2023年高考物理二轮复习第一部分二轮专题突破专题四电路与电磁感应课时作业10恒定电流和交变电流

课时作业10恒定电流和交变电流一、选择题(1～8题为单项选择题，9～11题为多项选择题)1．在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流．所用的器材叫电流互感器，如下图，能正确反映其工作原理的是()解析：电流互感器把大电流变成小电流，测量时更平安，据变压器原理，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I2＝eq\f(n1,n2)I1，所以要求线圈匝数n2>n1，原线圈要接在火线上，故此题只有A正确．答案：A2．在如下图的电路中，E为电源，电源内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，○V为理想电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片向上移动，那么()A．电压表的示数变大B．小灯泡消耗的功率变小C．通过R2的电流变小D．电源的内耗电压变大解析：将滑动变阻器的滑片向上移动，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流减小，故R1两端的电压减小，并联局部电压增大，通过R2的电流变大，A、C错误；由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流一定减小，故由P＝I2R可知，小灯泡消耗的功率变小，B正确；因电路中电流减小，故电源的内耗电压减小，D错误．答案：B3．(2023·湖南省五市十校高三联考)如下图，理想变压器原、副线圈中分别接有电阻R1、R2，R1＝R2＝10Ω，原、副线圈的匝数之比N1：N2＝2：1，R2两端电压为10V，那么R1两端的电压为()A．5VB．10VC．15VD．20V解析：设R1两端的电压为UR1，原、副线圈回路中电流分别为I1、I2，由理想变压器的电流关系I1：I2＝N2：N1，而I1＝eq\f(UR1,R1)，I2＝eq\f(U2,R2)，联立以上三式并代入数据得UR1＝5V，所以选项A正确．答案：A4．(2023·河北邢台质检)如图甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图象，那么()A．发电机产生的交流电的频率是100HzB．降压变压器输出的电压有效值是340VC．输电线的电流仅由输送功率决定D．仅增加升压变压器的副线圈匝数，其他条件不变，输电线上损失的功率减小解析：由乙图可知交流电的周期T＝0.02s，那么频率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，变压器不改变交流电的周期与频率，那么A错．由乙图可知Um＝340V，有效值U＝eq\f(Um,\r(2))<340V，那么B错．输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定，那么C错．当仅增加升压变压器的副线圈匝数时，那么输电电压增大，由P＝UI可知，输电电流减小，再由P＝I2R可知输电线上损失的功率减小，那么D正确．答案：D5．(2023·福建省毕业班质量检查)因为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1：n2＝1：k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3：n4＝k：1，模拟输电导线的电阻r＝3Ω，T2的负载是规格为“15V,45W〞的灯泡L.当T1的输入电压为16V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，那么k的值为()A.eq\f(3,2)B．3C.4D．9解析：由变压器的工作原理可知，变压器T1原线圈的电压为16V，那么副线圈的输出电压为16kV，降压变压器T2的输出电压为15V、输出电流为I4＝eq\f(P0,U0)＝eq\f(45,15)A＝3A，那么降压变压器T2原线圈两端的电压为15kV、输入电流为eq\f(3,k)A，又16kV＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(15k＋3×\f(3,k)))V，解得k＝3，B正确．答案：B6．如下图，在同一水平面内有两根足够长的光滑水平金属导轨，间距为l，电阻不计，其左端连接一阻值为R的定值电阻．两导轨之间存在着磁感应强度大小为B的磁场，磁场边界由多个半周期正弦曲线衔接而成，磁场方向如下图．当置于两金属导轨上的导体棒在水平外力F(图中未画出)作用下以速度v(较大)匀速向右运动，导体棒与两金属导轨垂直且始终接触良好，电压表和电流表均为理想交流电表，导体棒电阻不计，那么()A．由于磁场方向周期性变化，电流表示数也周期性变化B．电压表的示数在导体棒位于图中ab位置时最大C．当导体棒运动到图中虚线cd位置时，水平外力F＝0D．假设导体棒运动的速度加倍，那么导体棒在图中ab位置时水平外力F的瞬时功率也将加倍解析：当导体棒切割磁感线时，产生的感应电动势为E＝BLv，由于L按半周期的正弦规律变化，且磁场方向周期性变化，故这个过程产生正弦式变化的电流，电流表、电压表的示数均不变，故A、B错误；当导体棒运动到题图所示虚线cd位置时，感应电流为零，水平外力F＝0，故C正确；假设导体棒运动的速率为2v，那么导体棒在题图所示ab位置时，电流加倍，安培力大小加倍，所以水平外力F的瞬时功率将变为原来的4倍，D错误．答案：C7．如下图的变压器，按如图甲所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作，现将电源换成如图乙所示的交流电，那么()A．由于乙交变电流的周期短，因此灯泡比第一次亮B．由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿C．无论接甲电源，还是接乙电源，假设滑动触头P向上移动，灯泡都变暗D．假设将原线圈n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大解析：灯泡的亮度与周期无关，取决于有效值，故A错误；电容器的击穿电压取决于电压的最大值，与频率无关，故B错误；无论接哪个电源，输入电压相同，滑片向上移动时，接入电阻增大，那么灯泡均变暗，故C正确；假设将副线圈n1的匝数增加，那么输出电压将减小，故灯泡消耗的功率将变小，故D错误．答案：C8．