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2018高考物理二轮复习练案直流与交流电路问题(附答案)

编辑: 路逍遥 关键词: 高三 来源: 记忆方法网
专题四 第11讲

限时:40分钟
一、选择题(本题共16小题,其中1~8题为单选,9 ~16题为多选)
1.(2019•四川师大二模)如图所示电路中,电源电动势为E、内阻为r,电阻R2、R3为定值电阻,R1为滑动变阻器,A、B为电容器的两个极板。当滑动变阻器R1处于某位置时,A、B两板间的带电油滴静止不动。则下列说法中正确的是导学号 86084229( B )

A.仅把R1的触头向右滑动时,电流表读数减小,油滴向下运动
B.仅把R1的触头向右滑动时,电流表读数减小,油滴向上运动
C.仅把两极板A、B间距离减小,油滴向下运动
D.仅把两极板A、B间相对面积减小,油滴向下运动
[解析] 仅把R1的触头向右滑动时,R1增大,外电路总电阻增大,干路电流减小,路端电压增大,则电流表读数减小。由E=Ud分析可知,板间场强增大,油滴所受电场力增大,则油滴向上运动。故A错误,B正确;仅把两极板A、B间距离d减小,电容器的电压不变,由E=Ud分析可知,板间场强增大,油滴所受电场力增大,则油滴向上运动。而电路其他部分不变,电流表读数不变。故C错误;仅把两极板A、B间相对面积减小,U和d不变,则板间场强不变,油滴所受电场力不变,则油滴仍保持静止。电流表读数不变。故D错误。
2.(2019•河南省济源市二模)如图甲所示,在匀强磁场中,一巨型金属线圈两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的e-t图象分别如图乙中曲线a、b所示,则导学号 86084230( D )

A.t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B.曲线a表示的交变电流的频率为25 Hz
C.曲线b表示的交变电动势有效值为15 V
D.曲线a、b对应的线圈转速之比为3?2
[解析] 在t=0时刻,线圈一定处在中性面上,此时磁通量最大,故A错误;曲线a的交变电流的频率f=1T=10.02=50 Hz,故B错误;由图可知,a的周期为2×10-2s;b的周期为3×10-2s,则由n=1T可知,转速与周期成反比,故曲线a、b对应的线圈转速之比为3?2,曲线a表示的交变电动势最大值是30 V,根据Em=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是20 V,则有效值为U=202V=102V;故C错误,D正确。
3.(2019•山东省聊城市二模)如图所示,理想变压器的原副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1,原线圈接正弦式交流电,副线圈接电动机,电动机线圈电阻为R,当输入端接通电源后,电流表读数为I,电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升,若电动机因摩擦造成的能量损失不计,则图中电压表的读数为导学号 86084231( A )

A.4IR+mgvI       B.mgvI
C.4IR  D.14 IR+mgvI
[解析] 电流与匝数成反比,副线圈的电流为2I,输入功率等于副线圈消耗的功率:P=(2I)2R+mgv=UI,所以电压表的读数U=4IR+mgvI。故选A。
4.(2019•江西省二模)如图所示,理想变压器原线圈两端A、B接在电动势为E=8 V,内阻为r=2 Ω的交流电源上,理想变压器的副线圈两端与滑动变阻器Rx相连,变压器原副线圈的匝数比为1∶2,当电源输出功率最大时导学号 86084232( D )

A. 滑动变阻器的阻值Rx=2 Ω
B.最大输出功率P=4 W
C.变压器的输出电流I2=2 A
D.滑动变阻器的阻值Rx=8 Ω
[解析] 当外电路电压等于内电路电压时电源输出功率最大,即U1=Ur,而且U1+Ur=8 V,故U1=4 V,根据欧姆定律可得I1=Urr=2 A,故根据I1I2=n2n1可得副线圈中的电流为I2=1 A,根据U1U2=n1n2可得副线圈两端的电压U2=8 V,故Rx=U2I2=81Ω=8 Ω,最大输出功率为P=U2I2=8 W,故D正确。
5.(2019•江苏省泰州市一模)如图所示电路,已知电源电动势为E,内阻为r,R0为固定电阻,当滑动变阻器R的触头向上移动时,下列论述正确的是导学号 86084233( B )

