们通常使用的电源有交流、直流之分(1)法拉第发明了世界上第一台直流发电机法拉第圆盘发电机如图甲所示为其示意图，铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中，它可以绕水平轴在竖直平面内转动当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时，在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的用导线将电刷与电阻r连接起来形成回路已知匀强磁场的磁感应强度大小为b，圆盘半径为a，圆盘匀速转动时的角速度为，发电机内阻为r1.求电源电动势e，并判断通过电阻r的电流方向(2)如图乙所示为一个小型交流发电机的原理图，n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为b的匀强磁场中，ab边、cd边分别连在两个滑环上，两个电刷分别压在滑环上线圈ab边长为l1，bc边长为l2，总电阻为r2.线圈以恒定的角速度绕与磁场方向垂直的对称轴oo匀速转动用导线将电刷与电阻r连接起来形成回路，回路中其他电阻不计请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值em，并推导此最大值的表达式(3)若已知l12a，l2a，求上述两个发电机分别为电阻r供电时，电阻r消耗的电功率之比答案：(1)ba2从b到a(2)与磁场方向