(2023·广西重点高中高三一模)如下图，理想变压器原、副线圈的匝数比为21，a、b端接入一正弦式交流电源．L1、L2为两只规格均为“22V，6W〞的灯泡，两电表为理想交流电表．当滑动变阻器的滑片P处于中间位置时，两灯泡恰好都正常发光．以下说法正确的选项是()A．电流表示数为0.27B．电压表示数为44VC．滑片P向下移动时，灯泡L2将变暗D．滑片P向上移动时，灯泡L1将变暗解析：由于原、副线圈匝数比为2：1，那么原、副线圈电流比为1：2，因两灯泡正常发光，所以原线圈电流为eq\f(3,11)A，那么副线圈电流为eq\f(6,11)A＝0.55A，A错．原、副线圈两端电压比为2：1，副线圈两端电压为22V，所以原有线圈两端电压为44V，B对．滑片P向下移动时，副线圈电路的电阻变小，电流变大，那么原线圈电路中电流也变大，即通过灯泡L2的电流变大，灯泡L2可能变亮或烧毁，C错．滑片P向上移动时，通过灯泡L2的电流变小，原线圈两端电压变大，那么副线圈两端电压也变大，灯泡L1可能变亮或烧毁，D错．答案：B9．如下图，平行金属板中带电质点P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻r相等．将滑动变阻器R4的滑片向b端移动，那么()A．R3上消耗的功率增大B．电流表读数减小，电压表读数增大C．电源的输出功率增大D．质点P将向下运动解析：将滑动变阻器R4的滑片向b端移动，其接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析得知干路电流I增大．电容器极板间的电压等于R3两端的电压．R4减小，并联局部的总电阻减小，那么R3的电压减小，R3上消耗的功率减小，电容器极板间场强减小，质点P所受的电场力减小，所以质点P将向下运动．流过电流表的电流IA＝I－I3，I增大，I3减小，那么IA增大，所以电流表读数增大．R4的电压U4＝U3－U2，U3减小，U2增大，那么U4减小，所以电压表读数减小．由于R1的阻值和电源内阻r相等，那么外电路总电阻大于电源的内阻r，当外电阻减小时，电源的输出功率增大，A、B错误，C、D正确．答案：CD10．(2023·福建莆田质检)如图(甲)所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2＝2：1，电压表和电流表均为理想电表，二极管为理想二极管，灯泡电阻R＝55Ω，原线圈两端加如图(乙)所示的电压，以下说法正确的选项是()A．电流表的读数为eq\r(2)AB．电压表的读数为110VC．灯泡L的功率为110WD．副线圈两端电压为110eq\r(2)V解析：原线圈两端电压的有效值为U1＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，副线圈两端的电压为U2＝220×eq\f(1,2)V＝110V，正向导通时电流为I2＝eq\f(U2,R)＝eq\f(110,55)A＝2A，电流表的示数为有效值I，那么有I2RT＝Ieq\o\al(2,2)R·eq\f(T,2)，得I＝eq\r(2)A，那么选项A正确、D错误；电压表的示数为U＝IR＝55eq\r(2)V，应选项B错误；灯泡L的功率为P＝I2R＝(eq\r(2)A)2×55W＝110W，应选项C正确．答案：AC11．(2023·江西省五校高考模拟)如下图，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕OO′轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，从图示位置开始计时，矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻R0和滑动变阻器R，以下判断正确的选项是()A．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωtB．矩形线圈从图示位置经过eq\f(π,2ω)时间内，通过电流表A1的电荷量为0C．当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表A1和A2示数都变小D．当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表V1示数不变，V2和V3的示数都变小解析：初始位置是与中性面垂直的平面，那么矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωt，选项A正确；eq\f(π,2ω)是四分之一个周期，由Q＝eq\f(ΔΦ,R)可得，通过电流表A1的电荷量不为零，选项B错误；当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，滑动变阻器的阻值变大，电路总电阻变大，电流表A2示数变小，结合eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可得，电流表A1示数也变小，选项C正确；当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表V1示数不变，结合eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，V2示数也不变，电压表V3示数变大，选项D错误．答案：AC二、非选择题12．如下图，MN、PQ是两条水平、平行放置的光滑金属导轨，导轨的右端接理想变压器的原线圈，变压器的副线圈与电阻R＝20Ω组成闭合回路，变压器的原副线圈匝数之比n1：n2＝1：10，导轨宽L＝5m．质量m＝2kg、电阻不计的导体棒ab垂直MN、PQ放在导轨上，在水平外力F作用下，从t＝0时刻开始在图示的两虚线范围内往复运动，其速度随时间变化的规律是v＝2sin20πt(m/s)．垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度B＝4(1)ab棒中产生的电动势的表达式；ab棒中产生的是什么电流？(2)电阻R上的电热功率P.(3)从t＝0到t1＝0.025s的时间内，通过外力F所做的功．解析：(1)ab棒中产生的电动势的表达式为E＝BLv＝40sin20πt(V)故ab棒中产生的是正弦交变电流．(2)设原线圈上电压的有效值为U1，那么U1＝eq\f(Em,\r(2))＝20eq\r(2)V设副线圈上电压的有效值为U2，那么eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)解得U2＝200eq\r(2)V电阻R上的电热功率P＝eq\f(U\o\al(