A.灯泡L一定变亮 B.伏特表的示数变小
C.安培表的示数变小  D.R0消耗的功率变小
[解析] 当R的滑动触点向上移动时,R变小,外电路总电阻变小,由闭合电路欧姆定律知,总电流I变大,电源的内电压变大,则路端电压变小,因此伏特表读数变小。灯泡L的电压减小,则灯L一定变暗。故A错误,B正确;路中并联部分电压变小,通过L的电流减小,而总电流增大,则安培表A的读数变大,R0消耗的功率变大。故C、D错误。
6.(2019•宁夏中卫市一模)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1?n2=22?1,原线圈接u1=2202sin100πt(V)的交流电,电阻R=10 Ω,电流表、电压表均为理想电表,则导学号 86084234( D )

A.电压表的读数为102 V
B.电流表的读数为22 A
C.电阻R消耗的功率为102 W
D.变压器的输出功率为10 W
[解析] 输入电压的有效值为:U1=Em2=22022V=220 V,根据U1U2=n1n2得:U2=n2n1U1=122×220 V=10 V,故A错误;电流表的示数为:I2=U2R=1010A=1 A,故B错误;电阻消耗的功率为:P2=U2I2=10×1 W=10 W,故C错误;理想变压器的输入电功率等于负载消耗功率,故为:P1=P2=10 W,故D正确。
7.(2019•山东省日照市二模)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈。某自耦变压器的电路如图所示,副线圈匝数可调。已知变压器的线圈总匝数为1 100匝,原线圈接在e=2202sin100πtV的交流电源上。副线圈接阻值为44 Ω的负载电阻,正常工作时消耗的功率为11 W。已知负载电阻正常工作,则下列说法正确的是导学号 86084235( C )

A.副线圈的匝数是100匝
B.通过原线圈的电流为5 A
C.副线圈的输出电压为22 V
D.副线圈上输出电压的频率为5 Hz
[解析] 原线圈两端的电压为:U1=22022V=220 V,根据P=U2R得副线圈两端的电压为:U2=PR=11×44=22 V,根据电压与匝数成正比得:U1U2=n1n2,即22022=1 100n2,解得n2=110匝,故A错误,C正确;根据输入功率等于输出功率P1=P2=11 W,通过原线圈的电流I1=P1U1=11220=0.05 A,故B错误;根据交变电压的瞬时值表达式知ω=100π=2πf,解得f=50 Hz,故D错误。
8.(2019•河北省衡水中学二模)图甲中理想变压器原副线圈的匝数比为n1?n2=5?1,电阻R=20 Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关,原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示,现将S1接1,S2闭合,此时L2正常发光,下列说法正确的是导学号 86084236( D )

A.输入电压u的表达式为u=202sin(50πt)V
B.只断开S2后,L1、L2均正常发光
C.只断开S2后,原线圈的输入功率将增大
D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8 W
[解析] 从图中可看出该交流电的最大值为202 V,周期为0.02 s,根据交变电流的电动势随时间的变化规律e=Emsinωt,其中ω=2πT,可知输入电压u=202sin(100πt)V,A错误;只断开S2,副线圈中电压不变,两灯泡的总电压不变,总电阻增加,流过灯泡的电流减小,L1、L2不能正常发光,故B错误;只断开S2,副线圈中电压不变,电路总电阻增加,总电流减小,副线圈功率减小,理想变压器输入功率等于输出功率,故原线圈的输入功率减小,故C错误;根据理想变压器原副线圈电压之比U1∶U2=n1∶n2,可知副线圈电压的有效值为4 V,若S1接到2,副线圈的电压仍不变,根据P=U2R可得电阻消耗的电功率为0.8 W,故D正确。
9.(2019•江苏省泰州市一模)如图甲,一理想变压器原副线圈的匝数比为2?1,原线圈的电压随时间变化规律如图乙所示,副线圈电路中接有灯泡,额定功率为22 W;原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关,灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则导学号 86084237( ABD )

A.灯泡的额定电压为110 V
B.副线圈输出交流电的频率为50 Hz
C.U=220 V,I=0.2 A
D.原线圈输入电压的瞬时表达式为u=2202sin100πtV
[解析] 有效值为:U=22022=220 V,副线圈的电压为:U2=n2n1U1=110 V,则A正确;原线圈的频率为f=10.02=50Hz,变压器不会改变频率,故B正确;副线圈电流为:I2=22110=0.2 A,原线圈的电流为:I1=12I1=0.1A,则C错误;ω=2πf=100π,瞬时表达式为:u=2202sin100πtV,故D正确。
10.(2019•山东省潍坊一模)如图所示,理想变压器为降压变压器,原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电相连,副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连,开始时开关S处于断开状态。当S闭合后,所有灯泡都能发光。下列说法中正确的是导学号 86084238( AB )

A.灯泡L1和L2中的电流有效值可能相等
B.灯泡L2两端的电压变小
C.灯泡L1变亮,灯泡L2的亮度不变
D.变压器原线圈的输入功率不变
[解析] 当S接通后,根据I1n1=I2n2可知,因为是降压变压器,则n1>n2,则I1<I2,则灯泡L1和L2中的电流有效值可能相等,选项A正确;当S闭合后,输出功率变大,输出电流变大,变压器的输入功率等于输出功率,所以变压器的输入功率变大,输入电流变大,灯泡L1的电压增大,原线圈电压减小,匝数不变故副线圈电压减小,灯泡L2两端的电压变小,故B正确,灯泡L1变亮,L2变暗,故CD错误,故选AB。
11.(2019•河北省定州中学4月考)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,电表均为理想表,电路正常工作。下列说法错误的是导学号 86084239( BD )

A.当滑片向左滑动时,电压表的示数增大,但与外电阻不成正比
B.当滑片向左滑动时,电流表的示数减小,且与外电阻成反比
C.当滑片在最左端时,电压表的示数不等于电动势
D.当滑片在最右端时,电压表的示数等于电动势
[解析] 当滑片向左滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻增大,所以电压表示数增大,电流表示数减小,根据在最左端时,外电路电阻最大,由于电源内阻的存在,电压表的示数不等于电动势,C正确,当滑片在最右端,外电路电阻为零,但是由于内阻的分压,所以电压表的示数不等于电动势,D错误,故选BD。
12.如图所示,平行金属板中带电质点P原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则导学号 86084240( AD )

A.电压表读数减小
B.电流表读数减小
C.质点P将向上运动
D.R3上消耗的功率逐渐减小
[解析] 由图可知,R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联后,再与R1串联接在电源两端;电容器与R3并联;当滑片向b移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中总电阻减小;由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流增大;路端电压减小,同时R1两端的电压也增大;故并联部分的电压减小;由欧姆定律可知流过R3的电流减小,而流过并联部分的电流增大,故电流表示数增大;因并联部分电压减小,而R2中电压增大,故电压表示数减小,A正确,B错误;因电容器两端电压减小,故电荷受到的向上电场力减小,则重力大于电场力,合力向下,电荷向下运动,故C错误;因R3两端的电压减小,由P=U2R可知,R3上消耗的功率减小; 故D正确。
13.某发电机输出的交流电压如图所示,经理想变压器升压后向远处输送,最后经理想变压器降压后输送给用户。则下列说法中正确的是导学号 86084241( BC )

A.发电机输出交流电压的有效值为500 V
B.用户获得的交流电压频率为50 Hz
C.若增加用户用电负载的数量,输电线上损失的功率将增加
D.若增加升压变压器原线圈的匝数,输电线上损失的功率将减小
[解析] 由图象可知交流电的最大值为Um=500 V,故A错误;交流电压的频率在变压和传输过程中是不变的,由图象可知交流电的周期为0.02 s,频率为f=1/T=50 Hz,B正确;若增加用户用电负载的数量,总电阻减小,电流增大,ΔP=I2R知损失功率增大,故C正确;增大升压变压器原线圈匝数,输出电压U2减小,,损失的功率为ΔP=PU22R,损失功率增大,故D错误。
14.(2019•河北省定州中学4月考)如图甲所示,一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈内磁通量随时间t的变化如图乙所示,则下列说法中正确的是导学号 86084242( BC )

A.t1时刻线圈中的感应电动势最大
B.t2时刻ab的运动方向与磁场方向垂直
C.t3时刻线圈平面与中性面重合
D.t4、t5时刻线圈中感应电流的方向相同
[解析]  t1时刻通过线圈的磁通量最大,此时磁通量的变化率ΔΦΔt等于零,故感应电动势为零,故A错误;t2时刻磁通量为零,线圈与磁场平行,故导线ab的速度方向跟磁感线垂直,故B正确;t3时刻线圈的磁通量最大,故此时线圈与中性面重合;故C正确;由图可知t5时刻线圈中磁通量最大,此时磁通量的变化率ΔΦΔt等于零,故没有感应电流,故D错误。所以BC正确,AD错误。
15.(2019•河北省武邑中学一模)如图甲所示是家用台灯亮度调节原理图,理想自耦变压器的a、b间接入如图乙所示正弦交流电压。交流电流表A为理想电表,灯泡额定电压为15 V,额定功率30 W(设灯泡的电阻值保持不变),当P在C处时灯泡正常发光。下列描述正确的有导学号 86084243( AC )

A.灯泡正常发光时变压器线圈的总匝数与C点下方的匝数之比为44∶3
B.当灯泡正常发光时电流表的读数为2 A
C.将调压端的滑动触头P向下移动时,变压器的输入功率变小
D.将调压端的滑动触头P向下移动时,变压器的输入电压变小
[解析] 由图象知输入电压的有效值为220 V,灯泡正常发光,副线圈电压为15 V,所以灯泡正常发光时变压器初、次级线圈的匝数比n1n2=443,A正确;当电灯正常发光时,电灯两端电流I2=PU=3015A=2 A,则变压器初电流:I1=n2n1I2=322A,选项B错误;当滑动触头向下移动,即n2减小时,电压U2应该减小,所以灯泡功率减小,则变压器的输入功率变小,C正确;变压器的输入电压只由发电机输出电压决定,与次级匝数无关,选项D错误;故选AC。
16.(2019•湖北省襄阳五中一模)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1?n2=3?1,原线圈EF两端与宽度d=2 m的光滑平行金属轨道连接,轨道平面水平,磁感应强度B=1.8 T的匀强磁场垂直于轨道平面向下。一根金属杆以v=102sin 10πt(m/s)的速度在轨道上往复运动,并始终与导轨保持良好接触。副线圈GH两端连接的电路如图,三个灯泡的电阻均为6 Ω,L是直流电阻不计的理想线圈,C是电容器。下列说法正确的是(导学号 86084244( CD )

A.三个灯泡的亮度相同
B.副线圈中电流的频率为10 Hz
C.灯泡D1的功率为24 W
D.若导体棒的运动周期变为0.1 s,则灯泡D2变暗,D3变亮
[解析] 当金属杆在轨道上以速度v=102sin 10πt(m/s)运动时,导体中产生正弦交流电,则变压器次级产生的也是正弦交流电,因电感线圈和电容器对交流电都有阻碍作用,故三个灯泡的亮度不相同,D1亮度最大,选项A错误;根据E=BLv,可得导体棒产生的电动势E=Bdv=362sin 10πt(V),故交流电的频率为f=ω2π=10π2π=5 Hz,选项B错误;变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2=3∶1,则次级电压最大值为U2m=122V,有效值为U2=1222V=12 V,灯泡D1的功率为PD1=U22R=1226W=24W,选项C正确;若导体棒的运动周期变为0.1 s,产生的交流电的频率变大,则L对交流电的阻碍作用变大,则灯泡D2变暗,电容器C对交流电的阻碍作用减小,则D3变亮,选项D正确;故选CD。
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